一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)及其耦合與預(yù)失真射頻干擾重建通道數(shù)選取的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)及其耦合與預(yù)失真射頻干擾重建通道數(shù)選取的方法，系統(tǒng)包括天線單元、基帶信號(hào)處理單元、N條支路耦合射頻干擾重建單元、發(fā)射通道、第一反饋通道、第二反饋通道、接收通道、加法器、M條支路預(yù)失真干擾重建單元。本發(fā)明根據(jù)發(fā)射機(jī)相位噪聲大小，通過自干擾信道估計(jì)得到自干擾信道的特性，選擇耦合射頻干擾重建通道數(shù)和預(yù)失真干擾重建通道數(shù)，在發(fā)送端設(shè)置信號(hào)預(yù)校正模塊，設(shè)置射頻干擾重建單元，以最合理的復(fù)雜度，達(dá)到同時(shí)同頻全雙工總的自干擾抑制量要求。
【專利說明】
一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)及其耦合與預(yù)失真射頻干擾重建通 道數(shù)選取的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)及其耦合與預(yù)失真射頻干擾重建通道數(shù)選 取的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前無線通信系統(tǒng)采用時(shí)分雙工或者頻分雙工的方法進(jìn)行雙向通信。時(shí)分雙工系 統(tǒng)，使用相同頻率，但不同時(shí)隙來傳輸數(shù)據(jù)，從而隔離上下行鏈路之間的干擾。頻分雙工系 統(tǒng)，使用相同時(shí)隙，但不同頻率來傳輸數(shù)據(jù)，從而隔離上下行鏈路之間的干擾。這兩種雙工 方法，在隔離上行和下行鏈路過程中，分別犧牲了時(shí)間資源和頻率資源，導(dǎo)致頻譜利用率低 下。
[0003] 當(dāng)今社會(huì)對(duì)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求日益增加，空間無線信道擁擠程度卻愈發(fā)突出，這 迫使人們不斷尋求新方法來提高頻譜資源利用率和設(shè)備抗干擾性能。如果無線通信設(shè)備使 用相同時(shí)間、相同頻率的全雙工技術(shù)來發(fā)射和接收無線信號(hào)，毫無疑問這將使得無線通信 鏈路的頻譜效率提高一倍。
[0004] 然而，無線通信設(shè)備的發(fā)送端和接收端同時(shí)同頻工作時(shí)，會(huì)使發(fā)送端產(chǎn)生的發(fā)送 信號(hào)進(jìn)入接收端的接收通道，形成自信號(hào)干擾，該自干擾強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于接收端收到的來自 遠(yuǎn)端無線通信設(shè)備信號(hào)的強(qiáng)度，從而嚴(yán)重影響接收端對(duì)遠(yuǎn)端無線設(shè)備發(fā)送信號(hào)的接收。通 常情況，這將會(huì)降低接收端的靈敏度，增加誤碼率，導(dǎo)致通信性能下降;嚴(yán)重情況下，接收端 接收通道將被堵塞，導(dǎo)致接收功能完全喪失，甚至燒毀接收機(jī)前端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)及其耦合 與預(yù)失真射頻干擾重建通道數(shù)選取的方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)，所述的 系統(tǒng)包括天線單元、基帶信號(hào)處理單元、N條支路耦合射頻干擾重建單元、發(fā)射通道、第一反 饋通道、第二反饋通道、接收通道、加法器、M條支路預(yù)失真干擾重建單元；
[0007] 基帶信號(hào)處理單元的第一發(fā)送端通過發(fā)射通道分別與天線單元的發(fā)送端、N條支 路耦合射頻干擾重建單元的輸入端和第一反饋通道的輸入端連接，第一反饋通道的輸出端 與基帶信號(hào)處理單元的第一反饋端連接，N條支路耦合射頻干擾重建單元的輸出端和天線 單元的接收端均通過加法器與接收通道的輸入端連接，接收通道的輸出端與基帶信號(hào)處理 單元的接收端連接；
[0008] 基帶信號(hào)處理單元的第二發(fā)送端與M條支路預(yù)失真干擾重建單元連接，M條支路預(yù) 失真干擾重建單元輸出端分別與第二反饋通道和加法器的輸入端連接，第二反饋通道的輸 出端與基帶信號(hào)處理單元的第二反饋端連接。
[0009] 所述的天線單元包括收發(fā)天線，所述天線單元的發(fā)送端和接收端共用所述收發(fā)天 線，所述收發(fā)天線通過環(huán)行器分別與天線單元的發(fā)送端和接收端連接。
[0010]所述的天線單元包括多根天線，所述天線單元的發(fā)送端和接收端分別設(shè)置有發(fā)送 端天線和接收端天線，發(fā)送端天線與天線單元的發(fā)送端連接，接收端天線與天線單元的接 收端連接。
[0011]所述的基帶信號(hào)處理單元包括基帶發(fā)射信號(hào)處理單元、信道估計(jì)模塊、信道預(yù)校 正模塊、數(shù)字干擾抵消磨塊、基帶接收信號(hào)處理單元;所述的基帶發(fā)射信號(hào)處理單元的輸出 端分別與發(fā)射通道、信道估計(jì)模塊、信號(hào)與校正模塊、數(shù)字干擾抵消模塊連接，所述的信道 估計(jì)模塊的輸入端還與接收通道連接，信道估計(jì)模塊的輸出端與信號(hào)預(yù)校正模塊連接，信 號(hào)預(yù)校正模塊的輸出端分別與M條支路預(yù)失真干擾重建單元連接和數(shù)字干擾抵消模塊連 接，數(shù)字干擾抵消模塊的輸入端還分別與第一反饋通道、第二反饋通道和接收通道連接，數(shù) 字干擾抵消模塊的輸出端與基帶接收信號(hào)處理單元連接。
[0012] 所述的系統(tǒng)的耦合與預(yù)失真射頻干擾重建通道數(shù)選取的方法包括以下步驟：
[0013] SI:相鄰耦合自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩條耦合自干擾多徑之間的自干擾 相位噪聲功率-底噪<a，其中任意兩條相鄰的耦合自干擾多徑的延遲間隔選取包括以下子 步驟：
[0014] Sll:將延遲大小位于兩條相鄰的耦合自干擾多徑的相位噪聲，通過耦合自干擾進(jìn) 行抵消后，等效為周期方波脈沖時(shí)域系統(tǒng)，其中耦合自干擾延遲間隔設(shè)為AcU碼片周期設(shè) 為T;
[0015] S12 :周期脈沖時(shí)域系統(tǒng)的頻域響應(yīng)，對(duì)應(yīng)的頻率與幅度衰減分別為f i，f 2，f 3， f4, · · ·和ai，a2，a3，a4, · · ·，其中頻率點(diǎn)為fm=ml/A d_l/T，m=l，2, · · ·；
[0016] S13:相位噪聲通過中頻濾波器會(huì)產(chǎn)生衰減，對(duì)應(yīng)于頻點(diǎn)fo+f^fo+ft，...的衰減為 bi，b2,...，其中fo為中頻濾波器的中心頻率點(diǎn)；
[0017] S14:計(jì)筧a的取倌：
[0018]
[0019]式中，Ila延遲大小位于兩條相鄰的耦合自干擾多徑的相位噪聲稀疏分布相關(guān)的一 個(gè)調(diào)整值；
[0020] S2:根據(jù)步驟Sl得到的結(jié)果，選取耦合射頻自干擾重建通道數(shù)N，使接收機(jī)的自干 擾相位噪聲功率抵消最低設(shè)計(jì)指標(biāo)，即滿足所述相鄰兩條耦合自干擾多徑之間的自干擾相 位噪聲功率-底噪Sa的最小數(shù)量為耦合射頻自干擾重建通道數(shù)N的最小值；
[0021 ] S3:在耦合射頻自干擾重建通道數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)殘余自干擾線性與非線性約束， 選取預(yù)失真自干擾重建通道數(shù)M，選取方法包括以下子步驟：
[0022] S31:預(yù)失真自干擾通道數(shù)的選取是經(jīng)過耦合射頻自干擾抵消后，在數(shù)字域提取殘 余自干擾線性與非線性成分，然后進(jìn)行預(yù)失真自干擾通道數(shù)的選取；
[0023] S32:對(duì)于線性自干擾抑制，首先為相鄰預(yù)失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩 條預(yù)失真自干擾多徑之間的線性自干擾功率-底噪<線性自干擾抵消值;然后根據(jù)延遲間 隔得到最小預(yù)失真自干擾通道數(shù)為M 1;
[0024] S33:對(duì)于非線性自干擾抑制，首先是相鄰預(yù)失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰 兩條預(yù)失真自干擾多徑之間的非線性自干擾功率-底噪 < 非線性自干擾抵消值，其次根據(jù) 延遲間隔得到最小預(yù)失真自干擾通道數(shù)為M2;
[0025] S34:預(yù)失真自干擾重建通道數(shù)M=min M1,M2。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明公開了一種同時(shí)同頻全雙工耦合與預(yù)校正射頻自干 擾抵消重建通道數(shù)選取的方法，核心方法在于:根據(jù)發(fā)射機(jī)相位噪聲大小，通過自干擾信道 估計(jì)得到自干擾信道的特性，選擇耦合射頻干擾重建通道數(shù)和預(yù)失真干擾重建通道數(shù)，在 發(fā)送端設(shè)置信號(hào)預(yù)校正模塊，設(shè)置射頻干擾重建單元，以最合理的復(fù)雜度，達(dá)到同時(shí)同頻全 雙工總的自干擾抑制量要求。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)方框圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明天線單元第一種實(shí)現(xiàn)方式示意圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明天線單元第二種實(shí)現(xiàn)方式示意圖；
[0030] 圖4為自干擾多徑能量、相位噪聲能量與噪底能量對(duì)比圖；
[0031] 圖5為以任意的兩條耦合射頻通道為例的自干擾相位噪聲成分抵消等效時(shí)域系統(tǒng) 示意圖；
[0032] 圖6為以任意的兩條耦合射頻通道為例的自干擾相位噪聲成分抵消等效頻域系統(tǒng) 的幅度與頻率的關(guān)系不意圖；
[0033] 圖7為以任意的兩條耦合射頻通道為例的自干擾相位噪聲成分通過中頻濾波器的 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0035]如圖1所示，一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括天線單元、基帶信號(hào)處理 單元、N條支路耦合射頻干擾重建單元、發(fā)射通道、第一反饋通道、第二反饋通道、接收通道、 加法器、M條支路預(yù)失真干擾重建單元；
[0036]基帶信號(hào)處理單元的第一發(fā)送端通過發(fā)射通道分別與天線單元的發(fā)送端、N條支 路耦合射頻干擾重建單元的輸入端和第一反饋通道的輸入端連接，第一反饋通道的輸出端 與基帶信號(hào)處理單元的第一反饋端連接，N條支路耦合射頻干擾重建單元的輸出端和天線 單元的接收端均通過加法器與接收通道的輸入端連接，接收通道的輸出端與基帶信號(hào)處理 單元的接收端連接；
[0037]基帶信號(hào)處理單元的第二發(fā)送端與M條支路預(yù)失真干擾重建單元連接，M條支路預(yù) 失真干擾重建單元輸出端分別與第二反饋通道和加法器的輸入端連接，第二反饋通道的輸 出端與基帶信號(hào)處理單元的第二反饋端連接。
[0038] 如圖2所示，所述的天線單元包括收發(fā)天線，所述天線單元的發(fā)送端和接收端共用 所述收發(fā)天線，所述收發(fā)天線通過環(huán)行器分別與天線單元的發(fā)送端和接收端連接。
[0039] 如圖3所示，所述的天線單元包括多根天線，所述天線單元的發(fā)送端和接收端分別 設(shè)置有發(fā)送端天線和接收端天線，發(fā)送端天線與天線單元的發(fā)送端連接，接收端天線與天 線單元的接收端連接。
[0040] 如圖1所示，所述的基帶信號(hào)處理單元包括基帶發(fā)射信號(hào)處理單元、信道估計(jì)模 塊、信道預(yù)校正模塊、數(shù)字干擾抵消磨塊、基帶接收信號(hào)處理單元;所述的基帶發(fā)射信號(hào)處 理單元的輸出端分別與發(fā)射通道、信道估計(jì)模塊、信號(hào)與校正模塊、數(shù)字干擾抵消模塊連 接，所述的信道估計(jì)模塊的輸入端還與接收通道連接，信道估計(jì)模塊的輸出端與信號(hào)預(yù)校 正模塊連接，信號(hào)預(yù)校正模塊的輸出端分別與M條支路預(yù)失真干擾重建單元連接和數(shù)字干 擾抵消模塊連接，數(shù)字干擾抵消模塊的輸入端還分別與第一反饋通道、第二反饋通道和接 收通道連接，數(shù)字干擾抵消模塊的輸出端與基帶接收信號(hào)處理單元連接。
[0041] 所述的系統(tǒng)的耦合與預(yù)失真射頻干擾重建通道數(shù)選取的方法包括以下步驟：
[0042] Sl:相鄰耦合自干擾多徑延遲間隔選?。喝鐖D4所示，相鄰兩條耦合自干擾多徑之 間的自干擾相位噪聲功率-底噪<a，其中任意兩條相鄰的耦合自干擾多徑的延遲間隔選取 包括以下子步驟：
[0043] Sll:如圖5所示，將延遲大小位于兩條相鄰的耦合自干擾多徑的相位噪聲，通過耦 合自干擾進(jìn)行抵消后，等效為周期方波脈沖時(shí)域系統(tǒng)，其中耦合自干擾延遲間隔設(shè)為A d， 碼片周期設(shè)為T;
[0044] S12:周期脈沖時(shí)域系統(tǒng)的頻域響應(yīng)如圖6所示，對(duì)應(yīng)的頻率與幅度衰減分別為A， f2，f3，f4, · · ·和ai，a2，a3，a4, · · ·，其中頻率點(diǎn)為fm=ml/A d_l/T，m=l，2, · · ·；
[0045] S13:相位噪聲通過中頻濾波器會(huì)產(chǎn)生衰減，衰減量的大小如圖7所示，對(duì)應(yīng)于頻點(diǎn) fo+f^fo+ft，...的衰減為...，其中fo為中頻濾波器的中心頻率點(diǎn)；
[0046] S14:計(jì)算a的取值：
[0047]
[0048]式中，％延遲大小位于兩條相鄰的耦合自干擾多徑的相位噪聲稀疏分布相關(guān)的一 個(gè)調(diào)整值；
[0049] S2:根據(jù)步驟Sl得到的結(jié)果，選取耦合射頻自干擾重建通道數(shù)N，使接收機(jī)的自干 擾相位噪聲功率抵消最低設(shè)計(jì)指標(biāo)，即滿足所述相鄰兩條耦合自干擾多徑之間的自干擾相 位噪聲功率-底噪Sa的最小數(shù)量為耦合射頻自干擾重建通道數(shù)N的最小值；
[0050] S3:在耦合射頻自干擾重建通道數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)殘余自干擾線性與非線性約束， 選取預(yù)失真自干擾重建通道數(shù)M，選取方法包括以下子步驟：
[0051 ] S31:預(yù)失真自干擾通道數(shù)的選取是經(jīng)過耦合射頻自干擾抵消后，在數(shù)字域提取殘 余自干擾線性與非線性成分，然后進(jìn)行預(yù)失真自干擾通道數(shù)的選??；
[0052] S32:對(duì)于線性自干擾抑制，選取方法與耦合自干擾多徑延遲間隔選取類似，首先 為相鄰預(yù)失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩條預(yù)失真自干擾多徑之間的線性自干擾功 率-底噪 < 線性自干擾抵消值;然后根據(jù)延遲間隔得到最小預(yù)失真自干擾通道數(shù)為M1;
[0053] S33:對(duì)于非線性自干擾抑制，首先是相鄰預(yù)失真自干擾多徑延遲間隔選?。合噜?兩條預(yù)失真自干擾多徑之間的非線性自干擾功率-底噪 < 非線性自干擾抵消值，其次根據(jù) 延遲間隔得到最小預(yù)失真自干擾通道數(shù)為M2;
[0054] S34:預(yù)失真自干擾重建通道數(shù)M=min M1,M2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)包括天線單元、基帶信號(hào)處理單 元、N條支路禪合射頻干擾重建單元、發(fā)射通道、第一反饋通道、第二反饋通道、接收通道、加 法器、M條支路預(yù)失真干擾重建單元； 基帶信號(hào)處理單元的第一發(fā)送端通過發(fā)射通道分別與天線單元的發(fā)送端、N條支路禪 合射頻干擾重建單元的輸入端和第一反饋通道的輸入端連接，第一反饋通道的輸出端與基 帶信號(hào)處理單元的第一反饋端連接，N條支路禪合射頻干擾重建單元的輸出端和天線單元 的接收端均通過加法器與接收通道的輸入端連接，接收通道的輸出端與基帶信號(hào)處理單元 的接收端連接;基帶信號(hào)處理單元的第二發(fā)送端與M條支路預(yù)失真干擾重建單元連接，M條 支路預(yù)失真干擾重建單元輸出端分別與第二反饋通道和加法器的輸入端連接，第二反饋通 道的輸出端與基帶信號(hào)處理單元的第二反饋端連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)，其特征在于:所述的天線單元包括 收發(fā)天線，所述天線單元的發(fā)送端和接收端共用所述收發(fā)天線，所述收發(fā)天線通過環(huán)行器 分別與天線單元的發(fā)送端和接收端連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)，其特征在于:所述的天線單元包括 多根天線，所述天線單元的發(fā)送端和接收端分別設(shè)置有發(fā)送端天線和接收端天線，發(fā)送端 天線與天線單元的發(fā)送端連接，接收端天線與天線單元的接收端連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)，其特征在于:所述的基帶信號(hào)處理 單元包括基帶發(fā)射信號(hào)處理單元、信道估計(jì)模塊、信道預(yù)校正模塊、數(shù)字干擾抵消磨塊、基 帶接收信號(hào)處理單元;所述的基帶發(fā)射信號(hào)處理單元的輸出端分別與發(fā)射通道、信道估計(jì) 模塊、信號(hào)與校正模塊、數(shù)字干擾抵消模塊連接，所述的信道估計(jì)模塊的輸入端還與接收通 道連接，信道估計(jì)模塊的輸出端與信號(hào)預(yù)校正模塊連接，信號(hào)預(yù)校正模塊的輸出端分別與M 條支路預(yù)失真干擾重建單元連接和數(shù)字干擾抵消模塊連接，數(shù)字干擾抵消模塊的輸入端還 分別與第一反饋通道、第二反饋通道和接收通道連接，數(shù)字干擾抵消模塊的輸出端與基帶 接收信號(hào)處理單元連接。5. 如權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的禪合與預(yù)失真射頻干擾重建通道數(shù)選取 的方法，其特征在于:包括W下步驟： Sl:相鄰禪合自干擾多徑延遲間隔選?。合噜弮蓷l禪合自干擾多徑之間的自干擾相位 噪聲功率-底噪《a,其中任意兩條相鄰的禪合自干擾多徑的延遲間隔選取包括W下子步 驟： Sl 1:將延遲大小位于兩條相鄰的禪合自干擾多徑的相位噪聲，通過禪合自干擾進(jìn)行抵 消后，等效為周期方波脈沖時(shí)域系統(tǒng)，其中禪合自干擾延遲間隔設(shè)為AcU碼片周期設(shè)為T; S12:周期脈沖時(shí)域系統(tǒng)的頻域響應(yīng)，對(duì)應(yīng)的頻率與幅度衰減分別為fl，f2，f3，f4,...和 日1,日2，日3，日4,...，其中頻率點(diǎn)為fm=m 1/ A d-l/T,m=l ,2,...; S13:相位噪聲通過中頻濾波器會(huì)產(chǎn)生衰減，對(duì)應(yīng)于頻點(diǎn)fo+fi,fo+f2,...的衰減為bi, b2,...，其中fo為中頻濾波器的中屯、頻率點(diǎn)； S14:計(jì)算a的取值：式中，ria延遲大小位于兩條相鄰的禪合自干擾多徑的相位噪聲稀疏分布相關(guān)的一個(gè)調(diào) 整值； S2:根據(jù)步驟Sl得到的結(jié)果，選取禪合射頻自干擾重建通道數(shù)N，使接收機(jī)的自干擾相 位噪聲功率抵消最低設(shè)計(jì)指標(biāo)，即滿足所述相鄰兩條禪合自干擾多徑之間的自干擾相位噪 聲功率-底噪《a的最小數(shù)量為禪合射頻自干擾重建通道數(shù)N的最小值； S3:在禪合射頻自干擾重建通道數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)殘余自干擾線性與非線性約束，選取 預(yù)失真自干擾重建通道數(shù)M，選取方法包括W下子步驟： S31:預(yù)失真自干擾通道數(shù)的選取是經(jīng)過禪合射頻自干擾抵消后，在數(shù)字域提取殘余自 干擾線性與非線性成分，然后進(jìn)行預(yù)失真自干擾通道數(shù)的選??； S32:對(duì)于線性自干擾抑制，首先為相鄰預(yù)失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩條預(yù) 失真自干擾多徑之間的線性自干擾功率-底噪《線性自干擾抵消值;然后根據(jù)延遲間隔得 到最小預(yù)失真自干擾通道數(shù)為化； S33:對(duì)于非線性自干擾抑制，首先是相鄰預(yù)失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩條 預(yù)失真自干擾多徑之間的非線性自干擾功率-底噪《非線性自干擾抵消值，其次根據(jù)延遲 間隔得到最小預(yù)失真自干擾通道數(shù)為M2 ; S34:預(yù)失真自干擾重建通道數(shù)M=min化,M2。
【文檔編號(hào)】H04B1/10GK105915239SQ201610438911
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】吳飛, 沈瑩, 趙宏志, 唐友喜
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)