一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法技术

本发明专利技术公开一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，属于无线通信领域。该方法包括：全双工通信终端按照数据发送需求异步发送数据；接收机保持跟踪采样，定时同步接收信号；采用导频数据和有效数据作为自干扰信道估计的导频信号进行时域和频域信道参数估计。本发明专利技术提供较高精度的信道参数估计值，在简化系统设计的同时保证了自干扰消除的能力。设计的同时保证了自干扰消除的能力。设计的同时保证了自干扰消除的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法


[0001]本专利技术涉及全双工通信中的自干扰消除方法，具体包括一种异步的全双工数字域自干扰信道的估计方法，属于无线通信领域。

技术介绍

[0002]同频同时全双工通信收发机通过在同一频段同时进行收发，可实现两倍频谱效率。然而在同频同时全双工通信中，接收机会受到很强的自干扰的影响。因此，在全双工通信中需要对自干扰进行抑制消除，以达到通信接收信干噪比的要求。自干扰消除可在空域通过天线隔离，在模拟域通过从接收信号中减去重构模拟自干扰信号，以及在数字域通过从接收数字信号中减去重构数字自干扰信号完成。模拟域自干扰消除以及数字域自干扰消除方法需要准确估计自干扰信道参数，然后重构残余自干扰信号进行抵消。因此，自干扰信道参数估计的准确度决定了全双工通信自干扰消除的能力。
[0003]传统地，为了保证自干扰信道参数估计的精度，在一方通信节点发送信号时，另一方通信节点保持静默，这样可实现估计自干扰信道参数时不会受到来自远端有用信号的干扰。此外，当通信帧结构中不包含导频信号时，需要额外为自干扰信道估计设置导频信号，需要通信双方进行定时同步，增加了系统复杂度；同时，采用该种方式很难保证估计的自干扰信道能实时跟踪自干扰信道的变化，不适于快变信道的场景。

技术实现思路

[0004]为了解决全双工自干扰消除方法中异步实现高精度、实时性的自干扰信道估计这一难题，本专利技术提出了一种利用所有发射序列符号实现全双工数字域自干扰信道的估计方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，全双工通信终端按照数据发送需求异步发送数据；接收机保持跟踪采样定时同步接收信号；采用导频数据和有效数据作为自干扰信道估计的导频信号进行时域和频域信道参数估计。
[0007]基于单载波通信,接收信号表示为
[0008][0009]其中，x1,x2,
…
,x
N
表示帧数据，即导频数据和有效数据的有序组合，h＝[h
1 h
2 h3…
h
q
]T
表示自干扰信道的冲激响应，i＝[i
1 i
2 i3…
i
N
]T
表示来自有用信号的干扰，w＝[w
1 w
2 w3…
w
N
]T
为高斯白噪声信号通常地。数据x
n
可进一步表示为其中
表示导频数据的集合，表示有效数据的集合，并且满足N＝P+D；
[0010]对于基于正交频分复用的全双工系统，导频数据和有效数据调制在子载波上，每个调制符号均分配一个时频资源片，所有子载波上的接收信号表示为
[0011][0012]其中L表示子载波的数目，M表示OFDM符号数，其取值由相干时间以及单个OFDM符号的持续时间共同决定，X
ml
为时频域有序放置的导频数据和有效数据，,H＝[H
1 H
2 H3…
H
L
]T
表示每个子载波上的信道响应，I＝[I
1 I
2 I3…
I
M
×
L
]T
表示子载波上接收到来自有用信号的干扰，W＝[W
1 W
2 W3…
W
M
×
L
]T
表示高斯白噪声。数据X
ml
可进一步表示为其中表示J个导频数据的集合，表示J个导频数据的集合，表示K个有效数据的集合，并且满足M
×
L＝J+K。
[0013]进一步，采用最小二乘法、最小均方误差进行自干扰信道估计。
[0014]采用最小二乘法计算信道参数估计值，其表示为
[0015][0016]其中，(
·
)
H
表示共轭转置，X为导频数据和有效数据的集合，y为接收信号。
[0017]本专利技术对包括导频符号和有效数据符号在内的所有已知发射符号进行信道估计，适用于异步的通信方式，提高了频谱效率，增加了估计精度，具有实时自适应性。随着导频符号长度的增加，用于自干扰信道估计的接收信号信干噪提高，从而可为全双工通信中自干扰信号的重构提供较高精度的信道参数估计值，在简化系统设计的同时保证了自干扰消除的能力。
[0018]本专利技术提出的方法与现有技术相比的优点在于：
[0019]1)全双工通信节点可实现异步全双工通信；
[0020]2)通过同时利用导频数据和有效数据进行自干扰信道参数估计，提高了估计的准确度，并且估计精度随着用于估计的序列长度的增加而不断提高。
[0021]3)该自干扰信道估计方案对通信节点的时序以及帧结构要求低，可适用于目前主流通信协议。
附图说明
[0022]图1为本专利技术具体实施例中基于单载波通信的全双工系统的数据帧结构示意图。
[0023]图2为本专利技术具体实施例中基于正交频分复用的全双工系统的时频资源示意图。
[0024]图3为本专利技术具体实施例中基于单载波通信的全双工系统的自干扰信道估计误差仿真结果图。
[0025]图4为本专利技术具体实施例中基于正交频分复用的全双工系统的自干扰信道估计误差仿真结果图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图，通过实施例进一步描述本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术的范围。
[0027]导频符号和有效数据符号对于本地接收机完全可知。因此，在进行自干扰信道估计时，所有的发射序列符号均可作为导频信号进行自干扰信道估计。本专利技术提供了一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其步骤包括：
[0028]1)全双工通信终端按照数据发送需求异步发送数据，数据通信的帧结构可与目前各种通信协议保持一致。
[0029]2)接收机保持跟踪采样定时同步信号，确定信号最佳采样点。通常地，自干扰信号强于有用信号，因此当自干扰信号存在时，最佳信号采样点保持与自干扰信号一致。
[0030]通信双方异步发送数据帧，并在接收端实时定位采样同步信号。就通信一方节点而言，当自身发射机未发送数据时，采样定时同步信号将同步到有用信号的最佳采样点，并且此时无自干扰的影响。
[0031]3)当发射机发送有效数据时，此时需要在接收机处消除自干扰信号。基于自干扰信号重构方案需要准确估计自干扰信道参数。此时，对方通信节点发送的有用信号对自干扰信道估计作为干扰信号存在。针对基于单载波和基于正交频分复用的全双工系统，对于基于单载波通信的全双工系统，通常地，导频数据和有效数据按照时序依次发送出去，数据帧结构如图1所示。根据通信场景的不同，数据帧的长度与信道相干时间直接关联。传统地，导频数据在发射机用于在数字域估计自干扰信号信道，在对方通信节点估计有用信号信道。在异步通信有用信号存在的情况下，为了提高自干扰信道参数估计的准确度，本专利技术同时采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，全双工通信终端按照数据发送需求异步发送数据；接收机保持跟踪采样，定时同步接收信号；采用导频数据和有效数据作为自干扰信道估计的导频信号进行时域和频域信道参数估计。2.如权利要求1所述的异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，基于单载波通信,接收信号表示为其中，x1,x2,
…
,x
N
表示帧数据，即导频数据和有效数据的有序组合，h＝[h
1 h
2 h3…
h
q
]
T
表示自干扰信道的冲激响应，i＝[i
1 i
2 i3…
i
N
]
T
表示来自有用信号的干扰，w＝[w
1 w
2 w3…
w
N
]
T
为高斯白噪声信号，数据x
n
表示为其中表示导频数据的集合，表示有效数据的集合，并且满足N＝P+D。3.如权利要求1所述的异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，基于正交频分复用的全双工系统，导频数据和有效数据调制在子载波上，每个调制符号均分配一个时频资源片，所有子载波上的接收信号表示为其中L表示子载波的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦秉立，郑东升，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：