一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除系统和方法技术方案

本发明专利技术属于数字微波通信技术领域，公开了一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除系统和方法，延迟器、解复用器、横向滤波器、加法器、复用器、自适应算法控制模块；本发明专利技术采用简化的SBD+neighbors算法实现对横向滤波器的自适应控制，从而使得交叉极化干扰消除器有效工作，成功消除交叉极化干扰，在不影响收敛速度的前提下，极大地降低交叉极化干扰消除器的硬件实现复杂度。本发明专利技术硬件实现复杂度低，收敛速度略快，易于工程化实现。用于高阶4096‑QAM等调制方式的微波通信中。

【技术实现步骤摘要】
一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除系统和方法
本专利技术属于数字微波通信
，尤其涉及一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除系统和方法。主要涉及数字有线电视网络，微波回程链路等高阶调制方式通信系统的数字接收，可用于处理微波通信中高阶调制方式的交叉极化干扰消除问题。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：随着4G移动通信技术的广泛应用以及5G新纪元的到来，移动终端用户数和新型应用大规模涌现，带宽需求迅猛增长。为支撑剧增的带宽需求，需要大规模建设新的并升级已有的移动基站回程链路。微波链路凭借容量大、传输质量好、组网灵活、成本低、建设速度快等优势，成为当前及未来长时间内更为合适的选择。为了提高频谱的利用率，在微波回程链路中可以采用交叉极化传输方式，在同一时频通道中发送两路单载波QAM(QAM，QuadratureAmplitudeModulation)调制信号，这样频谱利用率能够提高一倍。实现两路QAM信号交叉极化传输的前提是对两路QAM信号进行交叉极化隔离，使得其中一路信号波形的极化方向沿着垂直方向，另一路信号波形的极化方向沿着水平方向。正是由于两信号波形的极化方向相互正交，所以彼此之间不会产生干扰。但是，信号在实际传输过程中可能会遇到地面散射、雨雾天气等恶劣情况，导致交叉极化信号极化性减弱，从而对同极化信号造成严重干扰，即交叉极化干扰(CrossPolarizationInterference,XPI)。交叉极化干扰会给接收端的解调工作产生极大影响，甚至根本解调不出原始信号。为了解决交叉极化干扰带来的问题，XPIC(Cross-polarisationInterferencecanceller,交叉极化干扰消除器)技术应运而生。由于QAM调制电平数大幅增加，星座图中星座点变得更加密集，相邻星座点的欧式距离减小使得容易发生判决错误，此时系统对于交叉极化干扰十分敏感，所以对XPIC技术的要求极高。因此，研究一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除器技术是十分必要的。自适应盲均衡算法可以作为参考用于交叉极化干扰消除器。当CMA算法应用于交叉极化干扰消除时，虽然具有较低的实现复杂度，但是，对于高阶调制信号，该算法收敛速度慢，性能较差。SBD+neighbors算法起初用于单天线自适应盲均衡，当其应用于XPIC时，虽然该算法独立于QAM信号调制阶数，能够在有噪声的情况下达到基于训练序列算法的性能，但是该算法的自适应更新公式中包含了指数运算及大量乘法运算，使得算法的硬件实现复杂度较高，尤其是当QAM信号调制阶数达到4096时，更难以硬件实现。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)CMA算法应用于交叉极化干扰消除器，具有较低的实现复杂度，但是，对于高阶调制信号该算法收敛速度慢，性能差，故不能处理4096-QAM信号中的交叉极化干扰，进而影响接收端正确解调。(2)SBD+neighbors的XPIC算法硬件实现复杂度较高，尤其是当QAM信号调制阶数达到4096时，难以硬件实现。使得SBD+neighbors的XPIC算法的应用只能停留在理论研究层面，无法投入商用和工程应用。解决上述技术问题的难度和意义：大大降低了计算复杂度，从而使交叉极化干扰消除器硬件实现复杂度降低，进而降低高阶调制解调系统硬件实现复杂度，使得微波通信设备的价格降低，让数字微波通信技术应用更加广泛。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除系统和方法。本专利技术是这样实现的，一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法，所述适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法包括：步骤一，对V路接收信号进行延迟处理并解复用为实部信号和虚部信号；步骤二，将H路接收信号解复用为实部信号和虚部信号；步骤三，将H路接收信号的实部信号和虚部信号分别送入4个横向滤波器进行滤波处理得到干扰信号实部和虚部样本信号；步骤四，从V路延迟信号的实部信号和虚部信号中分别减去H路干扰信号实部和虚部样本信号，得到理想接收信号的实部和虚部信号；步骤五，将理想接收信号的实部和虚部信号复用为理想接收信号；步骤六，将理想接收信号送入自适应算法控制得到误差信号的实部和虚部；步骤七，利用误差信号的实部和虚部对4个横向滤波器的系数进行调整。进一步，所述适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法具体包括：(1)经过交叉极化干扰信道后，水平极化方向的发送信号对垂直极化方向的接收信号产生交叉极化干扰：水平极化方向的发送信号HS(n)对垂直极化方向接收信号VR(n)产生交叉极化干扰，则垂直极化方向接收信号VR(n)可以表示为VR(n)＝VS(n)+α0Hs(n)+wV(n)，其中，VS(n)为垂直极化方向的发送信号，HS(n)为水平极化方向的发送信号，wV(n)为垂直极化方向的加性高斯白噪声，α0为水平极化方向的发送信号HS(n)对垂直极化方向接收信号的极化干扰因子，该干扰因子强度与交叉极化鉴别率XPD(CrossPolarizationDiscrimination,)有关：XPD＝20lgα0(dB)；(2)将垂直极化方向接收信号延迟：将正交振幅调制QAM系统接收机得到的垂直极化方向接收信号VR(n)，将垂直极化方向接收信号VR(n)延迟M个时钟得到垂直极化方向接收到的延迟信号V′R(n)，其中，L为自适应滤波器阶数，垂直极化方向接收到的延迟信号V′R(n)；(3)垂直极化方向接收到的延迟信号解复用：将垂直极化方向接收到的延迟信号V′R(n)输入到第一解复用器中，该信号被解复用为垂直极化方向接收到的延迟实部信号VI(n)和垂直极化方向接收到的延迟虚部信号VQ(n)；(4)将水平极化方向接收信号解复用：将正交振幅调制QAM系统接收机得到的水平极化方向接收信号HR(n)解复用，该信号被解复用为水平极化方向接收信号HR(n)的实部信号HI(n)和垂直极化方向接收信号HR(n)的虚部信号HQ(n),水平极化方向接收信号HR(n)是基带信号；(5)横向滤波器分别对水平极化方向接收信号的实部和虚部进行自适应滤波：将水平极化方向接收信号HR(n)的实部信号HI(n)送入第一横向滤波器得到第一横向滤波器的滤波信号H1(n)，将水平极化方向接收信号HR(n)的实部信号HI(n)送入第三横向滤波器得到自适应滤波器3的滤波信号H3(n)，将水平极化方向接收信号HR(n)的虚部信号HQ(n)送入第二横向滤波器得到第二横向滤波器的滤波信号H2(n)，将水平极化方向接收信号HR(n)的虚部信号HQ(n)送入第四横向滤波器得到第四横向滤波器的滤波信号H4(n)；(6)提取水平极化方向的干扰样本信号的实部和虚部：将第一横向滤波器的滤波信号H1(n)和第二横向滤波器的滤波信号H2(n)送入第三加法器相加得到水平极化方向的干扰样本实部信号EI(n)，将第三横向滤波器的滤波信号H3(n)和第四横向滤波器的滤波信号H4(n)送入第四加法器相加得到水平极化方向的干扰样本虚部信号EQ(n)；(7)消除极化干扰：将水平极化方向的干扰样本实部信号EI(n)取相反数后和垂直极化方向接收到的延迟实部信号VI(n)一起送入第一加法器，二者相加得到垂直极化方向的理想接收实部信号yR(n)，将水平极化方向的干扰样本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法，其特征在于，所述适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法包括：步骤一，对V路接收信号进行延迟处理并解复用为实部信号和虚部信号；步骤二，将H路接收信号解复用为实部信号和虚部信号；步骤三，将H路接收信号的实部信号和虚部信号分别送入4个横向滤波器进行滤波处理得到干扰信号实部和虚部样本信号；步骤四，从V路延迟信号的实部信号和虚部信号中分别减去H路干扰信号实部和虚部样本信号，得到理想接收信号的实部和虚部信号；步骤五，将理想接收信号的实部和虚部信号复用为理想接收信号；步骤六，将理想接收信号送入自适应算法控制得到误差信号的实部和虚部；步骤七，利用误差信号的实部和虚部对4个横向滤波器的系数进行调整。

【技术特征摘要】
1.一种适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法，其特征在于，所述适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法包括：步骤一，对V路接收信号进行延迟处理并解复用为实部信号和虚部信号；步骤二，将H路接收信号解复用为实部信号和虚部信号；步骤三，将H路接收信号的实部信号和虚部信号分别送入4个横向滤波器进行滤波处理得到干扰信号实部和虚部样本信号；步骤四，从V路延迟信号的实部信号和虚部信号中分别减去H路干扰信号实部和虚部样本信号，得到理想接收信号的实部和虚部信号；步骤五，将理想接收信号的实部和虚部信号复用为理想接收信号；步骤六，将理想接收信号送入自适应算法控制得到误差信号的实部和虚部；步骤七，利用误差信号的实部和虚部对4个横向滤波器的系数进行调整。2.如权利要求1所述的适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法，其特征在于，所述适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法具体包括：(1)经过交叉极化干扰信道后，水平极化方向的发送信号对垂直极化方向的接收信号产生交叉极化干扰：水平极化方向的发送信号HS(n)对垂直极化方向接收信号VR(n)产生交叉极化干扰，则垂直极化方向接收信号VR(n)可以表示为VR(n)＝VS(n)+α0Hs(n)+wV(n)，其中，VS(n)为垂直极化方向的发送信号，HS(n)为水平极化方向的发送信号，wV(n)为垂直极化方向的加性高斯白噪声，α0为水平极化方向的发送信号HS(n)对垂直极化方向接收信号的极化干扰因子，该干扰因子强度与交叉极化鉴别率XPD(CrossPolarizationDiscrimination)有关：XPD＝20lgα0(dB)；(2)将垂直极化方向接收信号延迟：将正交振幅调制QAM系统接收机得到的垂直极化方向接收信号VR(n)，将垂直极化方向接收信号VR(n)延迟M个时钟得到垂直极化方向接收到的延迟信号VR′(n)，其中，L为自适应滤波器阶数，垂直极化方向接收到的延迟信号VR′(n)；(3)垂直极化方向接收到的延迟信号解复用：将垂直极化方向接收到的延迟信号VR′(n)输入到第一解复用器中，该信号被解复用为垂直极化方向接收到的延迟实部信号VI(n)和垂直极化方向接收到的延迟虚部信号VQ(n)；(4)将水平极化方向接收信号解复用：将正交振幅调制QAM系统接收机得到的水平极化方向接收信号HR(n)解复用，该信号被解复用为水平极化方向接收信号HR(n)的实部信号HI(n)和垂直极化方向接收信号HR(n)的虚部信号HQ(n),水平极化方向接收信号HR(n)是基带信号；(5)横向滤波器分别对水平极化方向接收信号的实部和虚部进行自适应滤波：将水平极化方向接收信号HR(n)的实部信号HI(n)送入第一横向滤波器得到第一横向滤波器的滤波信号H1(n)，将水平极化方向接收信号HR(n)的实部信号HI(n)送入第三横向滤波器得到自适应滤波器3的滤波信号H3(n)，将水平极化方向接收信号HR(n)的虚部信号HQ(n)送入第二横向滤波器得到第二横向滤波器的滤波信号H2(n)，将水平极化方向接收信号HR(n)的虚部信号HQ(n)送入第四横向滤波器得到第四横向滤波器的滤波信号H4(n)；(6)提取水平极化方向的干扰样本信号的实部和虚部：将第一横向滤波器的滤波信号H1(n)和第二横向滤波器的滤波信号H2(n)送入第三加法器相加得到水平极化方向的干扰样本实部信号EI(n)，将第三横向滤波器的滤波信号H3(n)和第四横向滤波器的滤波信号H4(n)送入第四加法器相加得到水平极化方向的干扰样本虚部信号EQ(n)；(7)消除极化干扰：将水平极化方向的干扰样本实部信号EI(n)取相反数后和垂直极化方向接收到的延迟实部信号VI(n)一起送入第一加法器，二者相加得到垂直极化方向的理想接收实部信号yR(n)，将水平极化方向的干扰样本虚部信号EQ(n)取相反数后和垂直极化方向接收到的延迟虚部信号VQ(n)一起送入第二加法器，二者相加得到垂直极化方向的理想接收虚部信号yI(n)；(8)获得垂直极化方向的理想接收信号：将垂直极化方向的理想接收实部信号yR(n)和垂直极化方向的理想接收虚部信号yI(n)送入复用器得到垂直极化方向的理想接收信号yV(n)；(9)自适应算法控制：将垂直极化方向的理想接收信号yV(n)送入自适应算法控制模块，得到误差信号实部信号eR(n)和误差信号虚部信号eI(n)，将这两个信号分别送给4个横向滤波器，控制4个横向滤波器调整抽头系数。3.如权利要求2所述的适合高阶调制方式的交叉极化干扰消除方法，其特征在于，所述(9)具体包括：1)理想接收信号判决：将垂直极化方向的理想接收信号yV(n)送入判决模块经判决后得到判决信号yd(n)和判决误差信号e(n)，e(n)为理想接收信号y(n)和判决信号yd(n)的差值，表示为yd(n)-y(n)；2)产生均方误差：均方误差产生模块利用接收到的判决模块输出判决误差信号e(n)通过迭代公式计算得到均方判决误差信号MSE(n)并送入误差计算模块；其迭代公式如下：MSE(n)＝A×MSE(n-1)+(1-A)×|e(n)|2；其中，A可以取0.9...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫丰奎，顾克，吴博，宋佩阳，张南，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61