CN104052531A - 自干扰信号消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自干扰信号消除方法及装置，通过采用多支路模型来克服单支路模型存在的重建信号和自干扰信号的群时延不能精确对齐和不能抑制多径的缺点，将耦合的发射模拟信号和接收到的自干扰模拟信号采样到数字域上进行比较，生成多支路的参数，保证了全双工无线通讯在宽带上和多径下的自干扰消除性能。

Description

自干扰信号消除方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机及通信技术领域，尤其涉及一种自干扰信号消除方法及装置。

背景技术

在现有的通信系统中，一般采用频分双工（FDD：Frequency DivisionDuplex）或时分双工（TDD：Time Division Duplex）的方式进行通信。FDD系统中，利用不同频率进行上下行通信。TDD系统中，接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用时隙来分离接收和传送信道。两种通信方式的信号都只能在某一时间内或某一个具体频段上进行通信。

全双工（FD：Full Duplex）无线通讯技术是一种有别于TDD和FDD的技术。利用该技术可以实现同时同频的通讯。该技术的原理如图1所示，每个通讯设备均有一个发射天线和一个接收天线，能够同时同频地发送和接收信号，但是，两个通讯设备在同时同频进行通讯时，通讯设备1的接收天线不仅会收到来自通讯设备2的发射天线发送的有用信号，也会收到自己的发射天线发送的信号，即为自干扰信号。并且由于通讯设备1的发射天线和接收天线的距离相当近，自干扰信号的强度往往远高于通讯设备2发送的有用信号。

针对以上问题而产生的自干扰信号消除技术，其基本原理是由于通讯设备“知道”自己的发射信号，从而通过某种手段在接收天线处将这种自干扰信号消除。目前解决自干扰问题的方法基本分为三类：天线消除、模拟消除、基带数字消除。在传统的单支路调幅调相模拟消除中，如图2所示，采用一个可调衰减器和可调移相器来调整耦合发射信号的幅度和相位以得到干扰重建信号，干扰重建信号与自干扰信号的幅度尽量一致，相位尽量反相。

而对于宽带信号来说，由于干扰重建信号和自干扰信号的群时延不能精确对齐，这种重建方法只能在一个频点上对齐，因此消除的性能都带有一定频选性，即某些频带消除性能很好，另外一些频带消除性能相对较差。这样即使经过模拟消除后，整个带宽内不同频率点上的残余的噪声水平相差很大，如果整个带宽内的消除差别大于发射链路的信噪比，那么即使是经过数字消除后，某些频带上的残留噪声仍然不能接近底噪，影响全双工技术的应用范围。另外，传统的调幅调相模拟消除只能对多径中的一条径进行抑制，而不能抑制其他径。因此当自干扰信号是一个多径信号，且主径和其他径相差不大的情况下，消除性能将大大降低。

发明内容

本发明实施例提供自干扰信号消除方法及装置，以解决现有自干扰信号消除技术中存在的干扰重建信号和自干扰信号的群时延不能精确对齐以及不能抑制多径的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，提供一种自干扰信号消除方法，所述方法包括以下步骤：

将发射信号耦合出第一子信号，并将所述第一子信号分成若干个支路信号，对其中一个支路信号进行下变频并采样到数字域上作为第一输入信号，其他支路信号作为重建支路信号；

将带有自干扰信号的接收信号耦合出第二子信号，对所述第二子信号下变频并采样到数字域上作为第二输入信号；

对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行比较和计算，得到各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数；

对各个重建支路信号分别进行延时，并利用所述各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数分别调整其幅度和相位；

将所有调整后的重建支路信号进行合并得到干扰重建信号；

将所述干扰重建信号与带有自干扰信号的接收信号进行合并，以消除自干扰信号。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，在将所述第一子信号分成若干支路信号时，所述支路信号的个数为三个或三个以上。

在第一方面的第二种可能的实现方式中，在对各个重建支路信号进行延时时，分别延时不同的时间。

第二方面，提供了一种自干扰信号消除装置，所述装置包括第一定向耦合器、第一功分器、第二定向耦合器、幅相自适应控制模块、若干固定延时模块、若干可调衰减器、若干可调相位器、第二功分器和双向耦合器；

所述第一定向耦合器连接在通讯设备的发射通道上，用于将发射信号耦合出第一子信号；

所述第一功分器包括一个输入端和若干个输出端，其输入端连接第一定向耦合器，用于将第一子信号分成若干个支路信号，所述若干个支路信号包括第一输入信号和若干个重建支路信号；

所述第二定向耦合器连接在通讯设备的接收通道上，用于将带有自干扰信号的接收信号耦合出第二子信号；

所述幅相自适应控制模块连接第二定向耦合器和第一功分器的其中一个输出端，用于对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行比较和计算，得到各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数；

所述若干个固定延时模块、若干个可调衰减器、若干个可调相位器串联成若干个串路，并分别连接所述第一功分器的其他输出端，用于对第一功分器其他输出端的各个重建支路信号分别进行延时、调幅和调相；

所述第二功分器包括若干个输入端和一个输出端，其若干个输入端分别连接各个串路，用于将所有调整后的重建支路信号进行合并得到干扰重建信号；

所述双向耦合器的两个输入端分别连接第二功分器的输出端和第二定向耦合器，用于将所述干扰重建信号与带有自干扰信号的接收信号进行合并消除自干扰信号。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第一功分器的输出端的个数为三个或三个以上。

在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述若干个可调衰减器，若干个可调相位器连接幅相自适应控制模块，用于接收各自的幅度衰减参数或相位移动参数。

第三方面，提供了一种通讯设备，所述通讯设备包括如上所述的自干扰信号消除装置。

本发明实施例中，通过采用多支路模型来克服单支路模型存在的重建信号和自干扰信号的群时延不能精确对齐和不能抑制多径的缺点，将耦合的发射模拟信号和接收到的自干扰模拟信号采样到数字域上进行比较，生成多支路的参数，保证了全双工无线通讯在宽带上和多径下的自干扰消除性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的全双工无线通讯技术的原理示意图；

图2为现有技术的单支路调幅调相模拟自干扰消除技术的结构示意图；

图3为本发明实施例的自干扰信号消除方法的流程示意图；

图4为本发明实施例的自干扰信号消除装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图3为本发明实施例的自干扰信号消除方法的流程示意图，如图3所示，本发明实施例的自干扰信号消除方法可以包括以下步骤：

S1：将发射信号耦合出第一子信号，并将所述第一子信号分成若干个支路信号，对其中一个支路信号进行下变频并采样到数字域上作为第一输入信号，其他支路信号作为重建支路信号；

S2：将带有自干扰信号的接收信号耦合出第二子信号，对所述第二子信号下变频并采样到数字域上作为第二输入信号；

S3：对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行比较和计算，得到各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数；

S4：对各个重建支路信号分别进行延时，并利用所述各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数分别调整其幅度和相位；

S5：将所有调整后的重建支路信号进行合并得到干扰重建信号；

S6：将所述干扰重建信号与带有自干扰信号的接收信号进行合并，以消除自干扰信号。

其中，所述步骤S1在将所述第一子信号分成若干支路信号时，所述支路信号的个数为三个或三个以上，重建支路信号的个数为两个或两个以上。

所述步骤S4在对各个重建支路信号进行延时时，可以分别延时不同的时间，从而取得更好的自干扰消除效果。

由于所述步骤S1和S2之间并无先后承接关系，因此所述步骤S1和S2不分先后，同理对于其他没有先后承接关系的步骤均可以不分先后或同时进行。

基于上述自干扰消除原理，如图4所示，本发明又一方面提出了一种自干扰信号消除装置，其包括第一定向耦合器、第一功分器、第二定向耦合器、幅相自适应控制模块、若干固定延时模块、若干可调衰减器、若干可调相位器、第二功分器和双向耦合器；

其中，所述第一定向耦合器连接在通讯设备的发射通道上，用于将发射信号耦合出第一子信号，第一定向耦合器的输出端连接发射天线；

所述第一功分器包括一个输入端和若干个输出端，其输入端连接第一定向耦合器，用于将第一子信号分成若干个支路信号，所述若干个支路信号包括第一输入信号和若干个重建支路信号，一般情况下，支路信号的个数为三个或三个以上，以保证重建支路信号的个数为两个或两个以上，从而实现更好的自干扰消除效果；

所述第二定向耦合器连接在通讯设备的接收通道上，用于将带有自干扰信号的接收信号耦合出第二子信号；

所述幅相自适应控制模块连接第二定向耦合器和第一功分器的其中一个输出端，用于对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行比较和计算，得到各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数；

所述若干个固定延时模块、若干个可调衰减器、若干个可调相位器串联成若干个串路，并分别连接所述第一功分器的其他输出端，用于对第一功分器其他输出端的各个重建支路信号分别进行延时、调幅和调相，所述若干个可调衰减器和若干个可调相位器可通过有线或无线的方式连接幅相自适应控制模块以获得各自的幅度衰减参数或相位移动参数，并利用所述幅度衰减参数或相位移动参数进行调幅或调相；

所述第二功分器包括若干个输入端和一个输出端，其若干个输入端分别连接各个串路，用于将所有调整后的重建支路信号进行合并得到干扰重建信号；

所述双向耦合器的两个输入端分别连接第二功分器的输出端和第二定向耦合器，用于将所述干扰重建信号与带有自干扰信号的接收信号进行合并消除自干扰信号。

当然地，本领域技术人员可以将上述自干扰信号消除装置嵌入到通讯设备中，使得本发明的自干扰信号消除装置和通讯设备结合为一体，其各个部件与通讯设备的连接关系同样如图4所示，所述第一定向耦合器连接于发射通道和发射天线之间，所述第二定向耦合器和双向耦合器串联，并依次连接于接收天线和接收通道之间。

本领域普通技术人员将会理解，本发明的各个方面、或各个方面的可能实现方式可以被具体实施为系统、方法或者计算机程序产品。因此，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件等等)，或者组合软件和硬件方面的实施例的形式，在这里都统称为“电路”、“模块”或者“系统”。此外，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用计算机程序产品的形式，计算机程序产品是指存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码。

计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包含但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或者装置，或者前述的任意适当组合，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器（EPROM或者快闪存储器）、光纤、便携式只读存储器(CD-ROM)。

计算机中的处理器读取存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码，使得处理器能够执行在流程图中每个步骤、或各步骤的组合中规定的功能动作；生成实施在框图的每一块、或各块的组合中规定的功能动作的装置。

计算机可读程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行、作为单独的软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或者服务器上执行。也应该注意，在某些替代实施方案中，在流程图中各步骤、或框图中各块所注明的功能可能不按图中注明的顺序发生。例如，依赖于所涉及的功能，接连示出的两个步骤、或两个块实际上可能被大致同时执行，或者这些块有时候可能被以相反顺序执行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种自干扰信号消除方法，其特征在于，包括以下步骤：

将发射信号耦合出第一子信号，并将所述第一子信号分成若干个支路信号，对其中一个支路信号进行下变频并采样到数字域上作为第一输入信号，其他支路信号作为重建支路信号；

将带有自干扰信号的接收信号耦合出第二子信号，对所述第二子信号下变频并采样到数字域上作为第二输入信号；

对所述第一输入信号和所述第二输入信号进行比较和计算，得到各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数；

对各个重建支路信号分别进行延时，并利用所述各个重建支路信号相应的幅度衰减参数和相位移动参数分别调整其幅度和相位；

将所有调整后的重建支路信号进行合并得到干扰重建信号；

将所述干扰重建信号与带有自干扰信号的接收信号进行合并，以消除自干扰信号。

2.如权利要求1所述的自干扰信号消除方法，其特征在于，在将所述第一子信号分成若干支路信号时，所述支路信号的个数为三个或三个以上。

3.如权利要求1所述的自干扰信号消除方法，其特征在于，在对各个重建支路信号进行延时时，分别延时不同的时间。

4.一种自干扰信号消除装置，其特征在于，包括第一定向耦合器、第一功分器、第二定向耦合器、幅相自适应控制模块、若干固定延时模块、若干可调衰减器、若干可调相位器、第二功分器和双向耦合器；

所述第一定向耦合器连接在通讯设备的发射通道上；

所述第一功分器包括一个输入端和若干个输出端，其输入端连接第一定向耦合器；

所述第二定向耦合器连接在通讯设备的接收通道上；

所述幅相自适应控制模块连接第二定向耦合器和第一功分器的其中一个输出端；

所述若干个固定延时模块、若干个可调衰减器、若干个可调相位器串联成若干个串路，并分别连接所述第一功分器的其他输出端；

所述第二功分器包括若干个输入端和一个输出端，其若干个输入端分别连接各个串路；

所述双向耦合器的两个输入端分别连接第二功分器的输出端和第二定向耦合器。

5.如权利要求4所述的自干扰信号消除装置，其特征在于，所述第一功分器的输出端的个数为三个或三个以上。

6.如权利要求4所述的自干扰信号消除装置，其特征在于，所述若干个可调衰减器，若干个可调相位器连接幅相自适应控制模块。

7.一种通讯设备、其特征在于，所述通讯设备包括如权利要求4-6任一所述的自干扰信号消除装置。