[发明专利]基于FPGA和STM32的实时自适应光学自干扰消除系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于FPGA和STM32的实时自适应光学自干扰消除系统及方法，包括：基带实时收发模块完成基带OFDM信号的实时发射；上下变频模块完成信号的基带和天线工作频段之间的转换得到本地通信信息的射频信号；将本地通信信号的射频信号复制为参考信号后，并通过射频天线模块发射出去；射频天线模块接收来自另一个通信单元的射频有用信号和与接收天线临近发射天线的时变射频自干扰信号；光学自干扰消除模块接收有用信号和自干扰信号后，通过自适应控制模块对参考信号进行幅度和相位的调节，通过光学自干扰消除模块中平衡光电探测器将参考信号和自干扰信号相互抵消，得到消除自干扰后的有用信号，将消除自干扰后的有用信号转换到基带并发送至接收端。

技术领域

本发明涉及微波光子学及无线通信技术领域，具体地，涉及一种基于FPGA和STM32的实时自适应光学自干扰消除系统及方法，更为具体地，涉及应用于带内全双工无线通信系统的基于FPGA和STM32的实时自适应光学自干扰消除系统。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展，万物互联的5G时代已然到来。爆炸式的信息交互对无线通信系统的传输速率和传输容量提出了更高的要求。由于频谱资源是有限的，开发更高的频段和更大的带宽会显著增加系统成本，因此如何充分利用已有的频谱资源，提高频谱利用率成为了当前无线通信系统亟待解决的问题。带内全双工(In–Band Full–Duplex,IBFD)技术在同样的时间，同样的频率上进行无线业务的传输，相比于频分双工(Frequency–Division Duplex,FDD)技术将频谱资源利用率提高了一倍，相比于时分双工(Time–Division Duplex,TDD)技术提高了信息传输速率、降低了延时，因此成为无线通信领域的可选方案。

由于IBFD无线通信系统同一通信单元的接收天线和发射天线同时同频工作，且相隔较近，因此发射天线不可避免地会对接收天线造成同频自干扰，影响有用信号的接收。这种同频自干扰相比于来自另一通信单元的有用信号而言功率较高，且无法利用简单的滤波器滤除，极大地影响了IBFD无线通信系统的发展。当前，基于电学的自干扰消除系统受电子元件性能的影响较大，在频段较高、带宽较宽的条件下表现不佳。而基于微波光子学的自干扰消除系统可以将高频段、宽带宽的电学信号转换到光域上进行处理，凭借着高精度的光学器件可以取得较好的自干扰消除效果。

在实际的通信环境下，无线信道具有很强的时变性，信道响应会随着时间发生变化，进而动态改变和影响了IBFD无线通信系统中的自干扰信号，为参考信号的匹配增加了难度，使得传统的静态自干扰消除系统无法满足实际通信场景的需求。因此，自适应地控制光学自干扰消除系统，动态调整参考信号使其和时变的自干扰信号相匹配成为了光学自干扰消除方案运用于IBFD无线通信系统的前提。进一步地，为了使不同的通信单元实现低延时的双向通信，自干扰消除系统中的自适应控制过程需要尽可能快速地根据自干扰信号的时变特性动态调整参考信号。于是，系统能否进行高速数据传输并给出衡量当前时刻接收信号质量的评价指标、能否根据当前时刻的评价指标进行快速精准的自适应控制使接收信号质量达到最佳，成为了IBFD无线通信系统亟需解决的问题。