[发明专利]一种基于记忆多项式的全数字自干扰消除模型及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信系统领域，尤其涉及一种基于记忆多项式的全数字自干扰消除模型及方法。

背景技术

目前，随着用户速率和业务量需求的飞速增长，无线通信系统所需的带宽不断增大，对频谱资源的需求迅速增加。然而，无线资源是有限的，扩展无线通信频段也会带来各方面的挑战。CDMA是在扩频通信技术基础上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。系统容量大是CDMA系统的主要优点，第二次世界大战期间，因战争的需要而研究开发出了CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方的通信干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司将其引入公众蜂窝移动通信系统，在第一个CDMA商用系统运行之后，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在全球得到了迅速推广和应用，3G三大主流标准均基于CDMA。在向3G/4G演进的过程中，OFDM是关键的技术之一，可以结合分集，时空编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高了系统性能,包括V-OFDM,W-OFDM,F-OFDM,MIMO-OFDM,多带-OFDM。在5G系统中，由于支撑高数据速率的需要，可能需要高达1GHz的带宽，但在某些较低的频段，难以获得连续的宽带频谱资源，使得存在一些未被利用的频谱资源，这些未利用频谱资源不一定是连续的，可用带宽也不一定相同，采用OFDM技术难以实现对这些频谱的使用，而灵活有效的利用这些频谱，是5G系统设计的一个重要问题。斯坦福大学研究生院的学生在2010年开发出了利用同时同频(CCFD)进行全双工通信。对比传统的时分双工(TDD)与频分双工(FDD)方式。CCFD进行数据收发的无线通信技术，是收发使用同一频率，更大的节省频率资源，令5G定位于频谱效率更高、速率更快、容量更大的无线网络。同频全双工系统可以在相同的时间和相同频率上发送和接收信息，其理论上传输速率可以达到原始通信方式的2倍，但是同时同频允许多个用户使用会导致各用户信号叠加，所以最具有挑战性的问题就是如何有效的消除自干扰。当发射机发送某个信号时，其中的部分能量会被自身的接收装置接收到。如果正好发送与接收信号同频率，就会产生干扰，并且由于信号源离自身的接收机很近，所以自己发射出去的信号能量可能会比接收到的信号能量大。目前主要的自干扰消除技术有被动天线抑制，即增大天线收发距离使得本地接受天线的自干扰受到抑制；模拟干扰消除，一般利用信号抵消进行；数字干扰消除，从发送基带获得数字参考信号，经过适当调整还原残余自干扰信号，与之抵消。大多数消除方法都集中在自干扰信号的建模上，却由于非线性建模复杂，考虑到成本原因而选择忽略了功放及混频所带来的非线性失真的影响，使得最终接收端信号产生非线性失真，从而导致消除性能不理想，传输过程中仍旧有干扰存在，不能准确恢复出原始信号。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前的消除方法存在忽略功放及混频带来的非线性失真的影响导致消除性能不理想。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于记忆多项式的全数字自干扰消除方法。

本发明是这样实现的，一种基于记忆多项式的全数字自干扰消除模型，所述基于记忆多项式的全数字自干扰消除模型的记忆多项式为：

其中z(n)和y(n)分别表示非线性器件的输入和输出，c_hq为从非线性器件中提取的系数，h均指输入信号包络的阶数，q为记忆多项式的记忆深度。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述基于记忆多项式的全数字自干扰消除模型的全数字自干扰消除方法，由本地发送端信号通过非线性补偿系统生成抵消信号，与本地接收端收到的信号中的自干扰信号相互抵消，使得接收端最终收到的信号仅为期望信号。

进一步，由本地发送端信号通过非线性补偿系统生成抵消信号，与本地接收端收到的信号中的自干扰信号相互抵消，使得接收端最终收到的信号仅为期望信号；接收端经自干扰消除系统后收到的期望信号x₁(n)可表示为：

x₁(n)＝T(n)-y(n)

其中T(n)为发送端发出的期望信号与自干扰信号的叠加，表示为：

T(n)＝SI(n)+x₁(n)

其中，h₁(n)为记忆多项式模型系统，h₂(n)为非线性器件系统；

放大器非线性过程可以描述为输入信号的泰勒级数展开形式，即放大器输出信号y(n)与放大器输入信号z(n)的关系式为：

式中，