基于mimo的lte全雙工系統(tǒng)中模擬干擾抵消方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別設及一種LTE全雙工系統(tǒng)的干擾抵消方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)和應用的發(fā)展，個人終端無線互連正在迅猛普及，無線通信已 經(jīng)成為個人和社會不可缺少的必備交互手段。然而，目前的無線頻譜資源已近枯竭，無線通 信業(yè)務對頻譜資源的需求卻正在指數(shù)上升。
[0003] 傳統(tǒng)的觀點認為：由于無線信號隨距離快速衰減，從本地發(fā)送天線的信號是數(shù) 十萬倍強于來自其他節(jié)點傳輸來的信號。因此，一直普遍假定，在同一頻率上一個節(jié)點不能 在接收到信號的同時發(fā)送信號。現(xiàn)有的抑D(化equen巧Division Duplexing,頻分雙工） 和TOD(Time Division Duplexing,時分雙工）技術(shù)都通過浪費一半的無線資源來避免上 下行干擾。CCFD(C〇-化equen巧Co-time化11 Duplex,同頻同時全雙工技術(shù)）無線通信設 備使用相同的時間、相同的頻率，同時發(fā)射和接收無線信號，使得無線通信鏈路的頻譜效率 提高了一倍。CC抑現(xiàn)已成為4G后續(xù)演進技術(shù)中挖掘無線頻譜資源的一個重要方向。
[0004] MIMO(Multiple-I噸Ut Multiple-〇u1:put，多輸入多輸出）系統(tǒng)是一項考慮用于 802. Iln的技術(shù)?？蓪⑼掏铝刻岣叩?00Mbps。MIMO有時被稱作空間多樣，因為它使用多空 間通道傳送和接收數(shù)據(jù)。MIMO的優(yōu)點是能夠增加無線范圍并提高性能，提高信道的容量，同 時也可W提高信道的可靠性，降低誤碼率。
[0005] 如果在全雙工系統(tǒng)中再結(jié)合MIMO技術(shù)，就能夠充分利用信道的空間資源，W此提 高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率和功率效率，有效改善系統(tǒng)的性能。因此，可W認為在未來 移動通信系統(tǒng)中，為了提高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率和功率效率，有效改善系統(tǒng)的性 能，更好的構(gòu)建無線網(wǎng)絡，有必要對MIMO下的全雙工進行深入的研究，提高MIMO下的全 雙工技術(shù)對未來移動通信傳輸?shù)倪m配能力，從而提高移動通信系統(tǒng)的使用效率。
[0006] 實現(xiàn)同頻同時全雙工技術(shù)的關(guān)鍵就是消除本地自干擾信號?，F(xiàn)有的干擾抵消方法 基本都是在=個地方對本地干擾信號進行處理：天線抵消或采用隔離器、模擬干擾抵消、數(shù) 字干擾抵消。
[0007] 在已有的實現(xiàn)同頻同時全雙工技術(shù)的方法中，Stan化rd化iversity的Mayank Jain,化ng11化Oi等人提出了一種天線干擾抵消、射頻干擾抵消和基帶干擾抵消的體系 架構(gòu)。2011年他們又提出了一種拜倫抵消的方法，并結(jié)合數(shù)字干擾抵消的方法來實現(xiàn)同頻 同時全雙工。拜倫抵消主要是通過產(chǎn)生另一路模擬信號跟原信號反相，通過控制振幅衰減 跟頻率偏移的多次迭代來實現(xiàn)抵消的最大化。而數(shù)字抵消則是通過信道估計的方法在數(shù)字 域?qū)?shù)字信號抵消。
[000引 2012 年趾san Aryafar,Mohammad (Amir)趾Ojastepour 和 Karthikeyan Sundaresan等研究了 MIDU巧n油ling MIMO化11 Duplex)的系統(tǒng)設計，運是無線網(wǎng)路中的 第一個將全雙工與MIMO技術(shù)結(jié)合在一起的設計。他們的設計采用的RF技術(shù)中的天線消除 技術(shù)（該技術(shù)對稱的放置接收和發(fā)送天線）。
[0009] 2013年 Stanford University 的Dinesh Miaradia，血ily McMilin，Sachin Katti 等人提出了一種新型環(huán)形天線隔離器、模擬干擾抵消和數(shù)字干擾抵消的方案。環(huán)形隔離器 通過加一路有線傳輸?shù)男盘柵c接收到的信號相抵消。模擬干擾抵消和數(shù)字干擾抵消都利用 了本地信號的導頻信號來重建干擾信號與接收信號相抵消。2014年他們又提出了一中新的 方案來抵消基于MIMO的同頻同時全雙工中干擾信號。該方案并沒有提出新的干擾消除技 術(shù)，而是再次使用SISO全雙工中已有的自擾消除系統(tǒng)，并通過級聯(lián)SISO全雙工中的抵消系 統(tǒng)的方式（減少復雜性）來消除互干擾。
[0010] 雖然現(xiàn)在已經(jīng)有了能達到很好的抵消效果SISO全雙工自干擾抵消系統(tǒng)，但是將 MIMO技術(shù)與同頻同時全雙工技術(shù)相結(jié)合并應用到LTE系統(tǒng)中還有很多技術(shù)難題。
[0011] 在MIDU巧n油ling MIMO化11 Duplex)的系統(tǒng)設計中，該方案可W在625KHZ帶寬 信號中成功的消除45地，但是他們提出MIDU方案還存在許多限制：1.為了實現(xiàn)M個天線的 MIMO下全雙工系統(tǒng)，該方案卻用了 4M個天線；2.在20MHz帶寬的LTE系統(tǒng)中，MIDU運個方 案卻對自身的干擾的消除達不到需求，該方法對帶寬有很大的限制。
[0012] 還有一種簡單實現(xiàn)基于MIMO的同頻同時全雙工系統(tǒng)的方法，就是為每個接收天 線的干擾信號（自干擾+互干擾）的每一個干擾鏈路都擁有一個SISO全雙工的自干擾抵 消系統(tǒng)，運樣雖然可W達到很好的抵消效果，并且?guī)挷皇芟拗?，但是卻需要SISO全雙工 自干擾抵消系統(tǒng)的數(shù)量為天線數(shù)量的二次方倍。
[0013] 對于LTE系統(tǒng)來說，由于移動的環(huán)境，所W環(huán)境是隨著時間（間隔）變化而變化 的，因此需要不斷的調(diào)節(jié)消擾電路。對于4根天線的MIMO全雙工系統(tǒng)中共需要16個自干 擾抵消系統(tǒng)，由于在W前的研究中，最好的調(diào)節(jié)算法需要1毫秒調(diào)節(jié)一次，所W運個設計最 少需要16毫秒時間來調(diào)節(jié)消擾電路，運個速度對于LTE系統(tǒng)來說太慢了。
[0014] 綜上所述，實現(xiàn)基于MIMO的LTE全雙工系統(tǒng)來說主要的技術(shù)難題：1.帶寬受限。 2.為了動態(tài)抵消而調(diào)節(jié)消擾電路的時間太長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 基于上述分析，本發(fā)明提出了一種新的模擬抵消算法，將該算法應用于基于MIMO 的LTE全雙工系統(tǒng)的模擬抵消中。針對帶寬受限的問題，本發(fā)明采用將天線發(fā)送信號（射 頻信號）分為N路，每一路都通過固定延時器和可編程的衰減器的電路，并通過迭代衰減器 系數(shù)的方式來模擬抵消自干擾信號。針對當動態(tài)的抵消干擾時調(diào)節(jié)消擾電路時間長的運個 技術(shù)難題，采用基于級聯(lián)的MIMO全雙工的模擬抵消算法，該算法比簡單復制SISO全雙工的 模擬抵消系統(tǒng)給每一個干擾鏈路的算法上不僅省下很多資源（延時器、衰減器），而且還減 少了調(diào)節(jié)消擾電路的時間。
[0016] 本發(fā)明采取了 W下技術(shù)方案：
[0017] 一種基于MIMO的LTE全雙工系統(tǒng)中模擬干擾抵消方法，應用于同頻同時全雙工收 發(fā)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有M根發(fā)射天線。在消除接收天線的自干擾信號時，采用基于SISO全雙 工系統(tǒng)的模擬干擾抵消方案，在消除互干擾信號時，采用基于級聯(lián)的方式的MIMO全雙工的 模擬干擾抵消方案；其中，所述基于SISO全雙工系統(tǒng)的模擬干擾抵消方案為：第一路信號 由發(fā)射天線經(jīng)過近場信道到達接收機，然后產(chǎn)生近似于第一路信號的第二路信號來實現(xiàn)模 擬抵消，最后在接收路徑上與第一路信號相減抵消掉；所述第二路信號是由N路經(jīng)過固定 的延時和可變的衰減的信號，然后對運N路信號求和得到的；所述基于級聯(lián)的方式的MIMO 全雙工的模擬干擾抵消方案通過再次使用自干擾信號的消除中的各個層次的消擾系統(tǒng)，并 通過級聯(lián)傳輸函數(shù)的方式，來實現(xiàn)MIMO全雙工系統(tǒng)的干擾抵消；具體地，產(chǎn)生互干擾的發(fā) 射天線i發(fā)射的射頻信號經(jīng)由Ci taps產(chǎn)生第i級互干擾抵消信號，所述第i路互干擾抵消 信號與產(chǎn)生互干擾的發(fā)射天線i+1發(fā)射的射頻信號相加后再經(jīng)由C wtaps產(chǎn)生第i+1級 互干擾抵消信號，如此級聯(lián)，產(chǎn)生第M-I級互干擾抵消信號，用于抵消MIMO全雙工系統(tǒng)的互 干擾；其中，Ci taps表示將射頻信號分為Ci路通往固定延時器可編程衰減器，產(chǎn)生C 1路經(jīng) 過固定的延時和可變的衰減的信號，然后對運Ci路信號求和。
【附圖說明】
[001引圖1是3根天線的MIMO全雙工系統(tǒng)中的自干擾信號和互干擾信號示意圖；
[0019] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的2根天線的MIMO全雙工干擾抵消系統(tǒng)示意圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明的2根天線的MIMO全雙工干擾抵消系統(tǒng)示意圖；
[0021] 圖4是基于SISO全雙工的模擬干擾抵消算法框圖；
[0022] 圖5是sine義樣算法不意圖；
[0023] 圖6是N = 6時基于SISO全雙工的模擬抵消系統(tǒng)的性能仿真圖；
[0024] 圖7是N不同時基于SISO全雙工的模擬抵消算法的抵消效果示意圖；
[002引圖8是傳統(tǒng)的基于3根天線的MIMO全雙工的模擬抵消系統(tǒng)示意圖；
[0026] 圖9是傳統(tǒng)的2根天線的MIMO全雙工的模擬抵消算法的抵消效果示意圖；
[0027] 圖10是N不同時傳統(tǒng)的2根天線的MIMO全雙工的模擬抵消算法的抵消效果示意 圖；
[002引圖11是傳統(tǒng)的基于3根天線的MIMO全雙工的模擬抵消系統(tǒng)示意圖；
[0029] 圖12是2根天線的基于本發(fā)明的級聯(lián)方式的MIMO全雙工的模擬抵消方法的抵消 效果示意圖；
[0030] 圖13是比較傳統(tǒng)的模擬抵消算法和本發(fā)明的模擬抵消方法的％數(shù)量的示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合【附圖說明】及【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0032] 在基于MIMO的LTE同頻同時全雙工系統(tǒng)中，不僅要消除自干擾信號