CN107872287B - 一种全双工小区中用户间干扰消除的方法 - Google Patents

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Abstract

同频同时全双工(Co‑frequency Co‑time Full Duplex，CCFD)技术克服了传统通信设备只能在互相正交的频率或者时间资源上分别发送和接收信号所带来的频谱资源利用率低的缺点，直接将频谱利用率提升了一倍。在小区中使用CCFD是未来5G技术的发展方向，然而，如果在小区中使用CCFD技术，不可避免的一个问题是移动用户之间会产生同频干扰，如果没有抑制掉这种干扰，那么移动用户的通信速率会显著下降。本专利提出了一种利用免费频带携带与自干扰相同的基带信号作为参考信号，从而帮助被干扰移动台消除同频干扰的方法，该方法能够有效地抑制CCFD网络系统中移动用户之间的同频干扰，为CCFD技术在实际中的推广应用打下了坚实的基础。

Description

一种全双工小区中用户间干扰消除的方法
技术领域
本发明涉及同频同时全双工无线通信领域中如何抑制小区中用户间干扰的方法，属于无线通信领域。
背景技术
全球通信用户爆炸式的增长以及对通信需求的不断提高，使得原本就不可再生的频谱资源变得极为紧张，如何提高频谱效率是新一代无线通信系统迫切需要解决的问题。同频同时全双工(Co-frequency Co-time Full Duplex，CCFD)技术克服了传统通信设备只能在互相正交的频率或者时间资源上分别发送和接收信号所带来的频谱资源利用率低的缺点，直接将频谱利用率提升了一倍。在小区中使用CCFD是未来5G技术的发展方向，然而，如果在小区中使用CCFD技术，不可避免的一个问题是移动用户之间会产生同频干扰，如果没有有效的方法抑制掉这种干扰，那么同频干扰会使得移动用户的通信速率显著下降，导致CCFD技术不如传统的TDD(时分复用)或者FDD(频分复用)。本专利提出的方法能够有效地抑制CCFD网络系统中移动用户之间的同频干扰，为CCFD技术在实际中的推广应用打下了坚实的基础。
发明内容
将全双工技术应用于无线蜂窝移动网络，为了解决同一个蜂窝小区内的移动用户之间产生的同频干扰问题，本发明提出了一种消除移动用户之间的同频干扰的方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于消除CCFD蜂窝小区内的移动用户之间的同频干扰的方法，其特征在于，
无线通信网络系统中包含若干个蜂窝小区，每个蜂窝小区内包含一个基站和若干个移动用户，基站位于蜂窝小区的正中间，位置固定，移动用户随机分布于蜂窝小区之内，可以移动；
蜂窝小区内的基站工作在CCFD的方式，即它的上行链路和下行链路可同时使用所有的频段；
蜂窝小区内的移动用户工作在TDD(时分复用)或者FDD(频分复用)模式；
为了说明本发明的消除移动用户干扰的方法，我们假设移动台1(MS1)往时隙T1、频带f1上向基站发射上行信号，同时移动台2(MS2)也在时隙T1、频带f1上从基站获取下行信号，那么MS1的发射机就会对MS2的接收机产生同频干扰。为了消除这个同频干扰，我们使用如下所示的方法。
移动台MS1的发射天线除了在时隙T1、频带f1内向基站发射信号之外，还使用免费频段f2(比如说2.4G的载波)发射同样的基带信号。
移动台MS2在接收基站于时隙T1、频带f1内发送的下行信号时，也接收免费频段f2处的射频信号，设此接收到的信号用符号s2(t)表示。
移动台MS2利用从f2频段接收到的射频信号s2(t)，将其进行移频操作使其载频变成f1，设此时的信号用符号s1(t)表示。s1(t)再经过衰减、移相和延迟操作，构造成射频消干扰信号s1c(t)。移动台MS2把收到的频带f1内的信号减去s1c(t)，于是实现了对同频干扰信号的射频干扰消除。
同时移动台MS2还可以把射频信号s2(t)变换到基带，使得MS2能在基带实现数字干扰消除。
如上文所述的MS之间的同频自干扰消除方案可以扩展到小区内所有的移动终端之间。
本发明的优点：本发明所属的方法，能够有效消除同小区内移动终端和移动终端之间的同频干扰，使得小区内的移动终端的信干噪比大大提高，从而减少误码率，提高信道容量，该方法能促进同频同时全双工技术在小区系统中的应用变成现实。
附图说明
图1系统结构示意图。
具体实施方式
(一)系统架构
全双工网络系统中包含有若干个蜂窝小区，每个蜂窝小区中有一个基站，基站工作在同频同时全双工模式，即基站的上行链路和下行链路可以在相同的频带内同时收发，且上、下行链路占用所有的频带。
同时，每个蜂窝小区中都包含若干个移动台MS，每个MS都工作在TDD或者FDD模式。
(二)MS1发射信号的过程
MS1的天线能够同时发射两个频点的射频信号，设这两个频段分别是f1和f2，其中f1是基站网络获准使用的正常频率，f2属于免费频段，比如2.4G的wifi频段。
我们设MS1利用载波频率f1向基站发送目标信号，同时MS1的天线上还叠加了载波频率为f2射频信号，f2上调制的基带信号和f1所发送的基带信号相同。
(三)MS2接收信号的过程
MS2和MS1在相同的时刻使用相同的工作频段f1，这样MS1就会对MS2产生同频干扰，这正是我们所要解决的问题，如果一个蜂窝小区内的两个MS发生这样的现象，则发信方需要执行(二)所述的步骤，收信方需要执行(三)所述的步骤。
MS2的接收机同时在两个频点f1和f2上接收信号，其中f1上包含基站下行链路传过来的目标信号和MS1发过来的同频干扰；f2上携带信号的基带部分与f1上的基带部分相同。
本专利的目的是为了消除f1上包含的同频干扰，为此，MS2将f2上携带信号先进行下变频，使其载频变成f1，再经过衰减、移向和延迟的操作得到消干扰信号，之后再让f1上收到的信号减去这个消干扰信号就得到射频干扰消除之后的信号。
f2上的信号经过进一步下变频，变成基带信号并进行A/D采样之后供后续数字消干扰之用，数字消干扰再结合之前的模拟消干扰可以把MS2的自干扰信号降的更低。

Claims (3)

1.一种能消除同频同时全双工系统中移动台之间的同频干扰的方法，其特征在于，
移动台1与移动台2都使用相同的载频频率1在相同的时刻分别发送、接收信号时，移动台1还使用另一个免费频段2发送相同的基带信号；
移动台2的接收机同时接收两个频段上的信号，其中载频频率1中携带有用的目标信号，免费频段2上的射频信号用来协助消除载频频率1上携带的同频干扰；
移动台1的发射天线能工作在至少两个频点，一个频点为载频频率1，另一个频点为免费频段2；载频频率1为基站蜂窝系统合法的工作频点；
移动台1在相同的时刻同时在载频频率1和免费频段2上发射相同的基带信号；
移动台1所使用的载频频率1和免费频段2在发送同一个信息帧期间不变，在发送不同的信息帧时可以不同，载频频率1和免费频段2的选择由一定的调度原则进行。
2.如权利要求1所述的能消除同频同时全双工系统中移动台之间的同频干扰的方法，其特征在于，移动台2的工作方式如下：
移动台2的接收天线被设计成能同时接收载频频率1和免费频段2两个频带范围的信号，当载频频率1和免费频段2的频率变化时，移动台2的接收天线也能接收；
移动台2首先将从免费频段2处接收到的射频信号s2(t)进行移频操作，使其载频变成频率1，设此时的信号用符号s1(t)表示；移动台2再将s1(t)经过衰减、移相和延迟操作，构造成射频消除干扰信号s1c(t)；移动台2把收到的频带载频频率1内的信号减去s1c(t)，于是实现了对同频干扰信号的射频干扰消除；
移动台2再把射频信号s2(t)进一步下变频变换到基带；基带信号经过模拟数字转换之后变成数字基带信号S(n)；移动台2在基带减去经过变换的S(n)，就得到经过数字消干扰的目标信号；其中，数字消干扰所使用的方法，包括延迟、幅度估计、信道估计、卷积；
所述的能消除同频同时全双工系统中移动台之间的同频干扰的方法可以扩展到小区内所有的移动终端之间。
3.如权利要求2所述的能消除同频同时全双工系统中移动台之间的同频干扰的方法，其特征在于，该方法并不施加在同一小区内的所有的移动台之间，而是当某两个移动台之间的同频干扰大于某一设定值之后再进行的。
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