基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术涉及数字信号处理技术领域，公开了一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法、系统、设备和介质，其中方法包括：根据全双工ISAC系统发送端所发送的发送信号及滤波器的权重系数，计算所述滤波器的输出信号；根据所述全双工ISAC系统中基带接收信号及所述输出信号进行误差计算，得到误差信号；根据所述误差信号和改进的箕舌线函数，构造步长调整函数，并根据所述步长调整函数对所述权重系数进行迭代更新；根据更新后的权重系数对误差信号进行迭代更新，当更新后的误差信号的功率达到最小值时，输出更新后的误差信号及其对应的输出信号。本发明专利技术的改进算法使得全双工ISAC系统的数字域自干扰抵消过程可在保持较快收敛性的同时还能保持较低的计算复杂度。时还能保持较低的计算复杂度。时还能保持较低的计算复杂度。

【技术实现步骤摘要】
基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及数字信号处理
，特别是涉及一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法、系统、设备和介质。

技术介绍

[0002]目前，最小均方算法——LMS算法，由于实现简单，被广泛应用于全双工ISAC系统的数字域自干扰消除中，但是对于传统固定步长算法，当步长因子选取较大值时，算法可以获取较快的收敛速度，但是稳态误差较大；当步长因子选取较小值时，算法可以获取较小的稳态误差，但收敛速度较慢。固定步长值固有缺陷无法合理协调收敛速度和稳态误差，各种变步长LMS算法陆续出现：如由覃景繁等人基于Sigmoid函数提出的变步长LMS算法——SVSLMS算法，通过在误差信号和步长之间建立新的非线性函数关系，克服了LMS算法收敛速度与稳态误差之间的矛盾，但SVSLMS算法在误差接近零处时，变步长函数变化太大，不具有缓慢变化的特性，使得SVSLMS算法在自适应稳态阶段仍具有较大的步长变化；再如利用箕舌线函数的特性提出的基于箕舌线的变步长LMS算法——TCLMS算法，该算法计算复杂度低，且在稳态误差与前述SVSLMS算法相同的前提下，具有更快的收敛速度和跟踪速度，更大程度上解决了收敛速度和稳态误差的矛盾，但由于目前应用的要求，TCLMS算法的收敛速度还需进一步提高，并且其容易受信号输入端不相关噪声的干扰而影响算法的稳定性。因此，亟需一种算法可在全双工ISAC系统的数字域自干扰消除过程中，保持较快收敛性的同时还能保持较低的计算复杂度。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法、系统、设备和介质，通过对算法进行改进，使得全双工ISAC系统数字域自干扰抵消过程即使处于低信噪比状态下，也仍能保持良好的性能，并在保持较快收敛性的同时还能保持较低的计算复杂度。
[0004]为达到上述目的，本专利技术第一方面提供一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法，包括以下步骤：
[0005]根据全双工ISAC系统发送端所发送的发送信号及滤波器的权重系数，计算所述滤波器的输出信号；
[0006]根据所述全双工ISAC系统中基带接收信号及所述输出信号进行误差计算，得到误差信号；
[0007]根据所述误差信号和改进的箕舌线函数，构造步长调整函数，并根据所述步长调整函数对所述权重系数进行迭代更新；
[0008]根据更新后的权重系数对误差信号进行迭代更新，当更新后的误差信号的功率达到最小值时，输出更新后的误差信号及其对应的输出信号。
[0009]进一步地，在所述根据全双工ISAC系统发送端所发送的发送信号及滤波器的权重系数，计算所述滤波器的输出信号之前，包括：
[0010]对所述滤波器进行初始化，使所述权重系数为0。
[0011]进一步地，所述根据所述误差信号和改进的箕舌线函数，构造步长调整函数，包括：
[0012]将所述误差函数作为自变量代入改进的箕舌线函数中，根据步长调整原则，对所述误差信号添加绝对值并引入调整参数，得到所述步长调整函数。
[0013]进一步地，所述步长调整函数的表达式为：
[0014][0015]式中，μ(n)为步长调整函数，α为第一调整参数，β为第二调整参数，m为第三调整参数，且α、β、m均大于0，e(n)为误差函数。
[0016]进一步地，所述基带接收信号为所述全双工ISAC系统中经过天线域自干扰抵消、模拟域自干扰抵消及ADC量化后的信号，所述基带接收信号的表达式为：
[0017]r(n)＝s
I
(n)+d(n)+ε(n)
[0018]式中，r(n)为基带接收信号，s
I
(n)为天线域自干扰抵消及模拟域自干扰抵消后的残余自干扰信号，d(n)为远端期望信号，ε(n)为加性噪声。
[0019]进一步地，当干扰抵消比达到最大值时，结束迭代更新过程，并输出更新后的误差信号及其对应的输出信号；其中，所述干扰抵消比的计算公式如下：
[0020][0021]式中，ICR为干扰抵消比，P
r
为基带接收信号的功率，P
d
为远端期望信号的功率，σ
ε2
为加性噪声信号的功率，E{|e(∞)|2}为n趋于无穷大时的均方误差。
[0022]本专利技术第二方面提供一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消系统，包括：
[0023]输出信号获取模块，用于根据全双工ISAC系统发送端所发送的发送信号及滤波器的权重系数，计算所述滤波器的输出信号；
[0024]误差信号获取模块，用于根据所述全双工ISAC系统中基带接收信号及所述输出信号进行误差计算，得到误差信号；
[0025]权重系数更新模块，用于根据所述误差信号和改进的箕舌线函数，构造步长调整函数，并根据所述步长调整函数对所述权重系数进行迭代更新；
[0026]循环截止输出模块，用于根据更新后的权重系数对误差信号进行迭代更新，当更新后的误差信号的功率达到最小值时，输出更新后的误差信号及其对应的输出信号。
[0027]进一步地，所述权重系数更新模块包：
[0028]步长函数构造模块，用于将所述误差函数作为自变量代入改进的箕舌线函数中，根据步长调整原则，对所述误差信号添加绝对值并引入步长调整参数，得到所述步长调整函数。
[0029]本专利技术第三方面提供一种电子装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如
上述第一方面中任意一项所述的基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法。
[0030]本专利技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述第一方面中任意一项所述的基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法。
[0031]与现有技术相比，本专利技术实施例的有益效果在于：
[0032]本专利技术提供一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法、系统、设备和介质，通过改进的箕舌线函数与误差信号建立新的非线性关系来构造步长调整函数，进而更新权重系数的步长因子，可在算法收敛过程中动态地改变步长因子的大小，使得改进的LMS算法在保持较快收敛性的同时还能保持较低的计算复杂度，且在低信噪比条件下，仍能保持良好的性能，并在全双工通感一体化数字域自干扰抵消中，在数字域的ICR高于其他比较的算法且具有较快的收敛速度。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是本专利技术某一实施例提供的全双工ISAC系统模型图；
[0035]图2是本专利技术某一实施例提供的基于LMS自适应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法，其特征在于，包括以下步骤：根据全双工ISAC系统发送端所发送的发送信号及滤波器的权重系数，计算所述滤波器的输出信号；根据所述全双工ISAC系统中基带接收信号及所述输出信号进行误差计算，得到误差信号；根据所述误差信号和改进的箕舌线函数，构造步长调整函数，并根据所述步长调整函数对所述权重系数进行迭代更新；根据更新后的权重系数对误差信号进行迭代更新，当更新后的误差信号的功率达到最小值时，输出更新后的误差信号及其对应的输出信号。2.根据权利要求1所述的一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法，其特征在于，在所述根据全双工ISAC系统发送端所发送的发送信号及滤波器的权重系数，计算所述滤波器的输出信号之前，包括：对所述滤波器进行初始化，使所述权重系数为0。3.根据权利要求1所述的一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法，其特征在于，所述根据所述误差信号和改进的箕舌线函数，构造步长调整函数，包括：将所述误差函数作为自变量代入改进的箕舌线函数中，根据步长调整原则，对所述误差信号添加绝对值并引入调整参数，得到所述步长调整函数。4.根据权利要求3所述的一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法，其特征在于，所述步长调整函数的表达式为：式中，μ(n)为步长调整函数，α为第一调整参数，β为第二调整参数，m为第三调整参数，且α、β、m均大于0，e(n)为误差函数。5.根据权利要求1所述的一种基于改进的LMS算法的自干扰抵消方法，其特征在于，所述基带接收信号为所述全双工ISAC系统中经过天线域自干扰抵消、模拟域自干扰抵消及ADC量化后的信号，所述基带接收信号的表达式为：r(n)＝s
I
(n)+d(n)+ε(n)式中，r(n)为基带接收信号，s
I
(n)为天线域自干扰抵消及模拟域自干扰抵消后的残余自干扰信号，d(n)为远端期望信号，ε(n)为加性噪声。6.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐燕群，褚建军，宋时雨，魏玺章，邓天伟，赖涛，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：