一种全双工自干扰消除方法和装置与流程

本技术涉及通信，尤其涉及一种全双工自干扰消除方法和装置。

背景技术：

1、无线通信系统可以包括多种：移动蜂窝通信系统、无线局域网(wireless localarea network，wlan)、固定无线接入(fixed wireless access，fwa)系统。无线通信系统可以包括各种类型的通信节点，例如该通信节点可以是如下至少一种：基站(base station,bs)、接入点(access point,ap)、中继站(relay station,rs)或者用户设备(userequipment,ue)，一个通信节点通常具有发射自身信号和接收其他通信节点发射的信号的能力。

2、无线信号在无线信道中传输时存在衰减非常大的问题，与自身的发送信号相比，来自通信对端的信号到达接收端时信号己非常微弱。例如，无线通信系统中的通信节点的收发信号功率差最大可以达到80db至140db，甚至收发信号功率差超过140db。为了避免同一收发信机的发送信号对接收到的射频信号的自干扰(self interference，si)，无线信号的发送和接收通常采用不同的频段或时间段加以区分。例如，在采用频分双工(frequencydivision duplex，fdd)模式的无线通信系统中，使用保护频带对发送信号和接收到的射频信号分别进行通信。在采用时分双工(time division duplex，tdd)模式的无线通信系统中，使用保护时间间隔对发送信号和接收到的射频信号分别进行通信。其中，保护频带和保护时间间隔都是为了保证接收到的射频信号和发送信号之间的充分隔离，避免发送信号对接收到的射频信号造成干扰。

3、在采用无线全双工模式的无线通信系统中使用同一收发信机，在相同的无线信道上同时进行信号接收和信号发送。采用无线全双工模式的无线通信系统要求尽可能地避免、降低与消除同一收发信机的发送信号对接收到的射频信号的自干扰，以减少对有用信号进行接收时产生的影响。

4、为了能够消除发送信号对接收到的射频信号造成的干扰，需要在采用无线全双工模式的无线通信系统中设置射频自干扰消除模块，为了保证射频自干扰消除模块的干扰消除能力，需要增加射频自干扰消除模块的抽头个数，即需要在射频自干扰消除模块中加入更多的抽头来覆盖更多的反射传播路径，从而可以消除更多的自干扰信号。若射频自干扰消除模块中抽头数越少，则消除自干扰信号的能力不够；若射频自干扰消除模块中抽头数越多，需要增加射频自干扰消除模块的面积以及模块实现复杂度，不利于射频自干扰消除模块的小型化和芯片化设计。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种全双工自干扰消除方法和装置，用于提升全双工自干扰消除能力，且降低自干扰消除硬件实现的复杂度和成本。

2、为解决上述技术问题，本技术实施例提供以下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供一种全双工自干扰消除方法，可用于全双工场景下的射频自干扰消除领域中，该全双工自干扰消除方法由具有两级自干扰重构模块的全双工自干扰消除装置实现，全双工自干扰消除装置由终端来实现，例如可以是终端内的收发信机。在该方法中，发送信号经过时间反转滤波后馈入第一自干扰重构模块得到第一级自干扰重构信号，该发送信号直接馈入第二自干扰重构模块得到第二级自干扰重构信号，两级自干扰重构信号的生成是各自独立完成，最后根据第一级自干扰重构信号和第二级自干扰重构信号，对接收天线接收到的射频信号进行自干扰消除。由于本技术实施例中发送信号分别被馈入两种不同的自干扰重构模块，但是发送信号的馈入方式不相同，该发送信号经过时间反转滤波后馈入第一自干扰重构模块，该发送信号还可以不经过时间反转滤波，因此该发送信号直接馈入第二自干扰重构模块。由于发送信号经过时间反转滤波后得到的自干扰信道脉冲响应被压缩成类似于单个或少数几个传播路径的信道脉响应，而第二自干扰重构模块使用未经过时间反转滤波的发送信号作为参考信号进行自干扰重构，因此第二自干扰重构模块只需要重构单径或少数几个径的自干扰信号，从而将会大大降低第二自干扰重构模块的硬件实现复杂度和成本，且提升了全双工自干扰消除能力。

4、在第一方面的一种可能实现方式中，所述第二自干扰重构模块包括：一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个可调节移相器，所述可调节衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述可调节移相器，所述发送信号直接馈入所述固定延迟器，依次经过所述可调节衰减器和所述可调节移相器后，得到所述第二级自干扰重构信号。本技术实施例中第二自干扰重构模块只需一个重构支路，该支路包括一个固定延迟单元、一个可调节的衰减器和一个可调节移相器，其中可调节移相器指的是相位值可以调节，本技术实施例中只需要设置一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个可调节移相器就可以得到第二自干扰重构模块，该第二自干扰重构模块具有单个抽头，基于一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个可调节移相器构成的单个抽头可以进行自干扰重构，因此极大简化了第二自干扰重构模块的抽头数，减少了第二自干扰重构模块的面积，有利于器件的小型化设计。

5、在第一方面的一种可能实现方式中，所述第二自干扰重构模块包括：一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个固定移相器，所述可调节衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器，所述发送信号直接馈入所述固定延迟器，依次经过所述可调节衰减器和所述固定移相器后，得到所述第二级自干扰重构信号。本技术实施例中只需要设置一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个固定移相器就可以得到第二自干扰重构模块，该第二自干扰重构模块具有单个抽头，基于一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个固定移相器构成的单个抽头可以进行自干扰重构，因此极大简化了第二自干扰重构模块的抽头数，减少了第二自干扰重构模块的面积，有利于器件的小型化设计。

6、在第一方面的一种可能实现方式中，通过如下方式对所述发送信号进行时间反转滤波：

7、

8、其中，所述y(t)表示时间反转滤波后的发送信号，所述x(t)表示所述发送信号，所述h*(-t)表示对所述x(t)的时间反转滤波，所述h*(-t)表示h(-t)的共轭，所述h(-t)表示h(t)的时间反转，所述h(t)表示从接收天线接收到的射频信号中消除所述第一级自干扰重构信号之后残余的自干扰信道的脉冲响应，所述k是归一化系数。

9、在第一方面的一种可能实现方式中，当发射天线和所述接收天线不独立时，所述第一自干扰重构模块包括：用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路，用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路，以及将这两个重构支路的重构信号进行合路的合路器；所述经过时间反转滤波后的发送信号通过功分器分成两路信号，所述两路信号分别经过所述用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路和所述用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路，分别得到两路重构信号，所述两路重构信号经过所述合路器进行合路。其中，发射天线和接收天线不独立指的是收发共天线，即发射天线和接收天线使用相同的天线端口，在第一自干扰重构模块中可以设置两个重构支路，即一个用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路，另一个用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路,本技术实施例中第一自干扰重构模块主要用于重构经过自干扰主径传播(功率最强)的自干扰信号，经过自干扰主径传播(功率最强)的自干扰信号可以包括：经天线端口反射的发送信号，和环形器内部泄漏(由发送端泄漏到接收端)的发送信号，因此可以配置两个重构支路分别进行上述两路信号的重构。第一自干扰重构模块可以将从发射机耦合的发射模拟信号进行固定的延迟、调幅和调相。

10、在第一方面的一种可能实现方式中，所述用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路，包括：一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器，所述固定衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器，经过时间反转滤波后的发送信号馈入所述固定延迟器，依次经过所述固定衰减器和所述固定移相器后，得到一个重构支路的重构信号。本技术实施例中只需要设置一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器就可以得到用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路，该用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路具有单个抽头，基于一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器构成的单个抽头可以进行自干扰重构，因此极大简化了第一自干扰重构模块的抽头数，减少了第一自干扰重构模块的面积，有利于器件的小型化设计。

11、在第一方面的一种可能实现方式中，所述用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路，包括：一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器，所述固定衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器，经过时间反转滤波后的发送信号馈入所述固定延迟器，依次经过所述固定衰减器和所述固定移相器后，得到另一个重构支路的重构信号。本技术实施例中只需要设置一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器就可以得到用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路，该用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路具有单个抽头，基于一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器构成的单个抽头可以进行自干扰重构，因此极大简化了第一自干扰重构模块的抽头数，减少了第一自干扰重构模块的面积，有利于器件的小型化设计。

12、在第一方面的一种可能实现方式中，当发射天线和所述接收天线独立时，所述第一自干扰重构模块包括：一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器，所述固定衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器，经过时间反转滤波后的发送信号馈入所述固定延迟器，依次经过所述固定衰减器和所述固定移相器后，得到所述第一级自干扰重构信号。其中，发射天线和接收天线独立指的是收发独立天线，即发射天线和接收天线使用各自独立的天线端口，在收发使用独立天线的无线通信系统中，该自干扰信号为通过发射天线到接收天线间的直视径传播的发送信号。直视径传播是指没有经过障碍物反射的传播，该自干扰信号的延迟和功率为固定不变值。本技术实施例中只需要设置一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器就可以得到第一自干扰重构模块，该第一自干扰重构模块具有单个抽头，基于一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器构成的单个抽头可以进行自干扰重构，因此极大简化了第一自干扰重构模块的抽头数，减少了第一自干扰重构模块的面积，有利于器件的小型化设计。

13、第二方面，本技术实施例还提供一种全双工自干扰消除装置，包括：时间反转滤波器，用于对发送信号进行时间反转滤波；第一自干扰重构模块，用于对经过时间反转滤波后的发送信号进行自干扰重构，得到第一级自干扰重构信号；第二自干扰重构模块，用于直接对所述发送信号进行自干扰重构，得到第二级自干扰重构信号；合路器，用于根据所述第一级自干扰重构信号和所述第二级自干扰重构信号，对接收天线接收到的射频信号进行自干扰消除。本技术实施例中发送信号分别被馈入两种不同的自干扰重构模块，但是发送信号的馈入方式不相同，该发送信号经过时间反转滤波后馈入第一自干扰重构模块，该发送信号还可以不经过时间反转滤波，因此该发送信号直接馈入第二自干扰重构模块。由于发送信号经过时间反转滤波后得到的自干扰信道脉冲响应被压缩成类似于单个或少数几个传播路径的信道脉响应，而第二自干扰重构模块使用未经过时间反转滤波的发送信号作为参考信号进行自干扰重构，因此第二自干扰重构模块只需要重构单径或少数几个径的自干扰信号，从而将会大大降低第二自干扰重构模块的硬件实现复杂度和成本，且提升了全双工自干扰消除能力。

14、在第二方面的一种可能实现方式中，所述第二自干扰重构模块包括：一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个可调节移相器，所述可调节衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述可调节移相器。

15、在第二方面的一种可能实现方式中，所述第二自干扰重构模块包括：一个固定延迟器、一个可调节衰减器和一个固定移相器，所述可调节衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器。

16、在第二方面的一种可能实现方式中，所述时间反转滤波器，用于通过如下方式对所述发送信号进行时间反转滤波：

17、

18、其中，所述y(t)表示时间反转滤波后的发送信号，所述x(t)表示所述发送信号，所述h*(-t)表示对所述x(t)的时间反转滤波，所述h*(-t)表示h(-t)的共轭，所述h(-t)表示h(t)的时间反转，所述h(t)表示根从接收天线接收到的射频信号中消除所述第一级自干扰重构信号之后残余的自干扰信道的脉冲响应，所述k是归一化系数。

19、在第二方面的一种可能实现方式中，当发射天线和所述接收天线不独立时，所述第一自干扰重构模块包括：用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路，用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路，以及将这两个重构支路的重构信号进行合路的合路器。

20、在第二方面的一种可能实现方式中，所述用于重构经由反射进入接收天线的自干扰分量的重构支路，包括：一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器，所述固定衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器。

21、在第二方面的一种可能实现方式中，所述用于重构经由泄露进入接收天线的自干扰分量的重构支路，包括：一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器，所述固定衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器。

22、在第二方面的一种可能实现方式中，当发射天线和所述接收天线独立时，所述第一自干扰重构模块包括：一个固定延迟器、一个固定衰减器和一个固定移相器，所述固定衰减器的两端分别连接所述固定延迟器和所述固定移相器，经过时间反转滤波后的发送信号馈入所述固定延迟器。

23、在本技术的第二方面中，全双工自干扰消除装置的组成模块还可以执行前述第一方面以及各种可能的实现方式中所描述的步骤，详见前述对第一方面以及各种可能的实现方式中的说明。

24、第三方面，本技术实施例还提供一种全双工自干扰信道的测量方法，在半双工时隙，对发送信号进行第一级自干扰消除，得到第一残余自干扰信号；根据所述第一残余自干扰信号进行残余自干扰信道估计，得到第一残余自干扰信道的脉冲响应；根据所述第一残余自干扰信道的脉冲响应对所述发送信号进行时间反转滤波；对时间反转滤波后的发送信号进行第一级自干扰消除，得到第二残余自干扰信号；对所述第二残余自干扰信号进行第二级自干扰消除，得到第三残余自干扰信号；根据所述第三残余自干扰信号进行残余自干扰信道估计，得到第二残余自干扰信道的脉冲响应，所述第二残余自干扰信道的脉冲响应用于全双工时隙的数字干扰消除。在本技术实施例中，在半双工时隙，可以先进行第一级射频自干扰消除，以进行最强自干扰分量的抵消，再根据残余的自干扰信号在数字基带进行第一次残余自干扰信道估计，最后利用估算出的第一次残余自干扰信道的脉冲响应对发送的原始基带信号进行时间反转滤波。对于时间反转滤波后的发送信号，使用两级的射频自干扰消除，最后根据残余的自干扰信号在数字基带进行第二次残余自干扰信道估计，该第二次残余自干扰信道估计用于后面全双工时隙的数字基带干扰消除模块。在全双工时隙发送下行信号同时也接收上行信号，接收机利用半双工时隙估计的自干扰信道重构自干扰分量并进行消除，从而接收到上行信号。

25、第四方面，本技术实施例还提供一种全双工自干扰消除系统，所述全双工自干扰消除系统包括：第一自干扰消除装置和第二自干扰消除装置，其中，所述第一自干扰消除装置包括：第一时间反转滤波器、第二时间反转滤波器、第一自干扰重构模块、第二自干扰重构模块和第一合路器；所述第二自干扰消除装置包括：第三时间反转滤波器、第四时间反转器、第三自干扰重构模块、第四自干扰重构模块和第二合路器。

26、对于该全双工干扰消除系统，接下来对该系统中内的各个组成部分的功能进行详细说明。

27、所述第二时间反转滤波器，用于对第一发送信号进行时间反转滤波；

28、所述第一时间反转滤波器，用于对所述第二时间反转滤波器输出的第一发送信号进行时间反转滤波；

29、所述第四时间反转滤波器，用于对第二发送信号进行时间反转滤波；

30、所述第三时间反转滤波器，用于对所述第四时间反转滤波器输出的第二发送信号进行时间反转滤波；

31、所述第一自干扰重构模块，用于对经过所述第一时间反转滤波器和所述第二时间反转滤波器的时间反转滤波后的第一发送信号、经过所述第三时间反转滤波器和所述第四时间反转滤波器的时间反转滤波后的第二发送信号进行自干扰重构，得到第一级自干扰重构信号；

32、所述第二自干扰重构模块，用于对经过所述第二时间反转滤波器的时间反转滤波后的第一发送信号、经过所述第四时间反转滤波器的时间反转滤波后的第二发送信号进行自干扰重构，得到第二级自干扰重构信号；

33、所述第一合路器，用于根据所述第一级自干扰重构信号和所述第二级自干扰重构信号，对第一接收天线接收到的射频信号进行自干扰消除；

34、所述第三自干扰重构模块，用于对经过所述第一时间反转滤波器和所述第二时间反转滤波器的时间反转滤波后的第一发送信号、经过所述第三时间反转滤波器和所述第四时间反转滤波器的时间反转滤波后的第二发送信号进行自干扰重构，得到第三级自干扰重构信号；

35、所述第四自干扰重构模块，用于对经过所述第一时间反转滤波器的时间反转滤波后的第一发送信号、经过所述第四时间反转滤波器的时间反转滤波后的第二发送信号进行自干扰重构，得到第四级自干扰重构信号；

36、所述第二合路器，用于根据所述第三级自干扰重构信号和所述第四级自干扰重构信号，对第二接收天线接收到的射频信号进行自干扰消除。

37、其中，第一自干扰消除装置内的第一时间反转滤波器除了和第一自干扰重构模块、第二时间反转滤波器相连接之外，第一时间反转滤波器还需要和第二自干扰消除装置内的第三自干扰重构模块、第四自干扰重构模块相连接。

38、第五方面，本技术实施例还提供一种全双工自干扰消除方法，所述方法用于全双工自干扰消除系统，所述全双工自干扰消除系统包括：第一自干扰消除装置和第二自干扰消除装置，其中，

39、所述第一自干扰消除装置包括：第一时间反转滤波器、第二时间反转滤波器、第一自干扰重构模块、第二自干扰重构模块、和第一合路器；

40、所述第二自干扰消除装置包括：第三时间反转滤波器、第四时间反转器、第三自干扰重构模块、第四自干扰重构模块和第二合路器；

41、基于该全双工自干扰消除系统，本技术实施例提供的全双工自干扰消除方法包括：

42、第一发送信号经过所述第一时间反转滤波器和所述第二时间反转滤波器的时间反转滤波后馈入所述第一自干扰重构模块，第二发送信号经过所述第三时间反转滤波器和所述第四时间反转滤波器的时间反转滤波后馈入所述第一自干扰重构模块，得到第一级自干扰重构信号；

43、所述第一发送信号经过所述第二时间反转滤波器的时间反转滤波后直接馈入所述第二自干扰重构模块，所述第二发送信号经过所述第三时间反转滤波器的时间反转滤波后直接馈入所述第二自干扰重构模块，得到第二级自干扰重构信号；

44、所述第一级自干扰重构信号和所述第二级自干扰重构信号输入所述第一合路器，对第一接收天线接收到的射频信号进行自干扰消除；

45、第一发送信号经过所述第一时间反转滤波器和所述第二时间反转滤波器的时间反转滤波后馈入所述第三自干扰重构模块，第二发送信号经过所述第三时间反转滤波器和所述第四时间反转滤波器的时间反转滤波后馈入所述第三自干扰重构模块，得到第三级自干扰重构信号；

46、所述第一发送信号经过所述第一时间反转滤波器的时间反转滤波后直接馈入所述第四自干扰重构模块，所述第二发送信号经过所述第四时间反转滤波器的时间反转滤波后直接馈入所述第四自干扰重构模块，得到第四级自干扰重构信号；

47、所述第三级自干扰重构信号和所述第四级自干扰重构信号输入所述第二合路器，对第二接收天线接收到的射频信号进行自干扰消除。

48、其中，经过第二时间反转滤波器处理后的第一发送信号指的是只经过第二时间反转滤波器处理，而不经过第一时间反转滤波器的处理。经过第一时间反转滤波器、第二时间反转滤波器处理后的第一发送信号指的是先经过第二时间反转滤波器处理，再经过第一时间反转滤波器处理。同理，经过第四时间反转滤波器处理后的第二发送信号指的是只经过第四时间反转滤波器处理，而不经过第三时间反转滤波器的处理。经过第三时间反转滤波器、第四时间反转滤波器处理后的第二发送信号指的是先经过第四时间反转滤波器处理，再经过第三时间反转滤波器处理。在mimo场景的天线数越多时，每个自干扰消除装置中需要增加针对每个天线的抽头，以消除另一端的发送信号，本技术实施例中还实现mimo场景下的自干扰消除。

49、第六方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第三方面或第五方面所述的方法。

50、第七方面，本技术实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第三方面或第五方面所述的方法。

51、第八方面，本技术提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，用于支持全双工自干扰消除装置实现上述方面中所涉及的功能，例如，发送或处理上述方法中所涉及的数据和/或信息。在一种可能的设计中，所述芯片系统还包括存储器，所述存储器，用于保存全双工自干扰消除装置必要的程序指令和数据。该芯片系统，可以由芯片构成，也可以包括芯片和其他分立器件。