公开/公告号CN102694562A
专利类型发明专利
公开/公告日2012-09-26
原文格式PDF
申请/专利权人 杭州畅鼎科技有限公司;
申请/专利号CN201210145367.3
申请日2012-05-10
分类号H04B1/10(20060101);
代理机构33212 杭州中成专利事务所有限公司;
代理人金祺
地址 310011 浙江省杭州市拱墅区祥园路45号东5楼
入库时间 2023-12-18 06:42:37
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2014-08-20
授权
授权
2012-11-21
实质审查的生效 IPC(主分类):H04B1/10 申请日:20120510
实质审查的生效
2012-09-26
公开
公开
技术领域
本发明属于移动通信领域,涉及移动通信无线中继放大技术,尤其涉 及一种利用改进的变步长NLMS算法的自适应干扰消除的方法。
背景技术
随着移动通信网络建设的不断推进与发展,无线中继放大设备在网应 用越来越多,在网传统设备的问题也越来越明显,如系统内干扰、自 激干扰、建设不方便等问题日益突出。
无线直放站由于发射天线和接收天线之间的信号耦合(包括多径耦合 和物理耦合),发射端会接收到自己转发出去的信号,若工程应用时 隔离不够,将形成严重的自激干扰问题,干扰基站,严重影响网络质 量。
传统模拟无线直放站领域,由于只是简单的射频接收、变频、滤波及 放大处理,缺少对收发天线间耦合信号的干扰消除处理,造成设备应 用过程中隔离度安装要求高,系统内自激干扰风险大,网络质量差等 问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题,提供一种以信号特性估计理论 为基础,利用改进的变步长NLMS算法的自适应干扰消除方法。
为解决其技术问题,本发明通过以下技术方案实现其目的:
本发明提供了一种利用改进的变步长NLMS算法的自适应干扰消除的方 法,包括以下步骤:
(1)以模拟超外差混频结构为基础,将天线接收信号进行模拟下变频 ,得到模拟中频信号;以一采样频率为fsam的时钟控制的模数转换器AD C将接收的模拟中频信号进行数字化处理得到数字中频信号;以数字D DC对数字中频信号进行数字下变频和数字降采样处理,得到数字基带 GSM传输信号;
(2)将数字基带GSM传输信号送至回波抵消模块,根据NLMS参数对其 进行回波抵消处理,将处理后的数字基带GSM传输信号送至后级;
(3)根据回波抵消后的数字基带GSM传输信号,计算其统计特性,根 据此特性生成NLMS调整参数,对NLMS参数进行自适应调整;
(4)将前述的回波抵消处理后的数字基带GSM传输信号送至数字DUC进 行上变频,数模转换、模拟上变频,放大至射频,输送到发射天线;
在所述步骤(2)中,是以滤波器乘累加方式对数字基带GSM传输信号 进行回波消除处理:
i为采样时间序号,Sin(i)为DDC输出数字基带GSM传输信号,Secho(i)为根 据NLMS算法确定的回波估算信号,c为NLMS参数,chan_delay为系统时 延参数;
在所述步骤(3)中,以功率统计、幅度统计、功率谱统计方法对回波 抵消后的数字基带GSM传输信号统计特性进行计算:
(A)根据数字GSM信号,计算其幅度值,abs_s(i)=|Scancel(i)|,计算统 计幅度平均值,N1为幅度统计时间长度参数,| |表示求幅值操作;
(B)根据数字GSM信号,计算其功率值,power_s(i)|Scancel(i)|2,计算 功率平均值
(C)根据数字GSM信号,计算其互相关统计值
然后,根据计算得到的数字基带GSM传输信号统计特性,在统计间隔[ i1,i2]中相加得到NLMS调整参数,并根据NLMS调整参数对NLMS参数进 行修正:
(a)根据接收数字基带GSM传输信号统计幅度平均值average_abs(i) ,计算幅度修正参数
(b)根据接收数字基带GSM传输信号功率统计平均值average_power( i),计算功率修正参数
(c)根据接收数字基带GSM传输信号功率谱统计值Pff(k),计算功率谱 修正参数
,φPff(k)为功率谱归一化参数,δ为一小正整数;
(d)根据Φabs,Φpower,ΦPff计算得到NLMS调整参数u;
(e)对NMLS参数进行修正:
表示已发送数据向量,
本发明所述步骤(4)中,是以数字DUC对经过自激消除预防处理后的 数字基带GSM传输信号进行升采样和上变频操作,输出数字中频信号; 然后以一采样频率为fsam的时钟控制的数模转换器(DAC)将滤波后的数 字中频信号进行模拟化处理得到模拟中频信号;再以模拟超外差混频 结构为基础,将DAC输出的模拟中频信号进行模拟上变频,得到模拟射 频信号,输送到发射天线。
相对于现有技术,本发明的有益效果在于:
现有无线中继放大系统大多不具备自激干扰消除技术,在应用中频繁 出现自激和不稳定现象,而市场上已有的少量带自激干扰消除功能的 模块也存在自激干扰消除速度慢,消除过程中增益发生震荡,信号质 量变差等不稳定现象。相对现有产品,本发明利用NLMS技术自适应速 度快,算法稳定的特点,使用NLMS作为自适应干扰消除参数更新算法 ,提高了系统自适应速度和稳定性,同时为了防止出现同类产品中增 益震荡,信号质量变差等不稳定现象,使用了多种统计方法对自激信 号特性进行计算,对各种统计结果综合计算,得出最终修正值。从而 在某几个统计结果由于信号的不稳定而发生震荡时,避免了最终修正 值随之发生震荡的现象,提高了系统稳定性。
本发明通过改进的变步长NLMS算法,能够有效的收发天线间耦合信号 的干扰处理,具有跟踪速度快,对消稳态精确,信号失真小的特点, 很好的提升了产品性能,提高了网络应用效果。
附图说明
图1为干扰消除模块结构示意图。
图2为应用举例数字部分连接。
图3为应用举例系统框图。
具体实施方式
首先需要说明的是,本发明涉及计算机技术在移动通信领域的应用。 在本发明的实现过程中,会涉及到多个软件功能模块的应用。申请人 认为,如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目 的以后,在结合现有公知技术的情况下,本领域技术人员完全可以运 用其掌握的软件编程技能实现本发明。前述软件功能模块包括但不限 于:回波抵消模块、自激干扰消除模块等,凡本发明申请文件提及的 均属此范畴,申请人不再一一列举。
以下结合附图详细描述本发明的一种应用举例:
根据GSM指标,设计GSM数字12选频,带自适应干扰消除装置的直放站 。
工作频段:
■下行:934MHz~954MHz;
■上行:889MHz~909MHz;
系统群时延7us,400KHz压制70db。
系统连接框图如图2所示。系统通过天线接收空口GSM信号,通过模拟 混频,ADC,数字处理(自激干扰消除),DAC,模拟混频步骤,完成对 空中GSM信号的干扰消除处理,处理后信号送至发射天线,完成信号中 继流程。
数字部分连接如图3所示。系统连接和说明书部分描述一致,上下行数 据流程一致,均为:AD、DDC、自激干扰消除模块、DUC、DA。
自激干扰消除模块设置如图1,DT端的输入信号 Sin,不仅包含有用信 号,还包含自激信号,它是MT端输出的下行信号由于隔离度有限经延 迟和衰减后进入DT端接收机的,如图1的虚线所示。自适应滤波器的作 用在于检测自激信号,得到自激信号的估计值Secho。由于传输路径不同 ,Scancel与 DT端接收到自激信号不同,但它们均来自同一干 扰源,所以两者是相关的。将检测到的信号Scancel通过自适应滤波器进行 加权调整,使信号Secho最接近自激信号,然后经过求和器使两个通道的 信号相减,将主通道自激信号对消掉。
自激干扰消除功能具体工作方式如下,设置N=20,等效于5us的反馈自 激信道长度,i表示输入的采样点序列:
自激消除参数更新功能设置如下,i表示输入的采样点序列:
(A)根据数字GSM信号,计算其幅度值, abs_s(i)=|Scancel(i)|,计算 统计幅度平均值
(B)根据数字GSM信号,计算其功率值,power_s(i)=|Scancel(i)|2,计算 功率平均值
(C)根据数字GSM信号,计算其互相关统计值
然后,根据计算得到的数字基带GSM传输信号统计特性,在统计间隔[ i-19,i]中相加得到NLMS调整参数,并根据NLMS调整参数对NLMS参数 进行修正:
(a)根据接收数字基带GSM传输信号统计幅度平均值average_abs(i) ,计算幅度修正参数
(b)根据接收数字基带GSM传输信号功率统计平均值average_power( i),计算功率修正参数
(c)根据接收数字基带GSM传输信号功率谱统计值Pff(k),计算功率谱 修正参数
(d)根据Φabs,Φpower,ΦPff计算得到NLMS调整参数u;
(e)对NMLS参数进行修正:
最终整机经实际测试结果显示,系统可以在干扰大于GSM输入信号15d b的情况下正常工作,对自激干扰改善30db,且具有跟踪速度快(对干 扰40db突变反应时间小于1秒),消除干扰后信号质量好(EVM小于3% )的特点。
机译: NLMS一种使用频率域NLMS算法优化自适应滤波器步长的方法及其装置
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机译: 利用量化步长变化的自适应编码方法和装置