[發明專利]一種極化全雙工通信實驗平臺

有效

• 申請號: 202010033502.X
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111211882B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 劉芳芳;馮春燕;黃丁才;白鳳起
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L5/14
• 分類號: H04L5/14;H04L25/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種極化全雙工通信實驗平臺，主要功能模塊包括極化全雙工通信、控制和顯示三大部分。極化全雙工通信功能分為極化全雙工發送鏈和極化全雙工接收鏈兩個部分。平臺控制功能主要對USRP參數、極化參數、調制參數和端口設置參數進行設置。平臺顯示功能主要對收發信號進行監測，包括星座圖、SNR計算、吞吐量計算和時延計算等模塊?；谲浖o線電技術，搭建了端對端的全雙工通信實驗平臺，測試結果表明，本平臺實現了極化全雙工通信，提高了自干擾消除量和數據速率，并且支持對通信頻率、調制階數、碼率、極化角度等參數的修改，適用于極化全雙工通信的測試需求。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，基于軟件無線電技術實現了具有極化域自干擾消除功能的全雙工通信實驗平臺原型。

背景技術

無線通信可提供多樣化的信息服務，隨著移動數據量和用戶需求飛速的增加，現在預計未來的應用將需要數十Gbps峰值數據速率，預期延遲數字為幾毫秒。但是可分配的無線頻譜資源日益緊張，而用戶發展、技術升級等業務都需要以充裕的頻譜資源為基礎。近年來，針對頻譜資源這一制約無線通信發展的關鍵問題，研究人員相繼提出很多提高頻譜利用率的新技術與方法。其中同時同頻全雙工技術因為其相對半雙工能成倍提升頻譜效率的優點受到人們的廣泛研究。

在同時同頻全雙工技術的研究中，自干擾消除技術是重中之重而極化全雙工技術能有效消除自干擾信號。全雙工的自干擾消除可以分為空間域、極化域以及時頻域的自干擾消除。

目前用于同時同頻全雙工研究的實驗平臺采用的是時頻空域的自干擾消除技術。典型的同時同頻全雙工研究的實驗平臺主要有Rice大學的WARP平臺和Stanford大學的USRP平臺。這兩個平臺主要在模擬域進行，其中Stanford大學采用Balun模擬消除方法，將發送電路RF信號延時、衰減處理后，通過有線鏈路傳輸到接收電路，用于抵消自干擾信號。Rice大學法利用一條額外的有線鏈路產生與原始信號有相同信道衰落的RF信號，有線傳輸到接收電路后與自干擾信號進行抵消。

本發明首次實現在極化域對自干擾信號，未來全雙工的應用以及雙極化天線的使用將會普及，而極化全雙工通信實驗平臺的研究與實現將會為其普及提供一個原形，具有重要的意義。

發明內容

本發明要解決的問題是：在無線通信領域，特別是全雙工通信系統實現中，尚無采用極化域自干擾消除技術的全雙工通信實驗平臺。

本發明技術方案為：極化全雙工通信實驗平臺，兩個通信節點，每個通信節點具有一個發射端和一個接收端，發射端通生成極化發送信號并通過雙極化天線進行發送，接收端對通接收到的極化信號進行極化消除。

本發明分為三大功能模塊。首先是基于極化全雙工通信功能，實現對自干擾信號的消除和對期望信號的接收。其次平臺控制功能，實現對通信平臺有效收發控制。最后是平臺顯示功能，用于衡量平臺的性能和使用平臺進行相關實驗時獲得有效的實驗結果。

在無線通信的電磁波理論中，極化的定義為電場矢量端點在垂直于傳播方向的平面內，隨時間變化在空間運動所形成的軌跡形狀和旋向。極化全雙工通信功能利用極化失配的原理來實現自干擾消除，在發送端對基帶信號進行極化處理以生成極化信號，在接收端進行極化消除過濾掉自干擾信號，將有用信號轉化為基帶信號。

本發明對收發器的控制，通過在平臺運行前和運行時對相關參數進行調節來進行。平臺運行前，對平臺硬件的連接情況進行檢測，避免運行時因電源和連接線等客觀因素而無法正常運行。平臺運行過程中，分別對平臺收發器進行開關控制，以達到通信實驗的目的。

本發明對通信性能的衡量包括功率譜密度、星座圖、信噪比和吞吐量等。通過對這些性能的檢測，實驗平臺能更好的對平臺性能進行分析，并且使用者在平臺使用過程中更方便、快捷。

本發明的優點：

1、本發明采用雙極化天線，在空間域通過極化方向的隔離影響信道空間特性，減小自干擾信號；