CN110149122B - 一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置与方法,包括干扰参考信号下变频模块、射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块、功分模块和干扰控制模块；干扰参考信号下变频模块的输出端依次通过射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块与功分模块连接，功分模块将来自干扰对消模块的信号分为两路，一路对外输出，一路反馈给干扰控制模块。本发明通过对广频率干扰参考信号进行下变频，使干扰参考信号变频至固定中频，通过射频域干扰重建模块得到重建信号，再将重建信号上变频回射频广频率，输入至干扰合成对消模块与受干扰的射频接收信号进行合成实现干扰对消，降低干扰重建的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及自干扰对消，特别是涉及一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置与方法。
背景技术
同时同频全双工技术突破了现有时分双工和频分双工对时频资源利用的局限，具有提升一倍频谱效率的能力。由于本地发射机和接收机在相同时间相同频率上同时收发，本地发射机的发射信号会对本地接收机造成强自干扰，为保证正常通信，接收机需要对自干扰进行有效抑制。
在对自干扰信号进行抑制的过程中，往往需要进行射频自干扰信号的重建，但是在广频率（如30MHz~6000MHz）覆盖的射频域自干扰对消过程中，由于频率覆盖范围广，如果直接重建干扰信号，会存在实现难度大，器件成本高，重建复杂度高的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置与方法，通过对广频率干扰参考信号进行下变频，使干扰参考信号变频至固定中频，通过干扰控制模块控制的射频域干扰重建模块得到重建信号，再将重建信号上变频回射频广频率，输入至干扰合成对消模块与受干扰的射频接收信号进行合成实现干扰对消，降低干扰重建的复杂度。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置，包括干扰参考信号下变频模块、射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块、功分模块和干扰控制模块；
所述干扰参考信号下变频模块接收外部的广频率干扰参考信号，干扰参考信号下变频模块的输出端依次通过射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块与功分模块连接，所述功分模块将来自干扰对消模块的信号分为两路，一路对外输出，一路反馈给干扰控制模块；
所述干扰参考信号下变频模块，采用分段滤波混频的方式，对接收到的广频率参考信号进行下变频，得到固定中频的干扰参考信号，进行滤波放大后传输给射频域干扰重建模块；
所述射频域干扰重建模块，用于将中频干扰参考信号功分，并在干扰控制模块的控制下进行移相、时延和放大，最后进行重建信号的合成，得到固定中频频率下的干扰重建信号；
所述干扰重建信号上变频模块，用于将固定中频的干扰重建信号上变频回广频率的射频频率，以便于合成干扰对消模块在不对受干扰的射频接收信号作变频处理的情况下，完成自干扰对消；
合成干扰对消模块，用于将上变频后的广频率干扰重建信号和受干扰的射频接收信号进行合成，实现自干扰对消；
所述干扰控制模块，用于根据功分模块反馈的对消后的信号，实现对消后的信号进行自干扰信道的延时、增益和相移估计，得到自干扰信号的估计参数，据此对射频域干扰重建模块的参数进行调节。
优选地，所述自干扰对消装置还包括本振信号源，所述本振信号源用于提供干扰参考信号下变频模块和干扰重建信号上变频模块混频所需的本振，其输出端分别与干扰参考信号下变频模块和干扰重建信号上变频模块连接。
优选地，所述干扰参考信号下变频模块包括依次连接的第一分段射频滤波单元、第一分段混频单元和第一中频放大滤波单元；
所述第一分段射频滤波单元包括第一切换开关、第二切换开关和多个第一射频滤波器，各个第一射频滤波器的输入端均通过第一切换开关接收外部的广频率干扰参考信号，各个第一射频滤波器的输出端均通过第二切换开关与第一分段混频单元连接；
所述第一分段混频单元包括第三切换开关、第四切换开关和多个第一混频器；所述第一混频器用于对来自第三切换开关的射频信号进行下变频；各个第一混频器的第一输入端均通过第三切换开关与分段射频滤波单元中的第二切换开关连接，各个第一混频器的第二输入端均与本振信号源连接，各个第一混频器的输出端均通过第四切换开关与第一中频放大滤波单元连接；
所述第一中频放大滤波单元包括第一中频放大器和第一中频滤波器，所述第一中频放大器的输入端与分段混频单元中的第四切换开关连接，第一中频放大器的输出端通过第一中频滤波器与射频域干扰重建模块连接。
优选地，所述射频域干扰重建模块包括功分器、合成器和多路干扰重建单元；
所述功分器的输入端与干扰参考信号下变频模块连接，功分器的输出端分别与每一路干扰重建单元连接，各路干扰重建单元的输出端与和合成器连接，所述合成器的输出端与干扰重建信号上变频模块连接；
每一路干扰重建单元的控制输入端均与干扰控制模块连接，用于在干扰控制模块的控制下，对输入的信号进行移相、时延和放大，并传输给合成器进行重建信号的合成。
优选地，所述干扰重建信号上变频模块包括第二中频放大滤波单元、第二分段混频单元和第二分段射频滤波单元；
所述第二中频放大滤波单元包括第二中频放大器和第二中频滤波器，所述第二中频放大器的输入端与射频域干扰重建模块连接，所述第二中频放大器的输出端通过第二中频滤波器与第二分段混频单元连接；
所述第二分段混频单元包括第五切换开关、第六切换开关和多个第二混频器；所述第二混频器用于将来自第五切换开关的信号进行上变频，各个第二混频器的第一输入端均通过第五切换开关与第二中频放大滤波单元中的第二中频滤波器连接，各个第二混频器的第二输入端均与本振信号源连接，各个第二混频器的输出端均通过第六切换开关与第二分段射频滤波单元连接；
所述第二分段射频滤波单元包括第七切换开关、第八切换开关和多个第二射频滤波器；各个第二射频滤波器的输入端均通过第七切换开关与第二分段混频单元中的第六切换开关连接；各个射频滤波器的输出端均通过第八切换开关与合成干扰对消模块连接。
一种广频率覆盖的射频自干扰对消方法，采用所述的一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置实现，包括以下步骤：
S1. 干扰参考信号下变频模块接收外部的广频率干扰参考信号, 采用分段滤波混频的方式，对接收到的广频率参考信号进行下变频，得到固定中频的干扰参考信号，进行滤波放大后传输给射频域干扰重建模块；
S2.射频域干扰重建模块将中频干扰参考信号功分，并在干扰控制模块的控制下进行移相、时延和放大，最后进行重建信号的合成，得到固定中频频率下的干扰重建信号；
S3.干扰重建信号上变频模块对固定中频的干扰重建信号上变频回广频率的射频频率，以便于合成干扰对消模块在不对受干扰的射频接收信号作变频处理的情况下，完成干扰对消；
S4. 合成干扰对消模块将上变频后的广频率干扰重建信号和受干扰的射频接收信号合成，实现自干扰对消；
S5.功分模块将来自干扰对消模块的信号分为两路，一路对外输出，一路反馈给干扰控制模块；
S6.干扰控制模块根据功分模块反馈的对消后的信号，实现对消后的信号进行自干扰信道的延时、增益和相移估计，得到自干扰信号的估计参数，据此对射频域干扰重建模块的参数进行调节，供后续的对消过程使用。
本发明的有益效果是：本发明通过对广频率干扰参考信号进行下变频，使干扰参考信号变频至固定中频，通过干扰控制模块控制的射频域干扰重建模块得到重建信号，再将重建信号上变频回射频广频率，输入至干扰合成对消模块与受干扰的射频接收信号进行合成实现干扰对消，降低干扰重建的复杂度；同时功分模块将合成信号分为两路，一路在对外进行输出，一路输入至干扰控制模块形成闭环，由干扰控制模块进行自干扰信道估计，实现对射频域干扰重建模块的参数进行调节，以达到更佳的对消效果。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为干扰参考信号下变频模块原理框图
图3为第一分段射频滤波模块与第一分段混频模块的原理示意图；
图4为射频域干扰重建模块原理框图；
图5为干扰重建信号上变频模块原理框图；
图6为第二分段混频模块与第二分段射频滤波原理示意图；
图7为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置，包括干扰参考信号下变频模块、射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块、功分模块和干扰控制模块；
所述干扰参考信号下变频模块接收外部的广频率干扰参考信号，干扰参考信号下变频模块的输出端依次通过射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块与功分模块连接，所述功分模块将来自干扰对消模块的信号分为两路，一路对外输出，一路反馈给干扰控制模块；
所述干扰参考信号下变频模块，采用分段滤波混频的方式，对接收到的广频率参考信号进行下变频，得到固定中频的干扰参考信号，进行滤波放大后传输给射频域干扰重建模块；
所述射频域干扰重建模块，用于将中频干扰参考信号功分，并在干扰控制模块的控制下进行移相、时延和放大，最后进行重建信号的合成，得到固定中频频率下的干扰重建信号；
所述干扰重建信号上变频模块，用于将固定中频的干扰重建信号上变频回广频率的射频频率，以便于合成干扰对消模块在不对受干扰的射频接收信号作变频处理的情况下，完成自干扰对消；
合成干扰对消模块，用于将上变频后的广频率干扰重建信号和受干扰的射频接收信号进行合成，实现自干扰对消；
所述干扰控制模块，用于根据功分模块反馈的对消后的信号，实现对消后的信号进行自干扰信道的延时、增益和相移估计，得到自干扰信号的估计参数，据此对射频域干扰重建模块的参数进行调节。
在本申请的实施例中，所述自干扰对消装置还包括本振信号源，所述本振信号源用于提供干扰参考信号下变频模块和干扰重建信号上变频模块混频所需的本振，其输出端分别与干扰参考信号下变频模块和干扰重建信号上变频模块连接。在该实施例中，所述本振信号源包括时钟模块和多个PLL倍频器，各个PLL倍频器用于产生不同频率的倍频信号，供干扰参考信号下变频模块和干扰重建信号上变频模块所需。
如图2~3所示，所述干扰参考信号下变频模块包括依次连接的第一分段射频滤波单元、第一分段混频单元和第一中频放大滤波单元；
所述第一分段射频滤波单元包括第一切换开关、第二切换开关和多个第一射频滤波器，各个第一射频滤波器的输入端均通过第一切换开关接收外部的广频率干扰参考信号，各个第一射频滤波器的输出端均通过第二切换开关与第一分段混频单元连接；
所述第一分段混频单元包括第三切换开关、第四切换开关和多个第一混频器；所述第一混频器用于对来自第三切换开关的射频信号进行下变频；各个第一混频器的第一输入端均通过第三切换开关与分段射频滤波单元中的第二切换开关连接，各个第一混频器的第二输入端均与本振信号源连接，各个第一混频器的输出端均通过第四切换开关与第一中频放大滤波单元连接；
所述第一中频放大滤波单元包括第一中频放大器和第一中频滤波器，所述第一中频放大器的输入端与分段混频单元中的第四切换开关连接，第一中频放大器的输出端通过第一中频滤波器与射频域干扰重建模块连接。
如图4所示，所述射频域干扰重建模块包括功分器、合成器和多路干扰重建单元；
所述功分器的输入端与干扰参考信号下变频模块连接，功分器的输出端分别与每一路干扰重建单元连接，各路干扰重建单元的输出端与和合成器连接，所述合成器的输出端与干扰重建信号上变频模块连接；
每一路干扰重建单元的控制输入端均与干扰控制模块连接，用于在干扰控制模块的控制下，对输入的信号进行移相、时延和放大，并传输给合成器进行重建信号的合成。具体地，在本申请的实施例中，每一路干扰重建单元均包括可调移相器、可调延时器和可调增益放大器；可调移相器的输入端与功分器连接，可调移相器的输出端依次通过可调延时器和可调增益放大器与合成器连接；每一个可调移相器、可调延时器和可调增益放大器的控制输入端均与干扰控制模块连接；干扰控制模块通过对每一个干扰重建单元的移相、时延和放大参数调节，完成对整个射频域干扰重建模块的参数调节。
如图5~6所示，所述干扰重建信号上变频模块包括第二中频放大滤波单元、第二分段混频单元和第二分段射频滤波单元；
所述第二中频放大滤波单元包括第二中频放大器和第二中频滤波器，所述第二中频放大器的输入端与射频域干扰重建模块连接，所述第二中频放大器的输出端通过第二中频滤波器与第二分段混频单元连接；
所述第二分段混频单元包括第五切换开关、第六切换开关和多个第二混频器；所述第二混频器用于将来自第五切换开关的信号进行上变频，各个第二混频器的第一输入端均通过第五切换开关与第二中频放大滤波单元中的第二中频滤波器连接，各个第二混频器的第二输入端均与本振信号源连接，各个第二混频器的输出端均通过第六切换开关与第二分段射频滤波单元连接；
所述第二分段射频滤波单元包括第七切换开关、第八切换开关和多个第二射频滤波器；各个第二射频滤波器的输入端均通过第七切换开关与第二分段混频单元中的第六切换开关连接；各个射频滤波器的输出端均通过第八切换开关与合成干扰对消模块连接。
如图7所示，一种广频率覆盖的射频自干扰对消方法，采用所述的一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置实现，包括以下步骤：
S1. 干扰参考信号下变频模块接收外部的广频率干扰参考信号, 采用分段滤波混频的方式，对接收到的广频率参考信号进行下变频，得到固定中频的干扰参考信号，进行滤波放大后传输给射频域干扰重建模块；
S2.射频域干扰重建模块将中频干扰参考信号功分，并在干扰控制模块的控制下进行移相、时延和放大，最后进行重建信号的合成，得到固定中频频率下的干扰重建信号；
S3.干扰重建信号上变频模块对固定中频的干扰重建信号上变频回广频率的射频频率，以便于合成干扰对消模块在不对受干扰的射频接收信号作变频处理的情况下，完成干扰对消；
S4. 合成干扰对消模块将上变频后的广频率干扰重建信号和受干扰的射频接收信号合成，实现自干扰对消；
S5.功分模块将来自干扰对消模块的信号分为两路，一路对外输出，一路反馈给干扰控制模块；
S6.干扰控制模块根据功分模块反馈的对消后的信号，实现对消后的信号进行自干扰信道的延时、增益和相移估计，得到自干扰信号的估计参数，据此对射频域干扰重建模块的参数进行调节，供后续的对消过程使用。
综上，本发明通过对广频率干扰参考信号进行下变频，使干扰参考信号变频至固定中频，通过干扰控制模块控制的射频域干扰重建模块得到重建信号，再将重建信号上变频回射频广频率，输入至干扰合成对消模块与受干扰的射频接收信号进行合成实现干扰对消，降低干扰重建的复杂度；同时功分模块将合成信号分为两路，一路在对外进行输出，一路输入至干扰控制模块形成闭环，由干扰控制模块进行自干扰信道估计，实现对射频域干扰重建模块的参数进行调节，以达到更加的对消效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置，其特征在于：包括干扰参考信号下变频模块、射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块、功分模块和干扰控制模块；
所述干扰参考信号下变频模块接收外部的广频率干扰参考信号，干扰参考信号下变频模块的输出端依次通过射频域干扰重建模块、干扰重建信号上变频模块、合成干扰对消模块与功分模块连接，所述功分模块将来自干扰对消模块的信号分为两路，一路对外输出，一路反馈给干扰控制模块；
所述干扰参考信号下变频模块，采用分段滤波混频的方式，对接收到的广频率参考信号进行下变频，得到固定中频的干扰参考信号，进行滤波放大后传输给射频域干扰重建模块；
所述射频域干扰重建模块，用于将中频干扰参考信号功分，并在干扰控制模块的控制下进行移相、时延和放大，最后进行重建信号的合成，得到固定中频频率下的干扰重建信号；
所述干扰重建信号上变频模块，用于将固定中频的干扰重建信号上变频回广频率的射频频率，以便于合成干扰对消模块在不对受干扰的射频接收信号作变频处理的情况下，完成自干扰对消；
合成干扰对消模块，用于将上变频后的广频率干扰重建信号和受干扰的射频接收信号进行合成，实现自干扰对消；
所述干扰控制模块，用于根据功分模块反馈的对消后的信号，实现对消后的信号进行自干扰信道的延时、增益和相移估计，得到自干扰信号的估计参数，据此对射频域干扰重建模块的参数进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置，其特征在于：所述自干扰对消装置还包括本振信号源，所述本振信号源用于提供干扰参考信号下变频模块和干扰重建信号上变频模块混频所需的本振，其输出端分别与干扰参考信号下变频模块和干扰重建信号上变频模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置，其特征在于：所述干扰参考信号下变频模块包括依次连接的第一分段射频滤波单元、第一分段混频单元和第一中频放大滤波单元；
所述第一分段射频滤波单元包括第一切换开关、第二切换开关和多个第一射频滤波器，各个第一射频滤波器的输入端均通过第一切换开关接收外部的广频率干扰参考信号，各个第一射频滤波器的输出端均通过第二切换开关与第一分段混频单元连接；
所述第一分段混频单元包括第三切换开关、第四切换开关和多个第一混频器；所述第一混频器用于对来自第三切换开关的射频信号进行下变频；各个第一混频器的第一输入端均通过第三切换开关与分段射频滤波单元中的第二切换开关连接，各个第一混频器的第二输入端均与本振信号源连接，各个第一混频器的输出端均通过第四切换开关与第一中频放大滤波单元连接；
所述第一中频放大滤波单元包括第一中频放大器和第一中频滤波器，所述第一中频放大器的输入端与分段混频单元中的第四切换开关连接，第一中频放大器的输出端通过第一中频滤波器与射频域干扰重建模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置，其特征在于：所述射频域干扰重建模块包括功分器、合成器和多路干扰重建单元；
所述功分器的输入端与干扰参考信号下变频模块连接，功分器的输出端分别与每一路干扰重建单元连接，各路干扰重建单元的输出端与和合成器连接，所述合成器的输出端与干扰重建信号上变频模块连接；
每一路干扰重建单元的控制输入端均与干扰控制模块连接，用于在干扰控制模块的控制下，对输入的信号进行移相、时延和放大，并传输给合成器进行重建信号的合成。
5.根据权利要求1所述的一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置，其特征在于：所述干扰重建信号上变频模块包括第二中频放大滤波单元、第二分段混频单元和第二分段射频滤波单元；
所述第二中频放大滤波单元包括第二中频放大器和第二中频滤波器，所述第二中频放大器的输入端与射频域干扰重建模块连接，所述第二中频放大器的输出端通过第二中频滤波器与第二分段混频单元连接；
所述第二分段混频单元包括第五切换开关、第六切换开关和多个第二混频器；所述第二混频器用于将来自第五切换开关的信号进行上变频，各个第二混频器的第一输入端均通过第五切换开关与第二中频放大滤波单元中的第二中频滤波器连接，各个第二混频器的第二输入端均与本振信号源连接，各个第二混频器的输出端均通过第六切换开关与第二分段射频滤波单元连接；
所述第二分段射频滤波单元包括第七切换开关、第八切换开关和多个第二射频滤波器；各个第二射频滤波器的输入端均通过第七切换开关与第二分段混频单元中的第六切换开关连接；各个射频滤波器的输出端均通过第八切换开关与合成干扰对消模块连接。
6.一种广频率覆盖的射频自干扰对消方法，采用权利要求1~5中任意一项所述的一种广频率覆盖的射频自干扰对消装置实现，其特征在于：包括以下步骤：
S1. 干扰参考信号下变频模块接收外部的广频率干扰参考信号, 采用分段滤波混频的方式，对接收到的广频率参考信号进行下变频，得到固定中频的干扰参考信号，进行滤波放大后传输给射频域干扰重建模块；
S2.射频域干扰重建模块将中频干扰参考信号功分，并在干扰控制模块的控制下进行移相、时延和放大，最后进行重建信号的合成，得到固定中频频率下的干扰重建信号；
S3.干扰重建信号上变频模块对固定中频的干扰重建信号上变频回广频率的射频频率，以便于合成干扰对消模块在不对受干扰的射频接收信号作变频处理的情况下，完成干扰对消；
S4. 合成干扰对消模块将上变频后的广频率干扰重建信号和受干扰的射频接收信号合成，实现自干扰对消；
S5.功分模块将来自干扰对消模块的信号分为两路，一路对外输出，一路反馈给干扰控制模块；
S6.干扰控制模块根据功分模块反馈的对消后的信号，实现对消后的信号进行自干扰信道的延时、增益和相移估计，得到自干扰信号的估计参数，据此对射频域干扰重建模块的参数进行调节，供后续的对消过程使用。
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- 2019-06-18 CN CN201910525230.2A patent/CN110149122B/zh active Active
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