用于非线性数字自干扰消除的系统以及方法_3

文档序号:9794374阅读:来源:国知局
的信号是由RF发射机所发射 的信号)或其中所接收到的信号为未知的场景来调整变换配置。在其中所接收的信号为未 知信号的情况下,变换适配器130可W基于历史接收的数据(例如信号在十秒前看起来像的 内容)或任何其他合适的信息来调整变换配置。变换适配器130可W附加地或可替代地基于 所发射的信号的内容来调整变换配置;例如,如果所发射的信号被W特定的方式进行调制, 则变换适配器130可W寻找在自干扰信号中的该相同调制;更具体地,变换适配器130可W 对变换配置进行调整使得当自干扰信号被与数字接收信号进行合并时剩余的调制(作为自 干扰的指示符)被减少(相较于先前的变换配置)。
[0063] 后处理器140起作用W将由非线性变换器120所生成的非线性自干扰信号与由RF 接收机接收的数字信号进行合并,如在图5中所示的。后处理器140优选地将来自非线性变 换器120的非线性自干扰信号与来自全双工无线通信系统的RF接收机的数字接收信号进行 合并。可选地或可替代地,后处理器140可W将来自线性变换器150的线性自干扰信号与来 自全双工无线通信系统的RF接收机的数字接收信号进行合并。后处理器140可W附加地或 可替代地将线性或非线性自干扰信号与任何合适的数字接收信号进行合并。进入后处理器 140的数字接收信号优选地被编码,(例如,通过PSK、QAM、0FDM等被编码)来用于通过RF发射 机转换为模拟信号,但可W附加地或可替代地被W任何合适方式进行编码。
[0064] 后处理器140可W执行后处理来为与数字接收信号的合并准备自干扰信号;运可 W包括缩放、移位、滤波和/或W其他方式修改自干扰信号。例如,后处理器140可W包括被 设计W滤波掉所生成的自干扰信号的高频分量的低通滤波器(例如,W匹配RF发射机的相 应的带宽)。如果系统100包括线性变换器150,则后处理器可W在对该两个信号与数字接收 信号的合并进行合并(可能被加权)之前对线性变换器150和非线性变换器120的输出进行 合并。后处理器140优选地将由非线性变换器120和线性变换器150输出的自干扰信号的采 样速率与通过如前述的上采样和/或下采样的RF接收机的输出的采样速率进行匹配,但是 可W附加地或可替代地不改变自干扰信号的采样速率或将自干扰信号的采样速率设定为 与RF接收机输出的采样速率不同的采样速率。
[0065] 后处理器140可W W任何合适的方式来对来自非线性变换器120的输出和来自线 性变换器150(如果存在的话)的输出进行合并(包括对非线性或线性自干扰信号分量进行 合并)。例如,后处理器140可W将来自非线性变换器120的输出和来自线性变换器150的输 出合并作为加权和。作为另一个示例,后处理器140可W选择来自两个变换器中的一个的输 出(或可W选择来自任何一个或两个的输出的子集;例如,五个非线性自干扰信号分量中的 两个)。如果预处理器110分离在线性变换器150和非线性变换器120之间的数字发射信号, 则后处理器140可W基于该分离(例如,通过执行结合操作,其是该分离操作的近似逆操作) 来重新结合所述的数字信号。
[0066] 线性变换器150起作用W将所采样的数字发射信号变换为线性自干扰信号;即,表 示线性自干扰对所接收的数字信号的假设的贡献的信号。同非线性自干扰一样,线性自干 扰的贡献可能起因于各种来源。非线性往往源于典型的无线发射机组件的非线性行为,而 实际的无线信道往往可能在响应方面是非常线性的。虽然用较大的非线性模型来建模整个 自干扰信号是可能的,但对于性能方面的原因来说,使用混合模型往往是有利的,在该混合 模型中发射机(并且可能接收机)的非线性由较小的非线性模型来解释并且无线信道响应 由线性模型来解释(在系统100中,运些模型可W分别被在非线性变换器120和线性变换器 150中实现)。W运种方式分离各模型可W允许在被执行W生成自干扰信号的计算次数中的 显著减少。另外,虽然在发射机或接收机中的非线性可W随着时间的推移(例如,在几分钟 或几小时的时间段上变化)是相对稳定的,但存在于无线信道中的线性自干扰效应可W非 常迅速地变化(例如,在几毫秒的时间段上)。使用分离的模型允许更简单的线性自干扰模 型来被W很快的速率调谐W及被调节而不必也调谐W及调节在计算上更复杂的非线性自 干扰模型。该概念可W被扩展为具有对于发射机和接收机的单独的非线性模型,如在图6中 所示的。
[0067] 线性变换器150优选地通过使用适于对RF发射机、RF接收机、无线信道和/或其他 来源的线性自干扰的贡献进行建模的数学模型来对所采样的数字发射信号进行变换。可W 由线性变换器150所使用的数学模型的示例包括广义记忆多项式(GMP)模型、Volterra模型 W及Wiener-Hammerstein模型;非线性变换器120可W附加地或可替代地使用各模型的任 何组合或集合。
[0068] 线性变换器150可W附加地或可替代地生成用于基于所采样的数字发射信号与所 接收的信号(来自模拟信号采样器150、接收路径或任何其他合适的来源)的比较来对线性 自干扰的贡献进行建模的数学模型。运些模型可W被从先前已知的模型中生成,或者可W 被使用神经网络和/或机器学习技术来创建。
[0069] 模拟信号采样器160起作用W将被从RF发射信号(和/或基带或中频模拟信号)转 换的数字信号提供到系统100。该数字信号不同于该数字发射信号之处在于,它可能含有由 数字发射信号到RF发射信号(和/或基带或中频模拟发射信号)并且再次返回的转换所导致 的非线性,但也不同于RF接收信号,其在于它由不同的信号路径所导致(例如,模拟信号在 到达天线之前被采样)。因此,模拟信号采样器160可W被用来将该数字发射信号可能不包 含的信息提供给非线性变换器120、线性变换器150和/或变换适配器130。模拟信号采样器 160输出优选地由预处理器110引导到合适的来源,但模拟信号采样器160可W附加地或可 替代地输出到系统100的任何合适的部分(包括非线性变换器120和/或变换适配器130)。
[0070] 在优选实施例的一个变型中,系统100包括数字预失真电路(DPDH70,如在图7中 所示。由于在全双工无线通信系统中的非线性的大部分起因于RF发射机的组件,并且运些 非线性可能有助于RF发射机的所减少的功率效率,减少RF发射信号的非线性分量可能是有 利的(从增加发射机效率的角度和为了减少所需要的非线性自干扰消除的量两者)。如在图 8A中所示是在将数字发射信号转换为RF发射信号时发生的非线性失真的一个例子。运样做 的一种方式设及对数字发射信号进行预失真,使得在数字发射信号中的失真用来校正由RF 发射机在将数字发射信号转换为RF发射信号时引入的失真,如在图8B中所示。
[0071] DPD 170优选地采用来自RF发射机的输出的采样(其可W是数字或模拟的)来测量 在RF发射机输出中固有的非线性。DPD 170优选地接收来自模拟信号采样器160的采样,但 可W附加地或可替代地从任何合适的来源接收它们。基于RF发射机输出采样,DPD 170对数 字发射信号进行变换W创建在该信号中的"逆"非线性(如在图8B中所示)。运种"逆"非线性 在由RF发射机进行进一步变换时(在将数字发射信号转换为RF发射信号的过程中)减少了 存在于最终的RF发射信号中的非线性。
[0072] 由DPD 170或其他合适的来源所提供的预失真(或其他线性化技术)可W被利用W 减少数字自干扰消除的复杂性。通过在数字发射信号路径中在预处理器110之后放置DPD 170(如在图7中所示),在接收信号路径中的非线性被减少,并且另外,非线性变换器120不 需要对数字发射信号进行变换W去除由DPD 170引入的非线性(因为如果DPD 170在数字发 射信号路径中存在于预处理器110之前,则它可能需要)。
[007引 2.用于非线性数字自干扰消除的方法
[0074] 如在图9中所示,用于非线性数字自干扰消除的方法200包括接收数字发射信号 S210,根据变换配置S220来将数字发射信号变换为非线性自干扰信号,W及将非线性自干 扰信号与数字接收信号进行合并S230。方法200可W附加地包括对数字发射信号进行预处 理S215,将数字发射信号变换为线性自干扰信号S225,动态地调整变换配置S240和/或对数 字发射信号进行数字预失真S250。
[0075] 方法200起作用W通过消除存在于由所接收的RF发射所引起的数字信号中的自干 扰的非线性分量来减少在全双工无线通信系统中的自干扰。非线性数字自干扰消除可W提 高W许多运行模式的全双工无线通信系统的性能;特别是W其中全双工无线通信系统的组 件W实质上非线性状态运行的运行模式(例如被设计成最大化发射功率、功率效率等的运 行模式)。方法200通过对数字发射信号进行采样来减少在全双工无线通信系统中的非线性 数字自干扰(步骤S210)。所接收的数字发射信号可W在步骤S215期间被预处理(可能被处 理成线性和非线性分量),在此之后,数字发射信号可W被根据变换配置变换为非线性自干 扰信号(步骤S220),并且可选地还被变换为线性自干扰信号(步骤S225)。自干扰信号然后 与全双工无线通信系统的数字接收信号进行合并(步骤S230) W便减少存在于由无线通信 系统所接收的信号中的自干扰信号。方法200还可W包括动态地调整变换配置(步骤S240) W便增加归因于非线性自干扰变换的自干扰减少的有效性和/或在无线通信信号的发射机 之前对数字发射信号进行数字预失真(步骤S250) W便减少存在于所接收的数字发射信号 中的非线性自干扰的量(运可W减少对于在步骤S220、S225和/或S240中的计算所需的计算 能力)。
[0076] 方法200优选地由系统100来实现,但可W附加地或可替代地由与全双工无线通信 系统一起使用的用于非线性数字自干扰消除的任何合适的系统来实现。附加地或可替代 地,方法200可W被使用主动感测系统(例如,雷达)、有线通信系统、无线通信系统和/或任 何其他合适的系统(包括其中发射频带和接收频带在频率上相近但不重叠的通信系统)来 实现。
[0077] 步骤S210包括接收数字发射信号。步骤S210起作用W提供旨在由全双工无线通信 系统进行发射的数字信号使得该信号可W被用来去除在全双工无线通信系统接收机处的 自干扰。在S210中所接收的数字发射信号优选地包括起源于电子设备、目的地为全双工无 线电(或其他的全双工无线通信系统)的RF发射机的数字信号。在S210中所接收的数字发射 信号可W附加地或可替代地包括被从模拟发射信号(例如,全双工无线电的RF发射机的RF 发射信号)或从任何其他合适的来源转换的数字发射信号。在S210中接收的数字发射信号 优选地被编码(例如,通过PSK、QAM、0FDM等被编码来用于通过RF发射机转换为模拟信号,但 可W附加地或可替代地被W任何合适方式进行编码。
[0078] 步骤S215包括对数字发射信号进行预处理。步骤S215起作用W执行对在S210中所 接收的数字发射信号的初始处理(如果需要的话)。步骤S215优选地包括对在S210中接收的 所有数据进行预处理;附加地或可替代地,S215可W包括对数字发射信号数据的子集进行 采样;例如,如果数字发射信号具有40MHz的本地采样速率,则S215可W包括每隔一个采样 丢弃一个作为对应于20MHz的采样速率的预处
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