一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法技术方案

本发明专利技术一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法，属于无线通信抗干扰技术领域。包括对消系统和对消方法；步骤如下：步骤1)双工器发射双载波QPSK调制下行信号，再接收上行链路信号；步骤2)判断接收信号是否处于导频时隙，并判断跳至步骤3)还是步骤6)；步骤3)进行PIM参数估计，设置PIM模型参数；步骤4)重建PIM干扰信号；步骤5)进行双时延估计处理，调整PIM模型参数设置；步骤6)数据预处理单元处理数据传输时隙接收信号并将所得信号输出给干扰对消单元；对消设置单元设置PIM模型参数；步骤7)进行干扰对消；步骤8)根据本次数据传输时隙是否结束决定完成PIM干扰对消。本发明专利技术实现了变化灵敏、高精度的双载波PIM干扰实时抑制。

A passive intermodulation interference cancellation system and method based on double delay estimation

The invention is a passive intermodulation interference cancellation system and a method based on double delay estimation, which belongs to the field of wireless communication anti-interference technology. Including the cancellation system and cancellation method; comprises the following steps: Step 1) duplexer launch dual carrier QPSK modulation downlink signal, and receiving uplink signals; step 2) to determine whether the received signals in the pilot, and judge skip to step 3) or step 6); step 3) for estimation of PIM, set PIM model parameters; step 4) reconstruction of PIM interference signal; step 5) dual time delay estimation, setting PIM parameters adjustment model; step 6) data preprocessing unit processing data transmission slot receives the signal and the output signal to interference cancellation unit; to set the PIM model parameter setting unit; step 7) for interference cancellation; step 8) according to the data transmission time slot is determined to complete the PIM end interference cancellation. The invention realizes real-time control of dual carrier PIM interference with high sensitivity and high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法
本专利技术涉及一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法，属于无线通信、卫星通信及地面通信系统的信号处理及抗干扰

技术介绍
无源互调(PassiveIntermodulation，简称PIM)指两个或两个以上频率成分的信号通过无源器件(如双工器、隔离器、同轴电缆、连接器、天线、负载等)时产生除谐波外新频率成分的一种现象。产生的新频率为基波频率的线性组合，当新产生频率落入通信接收机的通带内即形成干扰。随着无线通信、卫星通信的不断发展，通信所需天线尺寸变大，受平台限制采用收发共用技术。天线收发共用系统中双工器隔离度低，无源互调产物容易进入接受频带形成干扰，且难以通过频域滤波的方法将其滤除，会对通信系统造成影响。为实现PIM干扰对消，爱立信公司、北京理工大学和华为公司均申请过相关专利，提出了基于信号处理的PIM干扰对消方法，但是此类方法针对性差，只考虑了无时延PIM干扰的对消方法，不能很好地适应PIM信号的时变特性。其中，专利一为爱立信公司提出的专利申请，专利申请号：US8855175B2，标题为“LowComplexityAll-DigitalPIMCompensator”，主要提出自适应PIM干扰对消方法，该方法需要通过测试信号确定PIM参数个数，从而利用参数估计模型得到PIM模型参数，估计出PIM干扰信号。该方法仅考虑理想PIM干扰的自适应估计，消耗资源大、处理过程繁琐且在时变PIM干扰的估计中长时间难以收敛。专利二为北京理工大学提出的专利申请，专利申请号：201410226937.0，标题为“一种基于自适应滤波的无源互调干扰抑制方法”，主要提出基于自适应滤波的PIM干扰抑制方法，利用发射信号特征分析各阶PIM产物特性，通过幂级数模型重建PIM信号，最后采用自适应滤波的方法实现对消。该方法依赖幂级数模型重建PIM信号，但没有考虑载波时延造成的PIM时变特性，对消精度不足。专利三为华为公司提出的专利申请，专利申请号：201410522019.2，标题为“射频模块的无源互调PIM干扰抵消方法及相关装置”，主要提出利用发射信号的非线性变换产生非线性参数，通过发射信号和非线性参数产生抵消信号对PIM干扰信号进行对消，但是通过卷积得到的非线性重建模式单一，难以针对复杂环境下的PIM干扰进行有效对消。专利四为北京理工大学提出的专利申请，专利申请号：201510547503.5，标题为“一种基于导频的无源互调干扰对消方法”，主要提出基于导频信号的无源互调干扰对消方法，通过导频估计PIM非线性模型参数和PIM信号耦合的信道冲激响应，通过估计出的PIM非线性参数估计PIM干扰信号并进行对消。该方法依赖信道的先验知识，且对信道环境要求高，需要在高信干比下才能达到较好的对消精度，实用性差。本专利针对现有PIM对消方法难以对消时变PIM的技术缺陷，致力于提出一种针对双载波PIM时变干扰的变化灵敏、预测精度高的基于双时延估计的无源互调干扰对消系统与方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有无线通信、卫星通信系统中存在无源互调干扰，造成无源互调时延估计过高以及无源互调干扰对消效果的较差的缺陷，提出了一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法。一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法，包括一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统，简称对消系统；和一种基于双时延估计的无源互调干扰对消方法，简称对消方法；其中，对消系统是天线收发共用的通信系统的信号处理部分；天线收发共用的通信系统中包括双工器、隔离器、同轴电缆、连接器、天线、负载为主的无源器件，造成无源互调干扰；对消系统主要包括接收预处理模块、PIM重建模块、双时延估计模块以及干扰对消模块；其中，接收预处理模块包括PIM参数估计单元和数据预处理单元；PIM重建模块包括PIM参数设置单元和PIM重建单元；双时延估计模块包括双时延估计单元；干扰对消模块包括对消设置单元和干扰对消单元；对消系统各模块的连接关系为：接收预处理模块与PIM重建模块、双时延估计模块以及干扰对消模块相连；PIM重建模块与接收预处理模块、双时延估计模块以及干扰对消模块相连；双时延估计模块与接收预处理模块以及PIM重建模块相连；干扰对消模块与接收预处理模块和PIM重建模块相连；对消系统各单元的连接关系为：PIM参数估计单元与数据预处理单元、PIM参数设置单元以及对消设置单元相连；数据预处理单元与PIM参数估计单元、双时延估计单元以及干扰对消单元相连；PIM参数设置单元与PIM参数估计单元、双时延估计单元以及PIM重建单元相连；PIM重建单元与PIM参数设置单元、双时延估计单元以及干扰对消单元相连；双时延估计单元与数据预处理单元、PIM参数设置单元以及PIM重建单元相连；对消设置单元与PIM参数估计单元以及干扰对消单元相连；干扰对消单元与数据预处理单元、PIM重建单元以及对消设置单元相连；对消系统各模块功能如下：接收预处理模块的功能是用于在导频时隙和数据传输时隙接收信号，并进行PIM非线性参数分析和信号预处理，输出预处理导频时隙接收信号和预处理非导频时隙接收信号；其中，预处理非导频时隙接收信号又称为预处理数据时隙接收信号；将预处理导频时隙接收信号输出给PIM重建模块、时延估计模块以及干扰对消模块；PIM重建模块接收预处理模块输出的PIM非线性参数，利用该PIM非线性参数进行PIM干扰信号重建，将重建PIM干扰信号输出给双时延估计模块以及干扰对消模块；双时延估计模块接收重建PIM干扰信号和预处理导频时隙接收信号进行双时延估计，将估计得到的双时延参数反馈给PIM重建模块，修正重建PIM干扰信号；干扰对消单元接收修正重建PIM干扰信号和预处理数据时隙接收信号进行干扰对消；对消系统各单元功能如下：数据预处理单元处理接收的导频时隙接收信号和数据传输时隙接收信号，将预处理导频时隙接收信号输出给PIM参数设置单元以及双时延估计单元，将预处理数据传输时隙接收信号输出给干扰对消单元；PIM参数估计单元接收预处理导频时隙接收信号，将估计得到的PIM非线性参数输出给PIM参数设置单元；PIM参数设置单元在导频时隙，通过接收的PIM非线性参数设置PIM模型参数；在数据传输时隙，接收双载波时延以及PIM时延，调整PIM模型参数设置；PIM重建单元在导频时隙，根据设置参数的PIM模型重建PIM干扰信号，并将该信号输出给双时延估计单元；在数据传输时隙，通过调整的PIM模型参数重建修正PIM干扰信号，并将该信号输出给干扰对消单元；双时延估计单元接收导频时隙接收信号以及重建PIM干扰信号，并进行双时延估计处理，将估计得到的双载波时延以及PIM时延输出给PIM参数设置单元；对消设置单元接收PIM参数估计单元输出的PIM模型参数，以约束最小输出能量为准则，设置自适应滤波器参数；干扰对消单元接收预处理数据传输时隙接收信号以及重建PIM干扰信号进行干扰对消，将经干扰对消的预处理数据传输时隙接收信号输出，进行后续信号处理；本专利技术采用基于双时延估计的对消方法对含有双载波PIM干扰的双时隙接收信号进行干扰抑制，双时隙接收信号包括导频时隙接收信号和数据传输时隙接收信号；对消方法的核心思想为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法，其特征在于：包括一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统，简称对消系统；和一种基于双时延估计的无源互调干扰对消方法，简称对消方法；其中，对消系统是天线收发共用的通信系统的信号处理部分；天线收发共用的通信系统中包括双工器、隔离器、同轴电缆、连接器、天线、负载为主的无源器件，造成无源互调干扰；对消系统主要包括接收预处理模块、PIM重建模块、双时延估计模块以及干扰对消模块；其中，接收预处理模块包括PIM参数估计单元和数据预处理单元；PIM重建模块包括PIM参数设置单元和PIM重建单元；双时延估计模块包括双时延估计单元；干扰对消模块包括对消设置单元和干扰对消单元；对消系统各模块的连接关系为：接收预处理模块与PIM重建模块、双时延估计模块以及干扰对消模块相连；PIM重建模块与接收预处理模块、双时延估计模块以及干扰对消模块相连；双时延估计模块与接收预处理模块以及PIM重建模块相连；干扰对消模块与接收预处理模块和PIM重建模块相连；对消系统各单元的连接关系为：PIM参数估计单元与数据预处理单元、PIM参数设置单元以及对消设置单元相连；数据预处理单元与PIM参数估计单元、双时延估计单元以及干扰对消单元相连；PIM参数设置单元与PIM参数估计单元、双时延估计单元以及PIM重建单元相连；PIM重建单元与PIM参数设置单元、双时延估计单元以及干扰对消单元相连；双时延估计单元与数据预处理单元、PIM参数设置单元以及PIM重建单元相连；对消设置单元与PIM参数估计单元以及干扰对消单元相连；干扰对消单元与数据预处理单元、PIM重建单元以及对消设置单元相连；对消系统各模块功能如下：接收预处理模块的功能是用于在导频时隙和数据传输时隙接收信号，并进行PIM非线性参数分析和信号预处理，输出预处理导频时隙接收信号和预处理非导频时隙接收信号；其中，预处理非导频时隙接收信号又称为预处理数据时隙接收信号；将预处理导频时隙信号输出给PIM重建模块、时延估计模块以及干扰对消模块；PIM重建模块接收预处理模块输出的PIM非线性参数，利用该PIM非线性参数进行PIM干扰信号重建，将重建PIM干扰信号输出给双时延估计模块以及干扰对消模块；双时延估计模块接收重建PIM干扰信号和预处理导频时隙接收信号进行双时延估计，将估计得到的双时延参数反馈给PIM重建模块，修正重建PIM干扰信号；干扰对消单元接收修正重建PIM干扰信号和预处理数据时隙接收信号进行干扰对消；对消系统各单元功能如下：数据预处理单元处理接收的导频时隙接收信号和数据传输时隙接收信号，将预处理导频时隙接收信号输出给PIM参数设置单元以及双时延估计单元，将预处理数据传输时隙接收信号输出给干扰对消单元；PIM参数估计单元接收预处理导频时隙接收信号，将估计得到的PIM非线性参数输出给PIM参数设置单元；PIM参数设置单元在导频时隙，通过接收的PIM非线性参数设置PIM模型参数；在数据传输时隙，接收双载波时延以及PIM时延，调整PIM模型参数设置；PIM重建单元在导频时隙，根据设置参数的PIM模型重建PIM干扰信号，并将该信号输出给双时延估计单元；在数据传输时隙，通过调整的PIM模型参数重建修正PIM干扰信号，并将该信号输出给干扰对消单元；双时延估计单元接收导频时隙接收信号以及重建PIM干扰信号，并进行双时延估计处理，将估计得到的双载波时延以及PIM时延输出给PIM参数设置单元；对消设置单元接收PIM参数估计单元输出的PIM模型参数，以约束最小输出能量为准则，设置自适应滤波器参数；干扰对消单元接收预处理数据传输时隙接收信号以及重建PIM干扰信号进行干扰对消，将经干扰对消的预处理数据传输时隙接收信号输出，进行后续信号处理；本专利技术采用基于双时延估计的对消方法对含有双载波PIM干扰的双时隙接收信号进行干扰抑制，双时隙接收信号包括导频时隙接收信号和数据传输时隙接收信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法，其特征在于：包括一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统，简称对消系统；和一种基于双时延估计的无源互调干扰对消方法，简称对消方法；其中，对消系统是天线收发共用的通信系统的信号处理部分；天线收发共用的通信系统中包括双工器、隔离器、同轴电缆、连接器、天线、负载为主的无源器件，造成无源互调干扰；对消系统主要包括接收预处理模块、PIM重建模块、双时延估计模块以及干扰对消模块；其中，接收预处理模块包括PIM参数估计单元和数据预处理单元；PIM重建模块包括PIM参数设置单元和PIM重建单元；双时延估计模块包括双时延估计单元；干扰对消模块包括对消设置单元和干扰对消单元；对消系统各模块的连接关系为：接收预处理模块与PIM重建模块、双时延估计模块以及干扰对消模块相连；PIM重建模块与接收预处理模块、双时延估计模块以及干扰对消模块相连；双时延估计模块与接收预处理模块以及PIM重建模块相连；干扰对消模块与接收预处理模块和PIM重建模块相连；对消系统各单元的连接关系为：PIM参数估计单元与数据预处理单元、PIM参数设置单元以及对消设置单元相连；数据预处理单元与PIM参数估计单元、双时延估计单元以及干扰对消单元相连；PIM参数设置单元与PIM参数估计单元、双时延估计单元以及PIM重建单元相连；PIM重建单元与PIM参数设置单元、双时延估计单元以及干扰对消单元相连；双时延估计单元与数据预处理单元、PIM参数设置单元以及PIM重建单元相连；对消设置单元与PIM参数估计单元以及干扰对消单元相连；干扰对消单元与数据预处理单元、PIM重建单元以及对消设置单元相连；对消系统各模块功能如下：接收预处理模块的功能是用于在导频时隙和数据传输时隙接收信号，并进行PIM非线性参数分析和信号预处理，输出预处理导频时隙接收信号和预处理非导频时隙接收信号；其中，预处理非导频时隙接收信号又称为预处理数据时隙接收信号；将预处理导频时隙信号输出给PIM重建模块、时延估计模块以及干扰对消模块；PIM重建模块接收预处理模块输出的PIM非线性参数，利用该PIM非线性参数进行PIM干扰信号重建，将重建PIM干扰信号输出给双时延估计模块以及干扰对消模块；双时延估计模块接收重建PIM干扰信号和预处理导频时隙接收信号进行双时延估计，将估计得到的双时延参数反馈给PIM重建模块，修正重建PIM干扰信号；干扰对消单元接收修正重建PIM干扰信号和预处理数据时隙接收信号进行干扰对消；对消系统各单元功能如下：数据预处理单元处理接收的导频时隙接收信号和数据传输时隙接收信号，将预处理导频时隙接收信号输出给PIM参数设置单元以及双时延估计单元，将预处理数据传输时隙接收信号输出给干扰对消单元；PIM参数估计单元接收预处理导频时隙接收信号，将估计得到的PIM非线性参数输出给PIM参数设置单元；PIM参数设置单元在导频时隙，通过接收的PIM非线性参数设置PIM模型参数；在数据传输时隙，接收双载波时延以及PIM时延，调整PIM模型参数设置；PIM重建单元在导频时隙，根据设置参数的PIM模型重建PIM干扰信号，并将该信号输出给双时延估计单元；在数据传输时隙，通过调整的PIM模型参数重建修正PIM干扰信号，并将该信号输出给干扰对消单元；双时延估计单元接收导频时隙接收信号以及重建PIM干扰信号，并进行双时延估计处理，将估计得到的双载波时延以及PIM时延输出给PIM参数设置单元；对消设置单元接收PIM参数估计单元输出的PIM模型参数，以约束最小输出能量为准则，设置自适应滤波器参数；干扰对消单元接收预处理数据传输时隙接收信号以及重建PIM干扰信号进行干扰对消，将经干扰对消的预处理数据传输时隙接收信号输出，进行后续信号处理；本发明采用基于双时延估计的对消方法对含有双载波PIM干扰的双时隙接收信号进行干扰抑制，双时隙接收信号包括导频时隙接收信号和数据传输时隙接收信号。2.根据权利要求1所述的一种基于双时延估计的无源互调干扰对消系统及方法，其特征在于：对消方法，具体步骤如下：步骤一：在天线收发共用的通信系统中，双工器发射双载波QPSK调制下行信号，再接收上行链路信号；步骤二：数据预处理单元处理步骤一接收到的上行链路信号，判断接收信号是否处于导频时隙，根据判断结果决定跳至步骤三还是步骤六；步骤三：PIM参数估计单元接收预处理导频时隙接收信号并进行PIM参数估计，再将估计得到的PIM非线性参数输出给PIM参数设置单元；PIM参数设置单元通过接收的PIM非线性参数设置PIM模型参数；其中，PIM模型参数是指PIM非线性模型各项系数；步骤四：PIM重建单元利用步骤三设置的PIM模型参数重建PIM干扰信号；步骤五：双时延估计单元接收导频时隙接收信号以及重建PIM干扰信号，并进行双时延估计处理，将双时延估计得到的双载波时延以及PIM时延输出给PIM参数设置单元；PIM参数设置单元接收双载波时延以及PIM时延，调整PIM模型参数设置；PIM重建单元通过调整的PIM模型参数重建PIM干扰信号；步骤六：数据预处理单元处理数据传输时隙接收信号，得到预处理数据传输时隙接收信号，将该信号输出给干扰对消单元；PIM重建单元将重建PIM干扰信号输出给干扰对消单元；对消设置单元接收PIM参数估计单元输出的PIM模型参数，以约束最小输出能量为准则，设置自适应滤波器参数；其中，自适应滤波器参数是指滤波器抽头权值；步骤七：干扰对消单元接收预处理数据传输时隙接收信号以及重建PIM干扰信号进行干扰对消，将经干扰对消的预处理数据传输时隙接收信号输出，跳到步骤八；步骤八：干扰对消单元根据本次数据传输时隙是否结束决定完成PIM干扰对消，跳至步骤一；或继续进行干扰对消，跳...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁弼政，李林涛，胡东方，王晓东，
申请(专利权)人：北京银河信通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11