[發明專利]雙工通信傳輸模式選擇方法、裝置及雙工通信方法、系統

有效

• 申請號: 201510219491.3
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104901790B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 許威;劉健;張華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L5/16
• 分類號: H04L5/16;H04L5/00
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種雙工通信傳輸模式選擇方法、裝置及雙工通信方法、系統。

背景技術

傳統的點到點雙向通信系統，兩個通信節點都工作在半雙工模式，需要兩個時隙才能實現信息交換。因此，點到點的全雙工雙向通信被提出來，以提高系統的可達速率。全雙工雙向通信系統，兩個節點都能同時同頻進行發送和接收，因此只需一個時隙就能完成一次符號交換，理論上可以使系統的頻譜利用率倍增。然而，全雙工模式下，每個節點內部的發送端到接收端的自干擾很嚴重，會造成有用信號無法接收。因此，自干擾的消除是該系統性能的一個瓶頸，需要采取已有的方案，如天線隔離、模擬域消除、數字域消除等來消除自干擾。實際當中，由于器件的不理想等特性，自干擾不可能完全消除，總會有殘余的自干擾，造成性能損失。

同時，在雙向通信中，當兩邊的發送端均配備多根天線時，可以采用波束成型的方式，提高系統的性能，這需要建立在假設接收端能夠將理想信道信息反饋給發送端的基礎上。實際系統當中，接收端到發送端的反饋信道的容量是有限的。為了滿足反饋鏈路的容量要求，往往是在發送和接收端共享一個碼本，接受端先將信道信息根據碼本進行量化，然后將量化信息在碼本中的序號通過有限的比特數反饋給發送端，最后發送端根據反饋的序號從碼本中恢復出信道信息。這種方案就會導致發送端獲得的信道信息與真實的信道信息之間存在一定的量化誤差，這種誤差與反饋的比特數和采用的碼本有關。

在信道量化誤差、殘余自干擾等諸多因素的影響下，全雙工的點到點雙向通信的性能并不一定比半雙工優越，在殘余自干擾比較大的情況下反而可能惡化。因此，有必要根據兩種傳輸模式下的系統性能在全雙工/半雙工之間進行自適應切換，以提高系統的性能。

現有技術采用系統可達傳輸速率作為衡量系統性能的指標，根據實際信道的不同狀態，在兩種傳輸模式間自適應切換。然而，由于可達傳輸速率的閉式解表達式繁瑣，計算復雜度高，所消耗的計算資源及計算時間過大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種雙工通信傳輸模式選擇方法、裝置及雙工通信方法、系統，在全雙工/半雙工之間進行自適應切換以提高通信系統性能的同時，所消耗的計算資源和計算時間更少。

本發明雙工通信傳輸模式選擇方法，通過比較全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系統的可達傳輸速率緊致界來選擇傳輸模式：選擇可達傳輸速率緊致界較高的傳輸模式。

優選地，系統的可達傳輸速率緊致界根據量化信道狀態信息、路徑功率衰減因子和殘留自干擾強度方差計算得到。

進一步地，全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系統的可達傳輸速率緊致界和按照以下公式計算得到：

其中，L是通信節點所配備的發送天線數；為殘留自干擾強度方差，P表示發送符號的平均功率，為信道量化誤差，其中B是信道狀態信息量化比特數，β(·)是貝塔函數；ψ(·)是雙伽馬函數；其中E₁(·)是第一階指數積分函數。

一種雙工通信方法，包括自適應選擇傳輸模式的步驟，使用如上任一技術方案所述方法選擇傳輸模式。

本發明雙工通信傳輸模式選擇裝置，包括系統性能評估單元和傳輸模式選擇單元，所述系統性能評估單元用于計算全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系統的可達傳輸速率緊致界；所述傳輸模式選擇單元用于根據系統性能評估單元的計算結果選擇傳輸模式：選擇可達傳輸速率緊致界較高的傳輸模式。

優選地，系統性能評估單元根據量化信道狀態信息、路徑功率衰減因子和殘留自干擾強度方差計算系統的可達傳輸速率緊致界。

進一步地，全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系統的可達傳輸速率緊致界和按照以下公式計算得到：

其中，L是通信節點所配備的發送天線數；為殘留自干擾強度方差，P表示發送符號的平均功率，為信道量化誤差，其中B是信道狀態信息量化比特數，β(·)是貝塔函數；ψ(·)是雙伽馬函數；其中E₁(·)是第一階指數積分函數。

一種雙工通信系統，包括如上任一技術方案所述雙工通信傳輸模式選擇裝置。

相比現有技術，本發明具有以下有益效果：

(1)與假設發送端已知精確信道信息的理想情況相比，本發明可以有效地抵制實際系統中量化誤差和路徑功率損耗等非理想因素造成的性能惡化，從而獲得更高的系統傳輸速率；