[发明专利]用于非线性数字自干扰消除的系统以及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年8月09日提交的申请序列号为61/864,453的美国临时申请的利益，其通过此引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及无线通信领域，并且更具体地涉及用于非线性数字自干扰消除的新的和有用的系统以及方法。

背景

常规无线通信系统是半双工的；也就是说，它们不能够同时在单个无线通信信道上发射信号和接收信号。最近，在无线通信领域的工作已导致在开发全双工无线通信系统中的进步；如果这些系统，被成功地实现，则可以给无线通信领域提供巨大的益处。例如，由蜂窝网络对全双工通信的使用可以将频谱需求切成两半。成功实现全双工通信的一个主要障碍是自干扰的问题。虽然在这领域已经取得了进展，但是旨在解决自干扰的解决方案都未能成功地解决由基带数字信号到被发射的RF信号的转换(在发射期间)和被接收的RF信号返回到基带数字信号的转换(在接收期间)所导致的非线性度。因此，有必要在无线通信领域中来创造用于非线性数字自干扰消除的新的和有用的系统以及方法。本发明提供了这样的新的和有用的系统以及方法。

附图简述

图1是包括数字和模拟自干扰消除的全双工无线电的示意图表示；

图2是优选实施例的系统的示意图表示；

图3是优选实施例的系统的示意图表示；

图4是优选实施例的系统的非线性变换器的示意图表示；

图5是优选实施例的系统的示意图表示；

图6是优选实施例的系统的示意图表示；

图7是优选实施例的系统的示意图表示；

图8A是在发射信号中的非线性失真的示例信号表示；

图8B是在发射信号中的预失真的示例信号表示；

图9是优选实施例的方法的步骤流程图表示；以及

图10是优选实施例的方法的非线性变换步骤的流程图表示。

优选实施例的描述

本发明的优选实施例的以下描述并非旨在将本发明限制于这些优选实施例，而是以使本领域的任何技术人员能够制造并且使用本发明。

1.全双工无线通信系统

无线通信系统已经彻底改变了世界通信的方式，并且使用这样的系统的通信的快速增长已经在所有地区和行业提供了增加的经济和教育机会。不幸的是，通信所需的无线频谱是一种有限的资源，并且在无线通信中的快速增长也使该资源的可用性变成更为稀缺的一个。其结果是，频谱效率对于无线通信系统已经变得越来越重要。

用于增加频谱效率的一种有希望的解决方案被在全双工无线通信系统中发现；即：能够在同一时间在同一无线信道上发射无线信号并且接收无线信号的无线通信系统。与标准半双工无线通信系统相比，此技术允许频谱效率的加倍。

虽然全双工无线通信系统对于无线通信领域具有实质价值，但是这样的系统已知由于自干扰而面临挑战；因为接收和发射在同一时间在同一信道上发生，所以在全双工收发机所接收的信号可以包括来自从该收发机发射的信号的不期望的信号分量。其结果是，全双工无线通信系统通常包括减少自干扰的模拟和/或数字自干扰消除电路。

全双工收发机优选地将发射输出作为基带数字信号或作为RF模拟信号来采样，但是全双工收发机可以附加地或可替代地以任何合适的方式对发射输出进行采样。此被采样的发射输出可以由全双工收发机使用以消除来自所接收的无线通信数据(例如，如RF模拟信号或基带数字信号)的干扰。在许多全双工收发机中，数字消除系统通过在所接收的基带信号上施加所发射的数字基带信号的缩放版本来起作用，并且模拟消除系统通过在所接收的RF模拟信号上施加所发射的RF模拟信号的缩放版本来起作用。该体系结构通常对于减少当收发机组件以线性状态运行时的干扰是有效的，但是未能解决由数据到所发射的RF信号的转换(并且反之亦然)所引起的信号非线性度。随着发射机/接收机功率被增大，这些非线性度可能变得更显著；结果，没有有效的非线性干扰消除的全双工收发机可能由于性能问题而在功率范围上受到限制。

本文所述的系统以及方法通过提供非线性数字自干扰消除来增加如图1中所示的全双工收发机(以及其他适用的系统)的性能。其他适用的系统包括主动感测系统(例如，雷达)、有线通信系统、无线通信系统和/或任何其他合适的系统(包括其中发射频带和接收频带在频率上相近但不重叠的通信系统)。

2.用于非线性数字自干扰消除的系统