專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抗自激干擾的射頻選帶直放站及減少自激干擾的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻直放站領(lǐng)域，更具體的說(shuō)涉及一種抗自激干擾的射頻選帶直放站及減少射頻選帶直放站自激干擾的方法，其可應(yīng)用在頻譜時(shí)變的選帶GSM上。
背景技術(shù)：
通過(guò)將接收到的無(wú)線(xiàn)信號(hào)再放大，直放站可以提升基站信號(hào)無(wú)覆蓋或弱覆蓋區(qū)域的信號(hào)質(zhì)量，最終有效地改善語(yǔ)音通話(huà)服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；其中，射頻直放站具有安裝難度低和適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，高增益的射頻直放站可以更為有效地改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，但是由于經(jīng)射頻直放站放大的信號(hào)與接收的信號(hào)處于相同的頻段，如果增益大于天線(xiàn)隔離，將會(huì)構(gòu)成自激干擾，導(dǎo)致射頻直放站無(wú)法正常工作，并且嚴(yán)重影響信號(hào)質(zhì)量。為了保證良好的網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，工程應(yīng)用要求到達(dá)接收天線(xiàn)端的放大信號(hào)，即為自激干擾信號(hào)y(t)要比原始信號(hào)s(t)小15dB，針對(duì)上述需求，傳統(tǒng)射頻直放站通常是通過(guò)加大接收天線(xiàn)和發(fā)射天線(xiàn)之間的隔離來(lái)保證工程應(yīng)用，由此導(dǎo)致了昂貴的安裝費(fèi)用。為了降低安裝費(fèi)用，并結(jié)合日漸成熟的隨機(jī)信號(hào)處理技術(shù)，人們開(kāi)發(fā)出了利用無(wú)線(xiàn)信號(hào)本身的特性來(lái)有效分離s (t)和y (t)，然后讓射頻直放站只放大原始信號(hào)s (t)，即可達(dá)到消除自激和滿(mǎn)足工程應(yīng)用的要求，但是其僅適用于頻譜恒定的選頻GSM，無(wú)法應(yīng)對(duì)頻譜時(shí)變的選帶GSM。如圖1所示，其為一種典型數(shù)字射頻直放站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，空中信號(hào)經(jīng)接收天線(xiàn)進(jìn)入射頻直放站，被雙工器區(qū)分為上行信號(hào)和下行信號(hào)，從雙工器出來(lái)的信號(hào)經(jīng)低噪放LNA放大后，再經(jīng)過(guò)可調(diào)增益放大器VGA和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該可調(diào)增益放大器VGA用于避免AD飽和；可編程邏輯器件FPGA則用于完成信號(hào)濾波和自激干擾消除，經(jīng)FPGA處理后的信號(hào)經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DA轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，再經(jīng)功放PA推動(dòng)，雙工器合并上下行后通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射到空中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種抗自激干擾的射頻選帶直放站，其可應(yīng)用在頻譜時(shí)變的選帶GSM上，從而起到減少自激干擾的功效。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:—種抗自激干擾的射頻選帶直放站,應(yīng)用在頻譜時(shí)變的選帶GSM上,該射頻選帶直放站具有FPGA電路；其中，該FPGA電路具有選帶濾波器、干擾信號(hào)估計(jì)器以及增益調(diào)節(jié)模塊，該選帶濾波器接收并輸出包含有原始信號(hào)和自激干擾信號(hào)的初始信號(hào)；該干擾估計(jì)器具有解相關(guān)模塊以及信號(hào)提取模塊，該信號(hào)提取模塊與解相關(guān)模塊相連并在信號(hào)提取模塊的輸出端生成逼近信號(hào)，該增益調(diào)節(jié)模塊的輸入端接收由初始信號(hào)和逼近信號(hào)相減而形成的差值信號(hào)，該解相關(guān)模塊與增益調(diào)節(jié)模塊的輸出端相連并解除輸出信號(hào)的相關(guān)性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種減少自激干擾的方法，應(yīng)用在頻譜時(shí)變的選帶GSM上，該方法包括獲得逼近于自激干擾信號(hào)的逼近信號(hào)的步驟以及將逼近信號(hào)負(fù)反饋至增益調(diào)節(jié)模塊輸入端而生產(chǎn)差值信號(hào)的步驟；其中，獲得逼近信號(hào)的步驟包括:①采集增益調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行解相關(guān)處理；②從經(jīng)解相關(guān)處理的輸出信號(hào)中提取出自激干擾信號(hào)與上次逼近信號(hào)之間的缺值并將該缺值補(bǔ)入至逼近信號(hào)中，以形成新的逼近信號(hào)。 所述步驟①中的解相關(guān)處理步驟采用仿射投影算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明涉及的一種抗自激干擾的射頻選帶直放站及減少自激干擾的方法，該解相關(guān)模塊用于解除增益調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)的相關(guān)性，再利用信號(hào)提取模塊來(lái)提取并生成逼近信號(hào)，如此利用不斷的負(fù)反饋使得增益調(diào)節(jié)模塊輸入端的差值信號(hào)能與原始信號(hào)逐漸逼近，并達(dá)到工業(yè)應(yīng)用要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用無(wú)需昂貴的安裝費(fèi)用，另外由于進(jìn)行了解相關(guān)處理，故對(duì)于頻譜時(shí)變的選帶GSM，也可以進(jìn)行抗自激處理，具有適用面廣的功效。


圖1為一種典型數(shù)字射頻選帶直放站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明涉及一種抗自激干擾的射頻選帶直放站中FPGA電路內(nèi)部原理框圖；圖3A為本發(fā)明對(duì)比例 中獨(dú)立分布信號(hào)中e(t)自相關(guān)譜的實(shí)部的示意圖；圖3B為本發(fā)明對(duì)比例中獨(dú)立分布信號(hào)中e(t)自相關(guān)譜的虛部的示意圖；圖4A為本發(fā)明對(duì)比例中GSM信號(hào)中e(t)自相關(guān)譜的實(shí)部的示意圖；圖4B為本發(fā)明對(duì)比例中GSM信號(hào)中e(t)自相關(guān)譜的虛部的示意圖；圖5A為Λ h(t)的實(shí)部示意圖；圖5B為Ah⑴的虛部示意圖；圖6A為本發(fā)明GSM信號(hào)e (t)仿射投影譜的實(shí)部的示意圖；圖6B為本發(fā)明GSM信號(hào)e(t)仿射投影譜的虛部的示意圖。圖中:選帶濾波器-1 ;干擾信號(hào)估計(jì)器_2 ;解相關(guān)模塊-21 ； 目號(hào)提取模塊-22 ;增益調(diào)節(jié)模塊_3。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。本發(fā)明涉及的一種抗自激干擾的射頻選帶直放站，其整體原理圖與圖1類(lèi)似，故不進(jìn)行詳細(xì)描述，即其亦可以包括有雙工器、低噪放LNA、可調(diào)增益放大器VGA、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD、FPGA電路、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DA和功放PA等組件。如圖1所示，本發(fā)明的特點(diǎn)在于:該FPGA電路具有選帶濾波器1、干擾信號(hào)估計(jì)器2以及增益調(diào)節(jié)模塊3，其中該FPGA即為現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列，該選帶濾波器I接收并輸出包含有原始信號(hào)s(t)和自激干擾信號(hào)y(t)的初始信號(hào)u(t);該干擾估計(jì)器具有解相關(guān)模塊21以及信號(hào)提取模塊22，該信號(hào)提取模塊22與解相關(guān)模塊21相連并在信號(hào)提取模塊22的輸出端生成逼近信號(hào)g(t)，該增益調(diào)節(jié)模塊3的輸入端接收由初始信號(hào)u(t)和逼近信號(hào)g(t)相減而形成的差值信號(hào)e(t)，該解相關(guān)模塊21與增益調(diào)節(jié)模塊3的輸出端相連并解除輸出信號(hào)m(t)的相關(guān)性。本發(fā)明還提供一種減少自激干擾的方法，包括獲得逼近于自激干擾信號(hào)y(t)的逼近信號(hào)g(t)的步驟以及將逼近信號(hào)g(t)負(fù)反饋至增益調(diào)節(jié)模塊3輸入端而生產(chǎn)差值信號(hào)e(t)的步驟；其中，獲得逼近信號(hào)g(t)的步驟包括:①采集增益調(diào)節(jié)模塊3的輸出信號(hào)m(t)并對(duì)其進(jìn)行解相關(guān)處理；更具體地，該解相關(guān)處理步驟采用仿射投影算法來(lái)實(shí)現(xiàn)；②從經(jīng)解相關(guān)處理的輸出信號(hào)m(t)中提取出自激干擾信號(hào)y(t)與上次逼近信號(hào)g(t)之間的缺值并將該缺值補(bǔ)入至逼近信號(hào)g(t)中，以形成新的逼近信號(hào)g(t)。這樣，本發(fā)明涉及的一種抗自激干擾的射頻選帶直放站及減少自激干擾的方法，該解相關(guān)模塊21用于解除增益調(diào)節(jié)模塊3的輸出信號(hào)m(t)的相關(guān)性，再利用信號(hào)提取模塊22來(lái)提取并生成逼近信號(hào)g (t) ，如此利用不斷的負(fù)反饋使得增益調(diào)節(jié)模塊3輸入端的差值信號(hào)e(t)能與原始信號(hào)s (t)逐漸逼近，并達(dá)到工業(yè)應(yīng)用要求。下面采用對(duì)比例和較佳實(shí)施例的方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明應(yīng)用在頻譜時(shí)變的選帶GSM時(shí)狀況，如圖2所示，該初始信號(hào)u(t)是射頻選帶直放站接收到的信號(hào)，由原始信號(hào)s(t)和自激干擾信號(hào)y(t)組合構(gòu)成，由此可見(jiàn)若逼近信號(hào)g(t)可與自激干擾信號(hào)近似，那么即可使得差值信號(hào)e (t)近似等于原始信號(hào)s (t)。將傳遞自激干擾信號(hào)的空中信道表征為h(t)，其相應(yīng)的頻域表示為H(W)，則有Y (t) =k*e (t) *h (t)，其中k為增益調(diào)節(jié)模塊3所提供的增益值。同時(shí)，我們將干擾信號(hào)估計(jì)器2所估計(jì)的信道表征為f (t)，其相應(yīng)的頻域表示為F (W)，則有g(shù) (t) =k*e (t) (t)。由于工程應(yīng)用要求，Λ H(W)=H(W)-F(W)的幅度小于_15dB。其中，AH(W)存在唯一的傅里葉變換Ah(t)。若f(t)越接近于h(t)，即使得Ah(t)足夠小則可以實(shí)現(xiàn)消除自激。請(qǐng)參閱圖2所示，差值信號(hào)e(t)中包含了Ah(t)的信號(hào)，如果e(t)是滿(mǎn)足不相關(guān)的信號(hào)，則其自相關(guān)譜去除零點(diǎn)的值即為Ah(t)。然而GSM信號(hào)所對(duì)應(yīng)的e(t)具有較高的相關(guān)性，因而無(wú)法直接從自相關(guān)譜中提取Ah (t)。請(qǐng)參閱圖3A至圖5B所示，其中圖3A、圖3B、圖4A和圖4B所使用的數(shù)據(jù)均采集自同一個(gè)Ah(t)的自相關(guān)譜。對(duì)比圖5所示的Λ h(t)，可以發(fā)現(xiàn)Λ h(t)可以在圖3中提取，卻無(wú)法從圖4中獲得。圖3A至圖5B所顯示的問(wèn)題，其根源在于GSM信號(hào)本身具有強(qiáng)自相關(guān)性。由此，本發(fā)明的核心在于對(duì)差值信號(hào)e(t)進(jìn)行處理，即達(dá)到保留Ah (t)的同時(shí)而使得差值信號(hào)e (t)不具有相關(guān)性的目的。令e = (e0, e1；..., ed為e (t)的矢量表示,則有e (t)的自相關(guān)矩陣為:
權(quán)利要求
1.一種抗自激干擾的射頻選帶直放站，應(yīng)用在頻譜時(shí)變的選帶GSM上，該射頻選帶直放站具有FPGA電路；其特征在于，該FPGA電路具有選帶濾波器、干擾信號(hào)估計(jì)器以及增益調(diào)節(jié)模塊，該選帶濾波器接收并輸出包含有原始信號(hào)和自激干擾信號(hào)的初始信號(hào)；該干擾估計(jì)器具有解相關(guān)模塊以及信號(hào)提取模塊，該信號(hào)提取模塊與解相關(guān)模塊相連并在信號(hào)提取模塊的輸出端生成逼近信號(hào)，該增益調(diào)節(jié)模塊的輸入端接收由初始信號(hào)和逼近信號(hào)相減而形成的差值信號(hào)，該解相關(guān)模塊與增益調(diào)節(jié)模塊的輸出端相連并解除輸出信號(hào)的相關(guān)性。
2.一種減少自激干擾的方法，應(yīng)用在頻譜時(shí)變的選帶GSM上，該方法包括獲得逼近于自激干擾信號(hào)的逼近信號(hào)的步驟以及將逼近信號(hào)負(fù)反饋至增益調(diào)節(jié)模塊輸入端而生產(chǎn)差值信號(hào)的步驟；其特征在于，獲得逼近信號(hào)的步驟包括: ①采集增益調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行解相關(guān)處理； ②從經(jīng)解相關(guān)處理的輸出信號(hào)中提取出自激干擾信號(hào)與上次逼近信號(hào)之間的缺值并將該缺值補(bǔ)入至逼近信號(hào)中，以形成新的逼近信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種減少自激干擾的方法，其特征在于，所述步驟①中的解相關(guān)處理步驟采用仿射投影算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種抗自激干擾的射頻選帶直放站及減少自激干擾的方法，該射頻選帶直放站具有FPGA電路；該FPGA電路具有選帶濾波器、干擾信號(hào)估計(jì)器以及增益調(diào)節(jié)模塊，該選帶濾波器接收并輸出包含有原始信號(hào)和自激干擾信號(hào)的初始信號(hào)；該干擾估計(jì)器具有解相關(guān)模塊以及信號(hào)提取模塊，該信號(hào)提取模塊與解相關(guān)模塊相連并在信號(hào)提取模塊的輸出端生成逼近信號(hào)，該增益調(diào)節(jié)模塊的輸入端接收由初始信號(hào)和逼近信號(hào)相減而形成的差值信號(hào)，該解相關(guān)模塊與增益調(diào)節(jié)模塊的輸出端相連并解除輸出信號(hào)的相關(guān)性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用無(wú)需昂貴的安裝費(fèi)用，另外由于進(jìn)行了解相關(guān)處理，故對(duì)于頻譜時(shí)變的選帶GSM，也可以進(jìn)行抗自激處理，具有適用面廣的功效。
文檔編號(hào)H04B7/15GK103117794SQ20131001351
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者謝東福, 康忠林, 卓開(kāi)泳 申請(qǐng)人:福建京奧通信技術(shù)有限公司