基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法及系统。

背景技术

同时同频全双工技术的通信双方可以在同一频率上同时发射和接收数据，频谱效率相比于半双工技术理论上提升了一倍。但是在发射信号的同时会对本地接收机造成强干扰，即自干扰，使得通信系统无法解调远端期望信号。

目前广泛采用的同时同频全双工自干扰抑制技术主要为三大方面，空间域、模拟域和数字域。空间域自干扰抑制方法通过天线布置等方法提高收发通道的隔离度，实现对自干扰信号的抑制；模拟域自干扰抑制方法利用发射基带或者射频自干扰信号作为参考源，在接收机射频前端产生模拟自干扰信号的副本并进行抵消；数字域自干扰抑制方法一般利用数字自干扰信号作为参考源，在接收机数字域估计自干扰信号的多径信道等参数进行抑制。功率放大器等射频元器件引入的非线性失真无法完全估计，

现有数字域干扰抑制方法技术无法对由功率放大器等射频元器件引入的非线性失真进行完全估计，存在计算复杂度高，参数估计效率低下的问题。

发明内容

本发明提供一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法及系统，用以解决现有技术中对由功率放大器等射频元器件引入的非线性失真无法进行完全估计的缺陷，实现数字域自干扰抵消能力的提升。

本发明提供一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，包括：

获取第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号；其中，所述第一类参考信号为发射信号，所述第二类参考信号为射频信号经过反馈通道后得到的信号，所述第三类参考信号由所述发射信号与所述发射信号的共轭信号构成；

基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；

基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，所述接收信号包括自干扰信号。

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号，包括：

基于所述自适应滤波器、所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号，采用公式（1）计算重构自干扰信号；

（1）

其中，所述

所述

所述

所述

所述

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述

所述

所述

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述

所述

所述

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述第三类参考信号基于公式（2）得到：

（2）

其中，所述

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述射频信号为

；

为所述射频信号中的线性成分，/>

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，包括：

从所述接收信号中减去所述重构自干扰信号，得到干扰抑制后的接收信号。

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述方法还包括：

基于所述重构自干扰信号及所述自干扰信号，确定误差信号；

基于自适应滤波算法及所述误差信号，更新所述自适应滤波器的联合权值向量。

根据本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，所述基于所述重构自干扰信号及所述自干扰信号，确定误差信号，包括：

基于所述重构自干扰信号及所述自干扰信号，采用公式（3）计算误差信号；

（3）

其中，所述

本发明还提供一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制系统，包括：

多重参考信号获取模块，用于获取第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号；其中，所述第一类参考信号为发射信号，所述第二类参考信号为射频信号经过反馈通道后得到的信号，所述第三类参考信号由所述发射信号与所述发射信号的共轭信号构成；

滤波模块，用于基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；

干扰抑制模块，用于基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，所述接收信号包括自干扰信号。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法。

本发明提供的一种基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法及系统，通过获取多重参考信号，所述多重参考信号包括发射信号，射频信号经过反馈通道后得到的参考信号，发射信号与发射信号的共轭信号构成的参考信号，共同基于自适应滤波器对多重参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；基于重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，多重参考信号可以更加全面的估计链路中的非线性自干扰信号，解决了由功率放大器等射频元器件引入的非线性失真无法进行完全估计的缺陷，并且计算结构简单，可以有效的消除通信链路中的非线性自干扰信号，提高数字域自干扰抵消能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法的流程示意图；

图2是本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制系统的结构示意图；

图3是本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法的数字域干扰消除能力对比示意图；

图4是本发明提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图4描述本发明的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法及系统。

图1是本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S1、获取第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号；其中，所述第一类参考信号为发射信号，所述第二类参考信号为射频信号经过反馈通道后得到的信号，所述第三类参考信号由所述发射信号与所述发射信号的共轭信号构成；

在本步骤中，三类参考信号都为数字域参考信号；反馈通道包括下变频通道模块和模数转换模块。

S2、基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；

S3、基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，所述接收信号包括自干扰信号。

本实施例提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，通过获取多重参考信号，包括发射信号，射频信号经过反馈通道后得到的信号，发射信号与发射信号的共轭信号构成的参考信号，共同基于自适应滤波器进行滤波，得到重构自干扰信号；基于重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，多重参考信号可以更加全面的估计链路中的非线性自干扰信号，并且计算结构简单，可以有效的消除通信链路中的非线性自干扰信号，提高数字域自干扰抵消能力。

在一可选的实施方式中，上述基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法中，基于自适应滤波器，对第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号，具体包括：

基于自适应滤波器、第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号，采用公式（1）计算重构自干扰信号；

（1）

其中，

为/>

为/>

在具体实施中，

为/>

为/>

在一可选的实施方式中，上述基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法中，

为/>

针对

在一可选的实施方式中，上述基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法中，

所述

所述

为/>

在具体实施中，

在具体实施中，第一类参考信号输入滤波器的向量长度与第一类参考信号对应的滤波器的长度在数值上是一致的，都为Q。第二类参考信号输入滤波器的向量长度与第二类参考信号对应的滤波器的长度在数值也一致，都为Q。第三类参考信号输入滤波器的向量长度与第三类参考信号对应的滤波器的长度的数值都为3Q。

针对

三个信号各自包括

本实施例提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，通过获取第一类参考信号、第二类参考信号、第三类参考信号，基于自适应滤波器进行滤波，得到重构自干扰信号，系统实现简单，减少了系统计算的复杂度，可以有效的消除通信链路中的非线性自干扰信号，从而提升全双工系统的自干扰抵消能力。

在一可选的实施方式中，上述的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法中，第三类参考信号基于公式（2）得到：

（2）

基于上述论述，第三类参考信号中的三个信号分别对应为：

公式（2）中的

本实施例提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，其中的第三类参考信号，将发射信号与发射信号的共轭信号组成二阶非线性信号作为数字域的第三类参考信号，能够有效消除由模数转换模块引入的二阶非线性自干扰信号，提高数字域自干扰信号的抵消能力。

在一可选的实施方式中，上述的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法中，射频信号为

；

为射频信号中的线性成分，/>

本实施例提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，第二类参考信号是经过反馈通道的射频信号。在具体实施中，将经过反馈通道的射频信号作为第二类参考信号，能够准确的消除链路中由于功率放大器元件引入的三阶及更高阶的非线性自干扰信号，能够有效提升数字域自干扰抵消能力。

在一可选的实施方式中，上述的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法中，基于重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，包括：

从接收信号中减去所述重构自干扰信号，得到干扰抑制后的接收信号。

在一可选的实施方式中，上述的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法中基于重构自干扰信号及自干扰信号，确定误差信号；

基于自适应滤波算法及误差信号，更新自适应滤波器的联合权值向量。

在具体实施中，自适应滤波算法包括最小均方算法（LMS）算法、递归最小二乘算法（Recursive Least Square）等，为减少系统复杂程度，在实施中一般使用LMS算法。

根据LMS算法，更新自适应滤波器的系数，并对下一轮滤波器的输入向量进行滤波，直至误差信号满足通信要求，即不影响对远端期望信号的解调。

对自适应滤波器的系数更新的公式如下：

公式中的

（3）

其中，

A为迭代步长对角矩阵，对角线元素分别是第一类参考信号、第二类参考信号、第三类参考信号对应的迭代步长，分别记为

本实施例提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，提出实时干扰抑制架构，基于LMS迭代的非线性参数自适应干扰抑制方法，通过对自适应滤波器系数的更新迭代，能够适应时变信道或者应用场景发生变化的情况，实现了信道参数的实时估计，使系统具备实时跟踪能力，扩展了应用场景。

下面对本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制系统进行描述，下文描述的基于多重参考信号的自适应干扰抑制系统与上文描述的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法可相互对应参照。

图2是本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：

多重参考信号获取模块21，用于获取第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号；其中，所述第一类参考信号为发射信号，所述第二类参考信号为射频信号经过反馈通道后得到的信号，所述第三类参考信号由所述发射信号与所述发射信号的共轭信号构成；

滤波模块22，用于基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；

干扰抑制模块23，用于基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，所述接收信号包括自干扰信号。

本实施例提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制系统通过各个模块的相互配合，通过获取多重参考信号，包括发射信号，射频信号经过反馈通道后得到的信号，发射信号与发射信号的共轭信号构成的参考信号，共同基于自适应滤波器进行滤波，得到重构自干扰信号；基于重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，多重参考信号可以更加全面的估计链路中的非线性自干扰信号，并且计算结构简单，可以有效的消除通信链路中的非线性自干扰信号，提高了数字域自干扰抵消能力。

图3是本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法的数字域干扰消除能力对比示意图。如图3所示，为本发明的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法与传统线性抵消方案的能力对比图。

横坐标表示干噪比（Interference to Noise Ratio），即INR，表示干扰信号和噪声的功率之比，纵坐标表示数字域自干扰消除能力。

在具体实施中，发射信号采用16正交幅度调制信号（16Quadrature AmplitudeModulation，16QAM），其中，反馈通道信噪比为40dB。如图3所示，当干噪比大于20dB时，自干扰信号中的非线性成分降低了线性自干扰抵消性能。本发明的方案在干噪比为40dB的条件下可以消除约39.5dB的自干扰信号，传统的线性自干扰抵消只能抵消约26.7dB的自干扰信号。本发明提供的基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法能够有效消除由功率放大器、模数转换模块引入的非线性失真。

图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，该方法包括：获取第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号；其中，所述第一类参考信号为发射信号，所述第二类参考信号为射频信号经过反馈通道后得到的信号，所述第三类参考信号由所述发射信号与所述发射信号的共轭信号构成；基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，所述接收信号包括自干扰信号。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的以执行基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，该方法包括：获取第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号；其中，所述第一类参考信号为发射信号，所述第二类参考信号为射频信号经过反馈通道后得到的信号，所述第三类参考信号由所述发射信号与所述发射信号的共轭信号构成；基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，所述接收信号包括自干扰信号。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的以执行基于多重参考信号的自适应干扰抑制方法，该方法包括：获取第一类参考信号、第二类参考信号及第三类参考信号；其中，所述第一类参考信号为发射信号，所述第二类参考信号为射频信号经过反馈通道后得到的信号，所述第三类参考信号由所述发射信号与所述发射信号的共轭信号构成；基于自适应滤波器，对所述第一类参考信号、所述第二类参考信号及所述第三类参考信号进行滤波，得到重构自干扰信号；基于所述重构自干扰信号，对本端设备的接收端基带接收的接收信号进行干扰抑制，所述接收信号包括自干扰信号。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。