本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种无线全双工系统的数字干扰抵消装置和方法及收发信机。
背景技术：
在移动蜂窝通信系统、WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)、FWA(Fixed Wireless Access，固定无线接入)等无线通信系统中，BS(Base Station，基站)、AP(Access Point，接入点)、RS(Relay Station，中继站)以及UE(User Equipment，用户设备)等通信节点通常具有发射自身信号和接收其他通信节点信号的能力。
由于无线信号在无线信道中的衰减非常大，与自身的发射信号相比，来自通信对端的信号到达接收端时信号已非常微弱。例如，移动蜂窝通信系统中一个通信节点的收发信号功率差达到80dB至140dB，甚至更大。因此，为了避免同一收发信机的发射信号对接收信号的自干扰，无线信号的发送和接收通常采用不同的频段或时间段加以区分。例如，在FDD(Frequency Division Duplex，频分双工)中，发送和接收使用相隔一定保护频带的不同频段分别进行通信；在TDD(Time Division Duplex，时分双工)中，发送和接收则使用相隔一定保护时间的不同时间段分别进行通信。其中，FDD系统中的保护频带和TDD系统中的保护时间都是为了保证接收和发送之间充分的隔离，避免发送信号对接收信号造成干扰。
而无线全双工技术可以使用同一收发信机，在相同的无线信道上同时进行接收信号和发送信号的操作。这样，理论上无线全双工技术的频谱效果是FDD或TDD技术的两倍。
但是，由于使用相同的无线信道接收信号和发送信号，则无线全双工的收发信机中发射信号对接收信号的干扰(称为自干扰，Self-interference)比较强，对有用信号的正确接收造成一定的影响。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种无线全双工系统的数字干扰抵消装置和方法及收发信机，能够在复杂的通信环境中，有效的消除数字接收信号中的自干扰信号。
一方面，提供一种数字干扰抵消装置，所述装置用于无线全双工系统的收发信机；
所述数字干扰抵消装置包括：第一干扰抵消模块和第二干扰抵消模块；
所述第一干扰抵消模块，用于接收所述收发信机输出的数字发射信号作为数字基带参考信号，利用所述数字基带参考信号重构第一自干扰信号，用接收自所述收发信机的数字接收信号减去所述第一自干扰信号，得到第一级干扰抵消后的数字接收信号，发送至所述第二干扰抵消模块；
所述第二干扰抵消模块，用于接收所述收发信机输出的数字发射信号作为数字基带参考信号，利用所述数字基带参考信号重构第二自干扰信号，用所述第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述第二自干扰信号，得到第二级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述收发信机。
第二方面，提供一种无线全双工系统的收发信机的数字干扰抵消方法，所述方法包括：
接收所述收发信机输出的数字发射信号作为数字基带参考信号；
利用所述数字基带参考信号重构第一自干扰信号；
用接收自所述收发信机的数字接收信号减去所述第一自干扰信号，得到第一级干扰抵消后的数字接收信号；
利用所述数字基带参考信号重构第二自干扰信号；
用所述第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述第二自干扰信号，得到第二级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述收发信机。
第三方面，提供一种无线全双工系统的收发信机，所述收发信机包括：如权利要求1至10任一项所述的数字干扰抵消装置。
第四方面，提供一种无线全双工系统，所述系统包括：如权利要求18所述的收发信机。
与现有技术相比，本发明实施例中，所述数字干扰抵消装置采用两级自干扰信号重构方案，首先利用数字基带参考信号重构近区自干扰信号，将所述近区自干扰信号与数字接收信号相减，实现对数字接收信号的第一级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的近区自干扰；然后，利用所述数字基带参考信号重构远区自干扰信号，并用第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述远区自干扰信号，实现对数字接收信号的第二级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的远区自干扰。
由此，本发明实施例所述数字干扰抵消装置，通过两级干扰抵消模块分别重构近区自干扰信号和远区自干扰信号，能够有效消除数字接收信号中的近区自干扰和远区自干扰，获得了良好的自干扰抵消效果，提高有用信号的正确接收，提高了无线全双工系统的收发信机的工作性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的无线全双工系统的收发信机的结构图；
图2为本发明实施例一的数字干扰抵消装置的结构图；
图3为本发明实施例二的数字干扰抵消装置的结构图；
图4为本发明实施例三的数字干扰抵消装置的结构图；
图5为本发明实施例的无线全双工系统的收发信机的数字干扰抵消方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种无线全双工系统的数字干扰抵消装置和方法及收发信机，能够在复杂的通信环境中，有效的消除数字接收信号中的自干扰信号。
参照图1，为本发明实施例的无线全双工系统的收发信机的结构图。下面结合图1，对本发明实施例所述的数字干扰抵消装置和方法的应用场景进行介绍。
所述无线全双工系统采用同一收发信机实现接收信号和发送信号的操作。如图1所示，所述收发信机包括：发射通道和接收通道。
所述发射通道包括：顺序连接的发射数字信号处理器1a、DAC(Digital to Analog Converter，数字模拟转换器)2a、上行变频器3a、功率放大器4a及发射天线5a。
其中，发射数字信号处理器1a产生数字发射信号；该数字发射信号经DAC2a转换为模拟发射信号；所述模拟发射信号经过上行变频器3a和功率放大器4a相继处理后，送至发射天线5a发射出去。
所述接收通道包括：顺序连接的接收天线6a、LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器)7a、下行变频器8a、ADC(Analog to Digital Converter，模拟数字转换器)9a及接收数字信号处理器10a。
其中，接收天线6a收到外界的模拟接收信号；所述模拟接收信号经LNA和下行变频器8a相继处理后，送至ADC9a转换为数字接收信号；所述ADC 9a输出所述数字接收信号至接收数字信号处理器10a。
由图1可知，所述无线全双工系统中存在的自干扰信号主要包括：主径自干扰信号、经过近区反射的自干扰信号、以及经过远区反射的自干扰信号。
其中，主径自干扰信号是无线全双工系统的主要干扰源。一般可以通过在接收通道的接收天线6a和LNA 7a之间设置射频干扰抵消装置11a来消除主径自干扰信号，如图1所示。经过射频干扰抵消装置11a抵消后的残余自干扰信号主要是经过反射(包括近区反射和远区反射)的自干扰信号。
而本发明实施例所述的数字干扰抵消装置12a则是用于对上述残余自干扰信号进行进一步的抵消。
如图1所示，所述数字干扰抵消装置12a设在接收数字信号处理器10a和ADC 9a之间。
所述数字干扰抵消装置12a的第一输入端接所述ADC 9a的输出端，其第二输入端接所述发射数字信号处理器1a的输出端，其输出端接所述接收数字信号处理器10a的输入端。
所述数字干扰抵消装置12a包括：第一干扰抵消模块和第二干扰抵消模块。
其中，所述第一干扰抵消模块，用于接收所述发射数字信号处理器1a输出的数字发射信号作为数字基带参考信号，利用所述数字基带参考信号重构得到第一自干扰信号，用接收自ADC 9a的数字接收信号减去所述重构得到的第一自干扰信号，得到第一级干扰抵消后的数字接收信号，发送至第二干扰抵消模块。
所述第二干扰抵消模块，用于接收所述发射数字信号处理器1a输出的数字发射信号作为数字基带参考信号，利用所述数字基带参考信号重构得到第二自干扰信号，用所述第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述重构得到的第二自干扰信号，得到第二级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述接收数字信号处理器10a。
需要说明的是，本发明实施例所述方法中，所述第一自干扰信号一般为近区自干扰信号，所述第一干扰抵消模块可以用于实现对近区自干扰信号的消除作用。所述第二自干扰信号一般为远区自干扰信号，所述第二干扰抵消模块可以用于实现对远区自干扰信号的消除作用。
本发明实施例中，所述数字干扰抵消装置12a采用两级自干扰信号重构方案，首先利用数字基带参考信号重构第一自干扰信号，将所述重构得到的第一自干扰信号与数字接收信号相减，实现对数字接收信号的第一级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的近区自干扰；然后，利用所述数字基带参考信号重构第二自干扰信号，并用第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述重构得到的第二自干扰信号，实现对数字接收信号的第二级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的远区自干扰。
由此，本发明实施例所述数字干扰抵消装置12a，通过两级干扰抵消模块分别重构近区自干扰信号和远区自干扰信号，能够有效消除数字接收信号中的近区自干扰和远区自干扰，获得了良好的自干扰抵消效果，确保有用信号的正确接收，提高了无线全双工系统的收发信机的工作性能。
参照图2，为本发明实施例一所述的数字干扰抵消装置的结构图。如图2所示，
所述第一干扰抵消模块10可以包括：第一上采样单元101、第一滤波器102、下采样单元103、第一减法器104。
其中，所述第一减法器104的正输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第一输入端。
所述第一上采样单元101的输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第二输入端，所述第一上采样单元101的输出端接所述第一滤波器102的输入端。
所述第一滤波器102的输出端接所述下采样单元103的输入端，所述下采样单元103的输出端接所述第一减法器104的负输入端，所述第一减法器104的输出端作为所述第一干扰抵消模块的输出端。
所述第一上采样单元101，用于接收所述发射数字信号处理器1a输出的数字发射信号作为数字基带参考信号，对所述数字基带参考信号进行上采样，输出第一参考信号至所述第一滤波器102；其中，所述第一上采样单元101的采样率大于所述数字发射信号的原始采样率，即为ADC 9a的采样率。
所述第一滤波器102，用于接收所述第一参考信号，重构第三自干扰信号，并发送至所述下采样单元103。
所述下采样单元103，用于对所述第三自干扰信号进行下采样，得到第一自干扰信号，并发送至所述第一减法器104；其中，所述下采样单元103的采样率与所述第一上采样单元101的采样率互为倒数。
所述第一减法器104，用于接收ADC 9a输出的数字接收信号，用所述数字接收信号减去所述第一自干扰信号，得到第一级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述第二干扰抵消模块20。
需要说明得是，所述第一干扰抵消模块可以用于实现对近区自干扰信号的消除作用，此时，所述第一滤波器102一般为高速滤波器，实现对上采样后的数字基带参考信号(即为第一参考信号)进行滤波，重构第三自干扰信号；然后对该第三自干扰信号进行下采样，得到第一自干扰信号(即为近区自干扰信号)。
所述第二干扰抵消模块20可以包括：第二滤波器201和第二减法器202。
所述第二滤波器201的输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第二输入端，所述第二滤波器201的输出端接所述第二减法器202的负输入端。
所述第二减法器202的正输入端接所述第一干扰抵消模块10的输出端(即为所述第一减法器104的输出端)，所述第二减法器202的输出端接所述数字干扰抵消装置12a的输出端。
所述第二滤波器201，用于采用所述数字基带参考信号重构第二自干扰信号，并发送至所述第二减法器202。
所述第二减法器202，用于将所述第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述第二自干扰信号，得到第二级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述接收数字信号处理器10a。
需要说明得是，所述第二干扰抵消模块可以用于实现对远区自干扰信号的消除作用，此时，所述第二滤波器201一般为低速滤波器，直接对数字基带参考信号进行滤波，重构第二自干扰信号(即为远区自干扰信号)。
本发明实施例所述数字干扰抵消装置12a，对数字基带参考信号进行上采样后，通过第一滤波器102重构近区自干扰信号，并将所述重构得到的近区自干扰信号下采样后，与数字接收信号相减，实现对数字接收信号的第一级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的近区自干扰；然后，将所述数字基带参考信号通过第二滤波器201重构远区自干扰信号，并用第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述重构得到的远区自干扰信号，实现对数字接收信号的第二级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的远区自干扰。
由此，本发明实施例所述数字干扰抵消装置12a，通过两级滤波器分别重构近区自干扰信号和远区自干扰信号，能够有效消除数字接收信号中的近区自干扰和远区自干扰，获得了良好的自干扰抵消效果，确保有用信号的正确接收，提高了无线全双工系统的收发信机的工作性能。
首先需要说明的是，上采样和下采样都是本领域的公知技术手段，都是对数字信号进行重采。具体的，上采样是指，上采样单元重采的采样率大于该上采样单元接收到的数字信号的原始采样率；而下采样是指，下采样单元重采的采样率小于该下采样单元接收到的数字信号的原始采样率。
结合本发明实施例而言，所述数字基带参考信号和数字接收信号的原始采样率相同。如图1所示，数字接收信号是由ADC 9a对数字模拟信号进行采样转换得到的，因此，ADC 9a的采样率即为所述数字接收信号和数字基带参考信号的原始采样率。本发明实施例中，对数字基带参考信号进行上采样是，所述第一上采样单元10的采样率大于接收到的所述数字基带参考信号的原始采样率，即为大于所述ADC 9a的采样率。
对应的，所述下采样单元30接收到的信号是经过所述第一上采样单元10上采样后的数字基带参考信号(简称为第一数字基带参考信号)，因此，所述下采样单元30的采样率小于接收到的第一数字基带参考信号的原始采样率。具体的，所述下采样单元30的采样率可以等于所述ADC 9a的采样率。且，所述第一上采样单元10的采样率与所述下采样单元30的采样率互为倒数。
下面对本发明实施例所述装置的工作原理进行详细介绍。
本发明实施例中，采用第一滤波器102重构近区内经过多径传播的自干扰信号。这是因为，近区内不同反射路径的折返距离相差较小(一般情况下在1m以内)，即不同路径传输的数字信号之间的时延小于3ns。为了区分通过这些路径的自干扰信号，需要采用尽量短的采样周期(例如，采样周期小于3ns)，因此需要对数字基带参考信号进行上采样操作，以提高数字基带参考信号的采样率(例如，采样率大于300Msps)。
本发明实施例中，所述数字接收信号的原始采样率就是ADC 9a的采样率。例如，现有ADC 9a的采样率一般为100～250Msps，此时可以对数字基带参考信号上采样到400Msps，使得上采样后的数字基带参考信号的采样周期为2.5ns，满足高速滤波器20重构近区自干扰信号的要求。
需要说明的是，所述第一滤波器102重构第一自干扰信号可以包括：所述第一滤波器102利用以第一参考信号的采样周期作为抽头的时延单元，生成第一自干扰信道的脉冲响应，并利用所述脉冲响应对第一参考信号进行滤波，重构第一自干扰信号。
具体的，所述第一滤波器102可以包括：第一接收单元、第一系数获取单元、第一滤波单元和第一发送单元。
所述第一接收单元，用于接收所述第一参考信号，发送至所述第一滤波单元。
所述第一系数获取单元，用于获取第一滤波系数，发送至所述第一滤波单元。
所述第一滤波单元，用于以所述第一参考信号的采样周期作为抽头延迟线的时延步进，结合所述第一滤波系数，对所述第一参考信号进行滤波，重构第三自干扰信号；其中，所述第一参考信号的采样周期等于所述第一上采样单元的采样率的倒数。
所述第一发送单元，用于将所述第三自干扰信号发送至所述下采样单元。
例如，当所述第一参考信号的采样周期为2.5ns时，所述第一滤波器102可以以2.5ns作为抽头延迟线的时延步进，结合对应的滤波器系数，对第一参考信号进行滤波，重构第三自干扰信号。
进一步的，考虑到近区内的反射路径一般都在10m以内，即多径传播的时延一般在30ns以内，为了尽量覆盖经过多径传播的自干扰信号，需要在第一滤波器102中设置10至20(可以通过时延除以采样周期得到，如30ns/2.5ns)个抽头来重构近区内的自干扰信号。
需要说明的是，所述第一滤波器102的滤波系数可以根据实际需要预先设定，也可以采用一定的算法估算得到。
具体的，由于近区收发天线传播环境的变化较小，因此近区自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较小且较为缓慢，因此可以采用自适应滤波算法，估算得到第一滤波系数，实现对近区自干扰的重构。
参照图3，为本发明实施例二所述的数字干扰抵消装置的结构图。图3所示实施例二的数字干扰抵消装置与图2所示实施例一的区别在于：第一干扰抵消模块10还包括第二上采样单元105和第一算法单元106。
具体的，所述第二上采样单元105的输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第一输入端，所述第二上采样单元105的输出端接所述第一算法单元106的第一输入端。
所述第一算法单元106的第二输入端接所述第一上采样单元105的输出端，所述第一算法单元106的输出端接所述第一滤波器102的系数输入端。
所述第二上采样单元105，用于接收所述数字接收信号，对所述数字接收信号进行上采样，输出第一接收信号至所述第一算法单元106；其中，所述第二上采样单元105的采样率等于所述第一上采样单元101的采样率。
所述第一算法单元106，用于根据所述第一参考信号和所述第一接收信号，采用自适应滤波算法，估算得到第一滤波系数，发送至所述第一滤波器102的第一系数获取单元。
其中，所述自适应滤波算法可以具体为RLS(Recursive Least Squares，递推最小二乘法)。则，所述第一算法单元106采用自适应滤波算法，估算得到第一滤波系数可以包括：以所述第一接收信号作为期望值，对所述第一接收信号和所述第一参考信号的差值求平方，并最小化得到的平方值，得到所述第一滤波系数。
需要说明得是，在利用自适应滤波算法估算所述第一滤波系数的过程中，要求所述第一接收信号的采样率等于所述第一参考信号的采样率，因此，需要利用第二上采样单元70对所述数字接收信号进行上采样，且所述第二上采样单元70的采样率等于所述第一上采样单元10的采样率。
上述详细阐述了本发明实施例所述的数字干扰抵消装置，通过采用第一滤波器102重构近区内经过多径传播的自干扰信号，可以抵消大部分的自干扰信号。但是系统中仍残余有经过远区反射的自干扰信号，因此本发明实施例所述装置中，还包括第二滤波器201，通过所述第二滤波器201重构远区自干扰信号，可以实现对残余自干扰信号的抵消。
具体的，经过远区反射的自干扰信号，其传播路径一般在几十米至数百米的范围内(时延一般为30ns至1us)。由于经历的传播路径较大且可能需要经过散射体的多次反射，在到达所述收发信机时，远区自干扰信号的功率会比近区自干扰信号的功率低很多(例如，功率差一般大于30dB)。因此，在采用第一滤波器102实现第一级干扰抵消(有效消除了近区自干扰信号)的基础上，采用相对低速率的滤波器，便可以重构包括经过远区反射的残余自干扰信号。
例如，可以设定第二滤波器201的采样率为100Msps，其对应的采样周期为10ns，并设置80～100(800ns/10ns～1us/10ns)个抽头以对应800ns～1us的传播时延。
具体的，所述第二滤波器201采用所述数字基带参考信号重构远区自干扰信号可以包括：所述第二滤波器201利用所述数字基带参考信号的采样周期作为抽头的时延单元，生成远区自干扰信道的脉冲响应，并利用所述脉冲响应对所述数字基带参考信号进行滤波，重构远区自干扰信号。
所述第二滤波器201可以包括：第二接收单元、第二系数获取单元、第二滤波单元以及第二发送单元。
所述第二接收单元，用于接收所述数字基带参考信号，发送至所述第二滤波单元。
所述第二系数获取单元，用于获取第二滤波系数，发送至所述第二滤波单元。
所述第二滤波单元，用于以所述数字基带参考信号的采样周期作为抽头延迟线的时延步进，结合所述第二滤波系数，对所述数字基带参考信号进行滤波，重构第二自干扰信号。
所述第二发送单元，用于将所述第二自干扰信号发送至所述第二减法器。
同样的，所述第二滤波器201的滤波系数可以根据实际需要预先设定，也可以采用一定的算法估算得到。
此时，考虑到收发天线远区的传播环境变化较大(例如受移动物体的影像较大)，经过远区反射的自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较快，利用自适应滤波算法可能无法迅速跟踪滤波器系数的变化，因此，对于第二滤波器201，可以采用信道估计获得第二滤波系数。
仍结合图3所示，所述第二干扰抵消模块20还可以包括：第二算法单元203。
所述第二算法单元203的第一输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第一输入端，其第二输入端接所述第二减法器202的输出端，其输出端接所述第二滤波器201的系数输入端。
所述第二算法单元203，用于根据所述第二减法器202输出的第二级干扰抵消后的数字接收信号和所述数字基带参考信号，通过信道估计，估算得到第二滤波系数，发送至所述第二滤波器201。
本发明实施例二所述数字干扰抵消装置12a，根据近区自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较小且较为缓慢的特点，采用自适应滤波算法估算得到第一滤波系数，实现对近区自干扰的重构，消除所述数字接收信号中的近区自干扰；同时，根据远区反射的自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较快的特点，采用信道估计获得第二滤波系数，实现对远区自干扰的重构，消除所述数字接收信号中的远区自干扰。
由此，能够有效消除数字接收信号中的近区自干扰和远区自干扰，获得了良好的自干扰抵消效果，确保有用信号的正确接收，提高了无线全双工系统的收发信机的工作性能。
本发明实施例一所述的数字干扰抵消装置中，采用减法器实现对干扰信号的抵消，在实际应用中，还可以采用加法器结构，此时只需要对滤波器的滤波系数进行相应的设定，重构得到负的近区或远区干扰信号即可。具体的，参见图3所示的实施例二所述的数字干扰抵消装置。
参照图4，为本发明实施例三所述的数字干扰抵消装置的结构图。如图4所示，
所述第一干扰抵消模块10还可以包括：第一上采样单元101、第三滤波器105、下采样单元103、第一加法器106。
其中，所述第一加法器106的第一输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第一输入端。
所述第一上采样单元101的输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第二输入端，所述第一上采样单元101的输出端接所述第三滤波器105的输入端。
所述第三滤波器105的输出端接所述下采样单元103的输入端，所述下采样单元103的输出端接所述第一加法器106的第二输入端，所述第一加法器106的输出端作为所述第一干扰抵消模块的输出端。
所述第一上采样单元101，用于接收所述发射数字信号处理器1a输出的数字发射信号作为数字基带参考信号，对所述数字基带参考信号进行上采样，输出第一参考信号至所述第三滤波器105；其中，所述第一上采样单元101的采样率大于所述数字发射信号的原始采样率，即为ADC 9a的采样率。
所述第三滤波器105，用于接收所述第一参考信号，重构第四自干扰信号，并发送至所述下采样单元103。
所述下采样单元103，用于对所述第四自干扰信号进行下采样，得到负的第一自干扰信号，并发送至所述第一加法器106；其中，所述下采样单元103的采样率与所述第一上采样单元101的采样率互为倒数。
所述第一加法器106，用于接收ADC 9a输出的数字接收信号，用所述数字接收信号加上所述负的第一自干扰信号，得到第一级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述第二干扰抵消模块20。
需要说明得是，所述第一干扰抵消模块可以用于实现对近区自干扰信号的消除作用，此时，所述第三滤波器105一般为高速滤波器，实现对上采样后的数字基带参考信号(即为第一参考信号)进行滤波，重构第四自干扰信号；然后对该第四自干扰信号进行下采样，得到负的第一自干扰信号(即为负的近区自干扰信号)。
本发明实施例三中，通过对第三滤波器105的滤波系数的设定，可以重构得到负的第一自干扰信号，然后用所述数字接收信号加上所述负的第一自干扰信号，得到第一级干扰抵消后的数字接收信号，实现对近区自干扰信号的抵消。
所述第二干扰抵消模块20可以包括：第四滤波器203和第二加法器204。
所述第四滤波器203的输入端接所述数字干扰抵消装置12a的第二输入端，所述第四滤波器203的输出端接所述第二加法器204的第一输入端。
所述第二加法器204的第二输入端接所述第一干扰抵消模块10的输出端(即为所述第一加法器106的输出端)，所述第二加法器204的输出端接所述数字干扰抵消装置12a的输出端。
所述第四滤波器203，用于采用所述数字基带参考信号重构负的第二自干扰信号，并发送至所述第二加法器204。
所述第二加法器204，用于将所述第一级干扰抵消后的数字接收信号加上所述负的第二自干扰信号，得到第二级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述接收数字信号处理器10a。
需要说明得是，所述第二干扰抵消模块可以用于实现对远区自干扰信号的消除作用，此时，所述第四滤波器203一般为低速滤波器，直接对数字基带参考信号进行滤波，重构得到负的第二自干扰信号(即为负的远区自干扰信号)。
本发明实施例三中，通过对第四滤波器203的滤波系数的设定，可以重构得到负的第二自干扰信号，然后用所述数字接收信号加上所述负的第二自干扰信号，得到第二级干扰抵消后的数字接收信号，实现对远区自干扰信号的抵消。
本发明实施例三所述数字干扰抵消装置12a，对数字基带参考信号进行上采样后，通过第三滤波器105重构负的近区自干扰信号，并将所述重构得到的负的近区自干扰信号下采样后，与数字接收信号相减，实现对数字接收信号的第一级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的近区自干扰；然后，将所述数字基带参考信号通过第四滤波器203重构远区自干扰信号，并用第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述重构得到的远区自干扰信号，实现对数字接收信号的第二级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的远区自干扰。
由此，本发明实施例三所述数字干扰抵消装置12a，通过两级滤波器分别重构近区自干扰信号和远区自干扰信号，能够有效消除数字接收信号中的近区自干扰和远区自干扰，获得了良好的自干扰抵消效果，确保有用信号的正确接收，提高了无线全双工系统的收发信机的工作性能。
需要强调的是，本发明实施例三中，所述第三滤波器105的工作原理与具体结构域实施例一中所述的第一滤波器102可以相同，其区别仅在于滤波系数的设定，通过对滤波系数的具体设定，所述第三滤波器105重构得到负的第一自干扰信号。
同样，本发明实施例三中，所述第四滤波器203的工作原理与具体结构域实施例一中所述的第二滤波器201可以相同，其区别仅在于滤波系数的设定，通过对滤波系数的具体设定，所述第四滤波器203重构得到负的第二自干扰信号。
对应于本发明实施例提供的数字干扰抵消装置，本发明实施例还提供一种无线全双工系统的收发信机。所述收发信机可以包括：发射通道和接收通道。
所述发射通道包括：顺序连接的发射数字信号处理器、数字模拟转换器DAC、上行变频器、功率放大器及发射天线。
所述接收通道包括：顺序连接的接收天线、低噪声放大器LNA、下行变频器、模拟数字转换器ADC及接收数字信号处理器。
所述收发信机还包括前述任一实施例所述的数字干扰抵消装置。
另外，本发明实施例提供一种无线全双工系统，所述系统包括前述实施例所述的收发信机。
本发明实施例还提供一种无线全双工系统的收发信机的数字干扰抵消方法。所述方法适用于无线全双工系统的收发信机，用于在复杂的通信环境中，有效的消除无线全双工系统的数字接收信号中的自干扰信号。
所述收发信机包括发射通道和接收通道。所述发射通道包括：顺序连接的发射数字信号处理器、数字模拟转换器DAC、上行变频器、功率放大器及发射天线；所述接收通道包括：顺序连接的接收天线、低噪声放大器LNA、下行变频器、模拟数字转换器ADC及接收数字信号处理器。
参照图5，为本发明实施例所述的无线全双工系统的收发信机的数字干扰抵消方法流程图。如图5所示，所述方法可以包括以下步骤：
S100：接收所述发射数字信号处理器输出的数字发射信号作为数字基带参考信号。
S200：利用所述数字基带参考信号重构第一自干扰信号。
S300：用接收自所述ADC的数字接收信号减去所述重构第一自干扰信号，得到第一级干扰抵消后的数字接收信号。
S400：利用所述数字基带参考信号重构第二自干扰信号。
S500：用所述第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述重构第二自干扰信号，得到第二级干扰抵消后的数字接收信号，并发送至所述接收数字信号处理器。
本发明实施例所述方法，采用两级自干扰信号重构方案，首先利用数字基带参考信号重构近区自干扰信号，将所述重构近区自干扰信号与数字接收信号相减，实现对数字接收信号的第一级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的近区自干扰；然后，利用所述数字基带参考信号重构远区自干扰信号，并用第一级干扰抵消后的数字接收信号减去所述重构远区自干扰信号，实现对数字接收信号的第二级自干扰抵消，消除所述数字接收信号中的远区自干扰。
由此，通过两级干扰抵消模块分别重构近区自干扰信号和远区自干扰信号，能够有效消除数字接收信号中的近区自干扰和远区自干扰，获得了良好的自干扰抵消效果，确保有用信号的正确接收，提高了无线全双工系统的收发信机的工作性能。
优选的，S200中所述利用所述数字基带参考信号重构近区自干扰信号可以包括：
S201：对所述数字基带参考信号进行上采样，得到第一参考信号；其中，所述上采样的采样率大于所述ADC的采样率。
S202：利用所述第一参考信号，重构得到第三自干扰信号。
S203：对所述第三自干扰信号进行下采样，得到第一自干扰信号；其中，所述下采样的采样率与所述对数字基带参考信号上采样的采样率互为倒数。
其中，S202中所述利用所述第一参考信号，重构得到第三自干扰信号可以包括：
S2021：获取第一滤波系数。
S2022：以所述高速参考信号的采样周期作为抽头延迟线的时延步进，结合所述第一滤波系数，对所述第一参考信号进行滤波，重构第三自干扰信号；其中，所述第一参考信号的采样周期等于对所述数字基带参考信号进行上采样的采样率的倒数。
由于近区收发天线传播环境的变化较小，因此近区自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较小且较为缓慢，因此可以采用自适应滤波算法，估算得到第一滤波系数，实现对近区自干扰的重构。
具体的，所述获取第一滤波系数包括：对所述数字接收信号进行上采样，得到第一接收信号；其中，对所述数字接收信号进行上采样的采样率等于对所述数字基带参考信号进行上采样的采样率；根据所述第一参考信号和所述第一接收信号，采用自适应滤波算法，估算得到第一滤波系数。
而，所述采用自适应滤波算法，估算得到第一滤波系数，可以包括：以所述第一接收信号作为期望值，对所述第一接收信号和所述第一参考信号的差值求平方，并最小化得到的平方值，得到所述第一滤波系数。
优选的，S400中所述利用所述数字基带参考信号重构第二自干扰信号可以包括：
S401：获取第二滤波系数。
S402：以所述数字基带参考信号的采样周期作为抽头延迟线的时延步进，结合所述第二滤波系数，对所述数字基带参考信号进行滤波，重构第二自干扰信号。
考虑到收发天线远区的传播环境变化较大，经过远区反射的自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较快，利用自适应滤波算法可能无法迅速跟踪滤波器系数的变化，因此，可以采用信道估计获得第二滤波系数。
具体的，所述获取第二滤波系数可以包括：根据所述第二级干扰抵消后的数字接收信号和所述数字基带参考信号，通过信道估计，估算得到第二滤波系数。
本发明实施例所述方法中，根据近区自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较小且较为缓慢的特点，采用自适应滤波算法估算得到第一滤波系数，实现对近区自干扰的重构，消除所述数字接收信号中的近区自干扰；同时，根据远区反射的自干扰信号的幅度和延迟随时间的变化较快的特点，采用信道估计获得第二滤波系数，实现对远区自干扰的重构，消除所述数字接收信号中的远区自干扰。
由此，能够有效消除数字接收信号中的近区自干扰和远区自干扰，获得了良好的自干扰抵消效果，确保有用信号的正确接收，提高了无线全双工系统的收发信机的工作性能。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-0nly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。