一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统及方法，天线单元接收端输出的自干扰信号，先不进行自干扰抵消，经过射频接收通道和模数转换器的处理后，送入模式识别模块，产生调整值，控制多抽头射频干扰重建滤波器对发射端射频信号的重建，输出的重建信号经过加法器进行射频自干扰抵消，射频自干扰抵消后的信号再一次通过射频接收通道和模数转换器ADC得到数字信号并送入调整算法模块，获取调时延0所需的调整值，进一步控制射频干扰重建并依此方法反复进行，完成自干扰抵消。本发明通过模式识别模块和调整算法模块的联合控制，能有效消除同时同频射频自干扰，提高频谱利用率，提升射频自干扰抵消性能，保证通信设备工作的稳定性。
【专利说明】一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域中去除干扰的方法，特别是涉及一种同时同频全双工多 抽头射频自干扰抵消系统及方法。
【背景技术】
[0002]当前实际无线通信系统都采用TDD (Time Division Duplexing)或者 FDD (Frequency Division Duplexing)的双工方式。TDD的双工系统使用相同频率,但不同 时隙来传输数据，从而隔离上下行链路之间的干扰。FDD的双工系统使用相同时隙，但不同 频率来传输数据，从而隔离上下行链路之间的干扰。这两种双工方法，在隔离上行和下行链 路过程中，分别牺牲了时间资源和频率资源，导致频谱利用率低下。
[0003]如果使用相同频率并且同时收发无线信号的同时同频全双工(Co-frequency Co-time Full Duplex, CCFD)技术进行双向通信，毫无疑问这将使得无线通信链路的频谱
效率提高一倍。
[0004]然而，同时同频全双工在理论和工程上都存在着自干扰的问题，即本地对外发送 信号与远端同时发送过来的信号在频谱上有重叠，会对待接收信号形成大功率的自干扰， 从而严重影响接收端对远端无线设备发送信号的接收。因而同时同频全双工通信需要进行 自干扰消除。同时同频的自干扰消除包括天线自干扰消除、射频自干扰消除和数字自干扰 消除3项技术。
[0005]为了实现同频同时传输，提高无线通信的频谱效率，有效的干扰消除技术至关重 要，现有【技术领域】已出现了相关的射频自干扰消除方法。
[0006]如中国专利申请号200710162086.8公开了共站址干扰消除系统和方法。按照该 专利，将共站址干扰基站的发射信号，作为干扰抵消信号，传输到接收基站进行时延、幅度 和相位调整，然后通过与接收天线接收的干扰信号相加，完成抵消。然而，该方法只是在共 站址基站的结构上设计了一种射频干扰抵消方法，并且也没有考虑多天线和多径场景下的 具体干扰抵消结构。
[0007]中国专利申请号200610113054.4公开了一种适用于同频同时隙双工的干扰消除 方法。按照专利，通过接收机中设置信号预处理和天线布放的方法来进行干扰抵消。按照 该方法，信号预处理需要系统协议配合，设置无线终端停止发送信号的特殊时隙，接收天线 需要尽可能放置在干扰发射天线辐射的极小点位置，并不完全具备同频同时特性并且在具 体实施时操作麻烦。
[0008]中国专利申请号201210035077.3公开了一种单个载体中多种电磁设备间同时同 频工作的方法。按照该方法，面积有限或体积有限的单个载体内的多个设备增加数字接口 和模拟接口，在各个设备接收流程中通过模拟干扰抑制和数字干扰抑制来完成干扰抵消。 然而，该方法只是说明了一种同时同频干扰抑制机制，并没有说明多天线或者多径环境下 射频干扰抑制的有效方法。
[0009]综上，现有射频自干扰抵消技术方案，没有有效考虑多天线场景或者多径环境对射频自干扰信号的影响，这些问题势必导致射频自干扰抵消性能较差。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统及方法，它联合发送端和接收端，通过模式识别模块和调整算法模块的联合控制，消除同时同频射频自干扰，提高了频谱利用率，提升了射频自干扰抵消性能，能使通信设备在同时同频全双工环境下工作更为稳定，并且该方法尤其适合多天线射频自干扰抵消。
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统，它包括天线单元、基带发送信号处理单元、基带接收信号处理单元、射频干扰重建单元、模式识别模块、调整算法模块和加法器，基带发送信号处理单元的输出与模式识别模块连接，基带发送信号处理单元的输出也通过第一数模转换器DACl与射频发射通道连接，射频发射通道的输出与天线单元的发送端连接，射频发射通道的输出也与射频干扰重建单元相连，射频干扰重建单元的重建信号输出端与加法器相连；天线单元接收端的输出依次通过加法器、射频接收通道和模数转换器ADC与基带接收信号处理单元相连，模数转换器ADC的输出与调整算法模块相连，调整算法模块的输出经过第二数模转换器DAC2 与射频干扰重建单元相连，模数转换器ADC的输出也与模式识别模块相连，模式识别模块的输出经过第三数模转换器DAC3与射频干扰重建单元相连。
[0012]基带发送信号处理单元负责基带发射信号处理；基带接收信号处理单元负责对射频自干扰抵消后的信号进行进一步基带信号处理；模式识别模块根据天线单元接收端的信号和基带发送信号处理单元输出的信号，产生调整值并控制射频干扰重建单元的信号重建；调整算法模块根据射频自干扰抵消后的信号对射频自干扰性能进行反复的评估，并根据评估结果输出另一调整值，控制射频干扰重建单元调整输出的重建信号；射频干扰重建单元负责对输入的射频信号进行重建；加法器用于进行射频自干扰抵消运算。
[0013]所述的射频干扰重建单元包括第一调时延模块和多抽头射频干扰重建滤波器，射频发射通道的信号输出端通过第一调时延模块与多抽头射频干扰重建滤波器相连，第一调时延模块的调整信号输入端与第二数模转换器DAC2的输出端相连。
[0014]所述的多抽头射频干扰重建滤波器包括多个由调时延模块、调幅模块和调相模块组成的信号重建电路支路，信号重建电路支路的信号输入端与第一调时延模块的输出相连，信号重建电路支路的调整信号输入端与第三数模转换器DAC3的输出端相连，信号重建电路支路的输出端与加法器相连。
[0015]进一步的，天线单元包括一根或多根天线，所述天线单元的发送端和接收端共用一根天线或分别设置发送端天线和接收端天线。天线单元发送端和接收端同时工作，发送端和接收端的工作频段完全重合或部分重合。传送到天线单元发送端的射频信号为一路或多路，天线单元接收端输出的射频信号为一路或多路。
[0016]一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消方法，它包括一个信号发射步骤和一个信号接收步骤，所述信号发射包括如下步骤:
[0017]SlOl:基带发送信号处理单元将待发送的多路信号处理后，得到多路数字信号B =其中，匕，!^...，、分别代表发送的第1、第2直至第M个发送列向量数据，M为发送天线数目；
[0018]S102:多路数字信号B分别送往第一数模转换器DACl和模式识别模块中；
[0019]S103:送入第一数模转换器DACl中的多路数字信号B经过数模转换后，再传送至射频发射通道，得到多路射频信号s = (S1, S2, , SM);
[0020]S104:多路射频信号S送入天线单元发送端，同时多路射频信号S还送入射频干扰
重建单元。
[0021 ] 所述信号接收包括如下步骤:
[0022]S201:天线单元的接收端接收到发送端的射频自干扰信号R = Cr1, r2,...，rj ,其中，ri，r2，...，rL分别代表收到的第1、第2直至第L路接收射频信号，L为接收天线数目；
[0023]S202:射频干扰重建单元将其输出置0，同时天线单元接收端收到的射频自干扰信号R依次经过加法器、射频接收通道和模数转换器ADC，得到多路数字信号 Rft= (r』》r:-’…’ ￠)；
[0024]S203:多路数字信号Rb送入模式识别模块中，同时为避免接收通道的模数转换器 ADC饱和，模式识别模块向基带发送信号处理单元反馈接收信号功率信息进而调节发送信号功率，然后模式识别模块根据多路数字信号Rb和待发送的多路数字信号B，产生控制多抽头射频干扰重建滤波器调整信号的调整值Hl，该调整值Hl经过第三数模转换器DAC3转换成模拟信号后传送到多抽头射频干扰重建滤波器，对多抽头射频干扰重建滤波器进行调整控制；
[0025]S204:多抽头射频干扰重建滤波器根据模式识别模块产生的调整值H1，对发送端送入的多路信号S进行调整，输出调整后的射频干扰重建信号=J ;
[0026]S205:多抽头射频.干扰重建滤波器输出的射频干扰重建信号霞和天线单元接收端收到的射频自干扰信号R送入加法器，并在加法器中进行射频自干扰抵消，得到射频自干扰抵消后的信号R。;
[0027]S206:射频自干扰抵消后的信号R。依次经过射频接收通道和模数转换器ADC的处理后，输出射频自干扰抵消后的数字信号Rd ;
[0028]S207:射频自干扰抵消后的数字信号Rd送入调整算法模块中，调整算法模块以射频自干扰抵消结果的功率最小化为目标，对射频自干扰抵消性能进行评估，并根据评估结果输出控制第一调时延模块的调整值T ' i ;
[0029]S208:调整算法模块输出的调整值T，I经过第二数模转换器DAC2得到模拟信号后，送入第一调时延模块，并将第一调时延模块的时延值调整为T' i，第一调时延模块控制多抽头射频干扰重建滤波器调整输出的射频重建信号，再进入步骤S205，重复执行，直到抵消效果达到最佳，完成射频自干扰抵消。
[0030]步骤S104中所述的多路射频信号S还送入射频干扰重建单元，是指将多路射频信号S的每一路分别耦合一路后送入射频干扰重建单元。
[0031]步骤S203中所述的调整值Hl包括时延调整值、幅度调整值和相位调整值，时延调整值
【权利要求】
1.一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统，其特征在于:它包括天线单元、 基带发送信号处理单元、基带接收信号处理单元、射频干扰重建单元、模式识别模块、调整算法模块和加法器，基带发送信号处理单元的输出与模式识别模块连接，基带发送信号处理单元的输出也通过第一数模转换器DACl与射频发射通道连接，射频发射通道的输出与天线单元的发送端连接，射频发射通道的输出也与射频干扰重建单元相连，射频干扰重建单元的重建信号输出端与加法器相连；天线单元接收端的输出依次通过加法器、射频接收通道和模数转换器ADC与基带接收信号处理单元相连，模数转换器ADC的输出与调整算法模块相连，调整算法模块的输出通过第二数模转换器DAC2与射频干扰重建单元相连，模数转换器ADC的输出也与模式识别模块相连,模式识别模块的输出通过第三数模转换器DAC3 与射频干扰重建单元相连；基带发送信号处理单元负责基带发射信号处理；基带接收信号处理单元负责对射频自干扰抵消后的信号进行进一步基带信号处理；模式识别模块根据天线单元接收端的信号和基带发送信号处理单元输出的信号，产生调整值并控制射频干扰重建单元的信号重建；调整算法模块根据射频自干扰抵消后的信号对射频自干扰性能进行反复的评估，并根据评估结果输出另一调整值，控制射频干扰重建单元调整输出的重建信号；射频干扰重建单元负责对输入的射频信号进行重建；加法器用于进行射频自干扰抵消运算。
2.根据权利要求1所述的一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统，其特征在于:所述的射频干扰重建单元包括第一调时延模块和多抽头射频干扰重建滤波器，射频发射通道的信号输出端通过第一调时延模块与多抽头射频干扰重建滤波器相连，第一调时延模块的调整信号输入端与第二数模转换器DAC2的输出端相连。
3.根据权利要求2所述的一 种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消系统，其特征在于:所述的多抽头射频干扰重建滤波器包括多个由调时延模块、调幅模块和调相模块组成的信号重建电路支路，信号重建电路支路的信号输入端与第一调时延模块的输出相连，信号重建电路支路的调整信号输入端与第三数模转换器DAC3的输出端相连，信号重建电路支路的输出端与加法器相连。
4.一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消方法,其特征在于:它包括一个信号发射步骤和一个信号接收步骤，所述信号发射包括如下步骤:5101:基带发送信号处理单元将待发送的多路信号处理后，得到多路数字信号B = Od1, b2,...，bM),其中,Id1, b2,...，bM分别代表发送的第1、第2直至第M个发送列向量数据， M为发送天线数目；5102:多路数字信号B分别送往第一数模转换器DACl和模式识别模块中；5103:送入第一数模转换器DACl中的多路数字信号B经过数模转换后，再传送至射频发射通道，得到多路射频信号S = (S1, S2, , SM);5104:多路射频信号S送入天线单元发送端，同时多路射频信号S还送入射频干扰重建单元；所述信号接收包括如下步骤:5201:天线单元的接收端接收到发送端的射频自干扰信号R = Cr1, r2,...，1Y),其中， r1； r2,...,rL分别代表收到的第1、第2直至第L路接收射频信号，L为接收天线数目；5202:射频干扰重建单元将其输出置0，同时天线单元接收端收到的射频自干扰信号R依次经过加法器、射频接收通道和模数转换器ADC，得到多路数字信号R6=(I)!, ￠)-,S203:多路数字信号Rb送入模式识别模块中，然后模式识别模块根据多路数字信号Rb 和待发送的多路数字信号B，产生控制多抽头射频干扰重建滤波器调整信号的调整值H1， 该调整值Hl经过第三数模转换器DAC3转换成模拟信号后传送到多抽头射频干扰重建滤波器，对多抽头射频干扰重建滤波器进行调整控制；S204:多抽头射频干扰重建滤波器根据模式识别模块产生的调整值H1，对发送端送入的多路信号S进行调整，输出调整后的射频干扰重建信号ft:______ (R..R”...,Rl)',5205:多抽头射频干扰重建滤波器输出的射频干扰重建信号反和天线单元接收端收到的射频自干扰信号R送入加法器，并在加法器中进行射频自干扰抵消，得到射频自干扰抵消后的信号R。；5206:射频自干扰抵消后的信号R。依次经过射频接收通道和模数转换器ADC的处理后，输出射频自干扰抵消后的数字信号Rd ；5207:射频自干扰抵消后的数字信号Rd送入调整算法模块中，调整算法模块对射频自干扰抵消性能进行评估，并根据评估结果输出控制第一调时延模块的调整值t' 1;5208:调整算法模块输出的调整值T，1经过第二数模转换器DAC2得到模拟信号后， 送入第一调时延模块，并将第一调时延模块的时延值调整为飞':，第一调时延模块控制多抽头射频干扰重建滤波器调整输出的射频重建信号，再进入步骤S205，重复执行，直到抵消效果达到最佳，完成射频自干扰抵消。
5.根据权利要求4所述的一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消方法，其特征在于:所述步骤S104中的多路射频信号S还送入射频干扰重建单元，是指将多路射频信号S 的每一路分别耦合一路后送入射频干扰重建单元。
6.根据权利要求4所述的一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消方法，其特征在于:所述步骤S203中的调整值Hl包括时延调整值、幅度调整值和相位调整值，时延调整值 为
7.根据权利要求4所述的一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消方法，其特征在于:所述的步骤S204中对发送端送入的多路信号S进行调整，是指将发送端送入的M路射频信号S的每一路信号分为L路，再把MXL路信号的每一路分为N路，得到MXLXN路待调整的射频信号，然后对分路后的每一路信号，根据模式识别模块产生的时延调整值、幅度调整值和相位调整值进行单独的时延调整、幅度调整和相位调整。
8.根据权利要求7所述的一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消方法，其特征在于:所述的对分路后的每一路信号进行单独的时延调整、幅度调整和相位调整，是指根据时延调整值1对相应信号重建电路支路的调时延模块进行设置，根据幅度调整值為对相应信号重建电路支路的调幅模块进行设置，根据相位调整值^对相应信号重建电路支路的调相模块进行设置，得到MXLXN路已调整信号艮=,UJ.._ rIM J rI M ,2 …rI M ,A: __
9.根据权利要求4所述的一种同时同频全双工多抽头射频自干扰抵消方法， 其特征在于:步骤S208中所述的调整算法模块输出的调整值T ' I具体为T1'=
【文档编号】H04B1/7097GK103427872SQ201310395221
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】沈莹, 黄凯, 潘文生, 邵士海, 马万治, 赵宏志, 徐强, 唐友喜 申请人:电子科技大学