[发明专利]空间域与极化域联合的全双工自干扰消除方法

说明书

本发明公开了一种空间域与极化域联合的全双工自干扰消除方法，属于无线通信技术领域，包括利用空间域的天线隔离进行初步自干扰消除，其次结合数字域的极化处理，将自干扰信号的乘性相位噪声干扰转化为加性噪声干扰，利用重构自干扰信号通过估计补偿消除自干扰，最后通过极化匹配接收恢复期望信号。同时，本发明联合考虑该消除方法中的空间特性与极化特性对全双工自干扰的影响，在不受相位噪声影响的情况下实现全双工自干扰消除，并且可以提高自干扰消除量性能与系统数据速率性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种空间域与极化域联合的全双工自干扰消除的方法。

背景技术

面对无线通信领域中有限频谱资源与大量频谱资源需求的矛盾，业界提出了可大幅提高频谱利用率的全双工通信技术，它被定义为一个通信节点同时同频进行信号的发送与接收。在全双工通信的实现过程中，自干扰信号的功率远大于期望信号，一般比期望信号高60-100dB，会导致通信设备无法正常进行信号的接收，因此，自干扰消除成为同时同频全双工充分提升数据速率所面临的重要挑战。

全双工的自干扰消除可以分为空间域、极化域以及时频域的自干扰消除。传统空间域的全双工自干扰消除算法可以利用空间复用的特性充分利用天线空间自由度，在实现自干扰消除的同时提高系统数据速率。但实际通信中，由于非理想器件引入的功放非线性、相位噪声等限制了自干扰消除性能，其中相位噪声对自干扰消除性能的限制可达20dB，成为自干扰消除的限制瓶颈。

为了有效降低与解决相位噪声对自干扰消除的影响，现有的研究主要针对振荡器的设计和基于导频估计、盲估计等相位噪声消除和补偿算法展开研究，然而这些研究会带来额外的导频、冗余信息等开销。信号的极化状态具有不受信号绝对相位影响的天然属性，因此极化信号处理方法在对抗相位噪声的全双工自干扰消除研究中受到关注。一对正交双极化天线可以完整获取信号的极化状态信息，通过极化信息处理实现不受相位噪声影响的自干扰消除。然而，正交双极化天线的使用会对天线的自由度造成损失，影响系统的数据速率性能。

本发明针对上述问题，充分考虑空间域和极化域的自干扰消除方式优势互补的特点，采用空间隔离与极化处理的方法，在考虑信道空间特性与极化特性的条件下，实现了空间域与极化域联合的全双工自干扰消除。

发明内容

本发明提供了一种空间域与极化域联合的全双工自干扰消除方法，目的是实现相位噪声影响下的自干扰消除，同时提高系统数据速率。

为了达到上述技术效果，本发明实施了一种空间域与极化域联合的全双工自干扰消除方法，具体步骤如下：

步骤一：在同一节点的发射天线与接收天线间进行空间隔离

空间隔离距离d对信道参数中由空间特性影响的部分产生影响，同时影响自干扰消除量，理想情况下完全的空间隔离可以消除自干扰多达70dB。信道受到空间特性与极化特性的影响，本发明中将自干扰信号信道H_I与期望信号信道H_S建模为莱斯信道，即

其中K为莱斯因子，其中H_Rice表示莱斯衰落，定义为单位矩阵，H_Ray瑞利衰落建模为

其中定义为哈达玛乘积，H_sp为表征空间特性的瑞利单极化信道矩阵，由与空间隔离距离相关的空间系数决定：

其中H_w为由空间特性决定的空间不相关的瑞利信道矩阵，R为单极化协方差矩阵