CN107370706B - 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
Figure BDA0001384604490000011
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
Figure BDA0001384604490000012
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)：
Figure BDA0001384604490000021
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
Figure BDA0001384604490000022
Figure BDA0001384604490000023
S104.利用变换结果
Figure BDA0001384604490000024
得到差分误差Δ(k)的预估计值
Figure BDA0001384604490000025
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
Figure BDA0001384604490000027
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)：
Figure BDA0001384604490000028
S203.利用预估计得到差分误差
Figure BDA0001384604490000029
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
Figure BDA00013846044900000210
Figure BDA0001384604490000031
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
Figure BDA0001384604490000032
进行信号变换，获得中间变量
Figure BDA0001384604490000033
Figure BDA0001384604490000034
Figure BDA0001384604490000035
...
Figure BDA0001384604490000036
S302.根据中间变量
Figure BDA0001384604490000037
对目标信号进行恢复，恢复后的目标信号为：
Figure BDA0001384604490000039
...
优选地，所述步骤S4中z(k)展开后得到：
Figure BDA00013846044900000311
其中：
Figure BDA00013846044900000312
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
Figure BDA0001384604490000041
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)：
Figure BDA0001384604490000043
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
Figure BDA0001384604490000051
S104.利用变换结果得到差分误差Δ(k)的预估计值
Figure BDA0001384604490000054
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
Figure BDA0001384604490000057
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
Figure BDA0001384604490000058
Figure BDA0001384604490000059
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
Figure BDA00013846044900000510
进行信号变换，获得中间变量
Figure BDA00013846044900000511
Figure BDA00013846044900000513
...
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：
Figure BDA0001384604490000064
...
Figure BDA0001384604490000065
在本申请的实施例中，所述步骤S4中z(k)展开后得到：
Figure BDA0001384604490000066
其中：
Figure BDA0001384604490000067
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
Figure FDA0002218164110000011
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)：
Figure FDA0002218164110000012
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
Figure FDA0002218164110000013
Figure FDA0002218164110000014
S104.利用变换结果
Figure FDA0002218164110000015
得到差分误差Δ(k)的预估计值
Figure FDA0002218164110000016
Figure FDA0002218164110000021
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)：
Figure FDA0002218164110000022
S203.利用预估计得到差分误差
Figure FDA0002218164110000023
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
Figure FDA0002218164110000024
Figure FDA0002218164110000025
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
Figure FDA0002218164110000026
进行信号变换，获得中间变量
Figure FDA0002218164110000027
Figure FDA0002218164110000028
Figure FDA0002218164110000029
...
Figure FDA00022181641100000210
其中，Θ(k)表示校正残差：
Figure FDA0002218164110000031
S302.根据中间变量
Figure FDA0002218164110000032
对目标信号进行恢复，恢复后的目标信号为：
Figure FDA0002218164110000033
...
Figure FDA0002218164110000035
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S302中z(k)展开后得到：
Figure FDA0002218164110000036
其中：
Figure FDA0002218164110000037
Θ(k)表示校正残差。
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