CN205195736U - 全双工系统的自干扰消除装置及基站本地系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种全双工系统的自干扰消除装置及基站本地系统，所述自干扰消除装置包括脉冲发生器、伪随机噪声发生器、信号合成电路、数字域符号同步机制发生器、信道估计器和干扰消除器；所述脉冲发生器和所述伪随机噪声发生器分别与所述信号合成电路连接，所述信号合成电路还与DAC(数模变换器)连接；所述数字域符号同步机制发生器与所述信号合成电路连接；所述信道估计器分别与ADC(模数变转换器)、所述数字域符号同步机制发生器、所述伪随机噪声发生器连接；所述干扰消除器分别与所述脉冲发生器和所述信道估计器连接。本实用新型能够有效消除全双工系统的自干扰，显著改善收发双工系统的频谱利用率和收发电磁兼容等性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种全双工系统的自干扰消除装置及基站本地系统。
背景技术
无线信号的接收子系统和发射子系统工作在相同时间和相同频率时，该系统称为全双工系统。全双工系统在解决频谱利用率方面，较传统的时分双工或频分双工，频谱利用率能够提升一倍。该系统在解决收发系统电磁兼容性问题方面，也较传统的空间收发隔离、收发分时隔离等具有设备尺寸小、无收发分时隔离引起的覆盖盲区等优势。近年来，随着技术进步，全双工系统已得到无线通信领域广泛关注、研究和验证，并成为第五代移动通信系统的关键技术之一，有望在将来得到商用。
图1示出了现有的全双工系统中基站本地系统与远端终端系统之间的通信示意图。基站本地系统的数字发射信号依次通过DAC(数模变换器)101、发送射频通道102和发射天线103发送出去，远端终端系统的接收天线201接收数字发射信号，远端终端系统的发射信号通过远端终端系统的发射天线202发送出去，基站本地系统的接收天线104接收远端终端系统的发射信号，接收到的信号依次通过接收射频通道105和ADC(模数变换器)105形成数字接收信号并输出。在实际应用中，基站本地系统的接收天线104接收到的信号不仅包括了远端终端系统的发射信号还包括了基站本地系统的数字发射信号，使得基站本地系统的发送子系统(包括DAC101、发送射频通道102和发射天线103)对基站本地系统的接收子系统(包括接收天线104、接收射频通道105和ADC106)形成了干扰。
发送子系统对接收子系统的干扰是影响全双工系统性能的关键因素。消除发送子系统对接收子系统的自干扰是保证全双工系统良好性能的关键。已有大量研究结果表明，通过方向性自干扰抑制技术、天线隔离技术、射频模拟干扰消除技术、数字干扰消除技术等，自干扰强度抑制比背景噪声功率低3dB，对接收性能没有明显影响。其中，数字干扰消除技术因其实现简单、符合数字化趋势等优点而备受关注，成为全双工系统自干扰消除的必选技术。
数字干扰消除技术借助于精确的自干扰信道估计技术来实现数字域的自干扰消除。接收子系统接收来自发射子系统的已知的导频符号，并借此估计信道特性和消除自干扰。然而，现有的导频设计主要还是用于基站本地系统和远端终端系统之间的通信信道估计，而非基站本地系统的发射子系统到接收子系统的自干扰消除，使得用于全双工系统的自干扰消除效果不佳。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中难以消除全双工系统的自干扰的缺陷，提供一种全双工系统的自干扰消除装置及基站本地系统。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本实用新型提供一种全双工系统的自干扰消除装置，所述全双工系统包括DAC(数模变换器)、发送射频通道、发射天线、接收天线、接收射频通道和ADC(模数变换器)，所述DAC通过所述发送射频通道与所述发射天线连接以形成发送子系统，所述接收天线通过所述接收射频通道与所述ADC连接以形成接收子系统，其特点是，所述自干扰消除装置包括：用于产生基站数字脉冲信号的脉冲发生器、用于产生伪随机序列的伪随机噪声发生器、信号合成电路、数字域符号同步机制发生器、信道估计器和干扰消除器；
所述脉冲发生器和所述伪随机噪声发生器分别与所述信号合成电路连接，所述信号合成电路还与所述DAC连接，所述信号合成电路用于接收所述基站数字脉冲信号和所述伪随机序列并输出导频脉冲和数据脉冲至所述DAC，以将所述导频脉冲和所述数据脉冲通过所述发送子系统发送出去；
所述数字域符号同步机制发生器与所述信号合成电路连接，所述数字域符号同步机制发生器用于产生所述导频脉冲和所述数据脉冲的序列的索引；
所述信道估计器分别与所述ADC、所述数字域符号同步机制发生器、所述伪随机噪声发生器连接，所述信道估计器用于接收所述接收子系统接收的接收信号和所述伪随机序列，按照所述数字域符号同步机制发生器产生的导频脉冲的索引提取导频脉冲，获得用于表征导频脉冲上的信道特性的第一信号和用于表征非导频的数据脉冲上的信道特性的第二信号；
所述干扰消除器分别与所述脉冲发生器和所述信道估计器连接，所述干扰消除器用于接收所述脉冲信号、所述第一信号和所述第二信号并从所述接收信号中消除干扰信号。
本技术方案能够有效消除全双工系统的自干扰，显著改善接收性能。其中，伪随机噪声发生器的使用能够防止导频信号被检测。
较佳地，所述脉冲发生器为矩形脉冲发生器或三角波脉冲发生器。
较佳地，所述信号合成电路还用于将所述导频脉冲和所述数据脉冲合成数据帧并输出所述数据帧至所述DAC，以将所述数据帧通过所述发送子系统发送出去。
本发明还提供一种基站本地系统，其特点是，包括上述全双工系统和上述各优选条件任意组合的一种自干扰消除装置；
所述全双工系统的发送子系统用于将所述导频脉冲和所述数据脉冲发送出去；
所述接收子系统用于接收接收信号。
较佳地，所述全双工系统还包括限幅器，所述接收天线通过所述限幅器与所述接收射频通道连接。
其中，所述限幅器能够避免输入信号功率过大，烧毁接收链路。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型能够有效消除全双工系统的自干扰，显著改善收发双工系统的频谱利用率和收发电磁兼容等性能。同时本实用新型还采用低功率设计，能够降低功率损耗，保证有用带宽，另外还能达到防止导频信号被检测，保证密度和降低开销的效果。
附图说明
图1为现有的全双工系统中基站本地系统与远端终端系统之间的通信示意图。
图2为本实用新型实施例的基站本地系统的示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
实施例
如图2所示，一种基站本地系统包括全双工系统及所述全双工系统的自干扰消除装置。
其中，所述全双工系统包括DAC101、发送射频通道102、发射天线103、接收天线104、接收射频通道105、ADC106和限幅器107。所述DAC101通过所述发送射频通道102与所述发射天线103连接以形成发送子系统，所述接收天线104依次通过所述限幅器107和所述接收射频通道105与所述ADC106连接以形成接收子系统。所述发送子系统用于发送发射信号，所述接收子系统用于接收接收信号。
所述自干扰消除装置包括：用于产生基站数字脉冲信号的脉冲发生器301、用于产生伪随机序列的伪随机噪声发生器302、信号合成电路303、数字域符号同步机制发生器304、信道估计器305和干扰消除器306。所述脉冲发生器301可以为矩形脉冲发生器或三角波脉冲发生器。
所述脉冲发生器301和所述伪随机噪声发生器302分别与所述信号合成电路303连接，所述信号合成电路303还与所述DAC101连接，所述信号合成电路303用于接收所述基站数字脉冲信号和所述伪随机序列并输出导频脉冲和数据脉冲至所述DAC101，以将所述导频脉冲和所述数据脉冲通过所述发送子系统发送出去。具体地，所述信号合成电路303还用于将所述导频脉冲和所述数据脉冲合成数据帧并输出所述数据帧至所述DAC101，以将所述数据帧通过所述发送子系统发送出去。
所述数字域符号同步机制发生器304与所述信号合成电路303连接，所述数字域符号同步机制发生器304用于产生所述导频脉冲和所述数据脉冲的序列的索引。
所述信道估计器305分别与所述ADC106、所述数字域符号同步机制发生器304、所述伪随机噪声发生器302连接，所述信道估计器305用于接收所述接收子系统接收的接收信号和所述伪随机序列，按照所述数字域符号同步机制发生器产生的导频脉冲的索引提取导频脉冲，获得用于表征导频脉冲上的信道特性的第一信号和用于表征非导频的数据脉冲上的信道特性的第二信号。
所述干扰消除器306分别与所述脉冲发生器301和所述信道估计器305连接，所述干扰消除器306用于接收所述脉冲信号、所述第一信号和所述第二信号并从所述接收信号中消除干扰信号。
在使用本实施例的基站本地系统时，脉冲发生器301产生基站数字脉冲信号，伪随机噪声发生器302产生伪随机序列，信号合成电路303接收所述基站数字脉冲信号和所述伪随机序列并将所述导频脉冲和所述数据脉冲合成数据帧，以及将所述数据帧输出至DAC101，发送子系统对数据帧进行数模转换，转换后的数据帧经发送射频通道102和发射天线103发送出去；数字域符号同步机制发生器304处理发送和接收符号同步；接收子系统接收接收信号，信道估计器305从接收信号中提取导频脉冲，利用传统的诸如最小均方误差(MMSE)等准则估计导频脉冲上的信道特性并输出第一信号，以及通过诸如插值等方法获取非导频的数据脉冲上的信道特性并输出第二信号，干扰消除器306接收脉冲信号、第一信号和第二信号并从接收信号中消除干扰信号，保证接收信号准确的接收。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种全双工系统的自干扰消除装置，所述全双工系统包括DAC、发送射频通道、发射天线、接收天线、接收射频通道和ADC，所述DAC通过所述发送射频通道与所述发射天线连接以形成发送子系统，所述接收天线通过所述接收射频通道与所述ADC连接以形成接收子系统，其特征在于，所述自干扰消除装置包括：用于产生基站数字脉冲信号的脉冲发生器、用于产生伪随机序列的伪随机噪声发生器、信号合成电路、数字域符号同步机制发生器、信道估计器和干扰消除器；
所述脉冲发生器和所述伪随机噪声发生器分别与所述信号合成电路连接，所述信号合成电路还与所述DAC连接，所述信号合成电路用于接收所述基站数字脉冲信号和所述伪随机序列并输出导频脉冲和数据脉冲至所述DAC，以将所述导频脉冲和所述数据脉冲通过所述发送子系统发送出去；
所述数字域符号同步机制发生器与所述信号合成电路连接，所述数字域符号同步机制发生器用于产生所述导频脉冲和所述数据脉冲的序列的索引；
所述信道估计器分别与所述ADC、所述数字域符号同步机制发生器、所述伪随机噪声发生器连接，所述信道估计器用于接收所述接收子系统接收的接收信号和所述伪随机序列，按照所述数字域符号同步机制发生器产生的导频脉冲的索引提取导频脉冲，获得用于表征导频脉冲上的信道特性的第一信号和用于表征非导频的数据脉冲上的信道特性的第二信号；
所述干扰消除器分别与所述脉冲发生器和所述信道估计器连接，所述干扰消除器用于接收所述脉冲信号、所述第一信号和所述第二信号并从所述接收信号中消除干扰信号。
2.如权利要求1所述的自干扰消除装置，其特征在于，所述脉冲发生器为矩形脉冲发生器或三角波脉冲发生器。
3.如权利要求1所述的自干扰消除装置，其特征在于，所述信号合成电路还用于将所述导频脉冲和所述数据脉冲合成数据帧并输出所述数据帧至所述DAC，以将所述数据帧通过所述发送子系统发送出去。
4.一种基站本地系统，其特征在于，包括权利要求1的全双工系统和权利要求1-3中任意一项所述的自干扰消除装置；
所述全双工系统的发送子系统用于将所述导频脉冲和所述数据脉冲发送出去；
所述接收子系统用于接收接收信号。
5.如权利要求4所述的基站本地系统，其特征在于，所述全双工系统还包括限幅器，所述接收天线通过所述限幅器与所述接收射频通道连接。
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