应用于同时同频全双工系统的射频自干扰消除系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信及无线通信技术领域，具体地，涉及一种应用于同时同频全双工系统的射频自干扰消除系统。
【背景技术】
[0002]随着新颖的物联网业务和大数据业务在移动通信系统中的不断应用，用户对无线通信系统传输容量的需求急剧增加，为了适应移动互联网业务的快速增长需求，满足用户对未来新业务的要求，未来无线通信系统需要具备超高速率的传输能力，大密度网络接入规模，实时化的本地操作以及泛在的宽带接入能力等。在无线传输技术方面，为了满足未来成指数增长的移动通信业务与用户带宽需求，进一步挖掘频谱资源、提高频谱效率成为突出问题。提升频谱效率，即开发更高阶调制格式，这往往需要很高的成本。频谱资源的紧张意味着增大可用带宽的成本也很高。为更高效地利用日益紧张的无线频谱资源，下一代移动通信系统对无线全双工技术提出了新的需求。与现有的频分双工(Frequency-Di vis1nDuplex，FDD)或者时分双工(Time-Divis1n Duplex，TDD)系统相比，同时同频全双工系统在同一个频率信道上实现用户之间的实时双向通信，理论上频谱效率可以倍增，从而实现大密度、高效率的网络接入。另一方面，现有的无线通信应用主要在低频段工作，开发更高频的无线频段是一种有效的扩容手段。在目前可利用频谱资源短缺的情况下，使用同时同频全双工技术，并且在更高频率的微波频段实现全双工通信将成为未来无线通信系统的重要选择。
[0003]同时同频全双工无线通信系统将不需要FDD或TDD模式在频域或时域上单独分离上、下行信道，可以满足在同一时刻收发天线以相同的频率工作，实现实时双向无线通信。由于同时同频全双工系统的发射天线与接收天线在物理位置上的接近，大功率的发射信号会被接收天线接收，对微弱功率的同频段接收信号产生自干扰，即共址干扰。自干扰效应会严重影响接收信号的质量，有用信号将会煙没在自干扰信号中无法被检测到，从而制约着同时同频全双工技术的实现，是全双工通信系统发展的一大瓶颈技术。因此，实现同时同频全双工通信系统的首要问题就是对同频自干扰进行消除。基于电子学方案的自干扰消除系统工作带宽、工作频段以及消除性能受电子元件性能的限制。基于光学的自干扰消除技术将光学技术的优势应用到自干扰消除系统中，可以支持更高频段的电信号在光域进行处理，从而实现自干扰消除系统对高频段的扩展、在高传输带宽下进行自干扰消除。现有基于光学方案的自干扰消除技术中，通常使用马赫曾德尔调制器、电吸收调制器等宽带调制器对电信号进行调制。利用光器件的特性从接收到的信号中减去干扰信号部分，得到微弱的有用接收信号。这一过程需要复制自身系统的发射信号，并对其进行反相、延时和衰减以尽量消除接收信号中的自干扰信号。
[0004]经过文献检索发现，JohnSuarez 等人在《IEEE JOURNAL OF QUANTUMELECTRONICS(电气和电子工程师协会量子电子杂志)》(April ,2009)上发表了题为“Incoherent Method of Optical Interference Cancellat1n for Rad1-FrequencyCommunicat1ns”的文章，首次提出了光学自干扰消除方案。该方案利用双平行马赫曾德尔调制器的正斜率调制曲线和负斜率调制曲线，用两个马赫曾德尔调制器分别调制接收到的信号和复制的发射信号，其中负斜率调制曲线支路的光信号进行必要的衰减和延时，两路信号经耦合后进入光电探测器检测。这一方案获得了相对电学方案较高频段的自干扰信号消除，文献中报告在3GHz频段的单频点处获得了73dB的抑制比。由于两路调制器相干性不佳，且调制曲线的飘移对性能有影响，使自干扰消除带宽并不是很大，文献中报告了 3GHz频段96MHz带宽内可获得33dB的抑制比。
[0005]又经检索发现，M.P.Chang，M.Fok等人于2013年在《IEEE Microwave andWireless Components Letters(电气和电子工程师协会微波与无线元件快报)》(Vol.23,Νο.2，2013)上发表了题为“Optical analog seIf-1nterference cancellat1n usingelectro-absorpt1n modulators”的文章。该方案使用了两个电吸收调制器(EAM)以将电信号调制到光载波上，其中EAMl调制接收到的有用信号和干扰信号，EAM 2调制复制的发射信号。调制好的信号分别经上下两分支光路传输并在平衡接收机中耦合，对两路信号进行减法运算并且将光信号转换为电信号。其中下分支光路对信号进行衰减和延时，以匹配并消除上分支光路中的干扰信号。衰减和延迟都需要精确调整以获得最大化的干扰抑制比。实验获得了400MHz带宽内的25dB抑制比以及40MHz窄带宽内超过30dB的抑制比。该方案受限于电吸收调制器的调制带宽，对于更高频段的频谱资源仍有开发利用的空间。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于同时同频全双工系统的射频自干扰消除系统。
[0007]根据本发明提供的应用于同时同频全双工系统的射频自干扰消除系统，包括:直接调制激光器、可调光延时线、可调光衰减器、平衡接收机;所述直调制激光器的上支路连接至平衡接收机的第一输入端，所述直调制激光器的下支路依次通过可调光衰减器、可调光延时线连接至平衡接收机的第二输入端;其中，
[0008]-所述直调制激光器包括第一射频信号输入端口、第二射频信号输入端口，所述第一射频信号输入端口用于接收由同时同频全双工系统的接收天线接收到的有用信号和自干扰信号;所述第二射频信号输入端口接收复制得到的同时同频全双工系统发射天线的发射信号；
[0009]-所述可调光延时线用于匹配自干扰信号通过不同路径所产生的时延；
[0010]-所述可调光衰减器用于匹配自干扰信号的幅度大小；
[0011]-所述平衡接收机用于接收直调制激光器上支路、下支路两路光信号，并进行减法运算，获得有用的光信号后转换成相应的电信号输出。
[0012]优选地，还包括单模光纤，所述直调制激光器的上支路通过单模光纤连接至平衡接收机的第一输入端。
[0013]优选地，射频自干扰消除系统配置在同时同频全双工系统的接收天线、发射天线的后级。
[0014]优选地，复制得到的同时同频全双工系统发射天线的发射信号是指:从同时同频全双工系统的发射天线前端复制得到的发射信号。
[0015]优选地，还包括光接收设备，所述光接收设备接收平衡接收机输出的电信号，解调出消除自干扰后的有用射频信号。
[0016]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0017]1、本发明提供的应用于同时同频全双工系统的射频自干扰消除系统，通过低成本的直调激光器能够在无线通信常用的频段内获得相当的干扰抑制比，在超大带宽范围获得较好的干扰抑制效果。
[0018]2、本发明提供的应用于同时同频全双工系统的射频自干扰消除系统中的可调光延时线和衰减器，发挥了光学器件高精度的优势，更精确地调节下分支路光信号的幅度和时延以匹配干扰信号的幅度和相位。
[0019]3、本发明提供的应用于同时同频全双工系统的射频自干扰消除系统的宽带抑制效果良好，相比文献中的性能，本发明可获得6GHz带宽内大于27dB的抑制比，在400MHz带宽内分别在900MHz和2.4GHz频段处可获得大于40dB和33dB的抑制比。
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