CN108206734A - 一种基于ssk的全双工自干扰消除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于SSK的全双工自干扰消除方法，在每个通信节点配备一根接收天线和至少两根发射天线，不同的发射天线位于不同的空间位置；系统采用SSK方式进行调制，每根发射天线只发送一个单频载波调制符号；在进行全双工通信前，对节点进行校准，使接收天线接收到的来自同节点的每根发射天线的信号都有相同的幅度和相位；在进行全双工通信时，接收天线接收的信号包括目标信号和自干扰信号，自干扰信号接近于频域上容易区分的单频信号，经过接收滤波器消除该单频信号。该方法简单高效，可以保证很好的通信质量。

Description

一种基于SSK的全双工自干扰消除方法
技术领域
本发明涉及发射机天线选择、天线的信号调制方法和自干扰消除的方法，具体涉及一种基于SSK(空间位移键控调制)的全双工自干扰消除技术，属于无线通信领域。
背景技术
无线通信系统的一项基本任务是实现两个通信节点(A1和A2)的信息交互，信息的传输分为两个方向：(1)从A1到A2和(2)从A2到A1。如果一个通信节点采用两根天线，一根作为发射天线，另一根作为接收天线，通信节点在接收天线信号中消除来自自身发射天线的信号，则可以在同一频率和同一时隙中实现双向通信。这种通信方式称为全双工。自干扰消除将成为全双工通信系统需要解决的核心问题。
发明内容
将全双工系统中的每个节点扩展为多根发射天线和一根接收天线，并基于天线选择发射的信息调制技术，本发明提出了一种有效的自干扰消除技术。
本发明的技术方案如下：
一种全双工自干扰消除方法，在每个通信节点配备一根接收天线和至少两根发射天线，不同的发射天线位于不同的空间位置；系统采用SSK(空间位移键控调制)方式进行调制，其特征在于，每根发射天线只发送一个单频载波调制符号；在进行全双工通信前，对节点进行校准，使接收天线接收到的来自同节点的每根发射天线的信号都有相同的幅度和相位；在进行全双工通信时，接收天线接收的信号包括目标信号和自干扰信号，自干扰信号接近于频域上容易区分的单频信号，经过一接收滤波器消除该单频信号。
上述自干扰消除方法中，对节点进行校准的具体方法可以是：在进行全双工通信之前，先由发射天线发射一段足够长(即使每一根发射天线都有足够长的工作时间，以进行调幅和调相)的已知序列，由该节点的接收天线接收，以接收天线接收到的某根发射天线的信号为基准，对其他发射天线进行调幅和调相，使每根发射天线的信号都有相同的幅度和相位，达到校准目的。
校准时的调幅和调相可以在射频进行，如图1所示，通过与每根发射天线相连的调幅和调相装置直接对调制后的发射信号进行调节。校准时的调幅和调相也可以在基带进行，如图2所示，全双工节点在将要发射的基带信号进行调幅和调相，然后乘以AcosωCt进行调制，间接完成发射信号的调幅和调相。
上述自干扰消除方法中，由于每根发射天线发射的信号都是单频载波调制符号，因此在进行校准之后，接收天线接收到的自干扰信号接近于频域上容易区分的单频信号，通过接收滤波器消除该单频信号即实现自干扰信号的消除。
消除自干扰信号的具体做法可以是在射频进行滤波，将接收到的信号通过一个接收天线相连的陷波滤波器(其频率响应如图3所示)实现自干扰信号的消除；也可以将接收到的信号下变频到基带，然后进行隔直滤波即可。
本发明的全双工自干扰消除方法是基于系统采用SSK方式进行调制，其工作原理如下：
发送信息时，在每一时刻，只有一根发射天线处于工作状态，其余发射天线的发射功率为零。不同的码组对应不同的发射天线，例如，参见图1，全双工节点1具有Tx0～TxN-1共N根发射天线和Rx1一根接收天线，当发送的信号为“0”时发射天线Tx0处于工作状态，发射天线Tx1～TxN-1发射功率为零；当发送的信号为“1”时发射天线Tx1处于工作状态，其他发射天线发射功率为零。每根发射天线只发送一个单频载波调制符号，如s(t)＝Acosωct(0≤t≤Ts,Ts为一个符号持续时间)，其中A为信号振幅，ωc为调制信号的中心频率。
另一节点接收信息时，如图1所示，由于发射天线处于不同的空间位置，因此节点1的不同发射天线与节点2的接收天线Rx2之间的信道将会有不同的信道参数hi,2，hi,2为节点1的第i根发射天线Txi到节点2的接收天线Rx2的信道参数。接收天线Rx2根据接收到的信号估计出信道参数，根据估计出的信道参数就可以确定信号来自于哪根发射天线，也就能确定发射的码组。
本发明的全双工自干扰消除技术，在进行全双工通信之前，需要对全双工节点进行校准，如图1所示。校准的目的是使接收天线Rx1接收到的来自每根发射天线的信号都有相同的幅度和相位。具体方法为，在进行全双工通信之前，先由发射天线发射一段足够长的已知序列，由该节点的接收天线Rx1接收，以接收天线接收到的某根发射天线Txi的信号为基准，然后与每根发射天线相连的调幅和调相装置根据从接收天线反馈回来的信号进行调节，达到校准目的。
本发明基于SSK的全双工自干扰消除技术，校准时的调幅和调相可以在射频进行，如图1所示；也可以在基带进行，如图2所示，全双工节点在将要发射的基带信号进行调幅和调相，然后乘以Acosωct进行调制，间接完成发射信号的调幅和调相。
本发明基于SSK的全双工自干扰消除技术，由于每根发射天线发射的都是单频信号，因此在完成了上述校准步骤之后，接收天线Rx1接收到的自干扰信号将很接近连续的单频信号，其频谱位于ωc附近很窄的频带内。当开始进行全双工数据传输时，接收天线Rx1会同时接收到目标信号和自干扰信号，在频谱上，目标信号和自干扰信号很容易区分。想要消除自干扰信号，只需要将接收到的信号通过一个频率响应如图3所示的接收滤波器即可；或者将接收到的信号下变频到基带，然后进行隔直滤波即可。
本发明的优点：本发明所述的自干扰消除技术，实现方法非常简单，通过对发射天线发射的信号进行调幅和调相，使得接收天线接收到的自干扰信号接近于频域上容易区分的单频信号，通过一个简单的接收滤波器就可以完成自干扰消除。另外，由于自干扰信号的带宽非常窄，所以自干扰消除后，目标信号的波形不会受到太大影响，因而该技术可以保证很好的通信质量。
附图说明
图1.本发明基于SSK的自干扰消除方法发射信号在射频进行调幅调相的示意图。
图2.本发明基于SSK的自干扰消除方法发射信号在基带进行调幅调相的示意图。
图3.接收滤波器频率响应。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例进一步阐述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
(一)通信节点
如图1中的节点1所示，全双工通信节点配备至少两根发射天线Tx0，Tx1，……，TxN-1，以及一根接收天线Rx1，不同的发射天线位于不同的空间位置，系统采用SSK方式进行调制。每根发射天线都接有幅度和相位调节装置。接收滤波器与接收天线相连，用于自干扰消除。
(二)信号发射过程
在每一时刻，只有一根发射天线处于工作状态，其余发射天线的发射功率为零。不同的码组对应不同的发射天线，每根发射天线只发送一个单频载波调制符号，如s(t)＝Acosωct(0≤t≤Ts,Ts为一个符号持续时间)。
(三)信号接收过程
由于发射天线处于不同的空间位置，因此节点1的不同发射天线与节点2的接收天线Rx2之间的信道将会有不同的信道参数hi2，即使经过了校准，各个hi2也会不同。接收天线Rx2根据接收到的信号估计出信道参数，根据估计出的信道参数就可以确定信号时来自于哪根发射天线，也就能确定发射的码组。
(四)自干扰消除
如图1所示，在进行全双工通信之前，需要对全双工节点进行校准，校准的目的是使接收天线Rx1接收到的来自每根发射天线的信号都有相同的幅度和相位。具体方法为，在进行全双工通信之前，先由发射天线发射一段足够长的已知序列，由该节点的接收天线Rx1接收，以接收天线接收到的某根发射天线Txi的信号为基准，然后调节与每根发射天线相连的调幅和调相装置，达到校准目的。
直接将接收天线接收的信号经过频率响应如图3所示的接收滤波器，或者将接收到的信号下变频到基带，然后进行隔直滤波即可消除自干扰。

Claims (5)

1.一种全双工自干扰消除方法，在每个通信节点配备一根接收天线和至少两根发射天线，不同的发射天线位于不同的空间位置；系统采用SSK方式进行调制，其特征在于，每根发射天线只发送一个单频载波调制符号；在进行全双工通信前，对节点进行校准，使接收天线接收到的来自同节点的每根发射天线的信号都有相同的幅度和相位；在进行全双工通信时，接收天线接收的信号包括目标信号和自干扰信号，自干扰信号接近于频域上容易区分的单频信号，经过接收滤波器消除该单频信号。
2.如权利要求1所述的全双工自干扰消除方法，其特征在于，在进行全双工通信前，对节点进行校准的方法是：先由发射天线发射一段已知序列，由该节点的接收天线接收，以接收天线接收到的某根发射天线的信号为基准，对其他发射天线进行调幅和调相，使每根发射天线的信号都有相同的幅度和相位。
3.如权利要求2所述的全双工自干扰消除方法，其特征在于，校准时的调幅和调相在射频进行，或者在基带进行。
4.如权利要求1所述的全双工自干扰消除方法，其特征在于，在进行全双工通信时，将接收天线接收到的信号通过一个陷波滤波器在射频进行滤波，实现自干扰信号的消除。
5.如权利要求1所述的全双工自干扰消除方法，其特征在于，在进行全双工通信时，将接收天线接收到的信号下变频到基带，然后进行隔直滤波，实现自干扰信号的消除。
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