[发明专利]基于空间调制的全双工通信系统

说明书

本发明涉及无线通信领域，特别是针对一种2×2采用空间调制的全双工通信系统。本发明所要解决的技术问题，对现有的方案进行该进，即能够将多时隙联合差分检测和空间调制技术更好地结合。在不降低空间自由度的情况下充分发挥其各自的特点，消除SI同时使频谱效率不会降低，并且随着联合检测时隙数的增加，带来误码性能上的增益。本发明采用的技术方案如下，其关键在于引入一个相位旋转因子θ，在发射端对星座点符号交替做预处理，来避免使用多时隙联合差分检测时所出现的错误情况，同时与传统方法相比可以提高频谱效率。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是针对一种2×2采用空间调制的全双工通信系统。

背景技术

在无线通信系统中，按照数据的传输方向可以将其分为三类。单工通信：指两端的通信是单向的，一个只能主动的发信号，而另一个只能被动的接收信息，发送端和接收端的身份是固定的。半双工通信(Half Duplex,HD)：两端可以分别发送和接收数据，但不能同时进行。全双工通信(Full Duplex,FD)：指两端可以同时进行数据的发送和和接收，彼此是同步的。在第四代移动通信标准中，主要使用时分双工(Time Division Duplex,TDD)和频分双工(Frequency Division Duplex,FDD)两种制式，通过将上行和下行的无线通信资源在时间或频率上分离，可以避免同信道的干扰。但由于进行时间、频率的划分，从一定意义上来说，两者都不是全双工，而是半双工，因为不能实现在同一频率信道下同时进行发射和接收信号。FD与HD相比，省了一半的时间与频率的开销，使频谱效率加倍，但由于难以抑制从本地发射机到接收机的自干扰(Self-interference,SI)，所以在相当长的一段时间内，FD的实现受到阻碍。直到最近在理论和实验研究方面都得到了更多的进展。在有关文献中，有三种可用于FD系统的SI消除技术，包括天线分离、模拟域干扰消除和数字域干扰消除。天线分离指的可以在系统中通过适当放置天线来抵消SI的影响，然而由于天线分离对天线放置的精度要求很高，同时宽带性能也较差，因此天线分离方案在实际中通常受到限制。模拟域消除通过射频电路以相位反转的形式实现干扰抵消，该方式研究得较广泛且成效可观。由于在天线、射频消除后，接收信号中往往还存在残余自干扰，需要通过数字域消除方式进一步完善消除性能。与射频消除思想类似，数字方式也是干扰抵消原理，通过重建干扰信号副本，然后在总的接收信号中将其减去以达到消除自干扰的目的，不同的是，数字方式是将信号经过模数转换变为数字信号后再作消除，因此有效的方案是将它们结合在一起。在另一方面，FD系统按照天线数量通常可以分为两类：一类是单天线FD，另一类是多天线FD。本发明是针对一种2×2的天线配置场景下的全双工系统。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，进行信息传送和接收，从而改善通信质量。MIMO能充分利用空间资源，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，具有出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。空间调制(Spatial Modulation,SM)是近年来提出的一种新型多天线传输技术，根据输入信息来选择相应的传输天线，每一时隙只有一根天线被激活，所以空间调制具有单射频的特性，从而避免了天线间的干扰，同时也使得接收端的信号检测较为简单，空间调制逐渐地成为了MIMO技术研究的热点之一。

因此一种2×2基于空间调制的全双工系统被提出，该系统两端分别设置两根天线。根据空间调制原理，每时隙根据比特符号选择其中一根天线用于发送数据，剩下一根天线则用于接收数据。在接收时，将两个或更多时隙的信号联合进行差分处理，可以同时检测出所有的比特信息。然而，在SI消除中的时隙里如果发送天线前后保持相同，由于联合差分的特性，这种情况将导致系统不能正常检测。为了解决这个问题，有研究提出改进，在每两个连续的时隙里让两根天线交替传输信号，为了进一步补偿由于这种方式传输而造成的空间自由度的损失，所以在SI消除过程中加入更多的时隙进行差分处理，但这样也将使得接收检测的复杂程度急剧上升，在实际中难以得到运用。

发明内容