[发明专利]基于MIMO的LTE全双工系统中模拟干扰抵消方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种LTE全双工系统的干扰抵消方法。

背景技术

随着无线通信技术和应用的发展，个人终端无线互连正在迅猛普及，无线通信已经成为个人和社会不可缺少的必备交互手段。然而，目前的无线频谱资源已近枯竭，无线通信业务对频谱资源的需求却正在指数上升。

传统的观点认为：由于无线信号随距离快速衰减，从本地发送天线的信号是数十万倍强于来自其他节点传输来的信号。因此，一直普遍假定，在同一频率上一个节点不能在接收到信号的同时发送信号。现有的FDD(FrequencyDivisionDuplexing,频分双工)和TDD(TimeDivisionDuplexing,时分双工)技术都通过浪费一半的无线资源来避免上下行干扰。CCFD(Co-frequencyCo-timeFullDuplex，同频同时全双工技术)无线通信设备使用相同的时间、相同的频率，同时发射和接收无线信号，使得无线通信链路的频谱效率提高了一倍。CCFD现已成为4G后续演进技术中挖掘无线频谱资源的一个重要方向。

MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多输入多输出)系统是一项考虑用于802.11n的技术。可将吞吐量提高到100Mbps。MIMO有时被称作空间多样，因为它使用多空间通道传送和接收数据。MIMO的优点是能够增加无线范围并提高性能，提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。

如果在全双工系统中再结合MIMO技术，就能够充分利用信道的空间资源，以此提高无线通信系统的频谱利用率和功率效率，有效改善系统的性能。因此,可以认为在未来移动通信系统中,为了提高无线通信系统的频谱利用率和功率效率，有效改善系统的性能，更好的构建无线网络,有必要对MIMO下的全双工进行深入的研究,提高MIMO下的全双工技术对未来移动通信传输的适配能力,从而提高移动通信系统的使用效率。

实现同频同时全双工技术的关键就是消除本地自干扰信号。现有的干扰抵消方法基本都是在三个地方对本地干扰信号进行处理：天线抵消或采用隔离器、模拟干扰抵消、数字干扰抵消。

在已有的实现同频同时全双工技术的方法中，StanfordUniversity的MayankJain,JungllChoi等人提出了一种天线干扰抵消、射频干扰抵消和基带干扰抵消的体系架构。2011年他们又提出了一种拜伦抵消的方法，并结合数字干扰抵消的方法来实现同频同时全双工。拜伦抵消主要是通过产生另一路模拟信号跟原信号反相，通过控制振幅衰减跟频率偏移的多次迭代来实现抵消的最大化。而数字抵消则是通过信道估计的方法在数字域对数字信号抵消。

2012年EhsanAryafar,Mohammad(Amir)Khojastepour和KarthikeyanSundaresan等研究了MIDU(EnablingMIMOFullDuplex)的系统设计，这是无线网路中的第一个将全双工与MIMO技术结合在一起的设计。他们的设计采用的RF技术中的天线消除技术(该技术对称的放置接收和发送天线)。

2013年StanfordUniversity的DineshBharadia，EmilyMcMilin，SachinKatti等人提出了一种新型环形天线隔离器、模拟干扰抵消和数字干扰抵消的方案。环形隔离器通过加一路有线传输的信号与接收到的信号相抵消。模拟干扰抵消和数字干扰抵消都利用了本地信号的导频信号来重建干扰信号与接收信号相抵消。2014年他们又提出了一中新的方案来抵消基于MIMO的同频同时全双工中干扰信号。该方案并没有提出新的干扰消除技术，而是再次使用SISO全双工中已有的自扰消除系统，并通过级联SISO全双工中的抵消系统的方式(减少复杂性)来消除互干扰。

虽然现在已经有了能达到很好的抵消效果SISO全双工自干扰抵消系统，但是将MIMO技术与同频同时全双工技术相结合并应用到LTE系统中还有很多技术难题。

在MIDU(EnablingMIMOFullDuplex)的系统设计中，该方案可以在625KHz带宽信号中成功的消除45dB，但是他们提出MIDU方案还存在许多限制：1.为了实现M个天线的MIMO下全双工系统，该方案却用了4M个天线；2.在20MHz带宽的LTE系统中，MIDU这个方案却对自身的干扰的消除达不到需求，该方法对带宽有很大的限制。