一种结合模拟抵消算法的非线性数字自干扰抵消方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及接收信号处理领域，特别涉及一种数字自干扰抵消方法。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术和应用的发展，个人终端无线互连正在迅猛普及，无线通信已 经成为个人和社会不可缺少的必备交互手段。然而，目前的无线频谱资源已近枯竭，无线通 信业务对频谱资源的需求却正在指数上升。
[0003] 传统的观点认为：由于无线信号随距离快速衰减，从本地发送天线的信号是数 十万倍强于来自其他节点传输来的信号。因此，一直普遍假定，在同一频率上一个节点不能 在接收到信号的同时发送信号。现有的FDD(频分双工）和TDD(时分双工）技术都通过浪 费一半的无线资源来避免上下行干扰，CCFD(Co-frequency Co-time Full Duplex，同频同 时全双工技术）无线通信设备使用相同的时间、相同的频率，同时发射和接收无线信号，使 得无线通信链路的频谱效率提高了一倍。CCFD现已成为4G后续演进技术中挖掘无线频谱 资源的一个重要方向。
[0004] 实现同频同时全双工技术的关键就是消除本地自干扰信号。现有的干扰抵消方法 基本都是在三个地方对本地干扰信号进行处理：天线抵消或采用隔离器、模拟干扰抵消、数 字干扰抵消。
[0005] 在已有的实现同频同时全双工技术的方法中，Stanford University的Mayank Jain，Jung 11 Choi等人提出了一种天线干扰抵消、射频干扰抵消和基带干扰抵消的体系 架构。天线干扰抵消采用三根天线，两根发射天线、一根接收天线，两根发射天线间隔半波 长远的距离。
[0006] 2011年他们又提出了一种拜伦抵消的方法，并结合数字干扰抵消的方法来实现同 频同时全双工。拜伦抵消主要是通过产生另一路模拟信号跟原信号反相，通过控制振幅衰 减跟频率偏移的多次迭代来实现抵消的最大化。而数字抵消则是通过信道估计的方法在数 字域对数字信号抵消。
[0007] 2013年 Stanford University 的Dinesh Bharadia，Emily McMilin，Sachin Katti 等人提出了一种新型环形天线隔离器、模拟干扰抵消和数字干扰抵消的方案。环形隔离器 通过加一路有线传输的信号与接收到的信号相抵消。模拟干扰抵消和数字干扰抵消都利用 了本地信号的导频信号来重建干扰信号与接收信号相抵消。
[0008] 同频同时全双工，在理论是看起来好像非常如意实现，因为本地要发送的信号是 已知的。凭直觉去想，我们会认为模拟前端当成一个黑盒子，它将数字基带信号转换成模拟 信号，再经过上变频到载波频率，并放大到适合的功率，然后发送出去。换句话说，以前一直 普遍认为上述黑盒子行为只改变了原始数字基带信号的功率和产生频移，实际这种想法是 不正确的。事实上，无线通信设备歪曲改变的原始的数字基带信号，经过模拟射频电路后， 发射噪声和高次谐波的产生会使原来数字基带信号产生很大变化。
[0009] 由上面的分析可以得知，以往所采用的干扰抵消算法都没有考虑发射噪声和基带 信号的高次谐波带来的影响。要想实现完全意义的全双工，就需要抵消点频带内所有的自 干扰信号，他们包括：（1)线性部分：线性部分主要是由于信道中的衰减和环境中的反射引 起的，线性部分失真可以表示为发送信号不通时延的线性组合。（2)非线性部分：非线性部 分是由于对无线电路输入信号X会产生非线性的立方或者更高阶部分，例如χ 3，χ5。而这些 高阶部分的频率会接近于所发送的基带信号。（3)发射噪声：所有的无线电设备都会有噪 声，但是一般会比较低。而由于功率放大器PA会产生一部分高功率的额外噪声。
【发明内容】
[0010] 基于上述分析，一个性能优良的同频同时全双工系统要能够抵消掉频带内除了主 信号分量外所有分量，因为这些信号在接收端对接收信号都是很强的自干扰。本发明提出 了一种结合模拟抵消算法的非线性数字自干扰抵消方法，来实现LTE同频同时全双工系 统。
[0011] 本发明采取了以下技术方案：
[0012] 一种结合模拟抵消算法的数字非线性干扰抵消方法，应用于同频同时全双工收发 系统，所述全双工收发系统采用了天线隔离、模拟干扰抵消、数字干扰抵消的三层干扰抵消 方案，经过模拟干扰抵消后，进行数字干扰抵消；所述模拟干扰抵消方案为：第一路信号由 发射天线经过近场信道到达接收机，然后产生第二路信号来实现模拟抵消，最后在接收路 径上与第一路信号相减抵消掉；所述第二路信号近似于第一路信号，所述第二路信号是由 N路信号经过固定的延时和可变的衰减，然后对这N路信号求和得到的；所述数字干扰抵 消方案为：步骤1 :利用并行Ha_erstein模型建立非线性功率放大器的离散时间基带模 型；步骤2 :利用最小二乘估计算法估计所述模型的估计参数;步骤3 :重建自干扰信 号xf ;步骤4 :在数字基带信号处用总的接收信号减去重建自干扰信号。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明所采用的同频同时全双工收发器框图；
[0014] 图2是模拟抵消算法框图；
[0015] 图3是sine米样算法不意图；
[0016] 图4是本发明的全双工收发器建模和干扰抵消结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合【附图说明】及【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0018] 本发明中所采用的全双工收发器如附图1所示，使用单独的发射天线和接收天 线，这样会使发射机和接收机之间形成天然的隔离，这也是现在绝大多数全双工收发器所 采用的模式。但有一个例外，斯坦福大学提出的一种基于隔离结构的环形器，发射和接收采 用同一根天线。同样，他们的技术也适于本发明。附图1中，PA是功率放大器，LPF是低通滤 波器，LNA是低噪声放大器，ADC是模拟/数字转换，DAC是数字/模拟转换，Coder/Decoder 是编码器/解码器。
[0019] 附图1的全双工收发器采用了天线隔离、模拟干扰抵消、数字干扰抵消的三层干 扰抵消方案。在已有的技术中，利用天线抵消或循环隔离器技术，能使自干扰信号降低大约 40-4