一種平坦衰落環境下全雙工收發機及自幹擾對消方法
2023-10-09 01:27:39
一種平坦衰落環境下全雙工收發機及自幹擾對消方法
【專利摘要】本發明公開了一種平坦衰落環境下全雙工收發機及自幹擾對消方法，在接收端，通過耦合器將接收的信號分為相位相差90°的IQ兩路信號，分別送入結構對稱的I路和Q路接收通道，在接收通道中通過乘法器、加法器結合射頻幹擾重建模塊完成模擬對消，在後端再通過數字對消單元進行數字對消，信道/延時估計單元產生的時延估計參數和信道估計參數傳送給延時模塊、射頻幹擾重建模塊和數字對消單元，實現自幹擾對消的循環執行，直到對消結果達到最佳。本發明利用自混頻和零中頻技術，有效降低了收發機結構的複雜度，節省成本，減小體積；大大降低了自幹擾信號對消時對延時器件的精度要求，方便器件選型，易實現；接收通道相互獨立，結構對稱，易於集成。
【專利說明】一種平坦衰落環境下全雙工收發機及自幹擾對消方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信領域中去除幹擾的方法，特別是涉及一種平坦衰落環境下全雙工收發機及自幹擾對消方法。
【背景技術】
[0002]當前實際無線通信系統都採用TDD (Time Division Duplexing)或者FDD (Frequency Division Duplexing)的雙工方式。TDD的雙工系統使用相同頻率,但不同時隙來傳輸數據，從而隔離上下行鏈路之間的幹擾。FDD的雙工系統使用相同時隙，但不同頻率來傳輸數據，從而隔離上下行鏈路之間的幹擾。這兩種雙工方法，在隔離上行和下行鏈路過程中，分別犧牲了時間資源和頻率資源，導致頻譜利用率低下。如果使用相同頻率並且同時收發無線信號的同時同頻全雙工(Co-frequency Co-time Full Duplex, CCFD)技術進行雙向通信，毫無疑問這將使得無線通信鏈路的頻譜效率提高一倍。
[0003]然而，同時同頻全雙工在理論和工程上都存在著自幹擾的問題，即本地對外發送信號與遠端發射機同時發送過來的信號在頻譜上有重疊，會對待接收信號形成大功率的自幹擾，從而嚴重影響接收端對遠端發射機發送信號的接收。因此同時同頻全雙工方式下進行自幹擾消除至關重要。
[0004]現有的同時同頻全雙工自幹擾對消方法主要有:
[0005](I)同時同頻全雙工自幹擾天線對消:這種方法採用多根發射天線進行波束成形使得發射信號在接收天線處調零，如圖7所示，第一發射天線和第二發射天線到接收天線的距離相差半個載波波長X/2，當它們發送相同信號s(t)時就在接收天線處形成了調零區域，位於調零區域的接收天線自幹擾信號得到抑制。
[0006](2)同時同頻全雙工自幹擾射頻對消:如中國專利申請號201310313850.2，一種多徑環境下同時同頻全雙工自幹擾抵消方法，它通過信號預校正模塊、信道估計模塊I和調整算法模塊來共同完成估計信道參數的工作，進而控制射頻幹擾重建單元對射頻信號的重建，在加法器I中完成模擬抵消，再經過數字幹擾抵消模塊完成數字幹擾抵消，以滿足後續器件的線性動態範圍。
[0007](3)同時同頻全雙工自幹擾數字對消:由於自幹擾信號和遠端有用信號的功率相差太大不可能進行模數轉換器ADC直接採樣，因此目前數字對消主要和(I)、(2)兩種方法結合實現進一步的幹擾對消和自幹擾信號參數估計。
[0008]現有同時同頻全雙工自幹擾對消方法，它們存在以下缺點:
[0009](I)上述的第一種同時同頻全雙工自幹擾天線對消方法，不僅要多一根冗餘發射天線還限定了天線的空間相對位置，並且遠場信號分布複雜且存在盲區，自幹擾信道之間利用延時來實現相移會對非點頻信號產生誤差；
[0010](2)上述的第二種自幹擾的射頻對消方法，需採用了大量的時延、增益和相移器件，結構複雜，並且在載波頻率完成加法對消時，對時延誤差的高敏感性使得延時器件必須具備相當聞的調節精度。
【發明內容】
[0011]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種平坦衰落環境下全雙工收發機及自幹擾對消方法，利用自混頻和零中頻技術，有效降低了收發機結構的複雜度，節省成本，減小體積；大大降低了自幹擾信號對消時對延時器件的精度要求，方便器件選型，易實現；只需在包絡維度上的對消，便能有效抑制自幹擾信號中的確定分量和相噪、雜散等隨機分量，不再需要相移器件；對發射和接收的信號特徵無特殊要求，且不需要限定收發同步；接收通道相互獨立，結構對稱，易於集成。
[0012]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種平坦衰落環境下全雙工收發機，它包括天線單元、數位訊號發射處理單元、數位訊號接收處理單元、信道/延時估計單元、控制接口、模擬對消單元和數字對消單元，數位訊號發射處理單元接收原始信號b (i)，數位訊號發射處理單元的輸出通過數模轉換器DAC與射頻發射通道相連，數位訊號發射處理單元的輸出還分別與信道/延時估計單元和數字對消單元相連，射頻發射通道的輸出端與天線單元的發射端相連，射頻發射通道的輸出端也與模擬對消單元相連。
[0013]模擬對消單元包括延時模塊、耦合器、射頻幹擾重建模塊、乘法器、加法器和低通濾波器，天線單元的接收端與耦合器相連，耦合器的一路輸出通過乘法器A和加法器A與低通濾波器A相連，耦合器的另一路輸出通過乘法器B和加法器B與低通濾波器B相連，射頻發射通道的輸出端與延時模塊的信號輸入端相連，延時模塊的輸出端分別與乘法器A、乘法器B和射頻幹擾重建模塊的輸入端相連，射頻幹擾重建模塊的輸出端分別與加法器A和加法器B相連，低通濾波器A的輸出端通過射頻接收通道A與第一模數轉換器ADCl相連，低通濾波器B的輸出端通過射頻接收通道B與第二模數轉換器ADC2相連，第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2的輸出端分別連接數字對消單元，第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2的輸出端也分別與信道/延時估計單元相連，數字對消單元的輸出端分別與數位訊號接收處理單元和信道/延時估計單元相連，信道/延時估計單元的參數輸出端分別與控制接口和數字對消單元相連，控制接口的輸出端分別與延時模塊和射頻幹擾重建模塊的控制端相連。
[0014]該全雙工收發機還包括數字上變頻器DUC，數字上變頻器DUC置於數位訊號發射處理單元與數模轉換器DAC之間，用於對數位訊號發射處理單元輸出的信號進行上變頻處理。
[0015]延時模塊可以是延時器件和移相器件的組合，延時器件實現大步進延時，而移相器件實現殘餘延時。
[0016]天線單元可以是分離天線，也可是採用環形器實現復用的共用天線。
[0017]根據需求，低通濾波器和加法器的位置可以調換，實現先濾波後相減，或者先相減後濾波。
[0018]所述耦合器可以採用輸出信號滿足相位差的一個或者多個移相器來實現。
[0019]所述射頻接收通道A所處的I路接收通道與射頻接收通道B所處的Q路接收通道的結構相互對稱。
[0020]所述的射頻幹擾重建模塊包括平方器、I路增益子模塊和Q路增益子模塊，延時模塊的輸出端與平方器的輸入端相連，平方器的輸出端分別與I路增益子模塊和Q路增益子模塊相連，信道/延時估計單元的輸出端通過控制接口分別連接I路增益子模塊和Q路增益子模塊，I路增益子模塊的輸出端與加法器A的輸入端相連，Q路增益子模塊的輸出端與加法器B的輸入端相連。
[0021]所述的數字對消單元由數字延時器A、增益/延時校正模塊和除法器組成，數字延時器A的輸入端分別連接數位訊號發射處理單元的輸出端和信道/延時估計單元的輸出端，數字延時器A的輸出端分別與增益/延時校正模塊和除法器相連，增益/延時校正模塊的輸入端分別與信道/延時估計單元、第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2相連，增益/延時校正模塊的輸出端與除法器相連，通過除法器輸出數字對消信號。
[0022]所述的信道/延時估計單元包括數字延時器B、延時估計模塊和信道估計模塊，數字延時器B的輸入端與數位訊號發射處理單元的輸出端相連，輸出端分別連接延時估計模塊和信道估計模塊，延時估計模塊的輸入端分別連接第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2，輸出端連接信道估計模塊和數字延時器B，延時估計模塊還輸出時延估計參數，信道估計模塊的輸入端與數字對消單元的輸出端相連，並輸出信道估計參數。
[0023]所述的控制接口採用邏輯接口或數字模擬轉換接口。乘法器採用射頻乘法器。
[0024]一種平坦衰落環境下全雙工自幹擾對消方法，它包括一個信號發射步驟和一個信號接收步驟。
[0025]所述信號發射包括如下子步驟:
[0026]SlOl:數位訊號發射處理，原始信號b(i)通過數位訊號發射處理單元處理後，得到數字發射信號tx(n)，數字發射信號tx(n)分別送往信號/延時估計單元、數字對消單元和數模轉換器DAC，其中，b(i)代表發射天線第i個符號持續時間內發射的信號；
[0027]S102:數模轉換器DAC對數字發射信號tx(n)進行數模轉換，並經過射頻發射通道得到射頻發射信號s (t)；
[0028]S103:射頻發射信號s (t)通過天線單元的發射端發射出去，與此同時，射頻發射信號s(t)還送入模擬對消單元。
[0029]所述信號接收包括如下子步驟:
[0030]S201:天線單元的接收端將收到的和信號r(t)送入耦合器；
[0031]S202 禹合器對和信號r(t)進行稱合處理,輸出相位相差n/2、時延相同的兩路信號，即I路信號r』 (t)和Q路信號r " (t)，並分別送入I路接收通道和Q路接收通道；
[0032]S203:模擬對消單元中的延時模塊接收步驟S103送入的射頻發射信號s (t)，並根據信道/延時估計單元輸出的時延估計參數T (k)，對射頻發射信號S (t)進行延時處理，得到射頻延時信號d(t)，並分別送入射頻幹擾重建模塊、I路接收通道和Q路接收通道；
[0033]S204:射頻幹擾重建模塊將射頻延時信號d(t)和信道/延時估計單元輸出的信道
估計參數h (k)聯合得到I路重建信號I。(t)和Q路重建信號h (t) , I路重建信號I。(t)送
A I路接收通道的加法器A中，Q路重建信號A M送入Q路接收通道的加法器B中；
[0034]S205:1路接收通道的乘法器A將耦合器輸出的I路信號r』 (t)和延時模塊輸出的射頻延時信號d (t)進行運算得到I路自混頻信號& (t)，I路自混頻信號T1 (t)送入加法器A中，在加法器A中與射頻幹擾重建模塊輸出的I路重建信號1。(0進行加法運算，得到I路模擬對消後的自混頻信號r。(t)，並送入低通濾波器A中；Q路接收通道的乘法器B將耦合器輸出的Q路信號r" (t)和延時模塊輸出的射頻延時信號d(t)進行運算得到Q路自混頻信號n , Q路自混頻信號r; 送入加法器B中，在加法器B中與射頻幹擾重建模塊輸
出的Q路重建信號h (?)進行加法運算，得到Q路模擬對消後的自混頻信號n (t)，並送入低通濾波器B中；
[0035]S206:低通濾波器A對I路模擬對消後的自混頻信號re(t)進行濾波處理，得到模擬對消後的I路零中頻信號rlp(t)，I路零中頻信號rlp(t)再依次經過射頻接收通道A和第一模數轉換器ADCl的處理，得到I路數字採樣信號I (n)，並送入數字對消單元中；低通
濾波器B對Q路模擬對消後的自混頻信號~rc 進行濾波處理，得到模擬對消後的Q路零中
頻信號, Q路零中頻信號;再依次經過射頻接收通道B和第二模數轉換器ADC2的
處理，得到Q路數字採樣信號Q (n)，並送入數字對消單元中；低通濾波器A和低通濾波器B的通帶截止頻率不小於當前通信帶寬BW，通帶指標由具體通信要求確定；
[0036]S207:數字對消單元根據接收的I路數字採樣信號I (n)、Q路數字採樣信號Q (n)，以及數位訊號發射處理單元傳送的數字發射信號tx(n)、信道/延時估計單元輸出的時延估計參數T (k)和信道估計參數h(k)，進行數字對消處理，得到數字對消信號rx(n)；
[0037]S208:信道/延時估計單元利用數字對消單元輸出的數字對消信號rx (n)、I路數字採樣信號I (n)、Q路數字採樣信號Q(n)和數位訊號發射處理單元輸出的數字發射信號tx(n)進行自幹擾信道的延時、增益和相移估計，得到新的時延估計參數T (k)和信道估計參數h (k)，並分別送入延時模塊、射頻幹擾重建模塊和數字對消單元，再返回步驟S203，重複執行，直到對消效果達到最佳，完成自幹擾對消，其中，k表示第k次估計操作，本次估計得到的時延估計參數T (k)和信道估計參數h(k)是將數字對消信號rx(n)中的殘餘自幹擾特性和第k-1次的自幹擾特`性進行累積而成；
[0038]S209:數位訊號接收處理單元對完成自幹擾對消後的數字對消信號rx(n)進行接收處理，得到遠端發射機業務信息的估計值& (/)。
[0039]步驟SlOl所述的數字發射信號tx(n)在送入數模轉換器DAC之前還包括一個通過數字上變頻器DUC對數字發射信號tx(n)進行數字上變頻處理的步驟。
[0040]步驟S202所述的I路/[目號r』 (t)和Q路/[目號r" (t)相位相差n /2是指I路/[目號r』 (t)和Q路信號r" (t)的相位差屬於集合{> (l/2+k)，k = 0，±l，±2...}。
[0041]本發明的有益效果是:
[0042](I)在接收部分採用零中頻技術，不僅減少了接收機內的元器件，節省成本，使得整個接收機的體積減小，另外，使得對消減法在零頻處理，有效降低了射頻減法對延時和相位的敏感性；
[0043](2)通過乘法器實現了自幹擾信號的自混頻，將自幹擾信號降維成包絡信號，大大降低了自幹擾信號對消時對延時器件的精度要求，對硬體誤差容忍度高，方便器件選型，易實現；
[0044](3)接收部分採用自幹擾信號自混頻，使得雜散信號也自混頻到零頻，只要雜散信號和自幹擾信號頻點間隔不小於信號帶寬，經過低通濾波器之後雜散會得到極大抑制，幾乎不需要再設計專門的電路來進行自幹擾信號的雜散消除，降低了結構的複雜度；
[0045](4)在乘法器之後設計加法器，自幹擾信號的相位噪聲由於差頻得到了極大抑制，從而幾乎不需要專門的電路來進行自幹擾信號的相噪消除，降低了結構的複雜度；
[0046](5) I路接收通道和Q路接收通道相互獨立，且其結構具有對稱性，有利於整個設備的集成，對於通道不平衡也方便在數字域進行校正；
[0047](6)對延時和增益進行綜合考慮，使得模數轉換器ADC需要的模擬對消能力可以方便的折算為延時器和增益器的步長，使得系統設計和性能預算更方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]圖1為本發明全雙工收發機的原理框圖；
[0049]圖2為射頻幹擾重建模塊的原理框圖；
[0050]圖3為數字對消單元的原理框圖；
[0051]圖4為信道/延時估計單元的原理框圖；
[0052]圖5為天線單元的一種實現框圖；
[0053]圖6為天線單元的另一種實現框圖；
[0054]圖7為現有的天線對消的實現框圖。
【具體實施方式】
[0055]下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護範圍不局限於以下所述。
[0056]如圖1所示，一種平坦衰落環境下全雙工收發機，它包括天線單元、數位訊號發射處理單元、數位訊號接收處理單元、信道/延時估計單元、控制接口、模擬對消單元和數字對消單元，數位訊號發射處理單元接收原始信號b (i)，數位訊號發射處理單元的輸出通過數模轉換器DAC與射頻發射通道相連，數位訊號發射處理單元的輸出還分別與信道/延時估計單元和數字對消單元相連，射頻發射通道的輸出端與天線單元的發射端相連，射頻發射通道的輸出端也與模擬對消單元相連。
[0057]模擬對消單元包括延時模塊、耦合器、射頻幹擾重建模塊、乘法器、加法器和低通濾波器，天線單元的接收端與耦合器相連，耦合器的一路輸出通過乘法器A和加法器A與低通濾波器A相連，耦合器的另一路輸出通過乘法器B和加法器B與低通濾波器B相連，射頻發射通道的輸出端與延時模塊的信號輸入端相連，延時模塊的輸出端分別與乘法器A、乘法器B和射頻幹擾重建模塊的輸入端相連，射頻幹擾重建模塊的輸出端分別與加法器A和加法器B相連，低通濾波器A的輸出端通過射頻接收通道A與第一模數轉換器ADCl相連，低通濾波器B的輸出端通過射頻接收通道B與第二模數轉換器ADC2相連，第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2的輸出端分別連接數字對消單元，第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2的輸出端也分別與信道/延時估計單元相連，數字對消單元的輸出端分別與數位訊號接收處理單元和信道/延時估計單元相連，信道/延時估計單元的參數輸出端分別與控制接口和數字對消單元相連，控制接口的輸出端分別與延時模塊和射頻幹擾重建模塊的控制端相連。
[0058]根據實際需求，在數位訊號發射處理單元與數模轉換器DAC之間設置數字上變頻器DUC，用於對數位訊號發射處理單元輸出的信號進行上變頻處理。
[0059]數位訊號發射處理單元負責處理原始信號b (i)，數位訊號接收處理單元負責對數
字對消信號rx(n)進行處理，得到遠端發射機業務信息的估計值/'.(/);信道/延時估計單元
根據接收的多個信號產生信道估計參數和時延估計參數；模擬對消單元中用於完成模擬對消，其中，延時模塊根據信道/延時估計單元輸出的時延估計參數對射頻發射信號進行延時處理；耦合器負責對天線單元接收端接收的信號進行處理，得到滿足相位差的兩路信號；射頻幹擾重建模塊根據信道/延時估計單元輸出的信道估計參數進行信號重建；乘法器和加法器用於進行自幹擾對消運算；數字對消單元用於完成數字對消處理。
[0060]延時模塊可以是延時器件和移相器件的組合，延時器件實現大步進延時，而移相器件實現殘餘延時。
[0061]天線單元可以是分離天線，即包括發射端天線和接收端天線，如圖5所示，天線單元也可是採用環形器實現復用的共用天線，如圖6所示。
[0062]低通濾波器和加法器的位置可以調換，實現先濾波後相減，或者先相減後濾波。具體位置根據選型器件的功率承受能力來選擇。
[0063]所述耦合器可以採用輸出信號滿足相位差的一個或者多個移相器來實現。也可以在射頻延時信號d(t)輸出的支路上進行移相，或者將上述兩種情況綜合實現。
[0064]所述射頻接收通道A所處的I路接收通道與射頻接收通道B所處的Q路接收通道的結構相互對稱。I路接收通道和Q路接收通道非對稱的時候需要結合實際考慮時延誤差。
[0065]如圖2所示，所述的射頻幹擾重建模塊包括平方器、I路增益子模塊和Q路增益子模塊，延時模塊的輸出端與平方器的輸入端相連，平方器的輸出端分別與I路增益子模塊和Q路增益子模塊相連，信道/延時估計單元的輸出端通過控制接口分別連接I路增益子模塊和Q路增益子模塊，I路增益子模塊的輸出端與加法器A的輸入端相連，Q路增益子模塊的輸出端與加法器B的輸入端相連。平方器可以採用平方律器件，也可以採用輸出信號P(t)的基帶等於輸入信號d(t)包絡的平方的其他任何器件和結構，即滿足Ip[p(t)]=lp[d2(t)]的任何器件和結構，其中，IpO表示低通濾波或者是取包絡。平方器輸出信號P (t)，I路增益子模塊和Q路增益子模塊負責對信號p (t)乘上一個係數來生成I路重建信
號1。(0和Q路重建信號/, (0 ,係數值由信道估計參數h(k)得到。
[0066]如圖3所示，所述的數字對消單元由數字延時器A、增益/延時校正模塊和除法器組成，數字延時器A的輸入端分別連接數位訊號發射處理單元的輸出端和信道/延時估計單元的輸出端，數字延時器A的輸出端分別與增益/延時校正模塊和除法器相連，增益/延時校正模塊的輸入端分別與信道/延時估計單元、第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2相連，增益/延時校正模塊的輸出端與除法器相連，通過除法器輸出數字對消信號。增益/延時校正模塊需要根據延時估計參數T (k)和信道估計參數h(k)在模擬器件部分的精度誤差並結合數字發射信號tx(n)來消除殘餘自幹擾，並且包括I路接收通道和Q路接收通道在非對稱的情況時的通道誤差校正。數字延時器A除了校準信道時延，還用於校準射頻發射通道和射頻接收通道的時延t。，其中I。認為是常數通過測量得到，延時採用移位寄存器法、信號重採樣或者濾波器重採樣來實現。
[0067]如圖4所示，所述的信道/延時估計單元包括數字延時器B、延時估計模塊和信道估計模塊，數字延時器B的輸入端與數位訊號發射處理單元的輸出端相連，輸出端分別連接延時估計模塊和信道估計模塊，延時估計模塊的輸入端分別連接第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2，輸出端連接信道估計模塊和數字延時器B，延時估計模塊還輸出時延估計參數，信道估計模塊的輸入端與數字對消單元的輸出端相連，並輸出信道估計參數。
[0068]圖3中的數字延時器A和圖4中的數字延時器B可以在數字域採用移位寄存器聯合信號重採樣或濾波器重採樣的方法實現，數字延時器A和圖4中的數字延時器B可以根據需求選擇合併。
[0069]所述的控制接口採用邏輯接口或數字模擬轉換接口。乘法器採用射頻乘法器。
[0070]一種平坦衰落環境下全雙工自幹擾對消方法，它包括一個信號發射步驟和一個信號接收步驟。
[0071]所述信號發射包括如下子步驟:
[0072]SlOl:數位訊號發射處理，數位訊號發射處理單元對原始信號b(i)進行必要的基帶處理，得到數字發射信號tx (n)，數字發射信號tx (n)分別送往信號/延時估計單元、數字對消單元和數模轉換 器DAC，當在數位訊號發射單元與數模轉換器DAC之間設置有數字上變頻器DUC時，數字發射信號tx (n)在送入數模轉換器DAC之前先通過數字上變頻器DUC進行數字上變頻處理；其中，數字發射信號tx(n)既可以是單倍採樣率信號也可以是經過上採樣後的高倍採樣率信號，b(i)代表發射天線第i個符號持續時間內發射的信號；
[0073]S102:數模轉換器DAC對數字發射信號tx(n)進行數模轉換，並經過射頻發射通道得到射頻發射信號s (t)；
[0074]S103:射頻發射信號s (t)通過天線單元的發射端發射出去，與此同時，射頻發射信號s(t)還送入模擬對消單元。
[0075]所述信號接收包括如下子步驟:
[0076]S201:天線單元的接收端將收到的和信號r(t)送入耦合器，其中，和信號r (t)為洩露到天線單元接收端的自幹擾信號和遠端有用信號rxK(t)的和；
[0077]S202 禹合器對和信號r (t)進行稱合處理,輸出相位相差n2、時延相同的兩路信號，即I路信號r』 (t)和Q路信號r " (t)，並分別送入I路接收通道和Q路接收通道；所述的I路信號r』 (t)和Q路信號r " (t)相位相差2是指I路信號r』 (t)和Q路信號r" (t)的相位差屬於集合{> (l/2+k)，k = 0，±1，±2.? ? }；
[0078]S203:模擬對消單元中的延時模塊接收步驟S103送入的射頻發射信號s (t)，並根據信道/延時估計單元輸出的時延估計參數T (k)，對射頻發射信號s (t)進行延時處理，得到射頻延時信號d(t)，並分別送入射頻幹擾重建模塊、I路接收通道和Q路接收通道；
[0079]S204:射頻幹擾重建模塊將射頻延時信號d (t)進行平方增益處理，聯合信道/延
時估計單元輸出的信道估計參數h (k)，得到I路重建信號I。(t)和Q路重建信號丨:[t)，I路
重建信號1。(0送入I路接收通道的加法器A中，Q路重建信I / (r)送入Q路接收通道的加法器B中；
[0080]S205:1路接收通道的乘法器A將耦合器輸出的I路信號r』 (t)和延時模塊輸出的射頻延時信號d (t)進行運算得到I路自混頻信號& (t)，I路自混頻信號T1 (t)送入加法器A中，在加法器A中與射頻幹擾重建模塊輸出的I路重建信號1。(0進行相減(或反向相加)，得到I路模擬對消後的自混頻信號Aa)，並送入低通濾波器a中；0路接收通道的乘法器B將耦合器輸出的Q路信號r" (t)和延時模塊輸出的射頻延時信號d(t)進行運算得
到Q路自混頻信號r, (t)，Q路自混頻信號n (r)送入加法器B中，在加法器B中與射頻幹擾
重建模塊輸出的Q路重建信號h (?)進行相減(或反向相加)，得到Q路模擬對消後的自混頻
信號r, (0 ,並送入低通濾波器B中；由於自混頻和平方操作均有高頻分量產生，因此需要低通濾波器來進行進一步處理；
[0081]S206:低通濾波器A對I路模擬對消後的自混頻信號rjt)進行濾波處理，得到模擬對消後的I路零中頻信號rlp(t)，I路零中頻信號rlp(t)再依次經過射頻接收通道A和第一模數轉換器ADCl的處理，得到I路數字採樣信號I (n)，並送入數字對消單元中；低通
濾波器B對Q路模擬對消後的自混頻信號n 進行濾波處理，得到模擬對消後的Q路零中
頻信號巧(丨)，Q路零中頻信號仏(/)再依次經過射頻接收通道B和第二模數轉換器ADC2的處理，得到Q路數字採樣信號Q (n)，並送入數字對消單元中；
[0082]S207:數字對消單元根據接收的I路數字採樣信號I (n)、Q路數字採樣信號Q (n)，以及數位訊號發射處理單元傳送的數字發射信號tx(n)、信道/延時估計單元輸出的時延估計參數T (k)和信道估計參數h(k)，進行數字對消處理，得到數字對消信號rx(n)； [0083]S208:信道/延時估計單元利用數字對消單元輸出的數字對消信號rx (n)、I路數字採樣信號I (n)、Q路數字採樣信號Q(n)和數位訊號發射處理單元輸出的數字發射信號tx(n)進行自幹擾信道的延時、增益和相移估計，得到新的時延估計參數T (k)和信道估計參數h (k)，並分別送入延時模塊、射頻幹擾重建模塊和數字對消單元，再返回步驟S203，重複執行，直到對消效果達到最佳，完成自幹擾對消，其中，k表示第k次估計操作，本次估計得到的時延估計參數T (k)和信道估計參數h(k)是將數字對消信號rx(n)中的殘餘自幹擾特性和第k-1次的自幹擾特性進行累積而成；
[0084]S209:數位訊號接收處理單元對完成自幹擾對消後的數字對消信號rx(n)進行接收處理，包括數位訊號發射處理單元的逆過程和必要的時頻同步等，得到遠端發射機業務
信息的估計值。
[0085]具體的，信道/延時估計單元中的延時估計模塊和信道估計模塊均可以採用盲估計和非盲估計的方法，延時估計模塊採用數字對消之前的信號I (n)和Q(n)進行延時估計，信道估計模塊採用數字對消之後的信號rx(n)進行信道估計。
[0086]具體的，在信號發射的過程中，如果在數位訊號發射處理單元中對原始信號b(i)做了某些處理，如加密、信源編碼、糾錯解碼、信道編碼、交織、上採樣等，則在信號接收的過程中，也會做相對應的反處理，如解密、解碼、去交織、下採樣等。
【權利要求】
1.一種平坦衰落環境下全雙工收發機，其特徵在於:它包括天線單元、數位訊號發射處理單元、數位訊號接收處理單元、信道/延時估計單元、控制接口、模擬對消單元和數字對消單元，數位訊號發射處理單元接收原始信號b (i)，數位訊號發射處理單元的輸出通過數模轉換器DAC與射頻發射通道相連，數位訊號發射處理單元的輸出還分別與信道/延時估計單元和數字對消單元相連，射頻發射通道的輸出端與天線單元的發射端相連，射頻發射通道的輸出端也與模擬對消單元相連； 模擬對消單元包括延時模塊、耦合器、射頻幹擾重建模塊、乘法器、加法器和低通濾波器，天線單元的接收端與耦合器相連，耦合器的一路輸出通過乘法器A和加法器A與低通濾波器A相連，耦合器的另一路輸出通過乘法器B和加法器B與低通濾波器B相連，射頻發射通道的輸出端與延時模塊的信號輸入端相連，延時模塊的輸出端分別與乘法器A、乘法器B和射頻幹擾重建模塊的輸入端相連，射頻幹擾重建模塊的輸出端分別與加法器A和加法器B相連，低通濾波器A的輸出端通過射頻接收通道A與第一模數轉換器ADCl相連，低通濾波器B的輸出端通過射頻接收通道B與第二模數轉換器ADC2相連，第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2的輸出端分別連接數字對消單元，第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2的輸出端也分別與信道/延時估計單元相連，數字對消單元的輸出端分別與數位訊號接收處理單元和信道/延時估計單元相連，信道/延時估計單元的參數輸出端分別與控制接口和數字對消單元相連，控制接口的輸出端分別與延時模塊和射頻幹擾重建模塊的控制端相連。
2.根據權利要求1所述的一種平坦衰落環境下全雙工收發機，其特徵在於:它還包括數字上變頻器DUC，數字上變頻器DUC置於數位訊號發射處理單元與數模轉換器DAC之間，用於對數位訊號發射處理單元輸出的信號進行上變頻處理。
3.根據權利要求1所述的一種平坦衰落環境下全雙工收發機，其特徵在於:所述射頻接收通道A所處的I路接收通道與射頻接收通道B所處的Q路接收通道的結構相互對稱。`
4.根據權利要求1所述的一種平坦衰落環境下全雙工收發機，其特徵在於:所述的射頻幹擾重建模塊包括平方器、I路增益子模塊和Q路增益子模塊，延時模塊的輸出端與平方器的輸入端相連，平方器的輸出端分別與I路增益子模塊和Q路增益子模塊相連，信道/延時估計單元的輸出端通過控制接口分別連接I路增益子模塊和Q路增益子模塊，I路增益子模塊的輸出端與加法器A的輸入端相連，Q路增益子模塊的輸出端與加法器B的輸入端相連。
5.根據權利要求1所述的一種平坦衰落環境下全雙工收發機，其特徵在於:所述的數字對消單元由數字延時器A、增益/延時校正模塊和除法器組成，數字延時器A的輸入端分別連接數位訊號發射處理單元的輸出端和信道/延時估計單元的輸出端，數字延時器A的輸出端分別與增益/延時校正模塊和除法器相連，增益/延時校正模塊的輸入端分別與信道/延時估計單元、第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2相連，增益/延時校正模塊的輸出端與除法器相連，通過除法器輸出數字對消信號。
6.根據權利要求1所述的一種平坦衰落環境下全雙工收發機，其特徵在於:所述的信道/延時估計單元包括數字延時器B、延時估計模塊和信道估計模塊，數字延時器B的輸入端與數位訊號發射處理單元的輸出端相連，輸出端分別連接延時估計模塊和信道估計模塊，延時估計模塊的輸入端分別連接第一模數轉換器ADCl和第二模數轉換器ADC2，輸出端連接信道估計模塊和數字延時器B，延時估計模塊還輸出時延估計參數，信道估計模塊的輸入端與數字對消單元的輸出端相連，並輸出信道估計參數。
7.根據權利要求1所述的一種平坦衰落環境下全雙工收發機，其特徵在於:所述的控制接口採用邏輯接口或數字模擬轉換接口。
8.—種平坦衰落環境下全雙工自幹擾對消方法，其特徵在於:它包括一個信號發射步驟和一個信號接收步驟，所述信號發射包括如下子步驟: 5101:數位訊號發射處理，原始信號b(i)通過數位訊號發射處理單元處理後，得到數字發射信號tx(n)，數字發射信號tx(n)分別送往信號/延時估計單元、數字對消單元和數模轉換器DAC，其中，b(i)代表發射天線第i個符號持續時間內發射的信號； 5102:數模轉換器DAC對數字發射信號tx(n)進行數模轉換，並經過射頻發射通道得到射頻發射信號s (t)； S103:射頻發射信號s(t)通過天線單元的發射端發射出去，與此同時，射頻發射信號s(t)還送入模擬對消單元； 所述信號接收包括如下子步驟: 5201:天線單元的接收端將收到的和信號r(t)送入耦合器； 5202:耦合器對和信號r(t)進行耦合處理，輸出相位相差/2、時延相同的兩路信號，即I路信號r』 (t)和Q路信號r " (t)，並分別送入I路接收通道和Q路接收通道； 5203:模擬對消單元中的延時模塊接收步驟S103送入的射頻發射信號s (t)，並根據信道/延時估計單元輸出的時延估計參數T (k)，對射頻發射信號S (t)進行延時處理，得到射頻延時信號d(t)，並分別送入射頻幹擾重建模塊、I路接收通道和Q路接收通道； 5204:射頻幹擾重建模塊將射頻延時信號d(t)和信道/延時估計單元輸出的信道估計參數h (k)聯合得到I路重建信號I。(t)和Q路重建信號/,.(t)，I路重建信號I。(t)送入I路接收通道的加法器A中，Q路重建信號/,.⑴送入Q路接收通道的加法器B中； S205:1路接收通道的乘法器A將耦合器輸出的I路信號r』 (t)和延時模塊輸出的射頻延時信號d (t)進行運算得到I路自混頻信號h (t)，I路自混頻信號T1 (t)送入加法器A中，在加法器A中與射頻幹擾重建模塊輸出的I路重建信號1。(0進行加法運算，得到I路模擬對消後的自混頻信號r。(t)，並送入低通濾波器A中；Q路接收通道的乘法器B將耦合器輸出的Q路信號r" (t)和延時模塊輸出的射頻延時信號d(t)進行運算得到Q路自混頻信號Q路自混頻信號r/G)送入加法器B中，在加法器B中與射頻幹擾重建模塊輸出的Q路重建信號h (t)進行加法運算，得到Q路模擬對消後的自混頻信號(r)，並送入低通濾波器B中； S206:低通濾波器A對I路模擬對消後的自混頻信號rjt)進行濾波處理，得到模擬對消後的I路零中頻信號rlp (t)，I路零中頻信號rlp (t)再依次經過射頻接收通道A和第一模數轉換器ADCl的處理，得到I路數字採樣信號I (n)，並送入數字對消單元中；低通濾波器B對Q路模擬對消後的自混頻信號rc 進行濾波處理，得到模擬對消後的Q路零中頻信號rlp [t) , Q路零中頻信號nP 再依次經過射頻接收通道B和第二模數轉換器ADC2的處理，得到Q路數字採樣信號Q(n)，並送入數字對消單元中； 5207:數字對消單元根據接收的I路數字採樣信號I (n)、0路數字採樣信號Q(n)，以及數位訊號發射處理單元傳送的數字發射信號tx(n)、信道/延時估計單元輸出的時延估計參數T (k)和信道估計參數h(k)，進行數字對消處理，得到數字對消信號rx(n)； 5208:信道/延時估計單元利用數字對消單元輸出的數字對消信號rx(n)、I路數字採樣信號I (n)、Q路數字採樣信號Q(n)和數位訊號發射處理單元輸出的數字發射信號tx(n)進行自幹擾信道的延時、增益和相移估計，得到新的時延估計參數T (k)和信道估計參數h (k)，並分別送入延時模塊、射頻幹擾重建模塊和數字對消單元，再返回步驟S203，重複執行，直到對消效果達到最佳，完成自幹擾對消，其中，k表示第k次估計操作，本次估計得到的時延估計參數T (k)和信道估計參數h(k)是將數字對消信號rx(n)中的殘餘自幹擾特性和第k-1次的自幹擾特性進行累積而成； 5209:數位訊號接收處理單元對完成自幹擾對消後的數字對消信號rx(n)進行接收處理，得到遠端發射機業務信息的估計值6,.(/)。
9.根據權利要求8所述的一種平坦衰落環境下全雙工自幹擾對消方法，其特徵在於:所述的數字發射信號tx (n)在送入數模轉換器DAC之前還包括一個通過數字上變頻器DUC對數字發射信號tx(n)進行數字上變頻處理的步驟。
10.根據權利要求8所述的一種平坦衰落環境下全雙工自幹擾對消方法，其特徵在於:所述的I路信號r』 (t)和Q路信號r " (t)相位相差2是指I路信號r』 (t)和Q路信號r"⑴的相位差屬於集合{> (l/2+k),k = 0, ±1，±2...}。
【文檔編號】H04L25/03GK103634022SQ201310662805
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】魯宏濤, 邵士海, 唐友喜, 沈瑩, 潘文生 申請人:電子科技大學