信号与信息处理 基于多信道的干扰消除信号接收方法 代丹丹,李小文 (重邮信科股份有限公司3G研究院,重庆400065) 摘要提出一种多信道条件下带有Low—IF接收机的新型模数信号接收处理方法,一般Low—IF接收机中,镜频信号 会对期望信号造成干扰。在该文方案下,由模拟复带通滤波器完成信道选择,干扰信号通过采用DLMS算法的FIR自适应滤 波器消除。仿真分析表明,该方案对AD转换器复杂度要求低,有利于工程实现,而且能很好抑制邻近信道信号干扰,提高系 统性能。 关键词 w—IF接收机;AD转换器;FIR自适应滤波器;解相关LMS算法 中图分类号TNgl1.25+3 文献标识码A Scheme of Interference.cancellation for Multi.channel Signal Reception DAI Dan.dan.LI Xiao.wen (Chongqing Chongyou Information Technology Co.,Ltd.,3G Research Institute,Chongqing 400065,China) . ̄bstract In this paper,an analog—digital signal processing for multi—channel reception with low-IF receiver is proposed.In conventional low—IF receivers,the signal in the image frequency causes interference to the desired singa1.In the proposed analog—digital si processing scheme,the channel selection is made by analog complex band pass filter and the signal is constructed by FIR filter with DLMS algorihtm to eliminate the interference.The simulation analysis shows that the proposed method has the low complexity requirement for ADCs in favor of the engineering implementation,as well as call cancel adjacent channel interference to improve the performance. Key words Low—IF receiver;AD converter;FIR adaptive filter;DLMS algorithm 0 引言 器的性能要求也较小,更有利于工程实现。 近来,无线局域网(WLAN)的接入点广泛用在 1 系统模型 许多地方,如机场,饭店等。尽管IEEE802.11标准 接收机模型如图1所示。经天线传送来的射频 对终端的漫游能力给出了规范,它并不能处理VolP 信号通过带通滤波器(BPF)滤除掉带限信号以外的 业务的快速漫游。因此,支持终端快速漫游的多信 无用信号,经过低噪声放大器(LNA)混频后,得到中 道接收已被引入到WLAN的VoIP业务中。目前一 频IF信号,然后由模拟复带通滤波器H0和H 完成 种适合该业务的接收机是低中频(Low IF)接收 信道选择。如果邻近信道的信号较强,就会对期望 机…,但在Low IF接收机中,镜象干扰_2 严重,须有 信号造成干扰,为降低干扰,引入FIR滤波器和 高性能大动态范围的AD转换器来处理。文 DLMS[5]算法。 献[3,4]提出一种模数信号处理方法:在每个WEAN 信道中增加一个带通滤波器来降低对AD转换器的 动态范围要求,可是它需估计模拟滤波器的特征。 文献[4]中的Winer滤波器虽能很好地消除干扰,由 于需计算信号相关矩阵的逆,难于实时实现。 鞋 瑶 本文采用解相关LMS(DLMS)算法来逼近滤波 器的最佳权系数。DLMS算法复杂度低,通过定期 的跟踪序列可以保持和接收信号同步,利用解相关 假设期望信号和干扰信号同时到达。那么接收 后的信号分量作权值调整能大大改善自适应过程的 信号可以表示为: 收敛性能。由后面仿真结果可知此方案对AD转换 收稿日期:2006.01.13 1 8 2006 Radio Engineering Vo1.36 No.9 维普资讯 http://www.cqvip.com
信号与信息处理 r(f)=d(t)exp(jwlf)+,(t)exp(一j lf)+n(f) (1) ^ ^ Y。(n)、Y (n)正交方向上进行,当权值达到最佳解 时的迭代次数将大大少于一般LMS算法。 式中,r是接收信号;d是期望信号,是邻近信道的 信号; 是干扰信号频率;/7,是噪声。 接收信号通过模拟复带通滤波器为: 2 性能仿真 ,,0(f):f (L-I)Th0(r)r(f—r)dr ,,l(f):f (L-I)Th1(r)r(f—r)dr (2) (3) 本仿真采用典型的AWGN信道模型,IF信号由 双通道调制信号发生器(文献[4])产生,然后通过模 式中,h h 分别为图1所示的上下2路模拟滤波 器的冲激响应,则AD转换器输出可示为: Y0(n)=abc{Yo((n一1) )} (4) YI(n)=abe{,,l((n一1) )} (5) 在跟踪过程中,参考信号S(/7,)由接收端已知的 随机序列产生,用来修整FIR滤波器的抽头系数,参 考信号和接收信号间的误差公式为: e (n)=s(n)一(Yo(n)一W“(n).),l(n)), £l(n):[2l(n),2l(n一1),……,2l(n—L+1)] ( ) 与前一时刻的输入向量Y (/7,)正交,即乏 (/7,)= Y1(/^ 7,)一Py 1(/^ 7,),其中 = [Y 1(/7,)]“Y1(/7,) [Y 1(/7,)]“Y 1(/7,) DLMS算法用来更新FIR滤波器的抽头权值: W(n+1)=W(n)+ l(n)e (n) (7) 式中, 是用于控制自适应速度和稳定性的增益常 数。数据接收期间,邻近信道干扰通过FIR滤波器 消除,即 ^ ^ d(n)=Yo(n)一W“(n)Yl(n) (8) 最后,接收到的期望信号d(n)在数字域完成解调 和解码。 图2是本文的滤波器结构,变换矩阵A对输入 信号作正交变换,利用解相关后的正交信号分量 (n)和输出误差e (n)的反馈信息来调整权向量 的迭代过程。在实际系统中实现DLMS算法不需平 方,平均或者微分运算,这就表明了该算法的简易和 高效。并且DLMS权值迭代是在确知信号向量 圈2采用DLMS算法的FIR滤波器结构 拟复带通滤波器H0和H 完成信道选择。H0仅允 许频率的正分量通过,抑制掉负分量部分,H 则相 反,它们可以辨别出频率的正、负分量,从而滤除镜 相频率部分。模拟信号由ADC和FPGA板转换成数 字信号,AD转换器要使用4路信道,分辨率为 12 bit,2路对H0输出信号的I(同相)分量和Q(正 交)分量分别采样,另2路对H 进行;OFDM系统的 子载波数目为64,信号带宽为2.4 MHz,QPSK调制; FIR滤波器权数为31:FPGA板是Xilinx 1M Gate Virtexn;DSP是TI公司的TMS320C6701,CPU的主时 钟工作在167 MHz。模拟带通滤波器的传递函数 为: , 1 、 日b (j ) I J (9) 式中, 。是滤波器截止频率;2Q= /co。是带通滤 波器的相对中心频率。本仿真中,2Q置为 /co。表 示期望信号,为一 /co。代表干扰信号, 和 。的 范围都不超过n/2,模拟滤波器阶数取为5。滤波器 H0和H 对邻近信道信号的衰减均相同,在偏离中 心频率处约n/2衰减15 dB。这表明该模拟滤波器 可抑制掉镜频处SIR不小于一15 dB的干扰信号。 在设计FIR数字滤波器时,在每个△厂=2rr/31频率 点上对模拟滤波器的冲激响应取样。 尽管模拟滤波器可以消除镜像频率处信号的干 扰,仍有部分干扰信号会泄漏到期望信号中,没有经 过干扰减消器(即本文中采用DLMS的FIR自适应 滤波器)的信号误码率很大;而本文方案对邻近信道 信号抑制性能较好,接收到的信号BER小,为达到 此性能,AD转换器只需达到8 bits以上的分辨率即 可。另外,信干比(S/R)一定时,若没有经过FIR滤 波器处理,信噪比(SNR)变化时,接收到信号的误码 率性能没有较大改变。 图3是误码率(BER)和信干比(S/R)间的关系比 较,Eh/J7、r0=10 dB。从图可知,AD转化器分辨率为 4 bits时,通过和未通过滤波器的信号的BER没有太 大差异,这是因为经过自适应信号处理后的重组信号 包含了量化噪声误差。在AD转换器分辨率为8 bits (下转第25页) 2006年无线电工程第36卷第9期 1 9 维普资讯 http://www.cqvip.com
信号与信息处理 率;试验次数100,Oj ̄ 图2所示。 5 结束语 ……一 表1 载频测量仿真统计比较 载频测量通信信号的技术参数是通信对抗侦察的一 项重要内容,是分析识别通信信号的重要依据,也是 在实施无线电通信干扰时选择干扰样式和干扰参数 的重要依据。 本文通过Yule Walker方程构造信号的AR模 型,再现信号的频谱特征。根据信号的频谱提取调 制载频信息,并根据信号能量分布对所测载波频率 进行修正,可有效提高载波频率的测量精度。该方 法适用于MQAM、MPSK等数字调制信号的载波频率 测量。 参考文献 堡 .1. [1]姚天任,孙洪.现代数字信号处理[M].武汉:武汉华中 理工大学出版社,2000. }盂 [2]王铭三.通信对抗原理[M].北京:北京出版社,1999. 作者简介 杨书玲女,(1979一),中国电子科技集团公司第54研究所在 读研究生,信号与信息系统专业。主要研究方向:数字信号处理。 李艳斌男,(1969一),中国电子科技集团公司第54研究所研 图2修正前后所测载波误差比较 究员。主要研究方向:数字信号处理与信息系统、通信对抗总体技术。 此外,仿真结果表明,本文提出的方法可以有效减低 委器原出 1的因工干在作扰于良减随好消着。 l 『10-.。21一I \ ~\.、、 \ ~ \== l ’l A率的改善D转换器分辨誊10-a}- \、 、\I ,邻近信道干扰,改善误码率性能,对AD转换器的分 辨率要求也较低,更方便于工程应用,该方法对于 WLANs的VoIP业务具有一定的参考价值。 参考文献 .1. 『1]TSURUMI H,SUZUKI Y.Broadband RF Stage Architecture for Software—defined Radio in Handheld Terminal Applicationsl J J. 精确性随之提 1 n’。I)L I! ..................的干扰信号的 }J:: 嚣箔 I ~~I L.................J........ .........1.............._J 重组 10。卜厂 莉 \、、\、、1 IEEE Commun.Mag.,1999,37(2):90—95. ! l l [2]Motomla—CE.Wireless Intergration Technology Center.Low—IF Receiver for GSM Handset Applications[J].IC一776(site# 919).IEICE Trans.Commun,2005,E88一B(6):19—22. [3]SANADA Y,IKEHARA M.Decorrelating Compensation Scheme for Coeficifent Errors of a Fiher Bank ParaHel A/D ConverterlJ J,2004,3(2):341—347. [4]SANADA Y,IKEHARA M.Digitla Compensation Scheme for Coeficifent Errors of Complex Fiher Bank A/D Converter in ow-LIF Receivers[J].IEICE Trans.Commin.,2002,E85一B (12):2656—2662. 多径通信信道接收是目前的一个研究热点。本 文提出一种模拟复带通滤波器加DLMS算法的多信 道模数信号的接收方法:由模拟复带通滤波器完成信 道选择,干扰信号通过采用DLMS算法的FIR自适应 滤波器消除;DLMS算法比文献[3,4]中的Winer算法 [5]沈福民.自适应信号处理[M].西安:西安电子科技大学 出版社,2000. 作者简介 代丹丹 女,(1981一),重庆邮电学院通信与信息工程2004级 硕士研究生。主要研究方向:第三代移动通信。 李小文 男,(1955一),教授,研究生导师。主要研究方向: TD—SCDMA第三代移动通信终端研发与测试。 更易实施,从而可降低后续基带部件的设计复杂度。 2006年无线电工程第36卷第9期 25
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