本发明专利技术公开了一种基于附加信号的直放站回波抵消的装置及方法。该装置包括接收模块、数字下变频模块、附加信号模块、回波信道参数矩阵估计模块、信号相减模块、信号相加模块、数字上变频模块、功率放大模块和发射模块；该方法包括以下步骤：A、直放站初始化；B、产生附加信号；C、附加信号与经回波抵消后的直放站接收的信号相加之后，依次经过数字上变频和功率放大处理，输入到发射模块射频输出。本发明专利技术中附加信号不造成信号干扰，主径衰减系数的相对误差小，有效消除回波干扰，而且运算时的数据长度小、硬件实现简单以及抵消后信号不存在逐渐收敛的过程。本发明专利技术作为一种基于附加信号的直放站回波抵消的装置及方法可广泛应用于通信技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信领域，尤其是ー种基于附加信号的直放站回波抵消的装置及方法。
技术介绍
现有数字直放站大多采用下述技术原理进行回波消除通过对发送出去的信号和接收到的含有回波噪声的混合信号进行某种处理，估计出回波路径的特征參数，在直放站内部产生ー个模拟的回波信号，从接收到的混合信号中减去该信号以实现回波消除。由于回波路径通常是未知和时变的，所以一般采用自适应滤波器来估计回波路径。其中基于最小均方误差(Least Mean Square,简称LMS)原理的自适应滤波器应用的最为广泛。以下简单介绍基于自适应滤波器原理的回波抵消技术·基于自适应滤波器原理的回波抵消技术原理框图示于图I。发射信号X同时被反馈到内部自适应估计器和内部滤波器W，自适应估计器利用该信号及回波抵消处理后得到的误差信号E对外部回波信道进行估计，把估计的结果赋给滤波器W。在滤波器W与外部回波信道等价时，则发射信号经外部回波信道耦合至接收天线形成的回波信号X’与滤波器W输出的估计回波信号Y相等，经过相减运算环节，二者相互抵消，从而使得E中只包含施主信号S (不考虑信道噪声的影响)。当自适应估计器采用LMS算法时，需要保证E与X不相关，为此设置了延时环节，通过调整延时可以减小或消除E与X的相关性。显然，上述原理的回波抵消的效果主要取决于自适应估计器对外部回波信道的估计精度。对于基于LMS原理的自适应估计器，其收敛条件可推导如下。假设外信道冲击响应为H=Lh1 !^…!^'滤波器^的冲击响应胃=^ W2. . .wn]T,L为滤波器的阶数；施主信号S=Is (Ii)In = U...，回波信号X’=lx’(H)In = U...，估计的回波信号￥={7(11)し=1,2...，误差信号￡={6(11)し=1,2... ;Wn表示n时刻的W值，Xn表示n时刻发射信号X的值，Xn= [x(n)、x(n-l)、...x(n-L+l)];时刻n时的施主信号为s (n)，回波信号为X’ (n)，误差信号为e (n)，X经滤波器W得到估计的回波信号y (n) =Xn Wn。已知LMS自适应算法的权系数更新方程为ffn+1=ffn+2ue (n) Xn(I. I)其中e(n)=s(n)+x’(n)-y(n),u为LMS自适应算法的步长因子则可得到 ffn+1=ffn+2us (n) Xn+2u [x，(n) -y (n)]Xn(I. 2)ffn+2=ffn+1+2us (n+1) Xn+1+2u [x' (n+1) -y (n+1) ] Xn+1(I. 3)ffn+m+1=ffn+m+2us (n+m) Xn+m+2u [x，(n+m) -y (n+m) ]Xn+m (1.4)归纳I. f I. 4式可得到=Wn + 2uYJs(n + m)Xn'm +2uYJ[x\n + m)^y( + m)W''m (1* 5) m-0m:G可以看出，要使权系数W不再更新，即算法收敛，需使上式的后ニ项趋于零。其中，+为s与x的相关运算，通过调整图丄中的延时环节可以减小或消除S与X的相关性，从而使该项趋于或等于零。而ムMw + m) — ><fl + /w)]f M在两种情况下均可趋于零。第一种情况，信号X’与信号Y相等，即估计的回波与实际的回波相等；第二种情况，信号X’、信号Y分别与信号X不相关。在满足S与X的相关性要求吋，为保证估计的回波信号与实际的回波信号相等是自适应滤波器收敛的充分必要条件，需避免第二种情况的出现。为避免第二种情况出现，应保证信号X’、信号Y分别与信号X相关，且相关性越大越好。从上面的讨论可以得知，该算法收敛需满足以下两项要求一、需保证施主信号S与送入自适应估计器的信号X不相关；ニ、需保证实际的回波信号X’、估计的回波信号Y与送入自适应估计器的信号X具有一定的相关性，且相关性越大越好。 基于自适应滤波器来实现回波抵消系统由于其内部滤波器逐步逼近外信道的特性，对于时变信道来说，逼近的速度快慢取决于自适应算法的步长，步长越长，逼近越快，但误差越大，否则步长越短，精度越高，但逼近速度较慢，对于时变性较快的信道来说，自适应步长和误差是ー对无法解决的矛盾。常见的自适应算法有最小均方误差算法(LMS)、块最小均方误差算法(BLMS)、归一化均方误差算法(NLMS)等。这些算法具有学习和跟踪能力，能满足最佳滤波的需要，但其权系数更新是逐次迭代的过程，其收敛速度和稳态误差对输入信号的统计特性依赖程度较高，计算量大且动态跟踪能力受限。通过对基于LMS原理的自适应滤波器的收敛条件进行分析发现，现有利用延时去相关的自适应滤波算法，从原理上存在着不能保证使多径信号同时满足收敛条件的局限性。在外信道为单径信道或只考虑多径信道的主径回波信道时，现有的延时去相关的自适应滤波算法可以通过调整图I中的延时来有条件的满足第一项要求，但无法保证第二项要求。要同时满足两项要求，需要对现有的延时去相关的自适应滤波算法做一定的改进。在外信道为多径信道时，送入自适应估计器的信号X与多径信号的哪一径回波信号满足第二项要求，则可保证对该径回波信号的抵消。所以，基于这ー原理的回波抵消技术，即使当回波信号中只有主径回波或主径回波所占比例非常大时能取得比较理想的效果，当回波信道变为由多个衰减系数大致相同的路径组成吋，回波抵消效果将可能急剧恶化。这ー结论可以解释说明在实际使用中观察到的直放站附近有车辆通过等情况下直放站发生自激的现象。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的是提供高精度、低误差且适用于外信道为多径信道的ー种基于附加信号的直放站回波抵消的装置。本专利技术的另一目的是提供一种估计回波信道冲激响应相对误差较小、运算时的数据长度小、复杂度低、实时性好、硬件实现简单的基于附加信号的直放站回波抵消方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的一种技术方案是ー种基于附加信号的直放站回波抵消的装置，所述装置包括有接收模块、附加信号模块和回波信道參数矩阵估计模块，所述接收模块的输出端依次连接有数字下变频模块、信号相减模块、信号相加模块、数字上变频模块、功率放大模块和发射模块，所述附加信号模块的输出端分别连接信号相加模块的输入端和回波信道參数矩阵估计模块的输入端，所述数字下变频模块的输出端还连接至回波信道參数矩阵估计模块的输入端，所述信号相加模块的输出端还分别连接至回波信道參数矩阵估计模块的输入端，所述回波信道參数矩阵估计模块的输出端连接至信号相减模块的输入端。进ー步，所述回波信道參数矩阵估计模块包括有第一互相关子模块、第二互相关子模块、解卷积子模块、修正处理子模块和估计回波信道子模块；所述第一互相关子模块和第二互相关子模块的输出端均连接至解卷积子模块的输入端，解卷积子模块依次连接修正处理子模块、估计回波信道子模块；所述数字下变频模块的输出端和附加信号模块的输出端连接至第一互相关子模块的输入端，所述信号相加模块的输出端和附加信号模块的输出端连接至第二互相关子模块的输入端，所述估计回波信道子模块的输出端连接至信号相减模块的输入端。进ー步，所述附加信号模块产生的附加信号存储于附加信号模块中，所述附加信号与经数字下变频后接收模块接收的有用基站信号互相关性近似为O。 本专利技术所采用的另ー种技本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于附加信号的直放站回波抵消的装置，其特征在于：包括有接收模块、附加信号模块和回波信道参数矩阵估计模块，所述接收模块的输出端依次连接有数字下变频模块、信号相减模块、信号相加模块、数字上变频模块、功率放大模块和发射模块，所述附加信号模块的输出端分别连接信号相加模块的输入端和回波信道参数矩阵估计模块的输入端，所述数字下变频模块的输出端还连接至回波信道参数矩阵估计模块的输入端，所述信号相加模块的输出端还分别连接至回波信道参数矩阵估计模块的输入端，所述回波信道参数矩阵估计模块的输出端连接至信号相减模块的输入端。
【技术特征摘要】
1.ー种基于附加信号的直放站回波抵消的装置，其特征在于包括有接收模块、附加信号模块和回波信道參数矩阵估计模块，所述接收模块的输出端依次连接有数字下变频模块、信号相减模块、信号相加模块、数字上变频模块、功率放大模块和发射模块，所述附加信号模块的输出端分别连接信号相加模块的输入端和回波信道參数矩阵估计模块的输入端，所述数字下变频模块的输出端还连接至回波信道參数矩阵估计模块的输入端，所述信号相加模块的输出端还分别连接至回波信道參数矩阵估计模块的输入端，所述回波信道參数矩阵估计模块的输出端连接至信号相减模块的输入端。2.根据权利要求I所述的基于附加信号的直放站回波抵消的装置，其特征在于所述回波信道參数矩阵估计模块包括有第一互相关子模块、第二互相关子模块、解卷积子模块、修正处理子模块和估计回波信道子模块；所述第一互相关子模块和第二互相关子模块的输出端均连接至解卷积子模块的输入端，解卷积子模块的输出端通过修正处理子模块进而与估计回波信道子模块的输入端进行连接；所述数字下变频模块的输出端和附加信号模块的输出端均连接至第一互相关子模块的输入端，所述信号相加模块的输出端和附加信号模块的输出端均连接至第二互相关子模块的输入端，所述估计回波信道子模块的输出端连接至信号相减模块的输入端。3.根据权利要求I或2所述的基于附加信号的直放站回波抵消的装置，其特征在于所述附加信号模块产生的附加信号存储于附加信号模块中，所述附加信号与经数字下变频后接收模块接收的有用基站信号互相关性近似为O。4.ー种基于附加信号的直放站回波抵消方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 A、直放站初始化； B、产生附加信号； C、附加信号与经回波抵消后的直放站接收的信号相加之后，依次经过数字上变频和功率放...
【专利技术属性】
技术研发人员：李会雅，王振朝，杨建坡，郝禄国，薛文玲，王竹毅，尹永超，
申请(专利权)人：奥维通信股份有限公司，河北大学，
类型：发明
国别省市：
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