技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中射頻自干擾的抑制方法，特別是一種寬帶信號(hào)下的同時(shí)同頻全雙工射頻自干擾抑制方法。
背景技術(shù)：
：隨著過(guò)去十年里移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)通信速率的要求越來(lái)越高，并且通信帶寬也不斷增大。而無(wú)線頻譜已成為公認(rèn)的稀缺資源，這就限制了無(wú)線通信的發(fā)展。因此，為了更為有效的技術(shù)提高頻譜利用率，滿足人們對(duì)高速高質(zhì)量通信的要求，同時(shí)同頻全雙工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)雙工模式主要有頻分雙工(FDD)和時(shí)分雙工(TDD)。時(shí)分雙工，發(fā)射和接收信號(hào)是在同一頻率信道的不同時(shí)隙中進(jìn)行的，彼此之間存在一定的時(shí)間間隔。頻分雙工，使用兩個(gè)獨(dú)立的信道分別傳輸上行下行信息。同時(shí)同頻全雙工技術(shù)與傳統(tǒng)雙工模式不同，該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)在同一頻段上同時(shí)傳輸上下行數(shù)據(jù)。與時(shí)分雙工和頻分雙工體制相比，其頻譜效率理論上最大可以提高一倍，從而能在一定程度上緩解頻譜資源的緊張。由于同時(shí)同頻全雙工通信發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)與本地接收機(jī)接收的有用信號(hào)頻率相同，且信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有用信號(hào)，因此，發(fā)射機(jī)傳輸?shù)奖镜亟邮諜C(jī)的信號(hào)屬于自干擾信號(hào)。同時(shí)同頻全雙工通信需要解決的最大問(wèn)題是如何抑制該自干擾。為了使自干擾信號(hào)降到最小，同時(shí)同頻全雙工自干擾抑制一般采用空域自干擾抑制、射頻自干擾抑制、數(shù)字自干擾抑制三個(gè)方面相結(jié)合的方案。本專(zhuān)利主要研究的是其中的射頻自干擾抑制，即在射頻前端進(jìn)行自干擾抑制處理?，F(xiàn)有的典型的全雙工射頻自干擾抑制方案為：從發(fā)射機(jī)射頻前端耦合一路信號(hào)經(jīng)過(guò)衰減器、移相器、延時(shí)器組成的重建支路，重建信號(hào)在接收端與接收的干擾信號(hào)相加，當(dāng)這兩個(gè)信號(hào)大小相同，相位相差180°時(shí)可以抑制干擾信號(hào)。已有的射頻自干擾抑制方案中有以下的缺點(diǎn)：一、只能對(duì)單頻點(diǎn)能較好地抑制干擾，但對(duì)于寬帶信號(hào)的干擾抑制效果不理想。二、采用延時(shí)固定的延時(shí)器，因此延時(shí)計(jì)算誤差對(duì)于寬帶信號(hào)的自干擾抑制效果影響較大，可調(diào)性不高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種寬帶信號(hào)下的同時(shí)同頻全雙工射頻自干擾抑制方法，能夠在射頻前端抑制同時(shí)同頻全雙工通信系統(tǒng)中的自干擾，減小通信系統(tǒng)中射頻域自干擾對(duì)正常通信的影響。本發(fā)明用移相器在帶寬內(nèi)的相移特性進(jìn)行分析，并增加一個(gè)相頻斜率調(diào)整模塊，以此增加對(duì)寬帶信號(hào)的可調(diào)性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種寬帶信號(hào)下的同時(shí)同頻全雙工射頻自干擾抑制方法，該方法為在信號(hào)發(fā)射端耦合一路信號(hào)經(jīng)過(guò)重建支路，重建支路依次包括：衰減器、移相器、固定延時(shí)器、相頻斜率調(diào)整模塊，在接收端經(jīng)過(guò)重建支路的耦合信號(hào)與干擾信號(hào)相加達(dá)到抑制干擾的目的；其中衰減器調(diào)整重建信號(hào)的幅度，移相器調(diào)整重建信號(hào)的相位，固定延時(shí)器進(jìn)行粗調(diào)相頻特性，相頻斜率調(diào)整模塊細(xì)調(diào)相頻特性的斜率，使重建信號(hào)盡可能在帶寬內(nèi)與干擾信號(hào)幅度相同，所有頻點(diǎn)相位相差180°。進(jìn)一步的，相頻斜率調(diào)整模塊的電路為反射式電路結(jié)構(gòu)，其由3dB混合耦合器和電容構(gòu)成，3dB混合耦合器的直通端與耦合端均接電容型負(fù)載，電容的另一端接地。本發(fā)明在發(fā)射端耦合出信號(hào)作為干擾信號(hào)的估計(jì)，經(jīng)過(guò)重建支路，對(duì)其幅度、相位、延時(shí)進(jìn)行調(diào)整，且考慮到移相器的實(shí)際相頻特性，使用相頻曲線斜率調(diào)整模塊，增加了各頻點(diǎn)相位的可調(diào)整性，提高了寬帶信號(hào)同時(shí)同頻全雙工射頻自干擾抑制效果和可調(diào)性。附圖說(shuō)明圖1全雙工射頻自干擾抑制通信系統(tǒng)模型框圖；圖2重建支路的相頻特性示意圖；圖3干擾抑制效果對(duì)比示意圖；圖4斜率調(diào)整模塊電路結(jié)構(gòu)圖；圖5相頻斜率調(diào)整模塊仿真結(jié)果圖；圖6各頻率分量的自干擾消除效果與相頻斜率k的關(guān)系圖；圖7各頻率干擾抑制仿真效果圖。具體實(shí)施方式如圖1所示為全雙工射頻自干擾抑制通信系統(tǒng)模型。自干擾信號(hào)由發(fā)射端經(jīng)近距離空氣傳播到達(dá)本地接收端，設(shè)自干擾信道只有一條徑且無(wú)其他外界信號(hào)干擾的情況下，自干擾信道的頻率響應(yīng)為其中hI為信道增益，τI為信道延遲，為信道相位差。重建支路的頻率響應(yīng)為αC、τC、分別為重建支路的幅度、延時(shí)、相位調(diào)整，當(dāng)滿足以下條件時(shí)，抑制效果最好：HI(jω)+HC(jω)＝0即得到以下條件：αC＝hIτC＝τI所以，對(duì)于寬帶信號(hào)，要得到最好的自干擾抑制效果，重建支路的幅頻需與干擾信道幅頻特性在所有頻點(diǎn)大小相等，重建支路的相頻特性需與干擾信道的相頻特性在所有頻點(diǎn)相差180°。以下將詳細(xì)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的相位調(diào)整。為簡(jiǎn)化分析，把干擾信道和重建支路的相頻特性近似為具有一定斜率的直線。如圖2相頻特性圖所示，目標(biāo)曲線為與干擾信道相位相差180°。只經(jīng)過(guò)移相器調(diào)整的相頻特性如圖，其相頻斜率與目標(biāo)曲線斜率相差巨大，傳統(tǒng)方案會(huì)采用固定延時(shí)，把曲線斜率粗調(diào)到接近目標(biāo)曲線，如圖2中所示，然而此種方法由于重建支路相位與干擾通路相位沒(méi)有在帶寬內(nèi)所有頻點(diǎn)相差180°，將導(dǎo)致如圖3所示抑制效果，只能在單頻點(diǎn)抑制效果最佳。本專(zhuān)利在已有方案的基礎(chǔ)上，再使用斜率調(diào)整模塊細(xì)調(diào)相頻曲線斜率，使其與目標(biāo)曲線相重合，使得重建支路相位與干擾通路相位在帶寬內(nèi)所有頻點(diǎn)相差180°，使干擾抑制效果在所有頻點(diǎn)達(dá)到最佳。該方案的主要部件包含以下四個(gè)模塊：幅度調(diào)整模塊使用可調(diào)衰減器實(shí)現(xiàn)，衰減器可選用壓控衰減器或者數(shù)字可調(diào)衰減器等。移相模塊主要用可調(diào)移相器實(shí)現(xiàn)?？烧{(diào)移相器分為多種，根據(jù)控制方式可分為數(shù)字式和模擬式兩類(lèi)。固定延時(shí)模塊可用延時(shí)傳輸線，延時(shí)量與其長(zhǎng)度相關(guān)。斜率調(diào)整模塊電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使用反射式電路。如下圖4所示，其由3dB混合耦合器和電容構(gòu)成。3dB混合耦合器的直通端與耦合端均接電容型負(fù)載，理想狀態(tài)下端口處的信號(hào)將被全反射。根據(jù)混合耦合器的原理可以簡(jiǎn)單地推導(dǎo)出此時(shí)最后在隔離端的信號(hào)將無(wú)損耗的輸出，插損也僅僅是混合耦合器的本征插損和變?nèi)荻O管的串聯(lián)電阻造成的損耗，所以這種方案在原理上可以達(dá)到較低的插損值。可以計(jì)算得到S21的相位特性為arg(S21)=π2-2arctan(2πfZ0C)]]>可以通過(guò)改變電容的值來(lái)改變相頻特性的斜率。仿真效果如圖5所示。說(shuō)明該方案各模塊對(duì)最終效果的影響。設(shè)本地發(fā)射信號(hào)為s(t)，到達(dá)本地接收端的干擾信號(hào)rI(t)＝hIs(t-τI)，其中hI為信道增益，τI為信道延遲，為簡(jiǎn)化分析，暫不考慮載波相移。信道延遲可以表現(xiàn)在不同頻率處的相移，為假設(shè)的本地發(fā)射端到接收端干擾信道的頻率響應(yīng)，在帶寬內(nèi)，其幅頻特性可以看作在某個(gè)小范圍內(nèi)波動(dòng)，而相頻特性可以看作斜率基本保持不變的一條直線。為了盡可能抑制干擾，可以從發(fā)射端耦合一路信號(hào)經(jīng)過(guò)重建支路調(diào)整，在接收端相加即可達(dá)到干擾抑制，如圖1所示。自干擾信號(hào)為rI(t)＝hIs(t-τI)經(jīng)過(guò)重建支路調(diào)整后的信號(hào)為sC(t)=αCs(t-τC)ejθc]]>其中αC表示經(jīng)過(guò)衰減器的幅度因子，τC為固定延時(shí)，θC為重建支路的相移值，可近似看作關(guān)于頻率的一條直線，即θC＝k(f-f0)+θ0＝(k1+k2)(f-f0)+θ0，假設(shè)移相器的相頻斜率為k1不變，通過(guò)斜率調(diào)整模塊調(diào)整k2，相移值θ0通過(guò)移相器來(lái)調(diào)整。接收端相加后干擾信號(hào)剩余能量為Er=∫tt+T|hIs(t-τI)+αCs(t-τC)ejθC|2dt]]>由帕斯瓦爾定理Er=∫f0-B2f0+B2|hIej2πfτI+αCejθCej2πfτC|2|S(f)|2df=E0{B(hI2+αC2)+2BαChIsinc[B2π(τI-τC)]cos[2πf0(τI-τC)-θC]}]]>分別對(duì)衰減因子和相移值求導(dǎo)∂Er∂αC=∂Er∂θ0=0]]>得αC=hI|sinc((2πΔτ-k)B2)|θ0=nπ+2πf0Δτ]]>可以得到最佳的相位和衰減調(diào)整值。圖7所示為對(duì)于20MHz信號(hào)自干擾抑制效果仿真結(jié)果。當(dāng)然此方案也可用于抑制多徑干擾中，采用多條重建支路，每條支路采用上述結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3