带内全双工无线通信系统及其宽带光学自干扰消除系统技术方案

本发明专利技术提供了一种带内全双工无线通信系统及其宽带光学自干扰消除系统，包括：第一通信单元和第二通信单元，第一通信单元和第二通信单元中各自包含有发射天线和接收天线，用于实现实时双向通信，并且在第一通信单元和第二通信单元中设置有基于宽带光学自干扰消除系统，包括：电吸收调制器、可调光衰减器、可调光延时线、平衡接收机以及预失真滤波器；用于消除产生的自干扰信号。本发明专利技术主要解决无线信道不平坦导致的抑制带宽严重降低的问题，在光学自干扰消除系统中加入预失真滤波器用以补偿信道幅度响应不平坦，实现了在传输信号所占据的整个通频带内获得较好的自干扰抑制比。本发明专利技术对基带信号的带宽透明，可支持宽带宽的基带信号。

【技术实现步骤摘要】
带内全双工无线通信系统及其宽带光学自干扰消除系统
本专利技术涉及微波光子学及无线通信
，具体地，涉及带内全双工无线通信系统及其宽带光学自干扰消除系统。
技术介绍
随着第四代移动通信网络的商用，各种新颖的无线多媒体业务不断应用，用户对无线通信系统传输速率和传输容量的需求急剧增加，更好地利用和拓展有限的频谱资源接入成为亟待解决的问题。无线传输速率的提升需要提升频谱效率、增大可用带宽，或开发更高频率的新频段。而通过开发更高阶调制格式提升频谱效率会增加成本，且由于频谱资源的紧张性，增大可用带宽的成本也很高。为更高效地利用日益紧张的无线频谱资源，下一代移动通信系统对带内全双工技术，即同时同频全双工技术提出了新的需求。与现有的频分双工(Frequency-DivisionDuplex，FDD)或者时分双工(Time-DivisionDuplex，TDD)系统相比，带内全双工系统(In-BandFull-Duplex,IBFD)在同一个频率信道上实现用户之间的实时双向通信，将频谱利用率增加了一倍，可以实现大密度、高效率的网络接入。带内全双工无线通信系统将不需要FDD或TDD模式在频域或时域上单独分离上、下行信道，可以在同一时刻以相同的频率进行无线信号的收发，实现实时双向无线通信。由于带内全双工系统的发射天线与接收天线在物理位置上的接近，大功率的发射信号会被接收天线接收，对微弱功率的同频段接收信号产生干扰，即同频自干扰效应。自干扰效应会严重影响接收信号的质量，制约着带内全双工技术优势的发挥，是全双工通信发展的一大瓶颈技术。因此，实现带内全双工通信的首要问题就是对同频自干扰进行消除。基于电子学方案的自干扰消除系统工作带宽、工作频段以及消除性能受电子元件性能限制。基于微波光子学的自干扰消除技术将光学技术的优势应用到自干扰消除系统中，可以支持更高频段的电信号在光域进行处理，从而实现自干扰消除系统对高频段的扩展、在高传输带宽下进行自干扰消除。现有基于光学方案的自干扰消除技术中，一般使用马赫曾德尔调制器、电吸收调制器等宽带调制器对电信号进行调制。利用光器件的性质从接收到的信号中减去自身系统的发射信号部分，得到微弱的有用接收信号。这一过程需要复制自身系统的发射信号，并对其进行反相、延时和衰减以尽量完全将接收信号中的自干扰部分减去。经过现有文献检索发现，M.P.Chang等人在《IEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTER(电气和电子工程师协会微波和无线器件快报)》(Vol.23,No.2，2013)上发表了题为“Opticalanalogself-interferencecancellationusingelectro-absorptionmodulators”的文章，提出了一种光学自干扰消除方案，针对宽带带内全双工技术展开探索。该方案使用两个电吸收调制激光器(EAM)以及一个平衡光电探测器(BPD)，利用平衡光电探测器两路光电流相减的原理，将调制到光载波上的自干扰信号除去，并通过平衡光电探测器恢复出所需的电信号。这一方案探索了电吸收调制器与平衡光电探测器配合的自干扰消方案，获得了相对电学方案较高频段的自干扰信号消除，文献中报告了900MHz频段以及2.4GHz频段的获得40MHz带宽约40dB的抑制比。该方案证明的工作频段以及抑制带宽等参数仅能适应现有的商用无线系统，没有更好体现基于微波光子学的自干扰消除系统高频段、宽带宽的优势。又经检索发现，QiZhou等人于2014年在《OpticsLetters(光学快报)》(Vol.39,No.22，2014)上发表了题为“Widebandco-siteinterferencecancellationbasedonhybridelectricalandopticaltechniques”的文章。该文章提出了基于光电混合的自干扰消除方案，该方案使用平衡-不平衡变换器(Balun)对复制的发射信号进行电学反相，使用了两个电吸收调制激光器(EAM)以将电信号调制到光载波上，其中EAM1调制接收到的有用信号以及噪声，EAM2调制前级Balun输出的已反相的参考信号。调制好的信号分别经上下两分支光路传输并耦合后，送入光电接收机PD中进行光电转换。其中下分支光路对信号进行衰减和延时，以对准并消除上分支光路中的干扰信号。衰减和延迟都需要精确调整以获得最大化的干扰抑制比。实验获得了220MHz带宽内的45dB抑制比以及10MHz窄带宽内57dB的抑制比，对于宽带5.5GHz信号仍可获得30dB的抑制比。该方案受限于Bulun的工作带宽，不能将全双工频段拓展到更高频。对于下一代无线通信系统而言，希望获得更高频段的频谱资源用于带内全双工通信。将光学自干扰消除系统配置到带内全双工无线通信系统中，尤其在需要较宽通带频段的场景中，光学自干扰消除系统将面临复制的发射信号与经过无线信道传输的自干扰信号在频域上无法匹配的问题，导致当某一个频点附近幅度值与时延值匹配后，其他频点处无法合适匹配，从而严重限制了自干扰消除带宽，从而限制了带内全双工通信带宽。本专利技术着重解决无线信道的频响补偿技术，以拓宽光学自干扰消除的工作带宽。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种带内全双工无线通信系统及其宽带光学自干扰消除系统。根据本专利技术提供的带内全双工无线通信系统，包括：第一通信单元和第二通信单元，所述第一通信单元和第二通信单元中各自包含有发射天线和接收天线，用于实现实时双向通信，并且在第一通信单元和第二通信单元中设置有宽带光学自干扰消除系统，用于消除产生的自干扰信号。优选地，所述第一通信单元包括：发射天线、接收天线、混频器以及宽带光学自干扰消除系统，基带发送信号分成两路，其中一路信号通过混频器后由发射天线发出，另一路信号和接收天线接收的基带发送信号一同进入宽带光学自干扰消除系统进行减法处理，得到基带接收信号。优选地，所述第二通信单元包括：发射天线、接收天线、第一混频器、低通滤波器、第二混频器以及宽带光学自干扰消除系统，基带发送信号分成两路，其中一路信号通过第一混频器后由发射天线发出，另一路信号和接收天线接收的基带发送信号一同进入宽带光学自干扰消除系统进行减法处理后再依次通过第二混频器、低通滤波器，输出基带接收信号。优选地，所述宽带光学自干扰消除系统包括：电吸收调制器、可调光衰减器、可调光延时线、平衡接收机以及预失真滤波器；具体地，以两个电吸收调制器为基础构建两条光支路，分别记为第一路径和第二路径，其中：所述第一路径中仅设置有第一电吸收调制器EML1；接收天线将接收到的基带发送信号经过第一电吸收调制器EML1后进入平衡接收机；所述第二路径中依次设置有：第二电吸收调制器EML2、可调光衰减器以及可调光延时线；基带发送信号中的另一路信号依次经过预失真滤波器、第二电吸收调制器EML2、可调光衰减器以及可调光延时线后进入平衡接收机；由第一路径和第二路径的输出的两路信号在光平衡接收机中进行光电信号的减法操作，实现自干扰信号的消除。优选地，接收天线接收的信号包括：同一通信单元中发射天线发送的自干扰信号和对方通信单元发射天线发出的有用信号。根据本专利技术提供的基于无线信道频响补偿的宽带光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带内全双工无线通信系统，其特征在于，包括：第一通信单元和第二通信单元，所述第一通信单元和第二通信单元中各自包含有发射天线和接收天线，用于实现实时双向通信，并且在第一通信单元和第二通信单元中设置有宽带光学自干扰消除系统，用于消除产生的自干扰信号。

【技术特征摘要】
1.一种带内全双工无线通信系统，其特征在于，包括：第一通信单元和第二通信单元，所述第一通信单元和第二通信单元中各自包含有发射天线和接收天线，用于实现实时双向通信，并且在第一通信单元和第二通信单元中设置有宽带光学自干扰消除系统，用于消除产生的自干扰信号。2.根据权利要求1所述的带内全双工无线通信系统，其特征在于，所述第一通信单元包括：发射天线、接收天线、混频器以及宽带光学自干扰消除系统，基带发送信号分成两路，其中一路信号通过混频器后由发射天线发出，另一路信号和接收天线接收的基带发送信号一同进入宽带光学自干扰消除系统进行减法处理，得到基带接收信号。3.根据权利要求1所述的带内全双工无线通信系统，其特征在于，所述第二通信单元包括：发射天线、接收天线、第一混频器、低通滤波器、第二混频器以及宽带光学自干扰消除系统，基带发送信号分成两路，其中一路信号通过第一混频器后由发射天线发出，另一路信号和接收天线接收的基带发送信号一同进入宽带光学自干扰消除系统进行减法处理后再依次通过第二混频器、低通滤波器，输出基带接收信号。4.根据权利要求1至3中任一项所述的带内全双工无线通信系统，其特征在于，所述宽带光学自干扰消除系统包括：电吸收调制器、可调光衰减器、可调光延时线、平衡接收机以及预失真滤波器；具体地，以两个电吸收调制器为基础构建两条光支路，分别记为第一路径和第二路径，其中：所述第一路径中仅设置有第一电吸收调制器EML1；接收天线将接收到的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云昊，肖石林，俞映红，黄麟，方佳飞，陈操，胡卫生，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31