[发明专利]一种基于自适应滤波的无源互调干扰抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全双工通信系统中无源互调干扰抑制方法，尤其涉及一种基于自适应滤波的无源互调干扰抑制技术，属于无线通信信号处理技术领域，尤其属于全双工通信系统技术领域。

背景技术

无源互调(PIM)是指由两个或两个以上频率成分经过无源器件非线性效应产生的一族产物，其频率为基波频率的线性组合。当线性组合产物落入通信接收机的通带内即形成干扰。无源互调广泛存在于通信系统中，是难以完全消除的现象，最早在上世纪70年代就被发现。随着通信需求的提高，高功率和高灵敏度已成为发展方向。通信所需的天线尺寸越来越大，受平台限制被迫采用收发公用技术。在双工器隔离度低的天线收发共用通信系统中，无源互调产物更易进入接收频带形成干扰，且无法通过频域滤波的方式将其滤除。以移动通信直放站为例，下行大功率发射信号的无源互调产物会落入上行接收频带内，对通信系统造成影响。

通过频带规划和跳频图样设计即可减小窄带移动通信系统中的无源互调干扰。而对于宽带移动通信系统中仍存在无源互调干扰的问题。

2011年5月，爱立信公司申请名为“Dynamic Cancellation of Passive Intermodulation Interference”的发明专利，提出PIM干扰对消的数字信号处理解决方案。该方法能够一定程度地对PIM干扰信号进行抵消，但是它最大的缺点是，需要周期性或者突发地中断通信，进行参数估计，对已经成熟的卫星通信体制适应性不强。

同年，在“IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES”杂志上发表的名为“Successive Regeneration and Adaptive Cancellation of Higher Order Intermodulation Products in RF Receivers”的论文中提到了一种模拟重建与数字信号结合的处理办法进行PIM对消。其基本思想是，通过对二阶互调及低阶奇数阶互调进行模拟，以估计高阶互调分量，进而估计各阶互调系数，进行干扰对消。该方法需要额外的硬件支持，并且其非线性特性与系数估计都存在较大不确定度，并不适合实际应用。

2008年VTC会议上发表的一篇名为“A Stochastic Gradient LMS Algorithm for digital Compensation of Tx Leakage in Zero-IF-Receivers”中，详细地阐述了采用自适应滤波的方法进行PIM干扰的原理，并给出了性能优化曲线。但是其模型过于简化，且仅考虑了二阶互调。

发明内容

本发明的目的是解决全双工通信系统的无源互调干扰问题，提出了一种基于自适应滤波的无源互调干扰抑制方法，在不增加额外硬件设备的前提下，自适应地实现无源互调干扰的实时快速抑制。

一种基于自适应滤波的无源互调干扰抑制方法，其实现步骤如下：

步骤1、利用发射信号特征，如载波数量、频点等信息，分析各阶PIM产物特性，如频率、带宽等。

步骤2、根据接收机确定PIM产物有效干扰分量，即计算落入接收频带内的PIM信号。

步骤3、利用大功率发射信号上变频前的中频或基带信号对PIM有效干扰分量的中频信号进行重建。

重建模型由无记忆非线性系统与记忆线性系统级联组成，分别对应互调过程和互调产物的延时传输与幅度耦合。记忆线性系统一般选用横向滤波器，无记忆非线性系统常选用幂级数模型。

步骤4、对接收端接收到的射频信号,进行下变频并采样，得到中频数字信号。

步骤5、将接收端的中频信号与重建后的PIM干扰信号分量输入自适应滤波器。根据自适应滤波原理，以约束最小输出能量为准则，获得滤波器抽头权值及各阶PIM产物权重的最优值。迭代过程可采用最小均方算法(LMS)或递归最小二乘算法(RLS)，自适应调节模型参数，实现实时快速的对消。无源互调干扰抑制方法原理如图1所示。此时，输出信号即为经过PIM干扰抑制之后的中频信号。

一种基于自适应滤波的无源互调干扰抑制方法，其特征在于实现步骤如下：

步骤1)利用发射信号特征，分析各阶PIM产物的特性；

步骤2)根据接收机确定步骤1)中PIM产物的有效干扰分量，即计算落入接收频带内的PIM信号；

步骤3)利用发射信号上变频前的中频或基带信号对PIM有效干扰中频信号分量进行重建；