一种宽带信号下的同时同频全双工射频自干扰抑制方法技术

该发明专利技术公开了一种宽带信号下的同时同频全双工射频自干扰抑制方法，该方法属于射频通信技术领域。该方法为在信号发射端耦合一路信号经过重建支路，重建支路依次包括：衰减器、移相器、固定延时器、相频斜率调整模块，在接收端经过重建支路的耦合信号与干扰信号相加达到抑制干扰的目的；其中衰减器调整重建信号的幅度，移相器调整重建信号的相位，固定延时器进行粗调相频特性，相频斜率调整模块细调相频特性的斜率，使重建信号尽可能在带宽内与干扰信号幅度相同，所有频点相位相差180°。该方法增加了各频点相位的可调整性，提高了宽带信号同时同频全双工射频自干扰抑制效果和可调性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频通信
，涉及无线通信系统中射频自干扰的抑制方法，特别是一种宽带信号下的同时同频全双工射频自干扰抑制方法。
技术介绍
随着过去十年里移动通信技术的快速发展，人们对通信速率的要求越来越高，并且通信带宽也不断增大。而无线频谱已成为公认的稀缺资源，这就限制了无线通信的发展。因此，为了更为有效的技术提高频谱利用率，满足人们对高速高质量通信的要求，同时同频全双工技术应运而生。传统双工模式主要有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。时分双工，发射和接收信号是在同一频率信道的不同时隙中进行的，彼此之间存在一定的时间间隔。频分双工，使用两个独立的信道分别传输上行下行信息。同时同频全双工技术与传统双工模式不同，该技术能实现在同一频段上同时传输上下行数据。与时分双工和频分双工体制相比，其频谱效率理论上最大可以提高一倍，从而能在一定程度上缓解频谱资源的紧张。由于同时同频全双工通信发射机发射的信号与本地接收机接收的有用信号频率相同，且信号强度远远大于有用信号，因此，发射机传输到本地接收机的信号属于自干扰信号。同时同频全双工通信需要解决的最大问题是如何抑制该自干扰。为了使自干扰信号降到最小，同时同频全双工自干扰抑制一般采用空域自干扰抑制、射频自干扰抑制、数字自干扰抑制三个方面相结合的方案。本专利主要研究的是其中的射频自干扰抑制，即在射频前端进行自干扰抑制处理。现有的典型的全双工射频自干扰抑制方案为：从发射机射频前端耦合一路信号经过衰减器、移相器、延时器组成的重建支路，重建信号在接收端与接收的干扰信号相加，当这两个信号大小相同，相位相差180°时可以抑制干扰信号。已有的射频自干扰抑制方案中有以下的缺点：一、只能对单频点能较好地抑制干扰，但对于宽带信号的干扰抑制效果不理想。二、采用延时固定的延时器，因此延时计算误差对于宽带信号的自干扰抑制效果影响较大，可调性不高。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种宽带信号下的同时同频全双工射频自干扰抑制方法，能够在射频前端抑制同时同频全双工通信系统中的自干扰，减小通信系统中射频域自干扰对正常通信的影响。本专利技术用移相器在带宽内的相移特性进行分析，并增加一个相频斜率调整模块，以此增加对宽带信号的可调性。本专利技术采用的技术方案是：一种宽带信号下的同时同频全双工射频自干扰抑制方法，该方法为在信号发射端耦合一路信号经过重建支路，重建支路依次包括：衰减器、移相器、固定延时器、相频斜率调整模块，在接收端经过重建支路的耦合信号与干扰信号相加达到抑制干扰的目的；其中衰减器调整重建信号的幅度，移相器调整重建信号的相位，固定延时器进行粗调相频特性，相频斜率调整模块细调相频特性的斜率，使重建信号尽可能在带宽内与干扰信号幅度相同，所有频点相位相差180°。进一步的，相频斜率调整模块的电路为反射式电路结构，其由3dB混合耦合器和电容构成，3dB混合耦合器的直通端与耦合端均接电容型负载，电容的另一端接地。本专利技术在发射端耦合出信号作为干扰信号的估计，经过重建支路，对其幅度、相位、延时进行调整，且考虑到移相器的实际相频特性，使用相频曲线斜率调整模块，增加了各频点相位的可调整性，提高了宽带信号同时同频全双工射频自干扰抑制效果和可调性。附图说明图1全双工射频自干扰抑制通信系统模型框图；图2重建支路的相频特性示意图；图3干扰抑制效果对比示意图；图4斜率调整模块电路结构图；图5相频斜率调整模块仿真结果图；图6各频率分量的自干扰消除效果与相频斜率k的关系图；图7各频率干扰抑制仿真效果图。具体实施方式如图1所示为全双工射频自干扰抑制通信系统模型。自干扰信号由发射端经近距离空气传播到达本地接收端，设自干扰信道只有一条径且无其他外界信号干扰的情况下，自干扰信道的频率响应为其中hI为信道增益，τI为信道延迟，为信道相位差。重建支路的频率响应为αC、τC、分别为重建支路的幅度、延时、相位调整，当满足以下条件时，抑制效果最好：HI(jω)+HC(jω)＝0即得到以下条件：αC＝hIτC＝τI所以，对于宽带信号，要得到最好的自干扰抑制效果，重建支路的幅频需与干扰信道幅频特性在所有频点大小相等，重建支路的相频特性需与干扰信道的相频特性在所有频点相差180°。以下将详细说明如何实现宽带信号的相位调整。为简化分析，把干扰信道和重建支路的相频特性近似为具有一定斜率的直线。如图2相频特性图所示，目标曲线为与干扰信道相位相差180°。只经过移相器调整的相频特性如图，其相频斜率与目标曲线斜率相差巨大，传统方案会采用固定延时，把曲线斜率粗调到接近目标曲线，如图2中所示，然而此种方法由于重建支路相位与干扰通路相位没有在带宽内所有频点相差180°，将导致如图3所示抑制效果，只能在单频点抑制效果最佳。本专利在已有方案的基础上，再使用斜率调整模块细调相频曲线斜率，使其与目标曲线相重合，使得重建支路相位与干扰通路相位在带宽内所有频点相差180°，使干扰抑制效果在所有频点达到最佳。该方案的主要部件包含以下四个模块：幅度调整模块使用可调衰减器实现，衰减器可选用压控衰减器或者数字可调衰减器等。移相模块主要用可调移相器实现。可调移相器分为多种，根据控制方式可分为数字式和模拟式两类。固定延时模块可用延时传输线，延时量与其长度相关。斜率调整模块电路结构设计。使用反射式电路。如下图4所示，其由3dB混合耦合器和电容构成。3dB混合耦合器的直通端与耦合端均接电容型负载，理想状态下端口处的信号将被全反射。根据混合耦合器的原理可以简单地推导出此时最后在隔离端的信号将无损耗的输出，插损也仅仅是混合耦合器的本征插损和变容二极管的串联电阻造成的损耗，所以这种方案在原理上可以达到较低的插损值。可以计算得到S21的相位特性为arg(S21)=π2-2arctan(2πfZ0C)]]>可以通过改变电容的值来改变相频特性的斜率。仿真效果如图5所示。说明该方案各模块对最终效果的影响。设本地发射信号为s(t)，到达本地接收端的干扰信号rI(t)＝hIs(t-τI)，其中hI为信道增益，τI为信道延迟，为简化分析，暂不考虑载波相移。信道延迟可以表现在不同频率处的相移，为假设的本地发射端到接收端干扰信道的频率响应，在带宽内，其幅频特性可以看作在某个小范围内波动，而相频特性可以看作斜率基本保持不变的一条直线。为了尽可能抑制干扰，可以从发射端耦合一路信号经过重建支路调整，在接收端相加即可达到干扰抑制，如图1所示。自干扰信号为rI(t)＝hIs(t-τI)经过重建支路调整后的信号为sC(t)=αCs(t-τC)ejθc]]>其中αC表示经过衰减器的幅度因子，τC为固定延时，θC为重建支路的相移值，可近似看作关于频率的一条直线，即θC＝k(f-f0)+θ0＝(k1+k2)(f-f0)+θ0，假设移相器的相频斜率为k1不变，通过斜率调整模块调整k2，相移值θ0通过移相器来调整。接收端相加后干扰信号剩余能量为Er=∫tt+T|hIs(t-τI)+αCs(t-τC)ejθC|2dt]]>由帕斯瓦尔定理Er=∫f0-B2f0+B2|hIej2πfτI+&alp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带信号下的同时同频全双工射频自干扰抑制方法，该方法为在信号发射端耦合一路信号经过重建支路，重建支路依次包括：衰减器、移相器、固定延时器、相频斜率调整模块，在接收端经过重建支路的耦合信号与干扰信号相加达到抑制干扰的目的；其中衰减器调整重建信号的幅度，移相器调整重建信号的相位，固定延时器进行粗调相频特性，相频斜率调整模块细调相频特性的斜率，使重建信号尽可能在带宽内与干扰信号幅度相同，所有频点相位相差180°。

【技术特征摘要】
1.一种宽带信号下的同时同频全双工射频自干扰抑制方法，该方法为在信号发射端耦合一路信号经过重建支路，重建支路依次包括：衰减器、移相器、固定延时器、相频斜率调整模块，在接收端经过重建支路的耦合信号与干扰信号相加达到抑制干扰的目的；其中衰减器调整重建信号的幅度，移相器调整重建信号的相位，固定延时器进行粗调相频特性，相频斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：游飞，陈国强，郝鹏，尚鹏飞，何松柏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51