一種自幹擾信號的消除裝置及消除方法與流程

2024-01-24 08:27:15

本發明涉及無線通訊領域，特別是涉及一種自幹擾信號的消除裝置及消除方法。

背景技術：

隨著移動通信技術的不斷發展，數據業務呈指數增長，這樣快速的數據增長給整個無線接入網絡帶來了巨大壓力，無線網絡的系統容量和頻譜效率都亟待提升。現有全雙工自幹擾消除裝置中都是針對基站設計的，由於其性能要求高，因此電路規模過大、成本過高、體積過大，並不能適應移動終端的小體積設備。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種自幹擾信號的消除裝置及消除方法，用來解決現有的自幹擾消除裝置體積大和成本高的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種自幹擾信號的消除裝置，包括：功分器、自幹擾信號重建電路、合路器、發射天線以及接收天線；

信號源經過所述功分器分為兩路，一路與所述發射天線連接，一路與所述自幹擾信號重建電路的輸入端連接，所述自幹擾信號重建電路的輸出端與所述合路器的第一輸入端連接，所述接收天線的輸出端分別與所述合路器的第二輸入端、所述自幹擾信號重建電路的反饋調節端連接；

所述發射天線和所述接收天線設置在不同的位置。

可選的，所述自幹擾信號重建電路包括：衰減器、移相器、自適應功率相位控制器；

所述衰減器的輸入端與所述功分器連接，所述衰減器的輸出端與所述移相器的輸入端連接，所述移相器的輸出端分別與所述合路器的輸入端、所述自適應功率相位控制器的第一輸入端連接，所述接收天線的輸出端與所述自適應功率相位控制器的第二輸入端連接，所述合路器的輸出端與所述自適應功率相位控制器的第三輸入端連接；所述自適應功率相位控制器的第一輸出端與所述移相器的反饋調節端連接，所述自適應功率相位控制器的第二輸出端與所述衰減器的反饋調節端連接。

可選的，所述消除裝置還包括：第一射頻開關，所述第一射頻開關的輸入端與所述移相器的輸出端連接，所述第一射頻開關的第一輸出端與所述合路器的輸入端連接，所述第一射頻開關的第二輸出端與所述自適應功率相位控制器的第一輸入端連接。

可選的，所述消除裝置還包括：第二射頻開關，所述第二射頻開關的輸入端與所述接收天線的輸出端連接，所述第二射頻開關的第一輸出端與所述合路器的輸入端連接，所述第二射頻開關的第二輸出端與所述自適應功率相位控制器的第二輸入端連接。

可選的，所述消除裝置還包括：第三射頻開關，所述第三射頻開關的輸入端與所述合路器的輸出端連接，所述第三射頻開關的第一輸出端為所述消除裝置的輸出端，所述第三射頻開關的第二輸出端與所述自適應功率相位控制器的第三輸入端連接。

可選的，所述發射天線和所述接收天線的位置間隔大於8cm。

可選的，所述發射天線和所述接收天線的極化方式不同。

本發明還提供了一種自幹擾信號的消除方法，包括：

將信號源的信號分為發射信號和對消信號，將所述發射信號發射出去；

獲取接收信號；

根據所述接收信號對所述對消信號進行功率和相位調節，得到重建信號；

對所述接收信號和所述重建信號進行差值運算。

可選的，所述根據所述接收信號對所述對消信號進行功率和相位調節，具體包括:

計算所述接收信號與所述對消信號的功率差值；

根據所述功率差值對所述對消信號進行調節，使所述對消信號與所述接收信號的功率相同，得到第一輸出信號；

將所述接收信號與所述第一輸出信號的進行加法運算，得到輸出信號功率；

計算所述輸出信號功率與預設值的差值，獲得計算結果；

根據所述計算結果調節所述功率控制信號，使所述功率控制信號的相位與所述接收信號的相位相反。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：

本發明提供的自幹擾信號的消除裝置，通過發射天線和接收天線分開設置並且極化隔離，使得天線間的隔離度較高，降低了對模擬消除的要求，因此只需要單路衰減器和移相器就能完成對自幹擾信號的消除，電路結構簡單；並且採用發射天線和接收天線代替環形器的使用，減小了整個裝置的體積，降低了成本，可以廣泛用於移動通訊終端。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明自幹擾信號的消除裝置的實施例1的結構連接圖；

圖2為本發明自幹擾信號的消除裝置的實施例2的結構連接圖

圖3為本發明的自適應功率相位控制器的結構連接圖；

圖4為本發明自幹擾信號的消除方法的實施例的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明的目的是提供一種自幹擾信號的消除裝置及消除方法，用來解決現有的自幹擾消除裝置體積大和成本高的問題。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

圖1為本發明自幹擾信號的消除裝置的實施例1的結構連接圖，如圖1所示，一種自幹擾信號的消除裝置，包括：功分器101、自幹擾信號重建電路102、合路器103、發射天線以及接收天線。

信號源經過功分器101分為兩路，一路與發射天線連接，一路與自幹擾信號重建電路102的輸入端連接，自幹擾信號重建電路102的輸出端與合路器103的第一輸入端連接，接收天線的輸出端分別與合路器103的第二輸入端、自幹擾信號重建電路102的反饋調節端連接；發射天線和接收天線設置在不同的位置。

可選的，發射天線和接收天線的位置間隔大於8cm。

可選的，發射天線和接收天線的極化方式不同。例如，發射天線採用+45度極化，而接收天線採用-45度極化，從而達到極化隔離發射和接收天線的效果，使得接收天線接收到的發射信號最小。

本實施例利用收發天線遠距離極化隔離，使得天線間自幹擾信號隔離達到30db。由於終端並不採用3dmimo技術，所以可以採用遠距離物理屏蔽加極化隔離的方式，使得隔離度由環形器通常的15db增加到30db，比環形器隔離度高出15db。

本實施例提供的自幹擾信號的消除裝置，通過發射天線和接收天線分開設置並且極化隔離，使得天線間的隔離度較高，降低了對模擬消除的要求，因此只需要單路自幹擾信號重建電路就能完成對自幹擾信號的消除，電路結構簡單；並且採用發射天線和接收天線代替環形器的使用，減小了整個裝置的體積，降低了成本，可以廣泛用於移動通訊終端。

實施例2

圖2為本發明自幹擾信號的消除裝置的實施例2的結構連接圖，如圖2所示，一種自幹擾信號的消除裝置，包括：功分器201、衰減器202、移相器203、自適應功率相位控制器208、合路器204、射頻開關205、射頻開關206、射頻開關207、發射天線以及接收天線。

信號源經過功分器201分為兩路，一路與發射天線連接，一路與衰減器202的輸入端連接，衰減器202的輸出端與移相器203的輸入端連接；由於天線間的隔離度較高，使得裝置對模擬消除的要求較低，可以使用較為簡單的器件，這裡用了單路衰減器加移相器的方法來調節對消信號的幅度和相位，能在模擬域達到35db的消除。

移相器202的輸出端與射頻開關205的輸入端連接，射頻開關205的a輸出端與合路器204的第一輸入端連接，射頻開關205的b輸出端與自適應功率相位控制器208的第一輸入端連接。

接收天線與射頻開關206的輸入端連接，射頻開關206的a輸出端與合路器204的第二輸入端連接，射頻開關206的b輸出端與自適應功率相位控制器208的第二輸入端連接。

合路器204的輸出端與射頻開關207的輸入端連接，射頻開關207的a輸出端作為輸出信號輸出，射頻開關207的b輸出端與自適應功率相位控制器208的第三輸入端連接。

與傳統的耦合器方案相比，採用射頻開關控制信號流向從而實現功率採集，使得信號衰減更小，採集到的值也更加精確。

自適應功率相位控制器208的第一輸出端與衰減器202的反饋調節端連接，自適應功率相位控制器208的第二輸出端與移相器203的反饋調節端連接。

可選的，發射天線和接收天線的位置間隔大於8cm。

可選的，發射天線和接收天線的極化方式不同。例如，發射天線採用+45度極化，而接收天線採用-45度極化，從而達到極化隔離發射天線和接收天線的效果，使得接收天線接收到的發射信號最小。

本實施例利用收發天線遠距離極化隔離，使得天線間自幹擾信號隔離達到30db。由於終端並不採用3dmimo技術，所以可以採用遠距離物理屏蔽加極化隔離的方式，使得隔離度由環形器通常的15db增加到30db，比環形器隔離度高出15db。

本實施例提供的自幹擾信號的消除裝置，通過發射天線和接收天線分開設置並且極化隔離，使得天線間的隔離度較高，降低了對模擬消除的要求，因此只需要單路衰減器和移相器就能完成對自幹擾信號的消除，電路結構簡單；並且採用發射天線和接收天線代替環形器的使用，減小了整個裝置的體積，降低了成本，可以廣泛用於移動通訊終端。

圖3為本實施例的自適應功率相位控制器208的結構連接圖，如圖3所示，本實施例採用自適應功率相位控制器208包括：檢波器301、adc302、自幹擾信號功率寄存器303、對消信號功率寄存器304、減法器305、乘法器306、係數寄存器307、輸出信號功率寄存器308、減法器309、步長控制器310、加法器311、預估最小功率寄存器312和當前相位寄存器313。

檢波器301為自適應功率相位控制器208的輸入端，檢波器301的輸出端與adc302的輸入端連接，adc302的輸出端分別與自幹擾信號功率寄存器303的輸入端、對消信號功率寄存器304的輸入端、輸出信號功率寄存器308的輸入端連接。

自幹擾信號功率寄存器303的輸出端、對消信號功率寄存器304的輸出端與減法器305的輸入端連接；減法器305的輸出端、係數寄存器307的輸出端與乘法器306的輸入端連接；乘法器306的輸出端與衰減器202的反饋調節端連接，用來通過衰減器202調節對消信號的功率。

輸出信號功率寄存器308的輸出端、預估最小功率寄存器312的輸出端與減法器309的輸入端連接，減法器309的輸出端、當前相位寄存器313的輸出端與步長控制器310的輸入端連接，步長控制器310的輸出端與加法器311的輸入端連接；加法器311的輸出端與移相器203的反饋調節端連接。

在本實施例中的自適應功率相位控制器208能自動完成幅度和相位控制而不需要處理器的參與，處理器僅需對原始參數進行初始化即可，從而節約處理器資源。與傳統的多抽頭(tap)的射頻消除相比，由於僅有一個抽頭，所以收斂算法也變得更加簡單，可以用簡單的硬體實現而不需複雜的處理器。

本實施例的自幹擾信號的消除裝置的分訓練階段和數據傳輸階段，在不同的階段射頻開關打向不同的位置，從而控制信號流向輸出還是流向控制模塊。

自幹擾信號的消除裝置的控制方法如下：

訓練階段：

當射頻開關205的a輸出端、射頻開關206的b輸出端、射頻開關207的a輸出端導通時，完成自幹擾信號的功率採集；

當射頻開關205的b輸出端、射頻開關206的a輸出端、射頻開關207的a輸出端導通時，完成對消信號的功率採集；

通過衰減器202完成對對消信號的功率調節；

當射頻開關205的a輸出端、射頻開關206的a輸出端、射頻開關207的b輸出端導通時，完成對對消信號的相位調節。

數據輸出階段：

導通射頻開關205的a輸出端、射頻開關206的a輸出端、射頻開關207的a輸出端，輸出自幹擾信號消除後的信號。

需要說明的是，射頻開關205、射頻開關206和射頻開關207，在同一時刻，a輸出端和b輸出端只有一個導通。

射頻開關205、射頻開關206、射頻開關207和自適應功率相位控制器208都接收移動終端的命令解析器的命令，射頻開關205、射頻開關206、射頻開關207和自適應功率相位控制器208根據移動終端的命令解析器的命令不同而執行相應的操作。本裝置採用射頻開關取代耦合器，有衰減小、採集精度高等特點，並有效解決了殘留自幹擾信號功率過低導致的檢測難問題。

本發明還提供了一種自幹擾信號的消除方法。圖4為本發明自幹擾信號的消除方法的實施例的流程圖，如圖4所示，自幹擾信號的消除方法包括以下步驟：

步驟401，將信號源的信號分為發射信號和對消信號，將所述發射信號發射出去；將信號源的射頻信號通過功分器分為兩路，一路進入發射天線作為發射信號，另一路則作為對消信號供消除自幹擾使用。由於對消信號與發射信號完全相同，對消信號經過幅度和相位調節後，與接收信號合路，即可完成自幹擾消除。

步驟402，獲取接收信號；這裡的接收信號包括移動終端自身的發射信號和其他設備的發射信號，本方法的目的就是去除自身的發射信號對其他設備的發射信號的幹擾。

步驟403，根據接收信號對對消信號進行功率和相位調節，得到重建信號，具體包括以下步驟：

步驟a1，計算所述接收信號與所述對消信號的功率差值；

步驟a2，根據所述功率差值對所述對消信號進行調節，使所述對消信號與所述接收信號的功率相同，得到第一輸出信號；自適應功率相位控制器208負責採集對消信號和接收信號的功率，將兩者的功率做差，然後根據差值來調節衰減器的係數，使得對消信號功率與接收信號功率相等，從而在極短時間內完成功率控制。

步驟a3，計算所述接收信號與所述第一輸出信號的功率差值，得到輸出信號功率；

步驟a4，計算所述輸出信號功率與預設值的差值，獲得計算結果；

步驟a5，根據所述計算結果調節所述功率控制信號，使所述功率控制信號的相位與所述接收信號的相位相反。自適應功率相位控制器208負責採集輸出信號功率，並根據該功率尋找最優的相位。該器件能在20次迭代內找到最優值完成相位控制。自適應功率相位控制器208從0相位開始以變化的步長遍歷相位，找出輸出殘留自幹擾信號功率最低的相位。自適應功率相位控制器208內部設有一個預設值，該值為預計的輸出殘留自幹擾信號功率，用採集到的輸出信號功率與該預設值做差，根據差來控制相位累加的步長。當輸出信號功率和預設值的差小於定值且隨相位增加而增加時，結束迭代，將上次迭代的相位作為最佳相位。

步驟404，對所述接收信號和所述重建信號進行差值運算。通過合路器204對接收信號和重建信號做差值運算並輸出，輸出信號即為沒有自幹擾信號的接收信號。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的系統而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。