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第10期
2021年5月No.10May，2021
0 引言
随着移动通信的高速发展，各行业对移动通信的要求越来越高。物联网行业将万物互联，这些被连接的终端需要通过移动网络通信。如水表和电表等终端，需要定期将相关数据通过移动网络传输到专业服务器。由于这些水表和电表分布比较广泛，而且一般都在建筑物内部，直接使用5G 进行广覆盖，必定会存在一些区域因路劲损耗过大而不能有效连接。5G （NB-IoT ）直放站可以作为辅助手段解决5G （NB-IoT ）的广覆盖延伸问题。 笔者曾在专利[1-2]中描述了一种典型的直放站。该直放站作为有效的延伸网络信号覆盖的手段，具备成本低、建站快、安装简单、应用灵活等优点。实验室测试表明，无线直放站接收端和发射端隔离度大于或者等于系统增益15 dB ，系统自激信号干扰对EVM 的影响才可以忽略。实际工程中为了避免系统自激，往往需要限制收发天线的方向、距离等参数，扩大收发天线隔离或者适当降低系统增益。为了进一步扩大无线直放站的应用，本文提出了一种5G 自激对消直放站系统，该系统有效地抑制了由于收发隔离度不够导致的系统自激，放宽了无线直放站对隔离度的要求，在相同的隔离度下，系统增益可以进一步提高、覆盖范围可以进一步加大。 1 理论推导
自激对消功能原理如图1所示。下面以5G 直放站下行链路为例说明自激对消的原理。主信号通道的下行输入信号d （n ）不仅包含需要放大的有用信号s （n ），还包含有害的自
激信号x 0（n ）。x 0（n ）是MT （用户天线）端输出的下行信
号经延迟和衰减后进入DT （施主天线）端接端的，如图1所
示。当隔离度较小时，x 0（n ）相对于s （n ）而言不可忽略。
参考通道的用于检测和提取信号x （n ）。由于传输通道非线性，参考通道检测到的x （n ）与DT 端接收的自激信号x 0（n ）不完全一致，但它们是同源的，所以两者具有相关
性。x （n ）信号通过自适应滤波器进行加权滤波后输出参考
信号y （n ），y （n ）在某一最佳准则下（如最小均方准则）最
接近x 0（n ）。然后通过求和器将x 0（n ）和y （n ）进行相减运算，就可以将DT 端接收的信号中的x 0（n ）对消掉。
图1 自激对消功能原理
系统对于基准输入的调整是在剩余信号（即误差信号）
的控制下，依据某一准则来进行的。由自激对消处理的基本原理可得误差信号ε（n ）为：
ε（n ）=d （n ）－y （n ）=s （n ）+x 0（n ）－y （n ） （1）
当x 0（n ）和y （n ）等幅同相时，ε（n ）=s （n ）。由于存在
误差，按照最小均方准则优化自适应滤波器系数，使误差信号的均方值为E {ε2（n ）}最小。此时，在最小均方意义下，误
差信号ε（n ）最小，y （n ）最接近主x 0（n ），误差信号ε（n ）最
接近有用信号s （n ），干扰信号最接近被完全抵消。即：
E {ε2（n ）}=E {〔d （n ）－y （n ）〕2}=min （2）如果将自适应滤波器的权系数矢量定义为W =〔ω0,ω1,...,ωj 〕T ，那么采用LMS 算法的目的就是调整W ，
使均方误差E {ε2（n ）}最小。若定义基准输入信号矢量为X （n ），则自适应滤波器的输出为y （n ）=XT （n ）W ，因此式（2）变为：
E {ε2（n ）}=E {d （n ）－XT （n ）W 2} （3）将上式展开，得：E {ε2（n ）}=E {d 2（n ）}－2E {d （n ）XT （n ）}W +WTE {X （n ）XT （n ）}W （4）
定义互相关矩阵RTXd =E {d （n ）XT （n ）}和自相关矩阵
RXX =E {X （n ）XT （n ）}，则式（4）变为：
E {ε2（n ）}=E {d 2（n ）}－2RTXdW +WTRXXW （5）显然，误差信号的均方误差是权系数矢量W 的二次函数，可利用梯度法计算出误差信号的极值。将式（5）对W 求导数，导数为零时得到误差信号的极值。因此，误差信号均方达到最小值时的权矢量为：
作者简介：刘志敏（1979— ），男，湖北武汉人，工程师，硕士；研究方向：移动通信系统。
摘 要：5G 无线直放站接收信号和发射信号同频。当接收端和发射端之间的增益大于隔离度时，系统就会自激。此时，不仅直
放站覆盖区域通信异常，而且整个网络都会受到干扰。5G 自激对消直放站能够消除因隔离度不足而产生的自激。一方面，降低了直放站工程安装的隔离度要求；另一方面，直放站系统增益可以设置得更高，从而增加了直放站的覆盖功率和覆盖范围。关键词：直放站；自激；隔离度5G自激对消直放站系统设计与实践
刘志敏
（京信网络系统股份有限公司，广东 广州 510000）
无线互联科技
Wireless Internet Technology
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Wopt =R －1XXRXd （6）
利用上式求最佳权矢量需要知道RXd 和RXd 的先验知识，还需要矩阵求逆运算。实际中这些先验知识都是未知的，而且矩阵求逆运算也相当麻烦，因此，人们经常采用一种基于最速下降法的近似算法：Widrow2Hoff LMS 算法来求最佳权矢量。
2 产品实现和工程验证
5G 自激对消直放站包括上行通路和下行通路，如图2所示。上行通路包括：MT 端天线、双工器系统、上行低噪声放大器系统、下变频系统、上行数字处理系统、上变频系统、
功放系统和DT 端双工器系统。下行通路包括：DT 端天线、
双工器系统、下行低噪声放大器系统、下变频系统、下行数字处理系统、上变频系统、功放系统和MT 端双工器系统。数字处理系统采用自适应滤波技术，完成上下行的自激对消功能。
为了验证产品的自激对消效果，对普通直放站和5G 自激对消直放站进行了对比试验。选取一个隧道作为试验场景，隧道长约1.2 km 。系统DT （施主天线）选取一个定向板状天线A 作为信源的引入。MT （用户天线）端接一个八木天线B 作为用户覆盖天线。用户天线B 离地高约为3.5 m 安装在
图2 5G自激对消直放站
隧道侧墙上，离高速移动车辆水平距离约2.5 m 。
调整天线B ，使天线B 和天线A 的隔离度为95 dB 。调整普通直放站，使系统上下行增益均为80 dB 。此时，天线之间隔离度大于系统增益15 dB ，系统能够正常工作。使用EPC 对天线B 的覆盖区域进
行速率测试，上行速率为16.377 kbps ，下行速率为24.049 kbps 。
将普通直放站换成5G 自激对消直放站，调整天线B ，使天线B 和天线A 的隔离度为70 dB ，设置自激对消直放站系统上下行增益均为80 dB 。此时，天线之间隔离度比系统增益小10 dB 。如果没有自激对消功能，系统将不能正常工作。开启自激对消直放站，使用EPC 对天线B 的覆盖区域进行速率测试，上行速率为16.892 kbps ，下行速率为24.126 kbps 。
以上实验表明，在施主天线和用户天线最小隔离度大于系统增益减10 dB ，5G 自激对消直放站可以正常工作。其速率略好或者相当于普通直放站工作在隔离度大于增益15 dB 时的效果。
对于普通的直放站，施主天线和用户天线需要相隔很远或需要增加其他物体进行阻挡。由于工程安装条件的限制，大大限制了直放站应用。5G 自激对消直放站可以在隔离度比普通直放站小25 dB 的情况下进行安装使用。大大降低了无线直放站安装的隔离度和空间要求。即使将施主天线和用户天线安装在同一个抱杆上，只要垂直距离大于1 m ，两
个天线较好的方向性，主波束方向相反，它们之间的隔离
度也能够满足自激对消直放站的安装要求。不但降低了安装的场地要求，而且节约了抱杆等安装配件和抱杆的安装
时间[3]
。
对于有些实际工程场景，由于安装位置限制，施主天线和用户天线相距不能太远。如果下行接收到的信号较弱，需要较大增益才能将信号放大到满足覆盖区域的要求。这种场景，往往由于增益不能开高，导致覆盖信号很低，覆盖距离很近。如果使用5G 自激对消直放站，能够将增益开得更高，使得覆盖距离进一步延长，确保覆盖区域的信号质量。
http: www.kaixin001对于应急通信，由于安装时间要求很短，要求覆盖距离尽可能远，而安装空间可能仅仅只限于应急通信车。为了达到以上苛刻的要求，需要使用自激对消直放站。3 结语
该5G 自激对消直放站系统利用了自适应滤波技术，通过对比耦合采样输出信号、采样信号和系统自激信号特征，消除自激信号，有效地降低了自激情况下的自激信号强度。在隔离度比增益小10 dB 的强自激条件下，也能有效消除自激信号，确保信号通信质量，长期稳定工作。降低了5G 直放站系统对于工作条件和安装条件的要求，扩大了5G 直放站的使用范围，降低了5G 直放站的选址难度和安装成本，提升了系统抗自激的能力。
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女兵部落
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（编辑王永超）Research on the construction plan of a smart tourism platform in the 5G era
Zhang Hongyan, Zong Feng*
（Shandong Yingcai University，Jinan 250104, China）
Abstract：With the rapid development of society, information technology industry and tourism industry have emerged. While people travel, the demand for service items is also getting higher and
藏文网站大全higher. This paper summarizes and sums up the demand concept of the user subject of the intelligent tourism public service platform by studying the relevant literature and combining with its own practice, and analyzes the needs of the managers, operators and tourists in the tourism process, which provides a certain reference for the construction of the public service system of the intelligent tourism public service platform.
服务质量管理Key words：smart tourism; service platform; platform information
（上接第6页）
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（编辑姚鑫）Design and practice of 5G interference cancellation repeater system
Liu Zhimin
（Comba Network System Co., Ltd., Guangzhou 510000, China）
Abstract：5G Wireless repeater receive signal and transmit signal at the same frequency. when the gain between receiver and transmitter is greater than the degree of isolation, the system will self-excitation. At this time, not only the repeater coverage area communication abnormal, but also the entire network will be interfered. 5G Wireless repeater can eliminate the self-excitation caused by isolation. On the one hand, it reduces the isolation requirement for the installation of repeater. On the other hand, the gain of repeater system can be set higher. Thus, the coverage power and range of repeater are increased.
上清华变白富美Key words：repeater；interference；isolation
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