[發(fā)明專(zhuān)利]寬帶無(wú)線全雙工MIMO通信系統(tǒng)回波自干擾自適應(yīng)抑制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410840597.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104468055B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;袁璐;宮豐奎;葛建華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L1/06
• 分類(lèi)號(hào): H04L1/06
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專(zhuān)利代理有限公司61227
• 代理人: 黃偉洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種寬帶無(wú)線全雙工MIMO通信系統(tǒng)回波自干擾自適應(yīng)抑制方法。

背景技術(shù)

無(wú)線全雙工FD通信技術(shù)具有在單信道條件下同時(shí)、同頻收發(fā)無(wú)線信號(hào)的特點(diǎn)，可以在高效利用有限的無(wú)線頻譜資源的同時(shí)，同時(shí)解決無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)構(gòu)架中隱藏終端、減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等問(wèn)題，已成為新一代無(wú)線通信系統(tǒng)研究的熱門(mén)技術(shù)。然而，由于無(wú)線全雙工系統(tǒng)同時(shí)、同頻收發(fā)信號(hào)，通信系統(tǒng)除了收到來(lái)自其他通信節(jié)點(diǎn)的有用發(fā)送信號(hào)，還會(huì)收到來(lái)自自身天線的發(fā)送信號(hào)，即回波自干擾信號(hào)。由于通信系統(tǒng)接收天線與其發(fā)射天線間的距離，遠(yuǎn)小于與相鄰節(jié)點(diǎn)的發(fā)射天線之間的距離，根據(jù)信號(hào)路徑損耗原理可知，全雙工通信節(jié)點(diǎn)的回波自干擾信號(hào)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的有用發(fā)射信號(hào)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化。

現(xiàn)有全雙工系統(tǒng)回波自干擾信號(hào)抑制方法已有很多，例如，被動(dòng)式自干擾抑制和主動(dòng)式自干擾抑制，其主要思路是：在增大同系統(tǒng)收發(fā)天線間距、改變收發(fā)天線的收發(fā)方向，或采用具有正交偏振狀態(tài)的天線對(duì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合使用基帶處理算法對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行濾波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)回波自干擾的抑制。例如Shenghong Li等人在“Full-Duplex Wireless Communication using Transmitter Output Based Echo Cancellation”中提出了一種全雙工FD被動(dòng)式自干擾抑制方法，采用距離間隔為20cm的收發(fā)天線對(duì)，并利用最小二乘LS算法對(duì)混有干擾信號(hào)的接收信號(hào)進(jìn)行濾波處理，該方法可以有效抑制FD系統(tǒng)自干擾信號(hào)。但是，現(xiàn)有的大多數(shù)全雙工自干擾抑制方法均基于單天線SISO配置，難以匹配目前各類(lèi)新型無(wú)線通信系統(tǒng)基于多天線MIMO配置的需求，因此如何實(shí)現(xiàn)多天線MIMO系統(tǒng)自干擾抑制非常迫切；其次，前述的最小二乘LS算法雖然抑制性能理想，但是其算法參數(shù)相對(duì)固定且并不能依據(jù)實(shí)際信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的自適應(yīng)調(diào)整，若面對(duì)實(shí)際的大寬帶、非靜態(tài)環(huán)境且復(fù)雜分布的無(wú)線通信信號(hào)，則難以獲得優(yōu)良的抑制性能；此外，最小二乘LS算法運(yùn)算過(guò)程需要計(jì)算高階矩陣的求逆運(yùn)算，計(jì)算復(fù)雜度非常高，實(shí)現(xiàn)代價(jià)與成本難以承受；最后，現(xiàn)有自干擾抑制方法并未考慮非理想衰落信道對(duì)全雙工傳輸性能的影響，從而降低了現(xiàn)有自干擾抑制方案的實(shí)用價(jià)值，因此在抑制回波自干擾信號(hào)的同時(shí)，如何有效克服遠(yuǎn)端信道因頻率選擇性衰落所帶來(lái)的誤碼率性能損失，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶無(wú)線全雙工MIMO通信系統(tǒng)回波自干擾自適應(yīng)抑制方法，旨在解決現(xiàn)有全雙工自干擾抑制方法基于單天線配置、未考慮非理想衰落信道對(duì)信號(hào)影響、以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種寬帶無(wú)線全雙工MIMO通信系統(tǒng)回波自干擾自適應(yīng)抑制方法，該寬帶無(wú)線全雙工MIMO通信系統(tǒng)回波自干擾自適應(yīng)抑制方法將迭代濾波法的迭代思想運(yùn)用到回波自干擾抑制方法中，通過(guò)自適應(yīng)迭代算法；

具體包括以下步驟：

步驟一，接收機(jī)收到來(lái)自于遠(yuǎn)端通信節(jié)點(diǎn)有用信號(hào)與來(lái)自于近端節(jié)點(diǎn)回波自干擾信號(hào)相疊加的混合信號(hào)；

步驟二，選擇近端接收端處自干擾抑制模塊中的自適應(yīng)算法，設(shè)置相關(guān)參數(shù)初始值，開(kāi)始迭代；

步驟三，根據(jù)天線數(shù)判斷迭代是否結(jié)束，若結(jié)束，再對(duì)最大迭代次數(shù)判斷最佳權(quán)值矢量的迭代是否結(jié)束，若結(jié)束，即獲得較準(zhǔn)確的自干擾估計(jì)信號(hào)，否則，繼續(xù)迭代；

步驟四，從總體接收信號(hào)中濾除估計(jì)出的回波自干擾信號(hào)，以獲得來(lái)自遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的有用傳輸信號(hào)，可將該信號(hào)送入后續(xù)的MIMO譯碼檢測(cè)單元，以獲得對(duì)遠(yuǎn)端發(fā)送信號(hào)的準(zhǔn)確估計(jì)。

進(jìn)一步，該寬帶無(wú)線全雙工MIMO通信系統(tǒng)回波自干擾自適應(yīng)抑制方法的具體步驟如下：

步驟一：近端通信節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)為：

t^R(n)＝H^FE(n)t^FE(n)+H^NE(n)t^NE(n)+w(n)；

其中，為來(lái)自遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的有用目標(biāo)接收信號(hào)；而為近端節(jié)點(diǎn)自身發(fā)射信號(hào)，即回波自干擾信號(hào)；分別表示近端和遠(yuǎn)端第j(j＝N₁,…,N_T)條天線上的發(fā)送信號(hào)；與分別為遠(yuǎn)端和近端發(fā)射信號(hào)的信道轉(zhuǎn)移函數(shù)；w(n)為信道加性高斯白噪聲；其中，N_T表示通信節(jié)點(diǎn)發(fā)射天線數(shù)目，N_R是接收天線數(shù)目，N_f是信號(hào)每幀長(zhǎng)度，(·)^T表示對(duì)矩陣或矢量的轉(zhuǎn)置運(yùn)算符號(hào)；