一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统及方法，所述系统包括发射装置、接收装置、模拟自干扰消除模块、时钟模块、时延参数配置模块和自干扰抑制模块。本发明专利技术首先配置延迟参数，通过使接收振荡器信号由发射振荡器信号经过特定延迟后发出，来部分补偿多径自干扰分量中包含的相位噪声，然后再提取相位噪声系数，使用提取的系数和发送信号来估计自干扰信道响应，进行自干扰抑制，以补偿剩余相位噪声，此自干扰抑制方法，较传统的自干扰抑制算法，具有更高的自干扰抑制能力。具有更高的自干扰抑制能力。具有更高的自干扰抑制能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统及方法


[0001]本专利技术涉及全双工通信中的自干扰抑制，特别是涉及一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统及方法。

技术介绍

[0002]为了实现高频谱效率，全双工(FD)技术吸引了学术界和工业界的研究兴趣。采用全双工技术使收发器能够以相同的载波频率同时发送和接收信号，因此可能会使频谱效率加倍。此外，全双工通信的优点包括更小的反馈延迟、更小的端到端延迟和更灵活的频谱规划。然而，全双工收发机的发射信号将到达其本地接收天线，然后在本地接收机处形成自干扰(SI)信号。如果自干扰信号和有用信号(SOI)不能在时域或频域中分离，那么自干扰信号将导致有用信号解调性能急剧下降。
[0003]为了缓解这种恶化，可以在空间域、模拟域和数字域采用自干扰消除方案。然而，当传输功率较高时，例如超过40dBm时，考虑到接收机底噪为
‑
90dBm，自干扰可以比底噪高130dB。在这种情况下，硬件的非理想特性将会更加明显，非理想特性导致的自干扰分量将会增加。由于上面提到的传统消除方案不是为了抑制这些自干扰分量而设计的，所以当传输功率高时，传统消除方案通常不能实现令人满意的结果。作为典型的非理想特性缺陷，本地振荡器引入的相位噪声限制了最大自干扰消除能力，并成为全双工通信的主要瓶颈。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统及方法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统，包括发射机、接收机、时钟模块、时延参数配置模块和自干扰抑制模块；
[0006]所述发射机，用于将基带数字发射信号进行数模转换和上变频后，得到射频信号进行发射；
[0007]所述接收机包括接收天线和N个接收通道，当全双工收发系统工作在延时参数配置阶段时，所述接收机通过接收天线对发射机发射的信号进行接收，将接收到信号的传输给第一个接收通道进行下变频和模数转换后，传输给时延参数配置模块；当全双工收发系统工作在信号收发工作阶段时，所述接收机通过接收天线进行工作信号接收，并分别传输给N个接收通道，在每一个接收通道进行下变频和模数转换后，得到N个基带数字接收信号，传输给自干扰抑制模块；
[0008]所述延时参数配置模块，用于在延时参数配置阶段，根据接收机中第一个接收通道输出的信号计算延时参数，对时钟模块进行配置；
[0009]所述时钟模块，用于为发射机提供上变频信号，并在延时参数配置阶段时，为接收机的第一个接收通道提供下变频信号，在信号收发工作阶段时，为接收装置所有接收通道中提供下变频信号；
[0010]所述自干扰抑制模块，用于在信号收发工作阶段，利用N条接收通道的信号进行自干扰抑制，得到自干扰抑制后的接收信号。
[0011]一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发方法，包括以下步骤：
[0012]S1.当全双工收发系统工作在延时参数配置阶段时，利用发射机进行信号发射，然后根据接收机中第一个接收通道输出的信号计算延时参数，对时钟模块中各个延时器的延时进行配置：
[0013]S101.在发射机中，将基带数字发射信号进行数模转换后，将得到的信号传输给上变频模块，在上变频模块中与来自时钟模块的上变频信号进行混频，得到射频发射信号，并通过发射天线进行发射；
[0014]S102.接收机通过接收天线对发射机发射的信号进行接收，并将接收到的信号送入第一个接收通道中，并在该接收通道的下变频模块中与时钟模块提供的下变频信号进行混频，对混频信号进行模数转换后，得到的基带数字接收信号，传输给延时参数配置模块；
[0015]S103.延时参数配置模块根据基带数字接收信号，估计自干扰信道响应，并构建消除信号进行自干扰信号抵消，然后基于自干扰信号抵消后的残余自干扰功率和自干扰信道响应确定延时参数对时钟模块进行配置；
[0016]S2.在信号收发工作阶段，基于配置的延时参数，进行信号接收并完成自干扰抑制：
[0017]S201.在发射机中，对基带数字发射信号进行数模转换，然后将得到的信号传输给上变频模块，在上变频模块中与来自时钟模块提供的上变频信号进行混频，得到射频发射信号通过发射天线进行发射；
[0018]S202.在接收机，通过接收天线对工作信号进行接收，然后将接收到的信号传输到接收机的每一个接收通道中；
[0019]在每一个接收通道的下变频模块中，将接收到的信号与时钟模块为该通道提供的下变频信号进行混频，对混频信号进行模数转换后，得到的基带数字接收信号，传输给自干扰抑制模块；
[0020]S203.自干扰抑制模块利用接收通道输出的数字自干扰信号进行自干扰抑制。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过使接收振荡器信号由发射振荡器信号经过特定延迟后发出，来部分补偿多径自干扰分量中包含的相位噪声，这样可以在传输阶段就达到补偿相位噪声的效果；然后在信号处理中，提取相位噪声参数，使用提取的系数和发送信号来估计自干扰信道响应，进行自干扰抑制，以抑制剩余相位噪声。此自干扰抑制方法，通过利用相位噪声参数，可以获得几乎准确的自干扰信道响应，降低自干扰信道估计误差，进而提升自干扰抑制能力，可以使全双工收发机工作在高功率的应用场景中。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的系统原理示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0024]如图1所示，一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统，包括发射机、接收机、时钟模块、时延参数配置模块和自干扰抑制模块；
[0025]所述发射机，用于将基带数字发射信号进行数模转换和上变频后，得到射频信号进行发射；
[0026]所述接收机包括接收天线和N个接收通道，当全双工收发系统工作在延时参数配置阶段时，所述接收机通过接收天线对发射机发射的信号进行接收，将接收到信号的传输给第一个接收通道进行下变频和模数转换后，传输给时延参数配置模块；当全双工收发系统工作在信号收发工作阶段时，所述接收机通过接收天线进行工作信号接收，并分别传输给N个接收通道，在每一个接收通道进行下变频和模数转换后，得到N个基带数字接收信号，传输给自干扰抑制模块；
[0027]所述延时参数配置模块，用于在延时参数配置阶段，根据接收机中第一个接收通道输出的信号计算延时参数，对时钟模块进行配置；
[0028]所述时钟模块，用于为发射机提供上变频信号，并在延时参数配置阶段时，为接收机的第一个接收通道提供下变频信号，在信号收发工作阶段时，为接收装置所有接收通道中提供下变频信号；
[0029]所述自干扰抑制模块，用于在信号收发工作阶段，利用N条接收通道的信号进行自干扰抑制，得到自干扰抑制后的接收信号。
[0030]进一步地，所述发射机包括DAC模块、上变频模块和发射天线；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统，其特征在于：包括发射机、接收机、时钟模块、时延参数配置模块和自干扰抑制模块；所述发射机，用于将基带数字发射信号进行数模转换和上变频后，得到射频信号进行发射；所述接收机包括接收天线和N个接收通道，当全双工收发系统工作在延时参数配置阶段时，所述接收机通过接收天线对发射机发射的信号进行接收，将接收到信号的传输给第一个接收通道进行下变频和模数转换后，传输给时延参数配置模块；当全双工收发系统工作在信号收发工作阶段时，所述接收机通过接收天线进行工作信号接收，并分别传输给N个接收通道，在每一个接收通道进行下变频和模数转换后，得到N个基带数字接收信号，传输给自干扰抑制模块；所述延时参数配置模块，用于在延时参数配置阶段，根据接收机中第一个接收通道输出的信号计算延时参数，对时钟模块进行配置；所述时钟模块，用于为发射机提供上变频信号，并在延时参数配置阶段时，为接收机的第一个接收通道提供下变频信号，在信号收发工作阶段时，为接收装置所有接收通道中提供下变频信号；所述自干扰抑制模块，用于在信号收发工作阶段，利用N条接收通道的信号进行自干扰抑制，得到自干扰抑制后的接收信号。2.根据权利要求1所述的一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统，其特征在于：所述发射机包括DAC模块、上变频模块和发射天线；所述DAC模块的输入端接入基带数字发射信号，DAC模块的输出端与上变频模块的第一输入端连接，所述上变频模块的第二输入端与提供上变频信号的时钟模块连接，上变频模块的输出端与发射天线连接，由所述发射天线将上变频模块输出的信号对外发射。3.根据权利要求1所述的一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统，其特征在于：每一个所述的接收通道均包括下变频模块和ADC模块，所述下变频模块的第一输入端与接收天线连接，下变频模块的第二输出端与提供下变频信号的时钟模块连接，下变频模块的输出端与ADC模块连接，所述ADC模块的输出端与自干扰抑制模块连接；在所述接收机的第一个接收通道中，ADC模块的输出端还与时延参数配置模块连接。4.根据权利要求1所述的一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发系统，其特征在于：所述时钟模块包括本地振荡器、延时器d1～延时器d
N
，所述本地振荡器的输出端与发射机的上变频模块连接，为发射机提供上变频信号；所述本地振荡器的输出端还与延时器d1连接，所述延时器d1还分别与延时器d2～延时器d
N
连接，其中延时器d
i
的输出端用于为接收机中的第i个接收通道提供下变频信号，i＝1,2,
…
,N；延时器d2～延时器d
N
中每一个延时器与延时器d1的连接通路上均设置有开关；所述延时参数配置模块对时钟模块进行配置，即对时钟模块中各个延时器的延时进行配置。5.一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发方法，采用权利要求1～4中任意一项所述的系统，其特征在于：包括以下步骤：S1.当全双工收发系统工作在延时参数配置阶段时，利用发射机进行信号发射，然后根据接收机中第一个接收通道输出的信号计算延时参数，对时钟模块中各个延时器的延时进
行配置：S101.在发射机中，将基带数字发射信号进行数模转换后，将得到的信号传输给上变频模块，在上变频模块中与来自时钟模块的上变频信号进行混频，得到射频发射信号，并通过发射天线进行发射；S102.接收机通过接收天线对发射机发射的信号进行接收，并将接收到的信号送入第一个接收通道中，并在该接收通道的下变频模块中与时钟模块提供的下变频信号进行混频，对混频信号进行模数转换后，得到的基带数字接收信号，传输给延时参数配置模块；S103.延时参数配置模块根据基带数字接收信号，估计自干扰信道响应，并构建消除信号进行自干扰信号抵消，然后基于自干扰信号抵消后的残余自干扰功率和自干扰信道响应确定延时参数对时钟模块进行配置；S2.在信号收发工作阶段，基于配置的延时参数，进行信号接收并完成自干扰抑制：S201.在发射机中，对基带数字发射信号进行数模转换，然后将得到的信号传输给上变频模块，在上变频模块中与来自时钟模块提供的上变频信号进行混频，得到射频发射信号通过发射天线进行发射；S202.在接收机，通过接收天线对工作信号进行接收，然后将接收到的信号传输到接收机的每一个接收通道中；在每一个接收通道的下变频模块中，将接收到的信号与时钟模块为该通道提供的下变频信号进行混频，对混频信号进行模数转换后，得到的基带数字接收信号，传输给自干扰抑制模块；S203.自干扰抑制模块利用接收通道输出的数字自干扰信号进行自干扰抑制。6.根据权利要求5所述的一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发方法，其特征在于：所述步骤S101中，时钟模块提供的上变频信号为：a
T
＝exp{
‑
j[2πf
c
(t)+θ(t)]}，其中f
c
和θ(t)是载波频率和发射机相位噪声；上变频得到的射频发射信号为：其中x(t)是基带发射信号；该射频发射信号经过天线向远端节点传输，同时经过自干扰信道h
I
(t)到达本地接收机，成为自干扰信号,因此天线处的接收信号包括了自干扰信号和接收机噪声，表示为其中n(t)是接收机噪声，L是自干扰信道多径的数量，h
i
、τ
i
分别是第i个自干扰信道多径分量的增益和延迟；所述步骤S102中，时钟模块为接收机中第一个接收通道提供的下变频信号为：a
Ri
＝exp{
‑
j[2πf
c
(t
‑
τ1)+θ(t
‑
τ1)]}其中，τ1表示时钟模块中延时器d1的延时；下变频后，第一通道的接收信号为：
m表示自干扰信道多径编号，x(t)表示发射信号，L表示自干扰信道的多径总数，h1和τ1表示多径信道第一条径的增益和传播时延，其中A
i
＝exp{j2πf
c
τ
i
}是由传输延迟引起的相位变化，B
i
(t)＝exp{jθ(t
‑
τ
i
)}是相位噪声引起的相位改变，*表示共轭函数。7.根据权利要求6所述的一种基于时延配置和自干扰抑制的全双工收发方法，其特征在于：所述步骤S103中，首先根据基带数字接收信号，估计自干扰信道响应然后根据自干扰信道响应构建消除信号进行自干扰信号抵消，得到残余自干扰信号。8.根据权利要求7所述的一种基于时延配置和自干扰抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：全欣，梁昊天，张晓旭，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：