一種同時同頻全雙工系統及其耦合與預失真射頻干擾重建通道數選取的方法
【專利摘要】本發明公開了一種同時同頻全雙工系統及其耦合與預失真射頻干擾重建通道數選取的方法，系統包括天線單元、基帶信號處理單元、N條支路耦合射頻干擾重建單元、發射通道、第一反饋通道、第二反饋通道、接收通道、加法器、M條支路預失真干擾重建單元。本發明根據發射機相位噪聲大小，通過自干擾信道估計得到自干擾信道的特性，選擇耦合射頻干擾重建通道數和預失真干擾重建通道數，在發送端設置信號預校正模塊，設置射頻干擾重建單元，以最合理的復雜度，達到同時同頻全雙工總的自干擾抑制量要求。
【專利說明】
一種同時同頻全雙工系統及其耦合與預失真射頻干擾重建通 道數選取的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種同時同頻全雙工系統及其耦合與預失真射頻干擾重建通道數選 取的方法。
【背景技術】
[0002] 當前無線通信系統采用時分雙工或者頻分雙工的方法進行雙向通信。時分雙工系 統，使用相同頻率，但不同時隙來傳輸數據，從而隔離上下行鏈路之間的干擾。頻分雙工系 統，使用相同時隙，但不同頻率來傳輸數據，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，分別犧牲了時間資源和頻率資源，導致頻譜利用率低 下。
[0003] 當今社會對無線數據業務需求日益增加，空間無線信道擁擠程度卻愈發突出，這 迫使人們不斷尋求新方法來提高頻譜資源利用率和設備抗干擾性能。如果無線通信設備使 用相同時間、相同頻率的全雙工技術來發射和接收無線信號，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，無線通信設備的發送端和接收端同時同頻工作時，會使發送端產生的發送 信號進入接收端的接收通道，形成自信號干擾，該自干擾強度遠遠強于接收端收到的來自 遠端無線通信設備信號的強度，從而嚴重影響接收端對遠端無線設備發送信號的接收。通 常情況，這將會降低接收端的靈敏度，增加誤碼率，導致通信性能下降;嚴重情況下，接收端 接收通道將被堵塞，導致接收功能完全喪失，甚至燒毀接收機前端。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種同時同頻全雙工系統及其耦合 與預失真射頻干擾重建通道數選取的方法。
[0006] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種同時同頻全雙工系統，所述的 系統包括天線單元、基帶信號處理單元、N條支路耦合射頻干擾重建單元、發射通道、第一反 饋通道、第二反饋通道、接收通道、加法器、M條支路預失真干擾重建單元；
[0007] 基帶信號處理單元的第一發送端通過發射通道分別與天線單元的發送端、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處理 單元的接收端連接；
[0008] 基帶信號處理單元的第二發送端與M條支路預失真干擾重建單元連接，M條支路預 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 出端與基帶信號處理單元的第二反饋端連接。
[0009] 所述的天線單元包括收發天線，所述天線單元的發送端和接收端共用所述收發天 線，所述收發天線通過環行器分別與天線單元的發送端和接收端連接。
[0010]所述的天線單元包括多根天線，所述天線單元的發送端和接收端分別設置有發送 端天線和接收端天線，發送端天線與天線單元的發送端連接，接收端天線與天線單元的接 收端連接。
[0011]所述的基帶信號處理單元包括基帶發射信號處理單元、信道估計模塊、信道預校 正模塊、數字干擾抵消磨塊、基帶接收信號處理單元;所述的基帶發射信號處理單元的輸出 端分別與發射通道、信道估計模塊、信號與校正模塊、數字干擾抵消模塊連接，所述的信道 估計模塊的輸入端還與接收通道連接，信道估計模塊的輸出端與信號預校正模塊連接，信 號預校正模塊的輸出端分別與M條支路預失真干擾重建單元連接和數字干擾抵消模塊連 接，數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 字干擾抵消模塊的輸出端與基帶接收信號處理單元連接。
[0012] 所述的系統的耦合與預失真射頻干擾重建通道數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 行抵消后，等效為周期方波脈沖時域系統，其中耦合自干擾延遲間隔設為AcU碼片周期設 為T;
[0015] S12 :周期脈沖時域系統的頻域響應，對應的頻率與幅度衰減分別為f i，f 2，f 3， f4, · · ·和ai，a2，a3，a4, · · ·，其中頻率點為fm=ml/A d_l/T，m=l，2, · · ·；
[0016] S13:相位噪聲通過中頻濾波器會產生衰減，對應于頻點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；
[0017] S14:計筧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的一 個調整值；
[0020] S2:根據步驟Sl得到的結果，選取耦合射頻自干擾重建通道數N，使接收機的自干 擾相位噪聲功率抵消最低設計指標，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的最小數量為耦合射頻自干擾重建通道數N的最小值；
[0021 ] S3:在耦合射頻自干擾重建通道數的基礎上，根據殘余自干擾線性與非線性約束， 選取預失真自干擾重建通道數M，選取方法包括以下子步驟：
[0022] S31:預失真自干擾通道數的選取是經過耦合射頻自干擾抵消后，在數字域提取殘 余自干擾線性與非線性成分，然后進行預失真自干擾通道數的選取；
[0023] S32:對于線性自干擾抑制，首先為相鄰預失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩 條預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;然后根據延遲間 隔得到最小預失真自干擾通道數為M 1;
[0024] S33:對于非線性自干擾抑制，首先是相鄰預失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰 兩條預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 延遲間隔得到最小預失真自干擾通道數為M2;
[0025] S34:預失真自干擾重建通道數M=min M1,M2。
[0026]本發明的有益效果是:本發明公開了一種同時同頻全雙工耦合與預校正射頻自干 擾抵消重建通道數選取的方法，核心方法在于:根據發射機相位噪聲大小，通過自干擾信道 估計得到自干擾信道的特性，選擇耦合射頻干擾重建通道數和預失真干擾重建通道數，在 發送端設置信號預校正模塊，設置射頻干擾重建單元，以最合理的復雜度，達到同時同頻全 雙工總的自干擾抑制量要求。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發明系統方框圖；
[0028] 圖2為本發明天線單元第一種實現方式示意圖；
[0029] 圖3為本發明天線單元第二種實現方式示意圖；
[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域系統 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 的幅度與頻率的關系不意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案：
[0035]如圖1所示，一種同時同頻全雙工系統，所述的系統包括天線單元、基帶信號處理 單元、N條支路耦合射頻干擾重建單元、發射通道、第一反饋通道、第二反饋通道、接收通道、 加法器、M條支路預失真干擾重建單元；
[0036]基帶信號處理單元的第一發送端通過發射通道分別與天線單元的發送端、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處理 單元的接收端連接；
[0037]基帶信號處理單元的第二發送端與M條支路預失真干擾重建單元連接，M條支路預 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天線，所述天線單元的發送端和接收端共用 所述收發天線，所述收發天線通過環行器分別與天線單元的發送端和接收端連接。
[0039] 如圖3所示，所述的天線單元包括多根天線，所述天線單元的發送端和接收端分別 設置有發送端天線和接收端天線，發送端天線與天線單元的發送端連接，接收端天線與天 線單元的接收端連接。
[0040] 如圖1所示，所述的基帶信號處理單元包括基帶發射信號處理單元、信道估計模 塊、信道預校正模塊、數字干擾抵消磨塊、基帶接收信號處理單元;所述的基帶發射信號處 理單元的輸出端分別與發射通道、信道估計模塊、信號與校正模塊、數字干擾抵消模塊連 接，所述的信道估計模塊的輸入端還與接收通道連接，信道估計模塊的輸出端與信號預校 正模塊連接，信號預校正模塊的輸出端分別與M條支路預失真干擾重建單元連接和數字干 擾抵消模塊連接，數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，數字干擾抵消模塊的輸出端與基帶接收信號處理單元連接。
[0041] 所述的系統的耦合與預失真射頻干擾重建通道數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取：如圖4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 合自干擾進行抵消后，等效為周期方波脈沖時域系統，其中耦合自干擾延遲間隔設為A d， 碼片周期設為T;
[0044] S12:周期脈沖時域系統的頻域響應如圖6所示，對應的頻率與幅度衰減分別為A， f2，f3，f4, · · ·和ai，a2，a3，a4, · · ·，其中頻率點為fm=ml/A d_l/T，m=l，2, · · ·；
[0045] S13:相位噪聲通過中頻濾波器會產生衰減，衰減量的大小如圖7所示，對應于頻點 fo+f^fo+ft，...的衰減為...，其中fo為中頻濾波器的中心頻率點；
[0046] S14:計算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的一 個調整值；
[0049] S2:根據步驟Sl得到的結果，選取耦合射頻自干擾重建通道數N，使接收機的自干 擾相位噪聲功率抵消最低設計指標，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的最小數量為耦合射頻自干擾重建通道數N的最小值；
[0050] S3:在耦合射頻自干擾重建通道數的基礎上，根據殘余自干擾線性與非線性約束， 選取預失真自干擾重建通道數M，選取方法包括以下子步驟：
[0051 ] S31:預失真自干擾通道數的選取是經過耦合射頻自干擾抵消后，在數字域提取殘 余自干擾線性與非線性成分，然后進行預失真自干擾通道數的選取；
[0052] S32:對于線性自干擾抑制，選取方法與耦合自干擾多徑延遲間隔選取類似，首先 為相鄰預失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩條預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;然后根據延遲間隔得到最小預失真自干擾通道數為M1;
[0053] S33:對于非線性自干擾抑制，首先是相鄰預失真自干擾多徑延遲間隔選取：相鄰 兩條預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 延遲間隔得到最小預失真自干擾通道數為M2;
[0054] S34:預失真自干擾重建通道數M=min M1,M2。
【主權項】
1. 一種同時同頻全雙工系統，其特征在于:所述的系統包括天線單元、基帶信號處理單 元、N條支路禪合射頻干擾重建單元、發射通道、第一反饋通道、第二反饋通道、接收通道、加 法器、M條支路預失真干擾重建單元； 基帶信號處理單元的第一發送端通過發射通道分別與天線單元的發送端、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處理單元 的接收端連接;基帶信號處理單元的第二發送端與M條支路預失真干擾重建單元連接，M條 支路預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處理單元的第二反饋端連接。2. 根據權利要求1所述的一種同時同頻全雙工系統，其特征在于:所述的天線單元包括 收發天線，所述天線單元的發送端和接收端共用所述收發天線，所述收發天線通過環行器 分別與天線單元的發送端和接收端連接。3. 根據權利要求1所述的一種同時同頻全雙工系統，其特征在于:所述的天線單元包括 多根天線，所述天線單元的發送端和接收端分別設置有發送端天線和接收端天線，發送端 天線與天線單元的發送端連接，接收端天線與天線單元的接收端連接。4. 根據權利要求1所述的一種同時同頻全雙工系統，其特征在于:所述的基帶信號處理 單元包括基帶發射信號處理單元、信道估計模塊、信道預校正模塊、數字干擾抵消磨塊、基 帶接收信號處理單元;所述的基帶發射信號處理單元的輸出端分別與發射通道、信道估計 模塊、信號與校正模塊、數字干擾抵消模塊連接，所述的信道估計模塊的輸入端還與接收通 道連接，信道估計模塊的輸出端與信號預校正模塊連接，信號預校正模塊的輸出端分別與M 條支路預失真干擾重建單元連接和數字干擾抵消模塊連接，數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，數字干擾抵消模塊的輸出端與基帶 接收信號處理單元連接。5. 如權利要求1~5中任意一項所述的系統的禪合與預失真射頻干擾重建通道數選取 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取：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,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，通過禪合自干擾進行抵 消后，等效為周期方波脈沖時域系統，其中禪合自干擾延遲間隔設為AcU碼片周期設為T; S12:周期脈沖時域系統的頻域響應，對應的頻率與幅度衰減分別為fl，f2，f3，f4,...和 日1,日2，日3，日4,...，其中頻率點為fm=m 1/ A d-l/T,m=l ,2,...; S13:相位噪聲通過中頻濾波器會產生衰減，對應于頻點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； S14:計算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的一個調 整值； S2:根據步驟Sl得到的結果，選取禪合射頻自干擾重建通道數N，使接收機的自干擾相 位噪聲功率抵消最低設計指標，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的最小數量為禪合射頻自干擾重建通道數N的最小值； S3:在禪合射頻自干擾重建通道數的基礎上，根據殘余自干擾線性與非線性約束，選取 預失真自干擾重建通道數M，選取方法包括W下子步驟： S31:預失真自干擾通道數的選取是經過禪合射頻自干擾抵消后，在數字域提取殘余自 干擾線性與非線性成分，然后進行預失真自干擾通道數的選取； S32:對于線性自干擾抑制，首先為相鄰預失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩條預 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;然后根據延遲間隔得 到最小預失真自干擾通道數為化； S33:對于非線性自干擾抑制，首先是相鄰預失真自干擾多徑延遲間隔選取:相鄰兩條 預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，其次根據延遲 間隔得到最小預失真自干擾通道數為M2 ; S34:預失真自干擾重建通道數M=min化,M2。
【文檔編號】H04B1/10GK105915239SQ201610438911
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】吳飛, 沈瑩, 趙宏志, 唐友喜
【申請人】電子科技大學