一种DMB同频直放站回波抑制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种DMB同频直放站回波抑制系统，持续接收外部信号u(t)；对外部信号u(t)进行预处理后生成期望信号d(n)，对消模块对期望信号d(n)进行对消处理后生成对消后信号e(n)；对对消后信号e(n)进行后处理；将对消后信号进行广播并将对消后信号耦合降低功率；将接收到的信号进行预处理；对信号加入延时；FIR滤波器生成估计回波信号y(n)并发送至对消模块。本发明专利技术还公开了一种DMB同频直放站回波抑制方法。本发明专利技术具备低成本、高集成度、硬件资源消耗低、可靠性高、易于实现等优点，能有效的优化DMB同频直放站中的自激现象，从而改善弱信号区和盲区的信号覆盖问题，提高DMB系统的可靠性。

Echo suppression system and method of DMB same frequency repeater

【技术实现步骤摘要】
一种DMB同频直放站回波抑制系统及方法
本专利技术涉及一种信号处理技术，具体涉及一种DMB同频直放站回波抑制系统及方法。
技术介绍
数字多媒体广播(DigitalMultimediaBroadcasting,DMB)是在数字音频广播(DigitalAudioBroadcasting,DAB)的基础上发展出来的面向未来的新一代广播系统，它充分的利用了数字音频广播更加优秀的收听音质和抗干扰能力，还具备发射功率小、覆盖面积大、频谱利用率高和可移动接收等一系列优点，可传递诸如声音、图像、文字、数据及活动影像等业务。由于无线信道的特性，无论何种无线通信网络，总会存在发射信号覆盖的弱信号区和盲区。在DMB系统的实际应用中发现，一般在距离DMB发射天线过远和楼房密度较大的地方以及建筑物内部，存在弱信号区和盲区。因考虑设备成本、复杂度、灵活性等问题，布置无线同频直放站是提高信号覆盖范围和减少盲区的最有效解决方案。传统的同频直放站作为同频信号增强转发设备，由于接收天线与发射天线间的耦合作用，容易形成强烈的耦合回波，影响转发信号质量，严重时还会造成同频直放站自激，而无法正常工作。在DMB同频直放站应用中，当不满足直放站的隔离度比增益大l5dB的条件就会发生自激现象。干扰消除系统(InterferenceCancellatonSystem,ICS)是为了改善同频直放站收发天线产生耦合回波的抑制问题，如图1所示，ICS无线通信直放站通过自适应回波抑制算法在耦合回波抑制模块中完成回波抑制，只让DMB有用信号进入直放站，并将期望的基站微弱信号放大。目前，带回波抑制功能的同频直放站主要应用于数字电视广播领域，而应用于DMB系统的带回波抑制的直放站很少。现有的数字电视回波抑制系统采用传统的下变频电路、数字中频回波抑制电路、上变频电路等组成结构，其回波抑制算法主要采用最小均方(LeastMeanSquare，LMS)或归一化最小均方(NormalizationLeastMeanSquare，NLMS)等串行的自适应滤波算法，其算法串行执行特性难以用在高速实时处理系统，且回波抑制系统硬件成本较高，并使用经过特殊设计的训练信号来作为回波抑制算法的参考信号来抑制回波，由于数字电视广播和DMB信号的物理帧结构不同，而在现有DMB系统中不适合使用训练序列，且数字电视信号与数字多媒体广播信号特征不同；如果将其应用在DMB系统当中，由于基于LMS串行的回波抑制算法难以用在高速实时处理系统，而且使用附加经过训练的信号来作为回波抑制算法的参考信号，这就占用了有效数据资源，而且电路硬件成本较高以及系统集成度低等问题，所以并不适用于DMB系统。目前，上海交通大学针对DMB系统申请了专利名称为“数字多媒体广播直放站多径回波消除方法”，专利号为CN1996783A的专利。所述专利：一种数字多媒体广播直放站回波抵消方法，如图2所示，其回波抑制算法采用LMS自适应滤波算法，其算法串行执行特点难以用在高速实时处理硬件系统，且不符合FPGA并行实现的特点；射频接收部分采用传统的射频滤波和模拟混频以及模拟中频滤波结构，射频接收采用全模拟的方式结构复杂，且回波抑制后的上变频部分采用数模转换和模拟混频以及射频滤波结构，而分离模拟元器件集成度和可靠性低，且成本较高；且在直放站发射天线后缺少延时模块，延时是为了使硬件内部延时与外部延时对齐，从而更高效的将回波抑制掉；由上述可知，从硬件资源消耗、高集成度、低成本、可靠性高来看，不是一个更好的解决方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是传统的同频直放站作为同频信号增强转发设备，由于接收天线与发射天线间的耦合作用，容易形成强烈的耦合回波，影响转发信号质量，严重时还会造成同频直放站自激，而无法正常工作，目的在于提供一种DMB同频直放站回波抑制系统及方法，解决上述问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种DMB同频直放站回波抑制系统，包括接收天线、第一预处理模块、对消模块、权向量更新模块、FIR滤波器、延时模块、第二预处理模块、后处理模块、耦合器和转发天线；所述接收天线持续接收外部信号u(t)，并将所述外部信号发送到所述第一预处理模块；所述第一预处理模块对所述外部信号u(t)进行预处理后生成期望信号d(n)并发送至所述对消模块，所述对消模块对所述期望信号d(n)进行对消处理后生成对消后信号e(n)并发送到所述后处理模块；所述后处理模块对所述对消后信号e(n)进行后处理后发送至所述转发天线和耦合器；所述转发天线将后处理后的信号进行广播；所述耦合器将后处理后的信号耦合降低功率并发送至所述第二预处理模块；所述第二预处理模块将接收到的信号进行预处理后发送至所述延时模块；所述延时模块对接收到的信号加入延时使得内部延时与外部延时对齐生成参考信号x(n)，所述内部延时为系统内部信号的延时，所述外部延时为所述接收天线接收到所述转发天线发送的信号的延时；所述延时模块将所述参考信号x(n)发送至所述权向量更新模块和FIR滤波器；所述FIR滤波器根据滤波权重对所述参考信号x(n)进行处理并生成估计回波信号y(n)并发送至所述对消模块；所述对消模块的对消处理为将所述期望信号d(n)和估计回波信号y(n)进行对消生成对消后信号e(n)；所述对消模块还将所述对消后信号e(n)发送至所述权向量更新模块；所述权向量更新模块根据所述参考信号x(n)和对消后信号e(n)对所述FIR滤波器的滤波权重进行更新。本专利技术应用时，接收天线持续接收外部信号u(t)，这里的外部信号是包含了DMB发射机发射出来的III波段微弱的射频信号、回波信号和杂波；这里所说的回波信号就是由转发天线在进行广播时，接收天线所接收的信号，这种回波信号会严重干扰直放站正常工作；第一预处理模块对所述外部信号进行预处理的过程主要是采用带通滤波的方式过滤掉杂波，一般采用基于LFB32205的中心频点为205.5MHZ带宽为63MHZ的带通滤波，再经过基于FC2501的III波段DMB调谐器，输出2.048MHZ中频模拟信号，完成模拟下变频，再经过模数转换器如AD9283将2.048MHZ的模拟中频信号转换为并行8bit的2.048MHZ的数字信号，其ADC的采样率为8.192MHZ，完成模拟到数字的转换，数字信号方便于信号处理分析；模数转换后的数字信号经过IQ混频器将中频信号搬移到基带，同时产生了额外的高频信号，其中混频器的本振信号为2.048MHZ；经IQ混频后的信号经过低通滤波器滤除混频过程中产生的高频信号输出IQ两路数字基带信号；上述为第一预处理模块的预处理过程。对消模块对所述期望信号d(n)进行对消处理后生成对消后信号e(n)，这里主要是采用将期望信号d(n)与估计回波信号y(n)进行对消的方式进行处理，而估计回波信号y(n)生成过程为在转发天线进行信号发送之前，将转发天线即将发送的后处理后的信号进行耦合降低功率后，通过延时模块加入延时生成参考信号x(n)，延时模块的目的是使内部延时与外部延时保持一致，使估计的回波与实际的回波对齐，同时可以消除参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DMB同频直放站回波抑制系统，其特征在于，包括接收天线、第一预处理模块、对消模块、权向量更新模块、FIR滤波器、延时模块、第二预处理模块、后处理模块、耦合器和转发天线；/n所述接收天线持续接收外部信号u(t)，并将所述外部信号发送到所述第一预处理模块；所述第一预处理模块对所述外部信号u(t)进行预处理后生成期望信号d(n)并发送至所述对消模块，所述对消模块对所述期望信号d(n)进行对消处理后生成对消后信号e(n)并发送到所述后处理模块；所述后处理模块对所述对消后信号e(n)进行后处理后发送至所述转发天线和耦合器；所述转发天线将后处理后的信号进行广播；/n所述耦合器将后处理后的信号耦合降低功率并发送至所述第二预处理模块；所述第二预处理模块将接收到的信号进行预处理后发送至所述延时模块；所述延时模块对接收到的信号加入延时使得内部延时与外部延时对齐生成参考信号x(n)，所述内部延时为系统内部信号的延时，所述外部延时为所述接收天线接收到所述转发天线发送的信号的延时；/n所述延时模块将所述参考信号x(n)发送至所述权向量更新模块和FIR滤波器；所述FIR滤波器根据滤波权重对所述参考信号x(n)进行处理并生成估计回波信号y(n)并发送至所述对消模块；所述对消模块的对消处理为将所述期望信号d(n)和估计回波信号y(n)进行对消生成对消后信号e(n)；/n所述对消模块还将所述对消后信号e(n)发送至所述权向量更新模块；所述权向量更新模块根据所述参考信号x(n)和对消后信号e(n)对所述FIR滤波器的滤波权重进行更新。/n...

【技术特征摘要】
1.一种DMB同频直放站回波抑制系统，其特征在于，包括接收天线、第一预处理模块、对消模块、权向量更新模块、FIR滤波器、延时模块、第二预处理模块、后处理模块、耦合器和转发天线；
所述接收天线持续接收外部信号u(t)，并将所述外部信号发送到所述第一预处理模块；所述第一预处理模块对所述外部信号u(t)进行预处理后生成期望信号d(n)并发送至所述对消模块，所述对消模块对所述期望信号d(n)进行对消处理后生成对消后信号e(n)并发送到所述后处理模块；所述后处理模块对所述对消后信号e(n)进行后处理后发送至所述转发天线和耦合器；所述转发天线将后处理后的信号进行广播；
所述耦合器将后处理后的信号耦合降低功率并发送至所述第二预处理模块；所述第二预处理模块将接收到的信号进行预处理后发送至所述延时模块；所述延时模块对接收到的信号加入延时使得内部延时与外部延时对齐生成参考信号x(n)，所述内部延时为系统内部信号的延时，所述外部延时为所述接收天线接收到所述转发天线发送的信号的延时；
所述延时模块将所述参考信号x(n)发送至所述权向量更新模块和FIR滤波器；所述FIR滤波器根据滤波权重对所述参考信号x(n)进行处理并生成估计回波信号y(n)并发送至所述对消模块；所述对消模块的对消处理为将所述期望信号d(n)和估计回波信号y(n)进行对消生成对消后信号e(n)；
所述对消模块还将所述对消后信号e(n)发送至所述权向量更新模块；所述权向量更新模块根据所述参考信号x(n)和对消后信号e(n)对所述FIR滤波器的滤波权重进行更新。


2.根据权利要求1所述的一种DMB同频直放站回波抑制系统，其特征在于，所述第一预处理模块包括：
第一射频接收模块：用于接收接收天线收到的外部信号u(t)，并进行滤波以及模拟下变频处理；
第一模数转换模块：用于将所述射频接收后的模拟信号进行模数转换生成数字信号；
第一IQ混频器：用于将模数转换模块后的数字信号进行IQ混频搬移至基带；
第一低通滤波器：用于将IQ混频后产生的信号进行低通滤波输出IQ两路数字基带信号作为期望信号d(n)。


3.根据权利要求1所述的一种DMB同频直放站回波抑制系统，其特征在于，所述第二预处理模块包括：
第二射频接收模块：用于接收耦合降低功率后模拟信号，并进行滤波下变频处理；
第二模数转换模块：用于将所述射频接收后的模拟信号进行模数转换生成数字信号；
第二IQ混频器：用于将模数转换模块后的数字信号进行IQ混频搬移至基带；
第二低通滤波器：用于将IQ混频后的信号进行低通滤波输出IQ两路数字基带信号发送至所述述延时模块。


4.根据权利要求1所述的一种DMB同频直放站回波抑制系统，其特征在于，所述延时模块获取第一延时T1和第二延时T2，并根据下式获取延时模块的延时：
Delay＝T1-T2；
其中Delay为延时模块的延时；
所述第一延时T1为转发天线发出信号到达接收天线的时长，根据下式获取：
T1＝L/V；
其中L为直放站转发天线到接收天线的距离，V为电磁波传播速度；
所述第二延时T2为耦合器的延时。


5.根据权利要求1所述的一种DMB同频直放站回波抑制系统，其特征在于，所述权向量更新模块根据下式对所述FIR滤波器的滤波权重进行更新...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红升，张炎，王国裕，孟金，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50