[发明专利]双工通信传输模式选择方法、装置及双工通信方法、系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种双工通信传输模式选择方法、装置及双工通信方法、系统。

背景技术

传统的点到点双向通信系统，两个通信节点都工作在半双工模式，需要两个时隙才能实现信息交换。因此，点到点的全双工双向通信被提出来，以提高系统的可达速率。全双工双向通信系统，两个节点都能同时同频进行发送和接收，因此只需一个时隙就能完成一次符号交换，理论上可以使系统的频谱利用率倍增。然而，全双工模式下，每个节点内部的发送端到接收端的自干扰很严重，会造成有用信号无法接收。因此，自干扰的消除是该系统性能的一个瓶颈，需要采取已有的方案，如天线隔离、模拟域消除、数字域消除等来消除自干扰。实际当中，由于器件的不理想等特性，自干扰不可能完全消除，总会有残余的自干扰，造成性能损失。

同时，在双向通信中，当两边的发送端均配备多根天线时，可以采用波束成型的方式，提高系统的性能，这需要建立在假设接收端能够将理想信道信息反馈给发送端的基础上。实际系统当中，接收端到发送端的反馈信道的容量是有限的。为了满足反馈链路的容量要求，往往是在发送和接收端共享一个码本，接受端先将信道信息根据码本进行量化，然后将量化信息在码本中的序号通过有限的比特数反馈给发送端，最后发送端根据反馈的序号从码本中恢复出信道信息。这种方案就会导致发送端获得的信道信息与真实的信道信息之间存在一定的量化误差，这种误差与反馈的比特数和采用的码本有关。

在信道量化误差、残余自干扰等诸多因素的影响下，全双工的点到点双向通信的性能并不一定比半双工优越，在残余自干扰比较大的情况下反而可能恶化。因此，有必要根据两种传输模式下的系统性能在全双工/半双工之间进行自适应切换，以提高系统的性能。

现有技术采用系统可达传输速率作为衡量系统性能的指标，根据实际信道的不同状态，在两种传输模式间自适应切换。然而，由于可达传输速率的闭式解表达式繁琐，计算复杂度高，所消耗的计算资源及计算时间过大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种双工通信传输模式选择方法、装置及双工通信方法、系统，在全双工/半双工之间进行自适应切换以提高通信系统性能的同时，所消耗的计算资源和计算时间更少。

本发明双工通信传输模式选择方法，通过比较全双工和半双工两种传输模式下系统的可达传输速率紧致界来选择传输模式：选择可达传输速率紧致界较高的传输模式。

优选地，系统的可达传输速率紧致界根据量化信道状态信息、路径功率衰减因子和残留自干扰强度方差计算得到。

进一步地，全双工和半双工两种传输模式下系统的可达传输速率紧致界和按照以下公式计算得到：

其中，L是通信节点所配备的发送天线数；为残留自干扰强度方差，P表示发送符号的平均功率，为信道量化误差，其中B是信道状态信息量化比特数，β(·)是贝塔函数；ψ(·)是双伽马函数；其中E₁(·)是第一阶指数积分函数。

一种双工通信方法，包括自适应选择传输模式的步骤，使用如上任一技术方案所述方法选择传输模式。

本发明双工通信传输模式选择装置，包括系统性能评估单元和传输模式选择单元，所述系统性能评估单元用于计算全双工和半双工两种传输模式下系统的可达传输速率紧致界；所述传输模式选择单元用于根据系统性能评估单元的计算结果选择传输模式：选择可达传输速率紧致界较高的传输模式。

优选地，系统性能评估单元根据量化信道状态信息、路径功率衰减因子和残留自干扰强度方差计算系统的可达传输速率紧致界。

进一步地，全双工和半双工两种传输模式下系统的可达传输速率紧致界和按照以下公式计算得到：

其中，L是通信节点所配备的发送天线数；为残留自干扰强度方差，P表示发送符号的平均功率，为信道量化误差，其中B是信道状态信息量化比特数，β(·)是贝塔函数；ψ(·)是双伽马函数；其中E₁(·)是第一阶指数积分函数。

一种双工通信系统，包括如上任一技术方案所述双工通信传输模式选择装置。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)与假设发送端已知精确信道信息的理想情况相比，本发明可以有效地抵制实际系统中量化误差和路径功率损耗等非理想因素造成的性能恶化，从而获得更高的系统传输速率；