双工通信传输模式选择方法、装置及双工通信方法、系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通信技术领域，尤其设及一种双工通信传输模式选择方法、装置 及双工通信方法、系统。
【背景技术】
[0002] 传统的点到点双向通信系统，两个通信节点都工作在半双工模式，需要两个时隙 才能实现信息交换。因此，点到点的全双工双向通信被提出来，W提高系统的可达速率。全 双工双向通信系统，两个节点都能同时同频进行发送和接收，因此只需一个时隙就能完成 一次符号交换，理论上可W使系统的频谱利用率倍增。然而，全双工模式下，每个节点内部 的发送端到接收端的自干扰很严重，会造成有用信号无法接收。因此，自干扰的消除是该系 统性能的一个瓶颈，需要采取已有的方案，如天线隔离、模拟域消除、数字域消除等来消除 自干扰。实际当中，由于器件的不理想等特性，自干扰不可能完全消除，总会有残余的自干 扰，造成性能损失。
[0003] 同时，在双向通信中，当两边的发送端均配备多根天线时，可W采用波束成型的方 式，提高系统的性能，该需要建立在假设接收端能够将理想信道信息反馈给发送端的基础 上。实际系统当中，接收端到发送端的反馈信道的容量是有限的。为了满足反馈链路的容 量要求，往往是在发送和接收端共享一个码本，接受端先将信道信息根据码本进行量化，然 后将量化信息在码本中的序号通过有限的比特数反馈给发送端，最后发送端根据反馈的序 号从码本中恢复出信道信息。该种方案就会导致发送端获得的信道信息与真实的信道信息 之间存在一定的量化误差，该种误差与反馈的比特数和采用的码本有关。
[0004] 在信道量化误差、残余自干扰等诸多因素的影响下，全双工的点到点双向通信的 性能并不一定比半双工优越，在残余自干扰比较大的情况下反而可能恶化。因此，有必要 根据两种传输模式下的系统性能在全双工/半双工之间进行自适应切换，W提高系统的性 能。
[0005] 现有技术采用系统可达传输速率作为衡量系统性能的指标，根据实际信道的不同 状态，在两种传输模式间自适应切换。然而，由于可达传输速率的闭式解表达式繁琐，计算 复杂度高，所消耗的计算资源及计算时间过大。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种双工通信传输模式 选择方法、装置及双工通信方法、系统，在全双工/半双工之间进行自适应切换W提高通信 系统性能的同时，所消耗的计算资源和计算时间更少。
[0007] 本发明双工通信传输模式选择方法，通过比较全双工和半双工两种传输模式下系 统的可达传输速率紧致界来选择传输模式：选择可达传输速率紧致界较高的传输模式。
[0008] 优选地，系统的可达传输速率紧致界根据量化信道状态信息、路径功率衰减因子 和残留自干扰强度方差计算得到。
[0009] 进一步地，全双工和半双工两种传输模式下系统的可达传输速率紧致界和gg。 按照W下公式计算得到：
[0012] 其中，L是通信节点所配备的发送天线数
口I!为 残留自干扰强度方差，P表示发送符号的平均功率，6 = 2"片(2"，^-)为信道量化误差，其中 B是信道状态信息量化比特数，0(?)是贝塔函数；1]) (?)是双伽马函数；
其中El(?)是第一阶指数积分函数。
[0013] 一种双工通信方法，包括自适应选择传输模式的步骤，使用如上任一技术方案所 述方法选择传输模式。
[0014] 本发明双工通信传输模式选择装置，包括系统性能评估单元和传输模式选择单 元，所述系统性能评估单元用于计算全双工和半双工两种传输模式下系统的可达传输速率 紧致界；所述传输模式选择单元用于根据系统性能评估单元的计算结果选择传输模式：选 择可达传输速率紧致界较高的传输模式。
[0015] 优选地，系统性能评估单元根据量化信道状态信息、路径功率衰减因子和残留自 干扰强度方差计算系统的可达传输速率紧致界。
[0016] 进一步地，全双工和半双工两种传输模式下系统的可达传输速率紧致界和Khu按照W下公式计算得到：
，
[0019] 其中，L是通信节点所配备的发送天线数；
口I!为践 留自干扰强度方差，P表示发送符号的平均功率
为信道量化误差，其中B 是信道状态信息量化比特数，0(?)是贝塔函数；(?)是双伽马函数：
其中El(?)是第一阶指数积分函数。
[0020] -种双工通信系统，包括如上任一技术方案所述双工通信传输模式选择装置。
[0021] 相比现有技术，本发明具有W下有益效果：
[0022] (1)与假设发送端已知精确信道信息的理想情况相比，本发明可W有效地抵制实 际系统中量化误差和路径功率损耗等非理想因素造成的性能恶化，从而获得更高的系统传 输速率；
[0023] (2)该发明与单纯工作在全双工模式的双向通信相比，自适应地根据信道信息和 自干扰的消除效果在全双工和半双工之间进行选择，当自干扰消除效果不好时，不采用全 双工模式而采用半双工模式，降低了系统实现复杂度，同时避免了性能下降；
[0024] (3)本发明利用系统的可达传输速率紧致界作为两种传输模式的评价指标，不仅 可在全双工/半双工之间进行自适应切换，提高了通信系统性能，同时所消耗的计算资源 和计算时间更少。
【附图说明】
[00巧]图1为本发明双工通信系统的一种具体结构的原理框图；
[0026] 图2为发送天线数L=8,不同反馈比特数情况下，两种双工模式的可行域随发送 信噪比和残留自干扰功率的变化关系图；
[0027] 图3为发送天线数L = 8,反馈比特数B = 30情况下，q =化,,,，/巧的等值线图， 图中的数字表示等值线的值。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0029] 本发明在分析实际双工通信系统中存在的信道状态信息量化误差、路径功率损耗 和残余自干扰等多种非理想因素的基础上，提出利用全双工和半双工模式下系统的可达传 输速率紧致界作为传输模式选择的依据，从而提高系统性能。
[0030] 本发明利用量化信道状态信息、路径功率衰减因子和残留自干扰强度方差计算系 统的可达传输速率紧致界，具体地，
[0031] 全双工模式下，系统可达传输速率的紧致界为：
[0032]
[0033] 式中，L是通信节点所配备的发送天线数，
其中P表示 发送符号的平均功率，
为信道量化误差，其中B是信道