CN107370706A - 一种基于频域半盲差分的ofdm信号全双工自干扰抑制方法 - Google Patents

一种基于频域半盲差分的ofdm信号全双工自干扰抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，包括以下步骤：在无目标信号发送的时隙内，本地发射机发射自干扰信号，本地接收机对自干扰信号进行接收，并生成差分信号，预估计差分误差；在正常全双工通信阶段，本地接收机对远端发射的目标信号进行接收后，生成频域差分信号，并根据差分误差估计值对频域差分信号进行校正；根据校正后的频域差分信号，对目标信号进行恢复。本发明提供了一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，不依赖于完整的信道估计，在频域就能够完成自干扰抑制，提升全双工系统的干扰抑制能力。

Description

一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法
技术领域
本发明涉及全双工自干扰抑制，特别是涉及一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法。
背景技术
随着通信技术的发展，全双工技术在通信领域起到着越来越重要，全双工通信的双方通能在同一时刻进行发送和接收操作,实现数据的传输；在全双工方式下,通信系统的每一方都设置了发送机和接收机，因此，能控制数据同时在两个方向上传送；无需进行方向的切换，因此,没有切换操作所产生的时间延迟。
但是，在无线通信领域，由于全双工通信的每一方同时发送和接收信号，其发射机工作时会产生自干扰，对接收机产生影响，因此，为保证正常通信，就需要进行全双工自干扰抑制，传统全双工自干扰抑制技术，通常需要利用估计的自干扰信道状态信息，来重建自干扰，用于自干扰抑制；然而自干扰信道估计精度，会受到目标信号、热噪声的影响，制约自干扰抑制能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，不依赖于完整的信道估计，在频域就能够完成自干扰抑制，提升全双工系统的干扰抑制能力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，包括以下步骤：
S1.在无目标信号发送的时隙内，本地发射机发射自干扰信号，本地接收机对自干扰信号进行接收，并生成差分信号，预估计差分误差
所述步骤S1包括以下子步骤：S101.在无目标信号发送的时隙内，本地发射机发射自干扰信号，并由本地接收机对自干扰信号进行接收，接收信号Yp(k)为：
Yp(k)＝H(k)Sp(k)+Np(k)；
式中，其中k＝0,…,K-2；其中，K为子载波个数，Sp(k)为预估计阶段本地发射的参考信号，Np(k)预估计阶段的频域噪声；H(k)为第k个频点处的自干扰信道频域响应，并且Δf表示OFDM信号的子载波间隔；hl表示自干扰信道第l个抽头的幅度、τl表示自干扰信道第l个抽头对应的时延；
S102.利用预估计阶段本地发射的参考信号Sp(k)，计算差分信号tp(k)：
式中，Δ(k)＝H(k+1)-H(k)，表示差分误差；
S103.对差分信号进行变换，得到变换结果
S104.利用变换结果得到差分误差Δ(k)的预估计值
S2.在正常全双工通信阶段，本地接收机对远端发射的目标信号进行接收后，生成频域差分信号，并根据差分误差估计值对频域差分信号进行校正；
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.在正常全双工通信阶段，本地接收机对远端发射的目标信号进行接收后，将其在数字域表示为Y(k)：
Y(k)＝H(k)S(k)+Uu(k)+N(k)；
Uu(k)为从远端发射的目标信号，S(k)为正常接收阶段本地发射的自干扰符号，N(k)为正常接收阶段的频域噪声；
S202.对正常通信阶段本地接收机接收到的信号Y(k)进行处理，生成频域差分信号t(k)：
S203.利用预估计得到差分误差和正常接收阶段本地发射的自干扰符号S(k)，对频域差分信号t(k)进行校正，得到校正后的频域差分信号
S3.根据校正后的频域差分信号，以平滑滤波的方式对目标信号进行恢复。
所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.根据校正后的频域差分信号进行信号变换，获得中间变量
...
S302.根据中间变量对目标信号进行恢复，恢复后的目标信号为：
...
优选地，所述步骤S4中z(k)展开后得到：
其中：
Θ(k)表示校正残差。
本发明的有益效果是：在无目标信号的时隙，本地发射机发射自干扰信号，并由本地接收机进行接收，预估计差分误差；在正常全双工通信阶段，根据接收到的远端信号计算频域差分信号，并利用预估计得到的差分误差对其进行校正，再恢复目标信号；不依赖于完整的信道估计，在频域就能够完成自干扰抑制，提升全双工系统的干扰抑制能力。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为实施例中本发明与LS信道估计方法、传统盲干扰消除算法的效果比较示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，包括以下步骤：
S1.在无目标信号发送的时隙内，本地发射机发射自干扰信号，本地接收机对自干扰信号进行接收，并生成差分信号，预估计差分误差
所述步骤S1包括以下子步骤：S101.在无目标信号发送的时隙内，本地发射机发射自干扰信号，并由本地接收机对自干扰信号进行接收，接收信号Yp(k)为：
Yp(k)＝H(k)Sp(k)+Np(k)；
式中，其中k＝0,…,K-2；其中，K为子载波个数，Sp(k)为预估计阶段本地发射的参考信号，Np(k)预估计阶段的频域噪声；H(k)为第k个频点处的自干扰信道频域响应，并且Δf表示OFDM信号的子载波间隔；hl表示自干扰信道第l个抽头的幅度、τl表示自干扰信道第l个抽头对应的时延；
S102.利用预估计阶段本地发射的参考信号Sp(k)，计算差分信号tp(k)：
式中，Δ(k)＝H(k+1)-H(k)，表示差分误差；
S103.对差分信号进行变换，得到变换结果
S104.利用变换结果得到差分误差Δ(k)的预估计值
S2.在正常全双工通信阶段，本地接收机对远端发射的目标信号进行接收后，生成频域差分信号，并根据差分误差估计值对频域差分信号进行校正；
所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.在正常全双工通信阶段，本地接收机对远端发射的目标信号进行接收后，将其在数字域表示为Y(k)：
Y(k)＝H(k)S(k)+Uu(k)+N(k)；
Uu(k)为从远端发射的目标信号，S(k)为正常接收阶段本地发射的自干扰符号，N(k)为正常接收阶段的频域噪声；
S202.对正常通信阶段本地接收机接收到的信号Y(k)进行处理，生成频域差分信号t(k)：
S203.利用预估计得到差分误差和正常接收阶段本地发射的自干扰符号S(k)，对频域差分信号t(k)进行校正，得到校正后的频域差分信号
S3.根据校正后的频域差分信号，以平滑滤波的方式对目标信号进行恢复。
所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.根据校正后的频域差分信号进行信号变换，获得中间变量
...
S302.根据中间变量对目标信号进行恢复，恢复后的目标信号为：
...
在本申请的实施例中，所述步骤S4中z(k)展开后得到：
其中：
Θ(k)表示校正残差。
本申请在无目标信号的时隙，本地发射机发射自干扰信号，并由本地接收机进行接收，预估计差分误差；在正常全双工通信阶段，根据接收到的远端信号计算频域差分信号，并利用预估计得到的差分误差对其进行校正，再恢复目标信号；不依赖于完整的信道估计，在频域就能够完成自干扰抑制，提升全双工系统的干扰抑制能力。
在本申请的实施例中，为给出本申请相对于LS信道估计方法、传统盲干扰消除算法的优势，在自干扰多径信道时延功率谱为0.1ns、0.42ns、2.1ns、7.3ns、12ns、22ns、30ns，功率衰减为-10dB，-35dB，-45ns，-60ns，-70dB，-80dB，有效子载波个数为1024的情况下，将本申请与LS信道估计方法、传统盲干扰消除算法、以及理想情况下盲干扰消除进行对比，如图2所示，横坐标为目标信号和热噪声的功率比值；纵坐标为根据干扰消除后的信干噪比计算得到的香农容量；可见，本申请的全双工抑制方法与理想下盲干扰消除信息最为接近；因此，相比于LS信道估计方法和传统盲干扰消除算法，本发明提升了全双工系统的干扰抑制能力。

Claims (5)

1.一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.在无目标信号发送的时隙内，本地发射机发射自干扰信号，本地接收机对自干扰信号进行接收，并生成差分信号，预估计差分误差
S2.在正常全双工通信阶段，本地接收机对远端发射的目标信号进行接收后，生成频域差分信号，并根据差分误差估计值对频域差分信号进行校正；
S3.根据校正后的频域差分信号，对目标信号进行恢复。
2.根据权利要求1所述的一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下子步骤：
S101.在无目标信号发送的时隙内，本地发射机发射自干扰信号，并由本地接收机对自干扰信号进行接收，接收信号Yp(k)为：
Yp(k)＝H(k)Sp(k)+Np(k)；
式中，其中k＝0,…,K-2；其中，K为子载波个数，Sp(k)为预估计阶段本地发射的参考信号，Np(k)预估计阶段的频域噪声；H(k)为第k个频点处的自干扰信道频域响应，并且Δf表示OFDM信号的子载波间隔；hl表示自干扰信道第l个抽头的幅度、τl表示自干扰信道第l个抽头对应的时延；
S102.利用预估计阶段本地发射的参考信号Sp(k)，计算差分信号tp(k)：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>Y</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>N</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>S</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，Δ(k)＝H(k+1)-H(k)，表示差分误差；
S103.对差分信号进行变换，得到变换结果
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S104.利用变换结果得到差分误差Δ(k)的预估计值
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3.根据权利要求1所述的一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下子步骤：
S201.在正常全双工通信阶段，本地接收机对远端发射的目标信号进行接收后，将其在数字域表示为Y(k)：
Y(k)＝H(k)S(k)+Uu(k)+N(k)；
Uu(k)为从远端发射的目标信号，S(k)为正常接收阶段本地发射的自干扰符号，N(k)为正常接收阶段的频域噪声；
S202.对正常通信阶段本地接收机接收到的信号Y(k)进行处理，生成频域差分信号t(k)：
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4.根据权利要求1所述的一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：
S301.根据校正后的频域差分信号进行信号变换，获得中间变量
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S302.根据中间变量对目标信号进行恢复，恢复后的目标信号为：
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5.根据权利要求4所述的一种基于频域半盲差分的OFDM信号全双工自干扰抑制方法，其特征在于：所述步骤S4中z(k)展开后得到：
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其中：
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Θ(k)表示校正残差。
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