[发明专利]无线宽带多天线MIMO全双工系统主动式回波自干扰抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种无线宽带多天线MIMO全双工系统主动式回波自干扰抑制方法。

背景技术

相较于传统的时分双工TDD和频分双工FDD系统，无线全双工FD系统具有在单信道条件下同时、同频收发信号的特点，可以更为高效地利用日益紧张的无线频谱资源，因此已成为新一代移动通信系统和无线个域网系统构架和标准演进的关键热门技术。

但是，由于全双工FD系统同时、同频收发信号，造成全双工FD通信系统有一个很严重的缺点：因为系统的收发同时、同频性，通信节点除了会收到来自其他节点的发送信号，还会收到源于自身节点的发送信号，即回波自干扰信号；而且，每一通信节点上的接收天线与其发送天线间的距离远小于与相邻节点发射天线间的距离，根据无线信号路径损耗原理可知，回波自干扰信号将远远大于来自其他节点的有用接收信号，该功率非平衡性导致系统性能恶化。

目前，已有众多全双工回波自干扰信号抑制方法，例如被动式自干扰抑制技术，被动式自干扰抑制主要利用系统收发天线物理隔离、天线指向分离、模拟域信号抵消等原理，再结合数字域基带自适应滤波算法来实现对回波自干扰信号的消除和抑制。虽然被动类抑制方法原理相对简单，但其对回波自干扰的抑制效果比较有限：若在天线空域及模拟信号域不能抵消大部分的回波自干扰信号，由于远端有用信号与自干扰信号之间巨大的功率非平衡特性，则后续数字基带域的抑制效果会完全受限于全双工收发机接收端模数转换A/D的采样位数与精度。例如，D.Bharadia在“Full Duplex Radios”，以及M.Duarte在“Experiment-Driven Characterization ofFull-Duplex Wireless Systems”等文献中给出的被动式无线全双工回波自干扰抑制方法，难以获得较为理想的全双工系统性能。其次，现有的大多数全双工自干扰抑制方法均基于单天线SISO配置，难以匹配目前各类新型无线通信系统基于多天线MIMO配置的需求，因此如何实现多天线MIMO系统自干扰抑制非常迫切。此外，现有的多数自干扰抑制方法并未考虑非理想衰落信道对全双工传输性能的影响，从而降低了现有自干扰抑制方案的实用价值。因此，在抑制回波自干扰信号的同时，如何有效克服远端传输信道因频率选择性或时间选择性衰落所带来的系统误码率BER性能损失，具有重要的现实意义与应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动式的MIMO无线全双工系统回波干扰抑制方法，旨在解决现有全双工回波自干扰抑制方法大多基于单天线SISO配置、且未考虑非理想衰落信道对系统误码率性能的影响等缺陷，以及传统的被动式自干扰抑制方法实现简单、且抑制性能不理想的问题。

本发明是这样实现的，一种MIMO无线全双工系统主动式回波干扰抑制方法，该主动式MIMO无线全双工系统回波干扰抑制方法联合波束成型技术以及自适应迭代滤波处理，通过空域波束成型，首先在发射端主动对各路发射信号进行预加权处理，其后则在接收端利用自适应滤波算法的多次迭代，以实现对该加权信号中回波自干扰信号的准确估计和消除，具体包括：

步骤一将远端与近端的发送信号分别经过点乘相应的空间向量后，由各自端点的多条发送天线发射；

步骤二，在接收端设置波束成型的最佳权向量，同时选择接收端中自干扰抑制模块中的自适应算法，并设置算法相关的参数初始值；

步骤三，先根据天线数判断各近端接收天线上自干扰信号的迭代估计是否结束，结束，再对最大迭代次数判断有关滤波器最佳权值矢量的迭代是否结束，结束，即获得较准确的自干扰估计信号，否则，继续迭代；

步骤四，从接收信号中滤除估计出的回波自干扰信号，以获得来自远端节点的有用传输信号，可将该信号送入后续的MIMO译码检测单元，以获得对远端发送信号的准确估计。

进一步，该MIMO无线全双工系统主动式回波干扰抑制方法具体包括如下：

步骤一：在近端节点和远端节点的发送端，首先对近端发送信号即回波自干扰信号和远端发送的有用目标信号分别点乘空间向量：

和

得到实际的近端发送信号和远端发送信号t^NE＝β(θ_n)t^NE(n)和 t^FE＝α(θ_f)t^FE(n)，其中θ_n和θ_f分别为近端信号和远端信号的发送角度；

步骤二：近端通信节点的接收信号为：