基于多信道的干扰消除信号接收方法

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