本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，涉及同頻同時(shí)全雙工自干擾消除技術(shù)，具體涉及一種基于BPSK或QPSK調(diào)制通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行平方和濾波以消除自干擾的同頻同時(shí)全雙工自干擾消除方法和全雙工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

同頻同時(shí)全雙工技術(shù)，即通信節(jié)點(diǎn)在相同的時(shí)間和頻率資源上進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，從而顯著提升系統(tǒng)頻譜利用率。然而，由于收發(fā)同頻同時(shí)，本地發(fā)射機(jī)會(huì)對(duì)接收機(jī)產(chǎn)生自干擾信號(hào)，從而影響本地接收機(jī)對(duì)另一通信節(jié)點(diǎn)信號(hào)的接收。因此在全雙工節(jié)點(diǎn)接收機(jī)上需要有效的自干擾抑制技術(shù)，自干擾的抑制能力將直接影響系統(tǒng)的通信質(zhì)量。

目前，自干擾抑制方法分為天線干擾抑制、射頻干擾消除和數(shù)字基帶消除方法。天線干擾抑制通過(guò)增加發(fā)射天線與接收天線之間的隔離度來(lái)抑制發(fā)射機(jī)信號(hào)對(duì)接收機(jī)信號(hào)的干擾。射頻干擾消除方法是將本地發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)調(diào)整至與接收機(jī)信號(hào)相同的幅度、相反的相位，再與接收機(jī)信號(hào)合并從而抵消自干擾；數(shù)字基帶干擾消除方法是利用發(fā)射機(jī)基帶信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)消除接收機(jī)信號(hào)中的發(fā)射機(jī)信號(hào)。

上述自干擾抑制方法中，射頻干擾消除需要對(duì)信道進(jìn)行精確的估計(jì)，對(duì)信道估計(jì)的偏差將會(huì)影響射頻自干擾的消除，從而影響到后續(xù)的數(shù)字基帶消除乃至整個(gè)系統(tǒng)的干擾消除能力。對(duì)于變化的信道，更需要射頻干擾消除對(duì)信道進(jìn)行快速、精確的估計(jì)，具有很大的實(shí)現(xiàn)難度。

現(xiàn)有技術(shù)中，全雙工節(jié)點(diǎn)接收機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，接收信號(hào)通過(guò)具有干擾隔離能力的天線后，經(jīng)過(guò)射頻干擾消除、下變頻，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，再進(jìn)行數(shù)字基帶消除和解調(diào)。一般地，射頻干擾消除的目的是使進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)中模擬自干擾部分降低到一定水平之下，從而緩解系統(tǒng)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器過(guò)飽所引起非線性效應(yīng)的壓力。高效的射頻消除，將極大地降低系統(tǒng)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器位數(shù)的要求，并自動(dòng)改善數(shù)字基帶性能。然而射頻干擾消除需要對(duì)信道進(jìn)行精確的估計(jì)，使本地發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)調(diào)整至與自干擾信號(hào)幅度相同、相位相反，再與接收信號(hào)合并從而抵消干擾，對(duì)信道估計(jì)的偏差將會(huì)在很大程度上影響到自干擾的消除。在變化信道的環(huán)境中，不僅需要對(duì)信道進(jìn)行精確估計(jì)，更需要進(jìn)行快速甚至是實(shí)時(shí)的估計(jì)，實(shí)現(xiàn)難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有射頻干擾消除技術(shù)對(duì)信道估計(jì)的依賴問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于二進(jìn)制相移鍵控Binary Phase Shift Keying(BPSK)或正交相移鍵控Quadrature Phase Shift Keying(QPSK)調(diào)制的全雙工系統(tǒng)的自干擾消除方法和全雙工系統(tǒng)，不需要對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)即可實(shí)現(xiàn)模擬自干擾信號(hào)的消除，從而降低進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號(hào)中的自干擾部分，避免射頻干擾消除依賴于對(duì)信道進(jìn)行快速、精確估計(jì)的問(wèn)題。

本發(fā)明的原理是：全雙工系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)信號(hào)可采用BPSK或QPSK調(diào)制；接收機(jī)首先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行平方再下變頻分出I路和Q路，或是對(duì)接收信號(hào)下變頻后的I路和Q路分別進(jìn)行平方，然后，接收機(jī)將平方運(yùn)算后的信號(hào)通過(guò)直流濾波將信號(hào)中的自干擾成分進(jìn)行消除，再將所得信號(hào)與發(fā)射機(jī)發(fā)射的基帶信號(hào)相乘再進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或者直接將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換再在數(shù)字域與發(fā)射的基帶數(shù)字信號(hào)相乘，之后再進(jìn)行解調(diào)。發(fā)射機(jī)信號(hào)如果采用BPSK調(diào)制，則產(chǎn)生的信號(hào)碼元幅值相等或是相反。如果采用QPSK調(diào)制，則產(chǎn)生信號(hào)的I路分量和Q路分量中任一分量的碼元幅值相等或是相反。對(duì)本地接收機(jī)產(chǎn)生的自干擾信號(hào)也具有相同特性，即對(duì)于BPSK調(diào)制產(chǎn)生的自干擾信號(hào)的碼元幅值相等或相反，對(duì)于QPSK調(diào)制產(chǎn)生的自干擾信號(hào)的I路分量和Q路分量中任一分量的碼元幅值相等或相反。接收到的信號(hào)中包括目標(biāo)信號(hào)、自干擾信號(hào)以及噪聲，其中自干擾信號(hào)功率要遠(yuǎn)大于目標(biāo)信號(hào)功率，目標(biāo)信號(hào)可為任意調(diào)制。如圖2所示，如果是BPSK調(diào)制，則對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行平方再下變頻分出I路和Q路，或是對(duì)接收信號(hào)下變頻的I路和Q路分別平方。如果是QPSK調(diào)制，則還需要使下變頻分出的I路和Q路分別與發(fā)射信號(hào)的I路和Q路的相位一致。所得信號(hào)主要包括目標(biāo)信號(hào)的平方、自干擾信號(hào)的平方以及目標(biāo)信號(hào)與自干擾信號(hào)的乘積項(xiàng)。其中由于自干擾信號(hào)碼元的特性，自干擾信號(hào)平方后為直流信號(hào)，經(jīng)過(guò)直流濾波可以濾除，目標(biāo)信號(hào)本身功率值很小，平方后的信號(hào)可作為噪聲處理。經(jīng)直流濾波后信號(hào)主要為目標(biāo)信號(hào)與自干擾信號(hào)的乘積項(xiàng)，相當(dāng)于自干擾信號(hào)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的加擾。如果發(fā)射機(jī)采用BPSK調(diào)制，則將發(fā)射機(jī)的基帶模擬信號(hào)與直流濾波后的信號(hào)相乘，其中自干擾信號(hào)與基帶信號(hào)相乘為一常數(shù)，相當(dāng)于對(duì)目標(biāo)信號(hào)的解擾，所得信號(hào)通過(guò)自動(dòng)增益控制進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，或者將經(jīng)直流濾波后的信號(hào)直接送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，再在數(shù)字域與發(fā)射機(jī)的基帶數(shù)字信號(hào)相乘。如果發(fā)射機(jī)信號(hào)采用QPSK調(diào)制，接收信號(hào)的I路和Q路經(jīng)平方、直流濾波后的信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)的I路和Q路在模擬域或數(shù)字域相乘，其中自干擾信號(hào)的I路和Q路與基帶發(fā)射信號(hào)的I路和Q路相乘為一常數(shù)，相當(dāng)于對(duì)目標(biāo)信號(hào)的解擾。此時(shí)進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)中的模擬自干擾部分已經(jīng) 得到了一定程度的濾除而且此自干擾消除方案不需要進(jìn)行信道的估計(jì)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種全雙工自干擾消除方法，在全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)信號(hào)采用BPSK或QPSK調(diào)制；接收機(jī)中，信號(hào)先輸入平方模塊進(jìn)行平方，再通過(guò)直流濾波模塊濾除直流信號(hào)，所述直流信號(hào)為自干擾信號(hào)的平方，從而最終恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)。

針對(duì)上述全雙工自干擾消除方法，進(jìn)一步地，所述接收機(jī)中輸入平方模塊的信號(hào)為射頻信號(hào)；所述射頻信號(hào)輸入平方模塊平方后，進(jìn)行下變頻分出I路信號(hào)和Q路信號(hào)，所述I路信號(hào)和Q路信號(hào)再分別通過(guò)直流濾波模塊進(jìn)行直流濾波。

針對(duì)上述全雙工自干擾消除方法，進(jìn)一步地，所述接收機(jī)中輸入平方模塊的信號(hào)為基帶信號(hào)；所述基帶信號(hào)在輸入平方模塊之前，將射頻信號(hào)下變頻分出I路信號(hào)和Q路信號(hào)，再將I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別輸入平方模塊。

針對(duì)上述全雙工自干擾消除方法，其中，所述發(fā)射機(jī)信號(hào)采用QPSK調(diào)制；所述接收機(jī)中下變頻分出的I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)的I路信號(hào)和Q路信號(hào)的相位一致；所述接收機(jī)中最終恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)，具體是接收機(jī)中下變頻分出的I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別經(jīng)平方和直流濾波后，分別與發(fā)射信號(hào)的I路信號(hào)和Q路信號(hào)在模擬域或數(shù)字域相乘，恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)的I路分量和Q路分量，從而最終得出目標(biāo)信號(hào)。

針對(duì)上述全雙工自干擾消除方法，其中，發(fā)射機(jī)信號(hào)采用BPSK調(diào)制，所述最終恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)，具體是所述通過(guò)直流濾波模塊進(jìn)行直流濾波后的信號(hào)直接進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在數(shù)字域與發(fā)射機(jī)的基帶數(shù)字信號(hào)相乘，從而恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)；或者是所述通過(guò)直流濾波模塊進(jìn)行直流濾波后的信號(hào)與發(fā)射機(jī)基帶模擬信號(hào)相乘，恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)，再進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而得出目標(biāo)信號(hào)。

本發(fā)明還提供一種全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)，所述全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)信號(hào)采用BPSK或QPSK調(diào)制；所述全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)的接收機(jī)設(shè)有自干擾消除模塊，所述自干擾消除模塊包括平方模塊、直流濾波模塊、乘法器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述平方模塊用于平方射頻信號(hào)或基帶信號(hào)；所述直流濾波模塊位于平方模塊之后，用于濾除自干擾信號(hào)的平方即直流信號(hào)；所述乘法器用于將直流濾波后的信號(hào)與發(fā)射機(jī)基帶模擬信號(hào)相乘從而恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

針對(duì)上述全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)有所述自干擾消 除模塊，用于代替射頻干擾消除模塊和數(shù)字基帶消除模塊中的一種或兩種。

針對(duì)上述全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)同時(shí)設(shè)有所述自干擾消除模塊、射頻干擾消除模塊和數(shù)字基帶消除模塊。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述自干擾消除模塊置于射頻干擾消除模塊之后，數(shù)字基帶消除模塊之前。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供一種基于BPSK或QPSK調(diào)制的全雙工系統(tǒng)的自干擾消除方法和全雙工系統(tǒng)，其中，發(fā)射機(jī)采用BPSK或QPSK的調(diào)制技術(shù)，接收機(jī)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行平方再下變頻分出I路和Q路，或是對(duì)接收信號(hào)下變頻后的I路和Q路分別進(jìn)行平方。然后，接收機(jī)將平方運(yùn)算后的信號(hào)通過(guò)直流濾波將信號(hào)中的自干擾成分進(jìn)行消除，再將所得信號(hào)與發(fā)射機(jī)發(fā)射的基帶信號(hào)相乘再進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或者直接將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換再在數(shù)字域與發(fā)射的基帶數(shù)字信號(hào)相乘，之后再進(jìn)行解調(diào)。本發(fā)明技術(shù)方案不需要對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)即可進(jìn)行模擬自干擾的消除，從而降低進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號(hào)中的自干擾部分，避免了射頻干擾消除依賴于對(duì)信道進(jìn)行快速、精確估計(jì)的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有全雙工接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明提供的全雙工自干擾消除方法采用的自干擾消除模塊的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的全雙工收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明提供一種全雙工自干擾消除方法，在全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)信號(hào)采用BPSK或QPSK調(diào)制；接收機(jī)中，信號(hào)先輸入平方模塊進(jìn)行平方，再通過(guò)直流濾波模塊濾除直流信號(hào)，所述直流信號(hào)為自干擾信號(hào)的平方，從而最終恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)。

針對(duì)上述全雙工自干擾消除方法，若接收機(jī)中輸入平方模塊的信號(hào)為射頻信號(hào)；射頻信號(hào)輸入平方模塊平方后，進(jìn)行下變頻分出I路信號(hào)和Q路信號(hào)，I路信號(hào)和Q路信號(hào)再分別通過(guò)直流濾波模塊進(jìn)行直流濾波。若接收機(jī)中輸入平方模塊的信號(hào)為基帶信號(hào)；基帶信號(hào)在輸入平方模塊之前，將射頻信號(hào)下變頻分出I路信號(hào)和Q路信號(hào)，再將I路信號(hào)和Q路信號(hào) 分別輸入平方模塊。

針對(duì)上述全雙工自干擾消除方法，若發(fā)射機(jī)信號(hào)采用QPSK調(diào)制；則接收機(jī)中下變頻分出的I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)的I路信號(hào)和Q路信號(hào)的相位一致；所述接收機(jī)中最終恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)，具體是接收機(jī)中下變頻分出的I路信號(hào)和Q路信號(hào)分別經(jīng)平方和直流濾波后，分別與發(fā)射信號(hào)的I路信號(hào)和Q路信號(hào)在模擬域或數(shù)字域相乘，恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)的I路分量和Q路分量，從而最終得出目標(biāo)信號(hào)。若發(fā)射機(jī)信號(hào)采用BPSK調(diào)制，所述最終恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)，具體是所述通過(guò)直流濾波模塊進(jìn)行直流濾波后的信號(hào)直接進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在數(shù)字域與發(fā)射機(jī)的基帶數(shù)字信號(hào)相乘，從而恢復(fù)得出目標(biāo)信號(hào)；或者是所述通過(guò)直流濾波模塊進(jìn)行直流濾波后的信號(hào)與發(fā)射機(jī)基帶模擬信號(hào)相乘，恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)，再進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而得出目標(biāo)信號(hào)。

本發(fā)明還提供一種全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)，全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)信號(hào)采用BPSK或QPSK調(diào)制；全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)的接收機(jī)設(shè)有自干擾消除模塊，如圖2所示，該自干擾消除模塊包括平方模塊、直流濾波模塊、乘法器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，平方模塊用于平方射頻信號(hào)或基帶信號(hào)；直流濾波模塊位于平方模塊之后，用于濾除自干擾信號(hào)的平方即直流信號(hào)；乘法器置于直流濾波之后，用于將直流濾波后的信號(hào)與發(fā)射機(jī)基帶模擬信號(hào)相乘從而恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，可置于乘法器之前或之后；當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器置于乘法器之前時(shí)，傳入乘法器的發(fā)射機(jī)基帶信號(hào)為數(shù)字信號(hào)；當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器置于乘法器之后時(shí)，傳入乘法器的發(fā)射機(jī)基帶信號(hào)為模擬信號(hào)。

針對(duì)上述全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)，進(jìn)一步地，全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)有所述自干擾消除模塊，用于代替射頻干擾消除模塊和數(shù)字基帶消除模塊中的一種或兩種；或者同時(shí)設(shè)有所述自干擾消除模塊、射頻干擾消除模塊和數(shù)字基帶消除模塊。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述自干擾消除模塊置于射頻干擾消除模塊之后，數(shù)字基帶消除模塊之前。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種利用本發(fā)明上述方案的全雙工系統(tǒng)，其收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。在發(fā)射機(jī)中，原始比特信息經(jīng)過(guò)BPSK調(diào)制模塊調(diào)制、成型濾波以及數(shù)模轉(zhuǎn)換成為基帶模擬信號(hào)，再上變頻為射頻信號(hào)由天線發(fā)射出去。接收機(jī)接收到的信號(hào)包括本地發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)對(duì)接收機(jī)產(chǎn)生的自干擾信號(hào)、另一通信節(jié)點(diǎn)發(fā)射的目標(biāo)信號(hào)以及噪聲。目標(biāo)信號(hào)可為任意調(diào)制信號(hào)，這里假設(shè)目標(biāo)信號(hào)是QAM調(diào)制的信號(hào)，將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)下變頻分出I路和Q路分量。以I路分量為例，下變頻后的信號(hào)包括自干擾信號(hào)的I路分量，目標(biāo)信號(hào)的I 路分量以及噪聲。經(jīng)過(guò)平方模塊后的信號(hào)主要包括自干擾信號(hào)的I路分量的平方，目標(biāo)信號(hào)的I路分量的平方以及二者相乘項(xiàng)。因?yàn)樽愿蓴_信號(hào)是由BPSK調(diào)制的信號(hào)產(chǎn)生的，它的碼元幅值相等或是相反，I路分量也具有這一特性，因而自干擾信號(hào)的I路分量的平方為一常數(shù)即直流量。經(jīng)過(guò)直流濾波可以將其消除，這里的直流濾波可以選為截止頻率低過(guò)渡帶窄的高通濾波器，例如采用電容隔直的模擬濾波器等。目標(biāo)信號(hào)本身功率值很小，它的I路分量的平方項(xiàng)更小可作為噪聲處理。此時(shí)經(jīng)直流濾波后剩余的信號(hào)為自干擾信號(hào)的I路分量與目標(biāo)信號(hào)的I路分量的乘積，再將其與發(fā)射機(jī)基帶模擬信號(hào)相乘，消除自干擾信號(hào)I路分量對(duì)目標(biāo)信號(hào)I路分量的影響，恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)的I路分量。經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制后，信號(hào)的幅值調(diào)整至模數(shù)轉(zhuǎn)換器適宜的范圍進(jìn)行量化。之后進(jìn)行匹配濾波和信號(hào)的解調(diào)，最后把解調(diào)后目標(biāo)信號(hào)的I路分量和Q路分量進(jìn)行合并，恢復(fù)出目標(biāo)信號(hào)。

本實(shí)施例中所采用的自干擾消除方法，不需要對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，可應(yīng)用于難以對(duì)信道進(jìn)行精確估計(jì)的場(chǎng)景下。本實(shí)施例中所采用的自干擾消除方法也可以與現(xiàn)有射頻干擾消除、數(shù)字基帶消除配合使用，將本發(fā)明所述的自干擾消除模塊加入射頻干擾消除之后，數(shù)字基帶消除之前。

需要注意的是，公布實(shí)施例的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書(shū)界定的范圍為準(zhǔn)。