一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法技术

本发明专利技术公开的一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，属于通信技术领域。本发明专利技术在传统频域自干扰消除的过程中引入了数字估计反馈的环节，在信号进入接收端之前，通过信道估计算法生成抵消信号，对自干扰进行消除，使得频域消除环节更加简单灵活，提高自干扰抵消信号的精度，有效降低接收信号的动态范围，增强抑制能力，有利于后续进一步消除。并通过对发射信号进行非线性建模，在信道估计过程中考虑高阶信号对建模过程的影响，抑制自干扰信号中的非线性成分，更好地适应信道变化。本发明专利技术适用于全双工通信领域，用以提高自干扰抵消信号的精度，增强自干扰抑制能力，同时优化适应信道变化及抑制自干扰信号中的非线性成分的能力。分的能力。分的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法


[0001]本专利技术涉及一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，属于通信


技术介绍

[0002]随着近年来移动设备使用量与无线数据流量的飞速增长，通信系统的容量与频谱使用率急需提升。目前的通信系统常常采用时分双工与频分双工技术来实现数据的收发，但这两种方法对频谱的利用率不高。
[0003]相比于以上两种技术，同时同频全双工技术理论上可以在相同时隙、相同频段进行数据的双向传输，实现频谱利用率的倍增。但是全双工设备会受到本地发射端信号的干扰，从而带来信噪比下降，无法检测到有用信号等系列问题，因此，对于全双工系统而言，消除发射链路对接收链路的同频自干扰十分重要。
[0004]现有的消除技术可以分为被动消除、数字域消除与频域消除三部分。被动消除技术主要依赖于硬件设施所带来的隔离，例如利用环形器对收发链路进行隔离、通过设置天线间距实现信号的抵消等。数字消除技术是将接收信号转换到数字域，通过数字抵消算法进一步去除干扰。频域消除技术则是依据参考信号的功率与相位进行调整，生成与之功率相等相位相反的信号，与自干扰信号进行抵消。然而现有的频域消除技术通常采取直接耦合校正的方式，使用移相器、衰减器等设施对射频信号进行调整，不能够很好地适应信道，难以消除非线性成分，会造成残留较为严重的自干扰信号与接收信号一起进入接收机，影响后续消除。

技术实现思路

[0005]针对当前频域自干扰消除抵消效果差、适应能力差，难以有效消除信号中的非线性成分的问题，本专利技术的主要目的是提供一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，通过数字辅助技术，根据发送信号与接收信号，对自干扰信道非线性建立自干扰信道模型，并依据此模型生成抵消信号，提高自干扰抵消信号的精度，增强自干扰抑制能力，保证后续自干扰消除的进一步进行，同时优化适应信道变化及抑制自干扰信号中的非线性成分的能力。
[0006]本专利技术实现上述技术目的，所采用的方案为：本专利技术公开的一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，获取本地发射信号以及接收基带信号，建立自干扰信道模型；依据自干扰信道模型对发射信号在数字域进行重构，生成数字自干扰抵消信号，并将其转换为射频自干扰抵消信号；从本地接收基带模拟信号中减去上述抵消信号，完成频域自干扰消除。提高自干扰抵消信号的精度，增强自干扰抑制能力，保证后续消除的进一步进行，同时优化适应信道变化及抑制自干扰信号中的非线性成分的能力。
[0007]本专利技术公开的一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，包括以下步骤：
步骤一：获取导频发射信号以及接收信号，并建立自干扰信道模型。
[0008]由于发射链路中存在功率放大器等非线性器件，会导致信号的非线性失真，因此首先需要对信号进行非线性建模，此步骤在正式全双工通信开始之前进行。
[0009]发射链路中，发射机将发射数据转换为模拟信号,然后送入功率放大器中，对于非理想的功率放大器，输出信号会叠加输入信号的非线性分量。使用记忆多项式MP模型，经过功率放大器后的非线性发射信号为其中，t 为时刻，s(t)为非线性模拟发射信号，x(t)为t时刻的线性模拟发射信号，为t时刻脉冲信号，k代表信号阶数，K为发射通道最大非线性阶数，为最大记忆深度，为模型系数。
[0010]发射信号通过多径自干扰信道到达本地接收机，成为自干扰信号。用h(t)表示自干扰信道，模拟域接收到的自干扰信号y(t)为其中，i表示信道模型的阶数，M为最高阶，h
i
为第i阶信道的系数。模拟域接收到的自干扰信号y(t)是M个非线性的模拟发射信号s(t)的加权求和。
[0011]将上述两个信号以数字形式表示如下，将上述两个信号以数字形式表示如下，其中，s[n]、x[n]、y[n]为上述模拟信号s(t)、x(t)、y(t)的数字表现形式，q为数字信号的记忆深度，Q
‑
1为最大记忆深度，l为信道模型的阶数，L
‑
1为最高阶。
[0012]将s[n]表达式代入，得到自干扰信号y[n]与数字基带信号x[n]的关系如下将s[n]表达式代入，得到自干扰信号y[n]与数字基带信号x[n]的关系如下将s[n]表达式代入，得到自干扰信号y[n]与数字基带信号x[n]的关系如下其中，是阶数为k、记忆深度为p的非线性模型的系数。
[0013]非线性模型构建好后，进行自干扰信道的估计。将一个传输符号中的N个采样点写成矩阵形式
其中，其中，其中，在X的矩阵表示中，利用最小二乘法得到估算结果利用最小二乘法得到估算结果为估计得到的自干扰信道模型，其矩阵表示为，是阶数为k、记忆深度为p时的非线性模型的估计系数。
[0014]步骤二：当正式开始全双工通信时，根据已构建的自干扰信道模型对发射信号进行重建，生成数字抵消信号。如下所示：将生成的数字抵消信号转换为模拟抵消信号，可进行后续消除。
[0015]步骤三：在接收通道接收到的信号中减去模拟抵消信号，即达到提高自干扰抑制信号精度，增强抑制能力，实现对自干扰的高效消除的目的。
[0016]抵消后模拟信号r(t)： 。
[0017]有益效果：1、本专利技术公开的一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，在传统频域自干扰消除的过程中引入了数字估计反馈的环节，在信号进入接收端之前，通过信道估计算法生成抵消信号，对自干扰进行消除，使得频域消除环节更加简单灵活，提高自干扰抵消信号的精度，有效降低接收信号的动态范围，增强抑制能力，有利于后续进一步消除。
[0018]2、当发射功率很大时会产生很强的非线性效应，现有的技术并不能抑制所述非线性，本专利技术公开的一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，通过对发射信号进行非线性建模，在信道估计过程中考虑了高阶信号对建模过程的影响，抑制自干扰信号中的非线性成分，更好地适应信道变化。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例所描述的帧结构示意图；图2是本专利技术实施例所描述的数字辅助全双工自干扰消除装置的结构示意图；图3为本专利技术公开的一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法的流程图；图4为本专利技术实施例得到的消除结果图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]在全双工通信环境中，单个节点发射链路泄露的信号会对自身接收链路形成严重的自干扰。本实施例以此为背景，采用发送长度为1024，中心频点1.5GHz，采样率为16的16QAM信号，验证方法的可行性。由于两个通信节点具有对称性，只选取其中一个节点进行详细说明。
[0022]如图1所示，在正式进行数据传输之前需要发送训练序列用于对信道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：获取导频发射信号以及接收信号，并建立自干扰信道模型；步骤二：当正式开始全双工通信时，根据已构建的自干扰信道模型对发射信号进行重建，生成数字抵消信号；步骤三：在接收通道接收到的信号中减去模拟抵消信号，即达到提高自干扰抑制信号精度，增强抑制能力，实现对自干扰的高效消除的目的。2.如权利要求1所述的一种基于数字辅助的全双工频域自干扰消除方法，其特征在于：步骤一的实现方法为，由于发射链路中存在功率放大器，所述功率放大器为非线性器件，会导致信号的非线性失真，因此首先需要对信号进行非线性建模，此步骤在正式全双工通信开始之前进行；发射链路中，发射机将发射数据转换为模拟信号，然后送入功率放大器中，对于非理想的功率放大器，输出信号会叠加输入信号的非线性分量；使用记忆多项式MP模型，经过功率放大器后的非线性发射信号为其中，t 为时刻，s(t)为非线性模拟发射信号，x(t)为t时刻的线性模拟发射信号，为t时刻脉冲信号，k代表信号阶数，K为发射通道最大非线性阶数，为最大记忆深度，为模型系数；发射信号通过多径自干扰信道到达本地接收机，成为自干扰信号；用h(t)表示自干扰信道，模拟域接收到的自干扰信号y(t)为其中，i表示信道模型的阶数，M为最高阶，h
i
为第i阶信道的系数；模拟域接收到的自干扰信号y(t)是M个非线性的模拟发射信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中山，程可辛，杜昌澔，邢志方，高一凡，孙时振，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：