[发明专利]一种同时同频全双工信号接收方法

说明书

本发明公开了一种同时同频全双工信号接收方法，该方法包括：将发送基带信号作为自干扰参考信号，构建自干扰后对接收信号执行初级自干扰消除；将初级自干扰消除信号通过定时同步环路，由重采样a实现在有用信号最佳采样点的定时恢复，并将定时同步环路中的定时误差信号通过低通滤波后，控制重采样b1和重采样b2分别实现对自干扰参考信号和接收信号的最佳采样点恢复；利用重采样后的自干扰参考信号和接收信号执行联合自干扰消除与均衡，再通过信号解调完成对有用信号的接收。通过以上方法，可以显著增强同时同频全双工的自干扰消除能力，提升有用信号的接收性能。

技术领域

本发明涉及无线通信和信号处理领域，尤其涉及一种同时同频全双工信号接收方法。

背景技术

同时同频全双工技术是指设备的发送和接收链路工作在相同时隙相同频段上，相对于现有的半双工技术(包括时分双工和频分双工)，理论上可使频谱效率提升100％。在频谱资源日益短缺和无线传输速率需求不断增长的情况下，同时同频全双工技术成为B5G/6G的核心技术之一，在学术界和产业界得到了广泛关注。然而，同时同频全双工技术面临突出的自干扰，其功率可能远超有用信号功率，而且难以消除到理想水平，也正因如此，当前各研究机构和企业开发出的原型机的性能指标还无法满足市场应用需求，频谱效率提升量离理想值还有较大差距。

图1为同时同频全双工收发机结构示意图。发送端信号经过基带处理之后，由数字模拟变换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)将信号从数字域转到模拟域，经混频器将模拟信号的频率搬移到所需频段，再由功率放大器(Power Amplifier，PA)放大后从天线发出。发送信号的一部分通过天线泄露或环境反射及散射进入接收端，形成自干扰信号并与接收有用信号混叠，从天线接收的信号经过低噪声放大器(Low-Noise Amplifier，LNA)放大后，由混频器和滤波器共同作用得到对应的模拟基带信号，再经模拟数字变换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)采样得到数字信号后进入接收基带，其中，发送的基带信号也作为自干扰参考信号进入接收基带中，用以重建自干扰信号并实现自干扰消除。除了接收基带之外，也可以在天线域或射频域实现自干扰消除，但天线域或射频域的自干扰消除能力有限，接收机性能主要由基带自干扰消除保障，本发明将针对基带部分的信号接收过程进行创新。此外，图1中发送端和接收端采用一个相同的本振即共本振结构实现频谱搬移，实际系统中也可以采用独立本振的结构，但共本振结构可以避免因相位噪声而造成较大的不利影响。

现有同时同频全双工技术通常将自干扰消除和有用信号接收过程分开处理，如图2所示。自干扰参考信号用于重建自干扰信号，再将重建结果从接收信号中减去实现自干扰消除。自干扰重建一般通过自适应方式完成，包括最小均方(Least Mean Square，LMS)算法、递归最小二乘(Recursive Least Square，RLS)算法、频域块最小均方(Frequency-domain Block Least Mean Square，FBLMS)算法等。随后，将自干扰消除结果视作有用信号，通过定时同步环路在有用信号的最佳采样点上实现重采样，定时同步环路包括重采样、定时误差提取、环路滤波、数控振荡器(Numerical Controlled Oscillator，NCO)。最后，对重采样后的信号执行均衡和解调，即完成了有用信号的接收过程，均衡一般也在解调误差的驱动下自适应完成。这里，在自干扰消除过程中，自干扰参考信号和接收信号中的自干扰部分都源自于本端设备，时钟信息已经对齐，因此不需要执行定时同步，而自干扰消除后的有用信号源自于对端设备，时钟频率与本端设备可能存在偏差，因此需通过定时同步来实现最佳采样点的重采样恢复。