双工通信方法、通信设备和系统与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种双工通信方法、通信设备和系统。

背景技术：

干扰是无线及微波通信设备需要解决的关键技术问题。无线及微波通信设备的主要干扰之一来自于设备发射天线向本端接收天线的耦合。在FDD(英文全称：frequency division duplex，中文全称：频分双工)系统中，发射载波与接收载波使用不同的频率，因此使用双工器可以抑制本端发射天线对接收天线的干扰。在TDD(英文全称：time division duplex，中文全称：时分双工)系统中，发射载波和接收载波频率相同，通过使用不同的时隙，使得发射和接收交替进行，从而避免了本端发射天线对接收天线的干扰。如果发射天线和接收天线的频率相同，而且同时进行，则FDD和TDD的干扰抑制技术则不再适用。

全双工(英文简称：FD，英文全称：full duplex)技术是一种同时同频双工传输的通信技术，相比于FDD和TDD的双工方式，频谱效率理论上可以提升一倍。全双工技术的高频谱效率使其被认为将会成为5G的一项关键技术。

同频干扰是全双工技术需要解决的关键问题。在一个全双工设备中，同频干扰主要来自于：一方面，发射射频链路中信号泄露到接收射频链路中；另一方面，发射天线的发射信号被同一个全双工设备中的接收天线接收到，形成同频干扰。以上两种干扰都是可以预测的，并且都可以通过在系统的射频电路、基带或者可选的中频电路中，增加干扰抵消单元进行消除。

但是在全双工系统工作时，还有一种同频干扰产生途径，在通信过程中，信号传播信道中的障碍物对信号的反射或者散射产生多径引起的同频干扰。参照图1中的虚线所示，第一通信设备的发射天线发出的信号遇到信道中的障碍物后反射或者散射回第一通信设备的接收天线，造成第一通信设备的发射天线对自身的接收天线的同频干扰；第二通信设备的发射天线发出的信号遇到信道中的障碍物后反射或者散射回第二通信设备的接收天线，造成第二通信设备的发射天线对自身的接收天线的同频干扰。这种同频干扰由于通信环境未知、独特、以及会变化，从而不能预先通过干扰抵消电路、算法的设计实现同频干扰的消除。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种双工通信方法、通信设备和系统，用于消除信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种双工通信方法，该方法包括：第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，其中，第一信号帧中的导频的时间位置满足：第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同；第一通信设备发送第一信号帧；第一通信设备接收第一信号帧的同频干扰信号；第一通信设备根据第一信号帧的同频干扰信号中的导频估计第一通信设备的同频干扰多径信道，并执行同频干扰抵消。本发明的实施例提供的双工通信方法，第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，使得第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同，由于第二信号帧中的空闲时隙能量为零或非常小，不会对第一信号帧中的导频产生影响，所以第一通信设备可以根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频来估计第一通信设备的同频干扰多径信道，并且执行同频干扰抵消，消除了信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

在一种可能的设计中，第一信号帧中的导频的时间位置满足：第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同，包括：第一信号帧中的导频的时间位置满足公式td1+ΔtP1+mΔτf1＝t2+ΔtS2+nΔτf2，m，n＝0，1，2，3...，其中，td1为第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号的第一到达主径的时间，ΔtP1为第一信号帧中的导频的时间位置，Δτf1为第一信号帧的时间长度，t2为第一通信设备接收到第二信号帧的帧头的时间，ΔtS2为第二信号帧中的空闲时隙的时间位置，Δτf2为第二信号帧的时间长度。在该设计中，实现了通过各个时间的数学关系来使第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同。

在一种可能的设计中，t2可以根据通信设备之间的传输距离d获得，具体的，通过来获得，其中，c为自由空间中电磁波传播速度。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备距离已知场景。

在一种可能的设计中，在第一通信设备与第二通信设备处于时间同步的状态下，t2还可以根据第一通信设备接收到第二信号帧的时间以及第二信号帧中携带的时间戳来获得。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备同步的场景。

在一种可能的设计中，td1可以通过在第二通信设备未发送信号的情况下，由第一通信设备在发射信号后，测量接收信号的到达时间来获得。该设计适用于第二通信设备还未发送信号的场景。

在一种可能的设计中，第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，包括：第一通信设备检测接收到符号的能量；当接收到符号的能量突然降低并且连续持续多个符号时，则确定接收到第二信号帧的空闲时隙；对第二信号帧的空闲时隙中的同频干扰信号与第一信号帧中的导频进行相关峰运算，同时调整第一信号帧中的导频的时间位置，当出现最大相关峰时，第一信号帧中的导频的时间位置调整完毕。在该设计中，可以不必测量td1和t2即可实现第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同的目的。

在一种可能的设计中，在第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置之前，该方法还包括：第一通信设备检测信道环境变化，当信道环境剧烈变化时第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。在该设计中，可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

在一种可能的设计中，第一通信设备检测信道环境变化，当信道环境剧烈变化时第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，包括：第一通信设备根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频以及接收到的第二信号帧中的空闲时隙来计算同频干扰能量，当同频干扰能量剧烈变化时，第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。在该设计中，可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

在一种可能的设计中，第一通信设备检测信道环境变化，当信道环境剧烈变化时第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，包括：第一通信设备通过检测接收到的来自第二通信设备的信号质量的变化来检测信道环境的变化，当接收到的第二通信设备的信号质量剧烈变化时，第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。在该设计中，可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

在一种可能的设计中，该方法还包括：第一通信设备根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频中能量超过第一预设能量阈值的最后一条多径信号来调整第一信号帧中的导频的时间长度。该设计适用于多径同频干扰信号之间具有较大的相对时延，通过调整导频的时间长度，使得导频的时间长度内包含所有主要的干扰信号。

在一种可能的设计中，第一信号帧中的导频的时间长度ΔτP1满足公式ΔτP1·F≥Nmax，其中，Nmax为第一信号帧的同频干扰信号中的导频中第一条和最后一条能量超过第一预设能量阈值的多径信号之间的连续多径的数量，F符号率。该设计使得导频的时间长度内包含能量较高的同频干扰多径信号，以平衡系统性能和开销。

在一种可能的设计中，执行同频干扰抵消包括：第一通信设备对第一信号帧的同频干扰信号中满足如下条件的多径信号进行同频干扰抵消：能量超过第一预设能量阈值的第一条多径信号和最后一条多径信号，以及第一条多径信号与最后一条多径信号之间的能量超过第一预设能量阈值的多径信号。该设计使得仅对能量较高的同频干扰多径信号进行抵消，以平衡系统性能和开销。

在一种可能的设计中，该方法还包括：第一通信设备通过检测同频干扰抵消残差或者接收的第二通信设备的信号质量来判断同频干扰抵消的稳定性；如果同频干扰抵消的稳定性差，则第一通信设备减小第一信号帧的时间长度。该设计使得同频干扰抵消残差或者接收对端信号质量保持稳定。

在一种可能的设计中，第二信号帧中的空闲时隙的时间长度大于等于第一信号帧中的导频的时间长度。该设计使得第一信号帧中的导频能够落入第二信号帧中的空闲时隙内，便于进行准确估计。

另一方面，本发明实施例提供了一种双工通信方法，该方法包括：第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的导频的时间位置确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，第一信号帧中的空闲时隙的时间位置满足：第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同；第一通信设备发送第一信号帧，第一信号帧的空闲时隙用于第二通信设备根据第二信号帧的同频干扰信号中的导频估计第二通信设备的同频干扰多径信道，并执行同频干扰抵消。本发明的实施例提供的双工通信方法，第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的导频的时间位置确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，使得第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同，由于第一信号帧中的空闲时隙能量为零或非常小，不会对第二信号帧中的导频产生影响，所以第二通信设备可以根据接收到的第二信号帧的同频干扰信号中的导频来估计第二通信设备的同频干扰多径信道，并且执行同频干扰抵消，消除了信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

在一种可能的设计中，第一信号帧中的空闲时隙的时间位置满足：第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同，包括：第一信号帧中的空闲时隙的发射时间满足td2+ΔtP2+qΔτf2＝t1+ΔtS1+pΔτf1，p，q＝0，1，2，3...，其中，td2为第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号的第一到达主径的时间，ΔtP2为第二信号帧中的导频的时间位置，Δτf2为第二信号帧的时间长度，t1为第二通信设备接收到第一信号帧的帧头的时间，ΔtS1为第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，Δτf1为第一信号帧的时间长度。在该设计中，实现了通过各个时间的数学关系来使第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同。

在一种可能的设计中，t1可以根据通信设备之间的传输距离d获得，即通过来获得，其中，c为自由空间中电磁波传播速度。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备距离已知场景。

在一种可能的设计中，在第一通信设备与第二通信设备处于时间同步的状态下，t1还可以根据第二通信设备接收到第一信号帧的时间以及第一信号帧中携带的时间戳来获得。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备同步的场景。

在一种可能的设计中，td2可以通过在第一通信设备未发送信号的情况下，由第二通信设备在发射信号后，测量接收信号的到达时间来获得。最后由第二通信设备将td2通过消息传递给第一通信设备。该设计适用于第一通信设备还未发送信号的场景。

在一种可能的设计中，第一通信设备调整第一信号帧中的空闲时隙的时间位置；第一通信设备从第二通信设备接收确认消息，确认消息用于指示第一信号帧中的空闲时隙的时间位置调整完毕，其中，确认消息为第二通信设备对接收到的第一信号帧的空闲时隙中的同频干扰信号与第二信号帧中的导频进行相关峰运算，当出现最大相关峰时，由第二通信设备发送；第一信号帧的空闲时隙用于第二通信设备检测接收到符号的能量，当接收到符号的能量突然降低并且连续持续多个符号时，则第二通信设备确定接收到第一信号帧的空闲时隙。在该设计中，可以不必测量td2和t1即可实现第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同的目的。

在一种可能的设计中，第一信号帧中的空闲时隙的时间长度大于等于第二信号帧中的导频的时间长度。该设计使得第二信号帧中的导频能够落入第一信号帧中的空闲时隙内，便于进行准确估计。

又一方面，本发明实施例提供了一种第一通信设备，该第一通信设备包括：确定单元，用于根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，其中，第一信号帧中的导频的时间位置满足：第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同；发送单元，用于发送第一信号帧；接收单元，用于接收第一信号帧的同频干扰信号；估计单元，用于根据第一信号帧的同频干扰信号中的导频估计第一通信设备的同频干扰多径信道，并执行同频干扰抵消。本发明的实施例提供的第一通信设备，第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，使得第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同，由于第二信号帧中的空闲时隙能量为零或非常小，不会对第一信号帧中的导频产生影响，所以第一通信设备可以根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频来估计第一通信设备的同频干扰多径信道，并且执行同频干扰抵消，消除了信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

在一种可能的设计中，确定单元具体用于：根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，其中，第一信号帧中的导频的时间位置满足公式td1+ΔtP1+mΔτf1＝t2+ΔtS2+nΔτf2，m，n＝0，1，2，3...，其中，td1为第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号的第一到达主径的时间，ΔtP1为第一信号帧中的导频的时间位置，Δτf1为第一信号帧的时间长度，t2为第一通信设备接收到第二信号帧的帧头的时间，ΔtS2为第二信号帧中的空闲时隙的时间位置，Δτf2为第二信号帧的时间长度。在该设计中，实现了通过各个时间的数学关系来使第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同。

在一种可能的设计中，t2可以根据通信设备之间的传输距离d获得，具体的，通过来获得，其中，c为自由空间中电磁波传播速度。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备距离已知场景。

在一种可能的设计中，在第一通信设备与第二通信设备处于时间同步的状态下，t2还可以根据第一通信设备接收到第二信号帧的时间以及第二信号帧中携带的时间戳来获得。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备同步的场景。

在一种可能的设计中，td1可以通过在第二通信设备未发送信号的情况下，由第一通信设备在发射信号后，测量接收信号的到达时间来获得。该设计适用于第二通信设备还未发送信号的场景。

在一种可能的设计中，确定单元具体用于：检测接收到符号的能量；当接收到符号的能量突然降低并且连续持续多个符号时，则确定接收到第二信号帧的空闲时隙；对第二信号帧的空闲时隙中的同频干扰信号与第一信号帧中的导频进行相关峰运算，同时调整第一信号帧中的导频的时间位置，当出现最大相关峰时，第一信号帧中的导频的时间位置调整完毕。在该设计中，可以不必测量td1和t2即可实现第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同的目的。

在一种可能的设计中，第一通信设备还包括：检测单元，用于检测信道环境变化，当信道环境剧烈变化时第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。在该设计中，可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

在一种可能的设计中，检测单元具体用于：根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频以及接收到的第二信号帧中的空闲时隙来计算同频干扰能量，当同频干扰能量剧烈变化时，第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。在该设计中，可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

在一种可能的设计中，检测单元具体用于：通过检测接收到的来自第二通信设备的信号质量的变化来检测信道环境的变化，当接收到的第二通信设备的信号质量剧烈变化时，第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。在该设计中，可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

在一种可能的设计中，第一通信设备还包括：调整单元，用于根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频中能量超过第一预设能量阈值的最后一条多径信号来调整第一信号帧中的导频的时间长度。该设计适用于多径同频干扰信号之间具有较大的相对时延，通过调整导频的时间长度，使得导频的时间长度内包含所有主要的干扰信号。

在一种可能的设计中，第一信号帧中的导频的时间长度ΔτP1满足公式ΔτP1·F≥Nmax，其中，Nmax为第一信号帧的同频干扰信号中的导频中第一条和最后一条能量超过第一预设能量阈值的多径信号之间的连续多径的数量，F符号率。该设计使得导频的时间长度内包含能量较高的同频干扰多径信号，以平衡系统性能和开销。

在一种可能的设计中，估计单元具体用于：对第一信号帧的同频干扰信号中满足如下条件的多径信号进行同频干扰抵消：能量超过第一预设能量阈值的第一条多径信号和最后一条多径信号，以及第一条多径信号与最后一条多径信号之间的能量超过第一预设能量阈值的多径信号。该设计使得仅对能量较高的同频干扰多径信号进行抵消，以平衡系统性能和开销。

在一种可能的设计中，第一通信设备还包括：检测单元，还用于通过检测同频干扰抵消残差或者接收的第二通信设备的信号质量来判断同频干扰抵消的稳定性；如果同频干扰抵消的稳定性差，则减小第一信号帧的时间长度。该设计使得同频干扰抵消残差或者接收对端信号质量保持稳定。

在一种可能的设计中，第二信号帧中的空闲时隙的时间长度大于等于第一信号帧中的导频的时间长度。该设计使得第一信号帧中的导频能够落入第二信号帧中的空闲时隙内，便于进行准确估计。

又一方面，本发明实施例提供了一种第一通信设备，该第一通信设备包括：确定单元，用于根据第二通信设备发送的第二信号帧中的导频的时间位置确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，第一信号帧中的空闲时隙的时间位置满足：第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同；发送单元，用于发送第一信号帧，第一信号帧的空闲时隙用于第二通信设备根据第二信号帧的同频干扰信号中的导频估计第二通信设备的同频干扰多径信道，并执行同频干扰抵消。

在一种可能的设计中，确定单元具体用于：根据第二通信设备发送的第二信号帧中的导频的时间位置确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，第一信号帧中的空闲时隙的发射时间满足td2+ΔtP2+qΔτf2＝t1+ΔtS1+pΔτf1，p，q＝0，1，2，3...，其中，td2为第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号的第一到达主径的时间，ΔtP2为第二信号帧中的导频的时间位置，Δτf2为第二信号帧的时间长度，t1为第二通信设备接收到第一信号帧的帧头的时间，ΔtS1为第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，Δτf1为第一信号帧的时间长度。在该设计中，实现了通过各个时间的数学关系来使第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同。

在一种可能的设计中，第一信号帧中的空闲时隙的时间长度大于等于第二信号帧中的导频的时间长度。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备距离已知场景。

在一种可能的设计中，在第一通信设备与第二通信设备处于时间同步的状态下，t1还可以根据第二通信设备接收到第一信号帧的时间以及第一信号帧中携带的时间戳来获得。该设计适用于第一通信设备与第二通信设备同步的场景。

在一种可能的设计中，td2可以通过在第一通信设备未发送信号的情况下，由第二通信设备在发射信号后，测量接收信号的到达时间来获得。最后由第二通信设备将td2通过消息传递给第一通信设备。该设计适用于第一通信设备还未发送信号的场景。

在一种可能的设计中，确定单元具体用于：调整第一信号帧中的空闲时隙的时间位置；从第二通信设备接收确认消息，确认消息用于指示第一信号帧中的空闲时隙的时间位置调整完毕，其中，确认消息为第二通信设备对接收到的第一信号帧的空闲时隙中的同频干扰信号与第二信号帧中的导频进行相关峰运算，当出现最大相关峰时，由第二通信设备发送；第一信号帧的空闲时隙用于第二通信设备检测接收到符号的能量，当接收到符号的能量突然降低并且连续持续多个符号时，则第二通信设备确定接收到第一信号帧的空闲时隙。在该设计中，可以不必测量td2和t1即可实现第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同的目的。

在一种可能的设计中，第一信号帧中的空闲时隙的时间长度大于等于第二信号帧中的导频的时间长度。该设计使得第二信号帧中的导频能够落入第一信号帧中的空闲时隙内，便于进行准确估计。

又一方面，本发明实施例提供了一种第一通信设备，该通信设备可以实现上述方法示例中第一通信设备所执行的功能，所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个上述功能相应的模块。

在一种可能的设计中，该第一通信设备的结构中包括处理器和收发器，该处理器被配置为支持该第一通信设备执行上述方法中相应的功能。该收发器用于支持该第一通信设备与其他网元之间的通信。该第一通信设备还可以包括存储器，该存储器用于与处理器耦合，其保存该第一通信设备必要的程序指令和数据。

由于本发明实施例提供的第一通信设备可以执行上述的双工通信方法，因此，其所能获得的技术效果可参考上述方法实施例中的描述，此处不再赘述。

又一方面，本发明实施例提供了一种通信系统，该系统包括上述方面所述的可以实现第一通信单元的功能的装置。

再一方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述第一网络设备所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述方面所设计的程序。

相较于现有技术，本发明实施例提供的方案中，第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，使得第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同，由于第二信号帧中的空闲时隙能量为零或非常小，不会对第一信号帧中的导频产生影响，所以第一通信设备可以根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频来估计第一通信设备的同频干扰多径信道，并且执行同频干扰抵消，消除了信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

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为本发明实施例提供的双工通信系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一通信设备的硬件结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第二通信设备的硬件结构示意图；

图4为本发明实施例提供的信号帧的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种双工通信方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的同频干扰信号的示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种双工通信方法的流程示意图；

图8(a)为本发明实施例提供的第一通信设备接收到的一种通信帧的示意图；

图8(b)为本发明实施例提供的第二通信设备接收到的一种通信帧的示意图；

图9(a)为本发明实施例提供的第一通信设备接收到的另一种通信帧的示意图；

图9(b)为本发明实施例提供的第二通信设备接收到的另一种通信帧的示意图；

图10(a)为本发明实施例提供的第一通信设备接收到的又一种通信帧的示意图；

图10(b)为本发明实施例提供的第二通信设备接收到的又一种通信帧的示意图；

图11为本发明实施例提供的第一通信设备接收到多径同频干扰的示意图；

图12为本发明实施例提供的对多径同频干扰进行分组的示意图；

图13为本发明的实施例提供的一种第一通信设备的结构示意图；

图14为本发明的实施例提供的又一种第一通信设备的结构示意图；

图15为本发明的实施例提供的另一种第一通信设备的结构示意图。

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、完整地描述，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。

如本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

此外，本申请结合无线网络设备来描述各个方面，该第一通信设备可以用于与一个或多个通信设备进行通信；第一通信设备可以为用户设备，可以用于一个或多个用户设备进行通信(比如D2D(英文全称：device to device，中文全称：设备间)通信)，也可以用于与一个或多个接入网设备进行通信。第一通信设备可以为用户设备，并且可以包括系统、用户单元、用户站、移动站、移动无线终端、移动设备、节点、设备、远程站、远程终端、终端、无线通信设备、无线通信装置或用户代理的功能中的一些或者所有功能。第一通信设备可以是蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(英文全称：session initiation protocol，简称：SIP)电话、智能电话、无线本地环路(英文全称：wireless local loop，简称：WLL)站、个人数字助理(英文全称：personal digital assistant，简称：PDA)、膝上型计算机、手持式通信设备、手持式计算设备、卫星无线设备、无线调制解调器卡和/或用于在无线系统上进行通信的其它处理设备。接入网设备还可以称为接入点、节点、节点B、演进节点B(eNB)或某种其它网络实体，并且可以包括以上网络实体的功能中的一些或所有功能。接入网设备可以通过空中接口与第一通信设备进行通信。该通信可以通过一个或多个扇区来进行。接入网设备可以通过将所接收的空中接口帧转换成IP分组，来用作无线终端和接入网络的其余部分之间的路由器，其中所述接入网络包括互联网协议(英文全称：internet protocol，简称：IP)网络。接入网设备还可以对空中接口属性的管理进行协调，并且还可以是有线网络和无线网络之间的网关。

本申请将围绕可包括多个设备、组件、模块等的系统来呈现各个方面、实施例或特征。应当理解和明白的是，各个系统可以包括另外的设备、组件、模块等，并且/或者可以并不包括结合附图讨论的所有设备、组件、模块等。此外，还可以使用这些方案的组合。

另外，在本发明实施例中，“示例的”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。

本发明实施例中，信息(information)，信号(signal)，消息(message)，信道(channel)有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。“的(of)”“相应的(corresponding，relevant)”和“对应的(corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

本发明实施例描述的网络架构以及业务场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着网络架构的演变和新业务场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本发明实施例既可以应用于时分双工(time division duplexing，TDD)的场景，也可以适用于频分双工(frequency division duplexing，FDD)的场景。

本发明实施例依托无线通信网络中4G网络的场景进行说明，应当指出的是，本发明实施例中的方案还可以应用于LTE及其演进技术例如5G中，相应的名称也可以用其他无线通信网络中的对应功能的名称进行替代。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。以下实施例中“第一”和“第二”仅用于区别，如第一核心网设备和第二核心网设备。

本发明的实施例提供了一种双工通信系统，参照图1中所示，该系统包括：第一通信设备11和第二通信设备12。第一通信设备发射的第一信号帧经过传播信道中的障碍物的反射和/或散射，形成了具有多径特性的同频干扰信号，并被第一通信设备的接收天线接收到；第二通信设备发射的第二信号帧经过传播信道中的障碍物的反射和/或散射，形成了具有多径特性的同频干扰信号，并被第二通信设备的接收天线接收到。

参照图2中所示，为本发明实施例中第一通信设备11的硬件结构图，第一通信设备11包括数字基带处理单元111、DAC(英文全称：digital to analog converter，中文全称：数字模拟转换器)112、ADC(英文全称：analog to digital converter，中文全称：模拟数字转换器)113、收发机射频前端114和天线115，其中，数字基带处理单元111包括第一处理模块1111、残差及接收信号检测模块1112、帧处理模块1113、多径同频干扰抵消模块1114、多径同频干扰信道估计模块1115和第二处理模块1116。第一处理模块和第二处理模块用于执行调制解调、数字滤波、均衡处理、相噪和频偏处理、IQ不平衡处理等操作。发送业务数据经过第一处理模块处理后，在帧处理模块处形成发送信号帧，由帧处理模块对信号帧结构进行操作。发送信号帧经第二处理模块处理后，经DAC转换成模拟信号，通过收发机射频前端和天线发射。接收天线接收第二通信设备发送的第二信号帧，以及第一通信设备发送的第一信号帧经由信道反射和/或散射形成的多径同频干扰信号。天线接收的所有信号经由接收机射频前端由ADC转换为数字信号后送入数字基带处理单元中。多径同频干扰信道估计模块利用接收到的第二信号帧、第一信号帧经由信道反射和/或散射形成的多径同频干扰信号帧以及帧处理模块形成的帧进行多径同频干扰信道估计。多径同频干扰信道估计模块还控制帧处理模块对发送信号帧的处理，例如对导频和/或空闲时隙的时间位置进行调整。多径同频干扰抵消模块根据多径同频干扰信道估计模块得到的信道参数和发射信号帧重建多径同频干扰信号帧，并在接收到的信号中减除重建的多径同频干扰信号帧，得到第二通信设备发送的第二信号帧，从而实现多径同频干扰抵消。残差及接收信号检测模块检测经多径同频干扰抵消模块抵消后信号的质量。残差及接收信号检测模块还可以根据同频干扰抵消的稳定性对帧长度进行调整。另外，第二处理模块还可以根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频以及接收到的第二信号帧中的空闲时隙来计算同频干扰能量。

参照图3中所示，为本发明实施例中第二通信设备12的硬件结构图，第二通信设备12包括：数字基带处理单元121、DAC122、ADC123、收发机射频前端124和天线125，其中，数字基带处理单元121包括第一处理模块1211、残差及接收信号检测模块1212、帧处理模块1213、多径同频干扰抵消模块1214、多径同频干扰信道估计模块1215和第二处理模块1216。上述各单元和模块的功能参照第一通信设备中各单元和模块的功能，在此不再赘述。

下面主要以第一通信设备为例对本发明的实施例进行说明，本领域技术人员可以理解，当第一通信设备执行下述第一通信设备的功能时，第二通信设备执行下述第二通信设备的功能；当第一通信设备执行下述第二通信设备的功能时，第二通信设备执行下述第一通信设备的功能。

参照图4中，本发明实施例中所述的信号帧包括导频、空闲时隙以及其他开销及业务数据部分，其中，空闲时隙是指在信号帧中表现为全零数据，或者大多数为零的数据序列，从而在空闲时隙对应的时间内，发射信号的发射功率为零或者非常小，相应的能量为零或非常小；导频用于估计多径引起的同频干扰。假设信号帧的时间长度为Δτf，导频的时间长度为ΔτP，导频距信号帧的帧头的起始时间为ΔtP，空闲时隙的时间长度为ΔτS，空闲时隙距信号帧的帧头的起始时间为ΔtS。相应的，第一信号帧的时间长度为Δτf1，第二信号帧的时间长度为Δτf2，第一信号帧中的空闲时隙的时间长度为ΔτS1，第二信号帧中的空闲时隙的时间长度为ΔτS2，第一信号帧中的导频的时间长度为ΔτP1，第二信号帧中的导频的时间长度为ΔτP2。另外，以通信设备在发射信号帧之后，开始对该信号帧的同频干扰进行检测的时刻为参照，假设该通信设备接收到自己发送的信号帧的同频干扰信号的第一到达主径的时间为td，则从td之后，信号帧的其他多径同频干扰信号陆续开始到达该通信设备。另外假设导频数量NP，则导频的时间长度ΔτP，符号率F(Sample/s，符号数每秒)以及信号帧的时间长度Δτf之间的关系为：

NP＝ΔτP·F 公式(1)

每个信号帧包含的总的符号数Nf为：

Nf＝Δτf·F 公式(2)

信号帧中的导频或空闲时隙的时间位置可以根据需要进行调整，使得第一通信设备接收到的第一通信设备发送的第一信号帧的同频干扰信号中的导频与第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙时间位置相同，从而第一通信设备可以根据第一信号帧中的导频对第一通信设备的多径同频干扰进行估计；使得第二通信设备接收到的第二通信设备发送的第二信号帧的同频干扰信号中的导频与第一通信设备发送的第一信号帧中的空闲时隙时间位置相同，从而第二通信设备可以根据第二信号帧中的导频对第二通信设备的多径同频干扰进行估计。

使用多径信道估计算法可以估计出多径信道，如最小二乘估计(英文简称：LS，英文全称：least square)，基于MMSE(英文全称：minimum mean square error，中文简称：最小均方误差，)信道估计以及LMMSE(英文全称：linear minimum mean square error，中文简称：线性最小均方误差)估计等估计方法。本技术领域人员通过本段内容的描述还可以实现其他信道估计方法，本发明在此不再赘述。

本发明实施例所述的信号帧如无特别说明，意指对于第一信号帧或第二信号帧同样适用；本发明实施例所述的信号帧的同频干扰信号是指由于该信号帧在传播过程中受到多径效应影响产生的同频干扰信号；本发明实施例所述的第一信号帧或第二信号帧并非指单个信号帧，而是指一类信号帧，例如第一信号帧可以包括第一个第一信号帧、第二个第一信号帧等，同样的，第二信号帧可以包括第一个第二信号帧、第二个第二信号帧等，对于第一通信设备来说，本发明的实施例通过对前一个第一信号帧的同频干扰进行估计来调整下一个第一信号帧中的导频或空闲时隙的时间位置或时间长度，对于第二通信设备来说，本发明的实施例通过对前一个第二信号帧的同频干扰进行估计来调整下一个第二信号帧中的导频或空闲时隙的时间位置或时间长度；本发明实施例所述的信号帧中的导频的时间位置是指在信号帧中的导频的起始时间距该信号帧的帧头的时间差；本发明实施例所述的信号帧中的空闲时隙的时间位置是指在信号帧中的空闲时隙的起始时间距该信号帧的帧头的时间差。

本发明的实施例提供的双工通信方法、通信设备和系统，通过调整通信双方发送信号帧中的导频的时间位置和/或时间长度以及空闲时隙的时间位置和/或时间长度，使得一方通信设备在接收到对侧的空闲时隙同时接收到本侧的多径产生的同频干扰的导频，从而根据本侧同频干扰的导频对同频干扰信道进行估计和同频干扰抵消，从而消除了信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

本发明的实施例提供了一种双工通信方法，应用于上述通信系统，参照图5中所示，该方法包括：

S101、第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的位置确定第一信号帧中的导频的位置，其中，第一信号帧中的导频的位置满足：第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同。

具体的，第一信号帧中的导频的时间位置以及第二信号帧中的空闲时隙的时间位置满足等式：

td1+ΔtP1+mΔτf1＝t2+ΔtS2+nΔτf2，m，n＝0，1，2，3... 公式(3)

其中，以第一通信设备在发射第一信号帧之后，开始对第一信号帧的同频干扰进行检测的时刻为参照，td1为第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号的第一到达主径的时间，ΔtP1为第一信号帧中的导频的时间位置，Δτf1为第一信号帧的时间长度，t2为第一通信设备接收到第二通信设备发送的第二信号帧的帧头的时间，ΔtS2为第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置，Δτf2为第二信号帧的时间长度。

实现的效果是第一通信设备的接收机能够同时接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频和第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙，由于第二信号帧中的空闲时隙不会对第一信号帧的同频干扰信号中的导频产生干扰，因此第一通信设备可以根据第一信号帧的同频干扰信号中的导频对同频干扰多径信道进行估计。

td1和t2是信道的固有参数，当信道环境确定时，这两个参数同时也会确定下来，因此对于td1和t2这两个参数，仅能测量而不能改变。而Δτf1、Δτf2、ΔtP1和ΔtS2，是设备可以操纵改变的参数。由于ΔtS2的值可预先设定，Δτf1和Δτf2可以预先获得，或者特殊地，将Δτf1和Δτf2的值设置为相等。通过选择合适的m和n的值，即可确定ΔtP1。

可选的，在一种实现方式中，t2可以根据通信设备之间的传输距离d获得，即通过来获得，其中，c为自由空间中电磁波传播速度。该方法适用于第一通信设备与第二通信设备距离已知场景。

可选的，在一种可能的实现方式中，在第一通信设备与第二通信设备处于时间同步的状态下(例如使用1588v2协议同步后)，t2还可以根据第一通信设备接收到第二信号帧的时间以及第二信号帧中携带的时间戳来获得。示例性的，第二通信设备在第二信号帧中插入带有时间戳的另一种导频。第一通信设备在接收到该导频时获取其中的时间戳，同时记录接收时间，则导频中时间戳与接收时间的时间差即为t2。该方法适用于第一通信设备与第二通信设备同步的场景。

可选的，在一种可能的实现方式中，td1可以通过在第二通信设备未发送信号的情况下，由第一通信设备在发射信号后，测量接收信号的到达时间来获得。该方法适用于第二通信设备还未发送信号的场景。

可选的，在一种可能的实现方式中，可以不必测量td1和t2，通过调整时间窗的方式来确定第一信号帧中的导频的时间位置。

具体的，第一通信设备检测接收到符号的能量，当接收到符号的能量突然降低并且连续持续多个符号时，则确定接收到第二信号帧的空闲时隙，对接收到的第二信号帧的空闲时隙中的同频干扰信号与发送的第一信号帧中的导频进行相关峰运算，同时调整第一信号帧中的导频的时间位置，当出现最大相关峰时，第一信号帧中的导频的时间位置调整完毕。此时第一信号帧中的导频的时间位置满足：第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同。即此时表示ΔtP1满足公式(3)。

原因在于，当第二通信设备发送第二信号帧时，已经确定ΔtS2。在第二信号帧的空闲时隙，第二信号帧的信号功率为零或者非常小，因此第一通信设备检测当接收到符号的能量突然降低并且连续持续多个符号时，则确定接收到第二信号帧的空闲时隙。可以认为此时第一通信设备接收到的信号功率均为本端多径同频干扰信号的功率。然后，对接收到的第二信号帧的空闲时隙中的同频干扰信号与发送的导频进行相关峰运算，同时调整ΔtP1，当出现最大相关峰时即表示第一信号帧的导频落入第二信号帧的空闲时隙中，也即此时ΔtP1满足公式(3)。

另外，第一通信设备还可以根据第二信号帧中的导频位置确定第一信号帧中的空闲时隙位置，第一信号帧中的空闲时隙的位置满足：第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同，第一信号帧的空闲时隙用于第二通信设备根据第二信号帧的同频干扰信号中的导频估计第二通信设备的同频干扰多径信道，并执行同频干扰抵消。

第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的导频的时间位置确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，使得第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同，由于第一信号帧中的空闲时隙能量为零或非常小，不会对第二信号帧中的导频产生影响，所以第二通信设备可以根据接收到的第二信号帧的同频干扰信号中的导频来估计第二通信设备的同频干扰多径信道，并且执行同频干扰抵消，消除了信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

具体的，第一信号帧中的空闲时隙的时间位置以及第二信号帧中的导频的时间位置满足等式：

td2+ΔtP2+qΔτf2＝t1+ΔtS1+pΔτf1，p，q＝0，1，2，3... 公式(4)

其中，以第二通信设备在发射第二信号帧之后，开始对第二信号帧的同频干扰进行检测的时刻为参照，td2为第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号的第一到达主径的时间，ΔtP2为第二信号帧中的导频的时间位置，Δτf2为第二信号帧的时间长度，t1为第二通信设备接收到第一通信设备发送的第一信号帧的帧头的时间，ΔtS1为第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，Δτf1为第一信号帧的时间长度。实现的效果是第二通信设备的接收机能够同时接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频和第一通信设备发送的第一信号帧中的空闲时隙，由于第一信号帧中的空闲时隙能量为零或非常小不会对第二信号帧的同频干扰信号中的导频产生干扰，因此第二通信设备可以根据第二信号帧的同频干扰信号中的导频对同频干扰多径信道进行估计。

与第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的位置确定第一信号帧中的导频的位置类似的，td2和t1是信道的固有参数，当信道环境确定时，这两个参数同时也会确定下来，因此对于td2和t1这两个参数，仅能测量而不能改变。而Δτf1、Δτf2、ΔtP2和ΔtS1是设备可以操纵改变的参数。由于ΔtS1的值可预先设定，Δτf1和Δτf2可以预先获得，或者特殊地，将Δτf1和Δτf2的值设置为相等。通过选择合适的m和n的值，即可确定ΔtP2。

可选的，在一种实现方式中，t1可以根据通信设备之间的传输距离d获得，即通过来获得，其中，c为自由空间中电磁波传播速度。

可选的，在一种可能的实现方式中，在第一通信设备与第二通信设备处于时间同步的状态下(例如使用1588v2协议同步后)，t1还可以根据第二通信设备接收到第一信号帧的时间以及第一信号帧中携带的时间戳来获得。示例性的，第一通信设备在第一信号帧中插入带有时间戳的另一种导频。第二通信设备在接收到该导频时获取其中的时间戳，同时记录接收时间，则导频中时间戳与接收时间的时间差即为t1。最后由第二通信设备将t1通过消息传递给第一通信设备。

可选的，在一种可能的实现方式中，td2可以通过在第一通信设备未发送信号的情况下，由第二通信设备在发射信号后，测量接收信号的到达时间来获得。最后由第二通信设备将td2通过消息传递给第一通信设备。

可选的，在一种可能的实现方式中，可以不必测量td2和t1，通过调整时间窗的方式来确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置。

具体的，第一通信设备调整第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，由第二通信设备检测接收到符号的能量，当接收到符号的能量突然降低并且连续持续多个符号时，则第二通信设备确定接收到第一信号帧的空闲时隙，由第二通信设备对接收到的第一信号帧的空闲时隙中的同频干扰信号与发送的第二信号帧中的导频进行相关峰运算，当出现最大相关峰时，由第二通信设备通过确认消息通知第一通信设备：第一信号帧中的空闲时隙的时间位置调整完毕，然后第一通信设备接收该确认消息即可以确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置调整完毕。此时第一信号帧中的空闲时隙的时间位置满足：第二通信设备接收到第二信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间相同。即此时表示ΔtS1满足公式(4)。原因与第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的位置确定第一信号帧中的导频的位置类似，不再赘述。

需要说明的是，本领域的技术人员可以理解，本发明的实施例意在于：只要满足本侧通信设备的信号帧中的空闲时隙的时间位置与对侧通信设备的同频干扰信号中的导频的时间位置在时间上对齐，以及满足本侧通信设备的同频干扰信号中的导频的时间位置与对侧通信设备的信号帧中的空闲时隙的时间位置在时间上对齐。而不强调是本侧通信设备对空闲时隙或导频的时间位置进行调整还是对侧通信设备对空闲时隙或导频的时间位置进行调整。例如，还可以由第一通信设备根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，由第二通信设备根据第一信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第二信号帧中的导频的时间位置；或者，可以由第一通信设备根据第二信号帧中的导频的时间位置确定第一信号帧中的空闲时隙的时间位置，由第二通信设备根据第一信号帧中的导频的时间位置确定第二信号帧中的空闲时隙的时间位置；或者，可以由第二通信设备根据第一信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第二信号帧中的导频的时间位置，由第二通信设备根据第一信号帧中的导频的时间位置确定第二信号帧中的空闲时隙的时间位置。

另外，需要进一步说明的是，由于第一信号帧或第二信号帧是指一类信号帧，并非指单个信号帧，所以上述对空闲时隙或导频的时间位置进行调整的描述中，“第一通信设备根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，由第二通信设备根据第一信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第二信号帧中的导频的时间位置”包括但不限于：第一通信设备根据第一个第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一个第一信号帧中的导频的时间位置，第二通信设备根据第一个第一信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第二个第二信号帧中的导频的时间位置。上述对空闲时隙或导频的时间位置进行调整的其他描述与之类似，在此不再赘述。

S102、第一通信设备发送第一信号帧。

S103、第一通信设备接收第一信号帧的同频干扰信号。

S104、第一通信设备根据第一信号帧的同频干扰信号中的导频估计第一通信设备的同频干扰多径信道，并执行同频干扰抵消。

参照图6中所示，由于第一信号帧的同频干扰信号为多径信号，使得第一信号帧中的导频产生的同频干扰信号也为多径信号，假设第一通信设备接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间为t0，则在(t0，t0+ΔτP1)的时间范围内，第一通信设备可以接收到第一信号帧的多径同频干扰帧的多径信号形式的导频。

第一通信设备可以利用第一信号帧中的导频中的已知信息来估计同频干扰多径信道，并且根据估计的结果来重建干扰抵消信号，利用干扰抵消信号来抵消接收信号中的同频干扰多径信号。本发明实施例所述的同频干扰抵消，不仅可以包括在多径信道估计时的同频干扰抵消，还可以包括在发送业务数据时的同频干扰抵消。

本发明的实施例提供的双工通信方法，第一通信设备根据第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置，使得第一通信设备接收到第一信号帧的同频干扰信号中的导频的时间与接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间相同，由于第二信号帧中的空闲时隙能量为零或非常小，不会对第一信号帧中的导频产生影响，所以第一通信设备可以根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频来估计第一通信设备的同频干扰多径信道，并且执行同频干扰抵消，消除了信号传播信道中的多径产生的同频干扰。

可选的，参照图7中所示，在步骤S101之前，上述双工通信方法还包括S105：

S105、第一通信设备检测信道环境变化，当信道环境剧烈变化时，第一通信设备开始根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。

具体的，一种可能的实现方式是第一通信设备根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频以及接收到的第二信号帧中的空闲时隙来计算同频干扰能量，当所述同频干扰能量剧烈变化时，说明信道环境剧烈变化。示例性的，假设第一通信设备接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间为t0，则在(t0，t0+ΔτS2)时间内，第一通信设备仅能接收到自身同频干扰，第一通信设备通过检测接收到的同频干扰的能量来检测信道环境变化，当同频干扰能量剧烈变化时，启动对同频干扰多径信道进行估计，即开始执行步骤S101所述的根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。通过本方法可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

另一种可能的实现方式是第一通信设备通过检测接收到的第二通信设备的信号质量的变化来检测信道环境变化，当接收到的第二通信设备的信号质量剧烈变化时，说明信道环境剧烈变化，启动对同频干扰多径信道进行估计，即开始执行步骤S101所述的根据第二信号帧中的空闲时隙的时间位置确定第一信号帧中的导频的时间位置。信号质量可以通过MSE(英文全称：mean squared error，中文全称：均方误差)、EVM(英文全称：error vector magnitude，中文全称：矢量幅度误差)等参数表征。在该方法中，可以确定开始进行多径信道估计的时间点。

第一通信设备检测信道环境变化还用于在对同频干扰多径信道进行估计和同频干扰抵消后，判断当前的估计和同频干扰抵消效果是否有效，以便对下一轮发送的第一信号帧中的空闲时隙或导频的时间位置进行调整。

对于第二通信设备来说，第二通信设备可以检测信道环境变化以判断何时第二通信设备启动对同频干扰多径信道进行估计。

具体的，一种可能的实现方式是利用导频和空闲时隙来计算接收信号的能量。假设第二通信设备接收到第一信号帧中的空闲时隙的时间为t1，则在(t1，t1+ΔτS1)时间内，第二通信设备仅能接收到自身同频干扰，第二通信设备通过检测接收到的同频干扰的能量，检测当前的信道环境。

另一种可能的实现方式是第二通信设备通过检测接收到的第一通信设备的信号质量的变化，从而检测信道环境的变化，从而判断信道环境的变化。信号质量可以通过MSE、EVM等参数表征。

同样的，第二通信设备检测信道环境变化还用于在对同频干扰多径信道进行估计和同频干扰抵消后，判断当前的估计和同频干扰抵消效果是否有效，以便对下一轮发送的第二信号帧中的空闲时隙或导频的时间位置进行调整。

在信道稳定的情况下，可以暂时不用对多径同频干扰信道进行估计，因此为了能最大速率地传送业务，在信号帧的导频和空闲时隙位置处，可以暂时插入其他开销及业务数据。并且在信道稳定的情况下，传输业务数据时，可以利用上述多径信道估计的结果执行同频干扰抵消。

可选的，在步骤S101中，为了使第一通信设备或第二通信设备的接收机能够对同频干扰多径信道进行准确估计，本侧通信设备发送的信号帧中的空闲时隙的时间长度不小于对侧通信设备发送的信号帧中的导频的时间长度，使得第一信号帧中的导频能够落入第二信号帧中的空闲时隙内。具体的，第一信号帧中的空闲时隙的时间长度ΔτS1大于等于第二信号帧中的导频的时间长度ΔτP2；第二信号帧中的空闲时隙的时间长度ΔτS2大于等于第一信号帧中的导频的时间长度ΔτP1，即：

τS1≥τP2 公式(5)

τS2≥τP1 公式(6)

进一步可选的，为了减小频繁地变更导频和空闲时隙的时间位置，第一信号帧的时间长度Δτf1可以与第二信号帧的时间长度Δτf2相等，或者第一信号帧的时间长度Δτf1与第二信号帧的时间长度Δτf2可以为整数倍关系，即：

Δτf1＝k1·Δτf2，k1＝1，2，3，… 公式(7)

或者

可选的，第一信号帧或第二信号帧中可以只有导频或只有空闲时隙。

示例性的，参照图8(a)中所示，为第一通信设备接收到的通信帧的示意图，参照图8(b)中所示，为第二通信设备接收到的通信帧的示意图，其中，第一信号帧的时间长度是第二信号帧的时间长度的2倍，并且在第一个第二信号帧中只有空闲时隙，在第二个第二信号帧中只有导频。

可选的，第一信号帧或第二信号帧中的导频或空闲时隙可以位于帧头、帧尾或位于帧中任意位置。

示例性的，参照图9(a)中所示，为第一通信设备接收到的通信帧的示意图，参照图9(b)中所示，为第二通信设备接收到的通信帧的示意图，其中，第一信号帧的时间长度与第二信号帧的时间长度相等，并且第一信号帧中的导频位于帧头，第二信号帧中的导频位于帧头，第一信号帧中的空闲时隙位于帧中任意位置，第二信号帧中的空闲时隙位于帧尾。参照图10(a)中所示，为第一通信设备接收到的通信帧的示意图，参照图10(b)中所示，为第二通信设备接收到的通信帧的示意图，其中，第一信号帧的时间长度与第二信号帧的时间长度相等，第一信号帧中的导频和空闲时隙位于帧中，第二信号帧中的导频和空闲时隙位于帧中。

另外，从图8(a)、9(a)和10(a)中可以看出第一通信设备接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频与第一通信设备接收到的第二信号帧中的空闲时隙时间相同；从图8(b)、9(b)和10(b)中可以看出第二通信设备接收到的第二信号帧的同频干扰信号中的导频与第二通信设备接收到的第一信号帧中的空闲时隙时间相同。

可选的，在步骤S101中，当由于通信信道中的障碍物位置的变化引起同频干扰多径信道的变化时，即公式(3)中的td1和公式(4)中的td2发生了改变，使得公式(3)和(4)不再满足时，需要调整第一通信设备发送的第一信号帧中导频或时隙的位置，以及需要调整第二通信设备发送的第二信号帧中导频或时隙的位置。

可选的，一种可能的实现方式为：第一通信设备调整第一信号帧中的导频的时间位置ΔtP1的值，使得公式(3)依然成立；第二通信设备调整第二信号帧中的导频的时间位置ΔtP2的值，使得公式(4)依然成立。该设计所实现的技术效果是使得第一通信设备或第二通信设备的本侧接收机在对侧发射机发送的空闲时隙内能够完整的接收到本侧同频干扰信号中的导频。

可选的，另一种可能的实现方式为：第一通信设备调整第一信号帧中的空闲时隙的时间位置ΔtS1的值，使得公式(4)仍成立；第二通信设备调整第二信号帧中的空闲时隙的时间位置ΔtS2的值，使得公式(3)仍成立。该设计所实现的技术效果是使得第一通信设备或第二通信设备的对侧接收机在本侧发射机发送的空闲时隙内能够完整接收到对侧同频干扰信号中的导频。

可选的，另一种可能的实现方式为：第二通信设备调整第二信号帧中的导频的时间位置ΔtP2的值，第一通信设备调整第一信号帧中的空闲时隙的时间位置ΔtS1的值，使得公式(4)仍然成立；第一通信设备调整第一信号帧中的导频的时间位置ΔtP1的值，第二通信设备调整第二信号帧中的空闲时隙的时间位置ΔtS2的值，使得公式(3)仍然成立。该设计所实现的技术效果是使得第一通信设备或第二通信设备的本侧接收机在对侧发射机发送的空闲时隙内能够完整的接收到本侧同频干扰信号中的导频，同时使得对侧接收机在本侧发射机发送的空闲时隙内能够完整接收到对侧同频干扰信号中的导频。

可选的，参照图7中所示，在步骤S104之后，上述方法还包括：

S106、第一通信设备根据接收到的第一信号帧的同频干扰信号中的导频中能量超过第一预设能量阈值εth1的最后一条多径信号来调整第一信号帧中的导频的时间长度。

假设信号帧的多径同频干扰的多径中，本侧通信设备接收到对侧通信设备的信号帧中的空闲时隙的时间为t0，则在(t0，t0+ΔτP)的时间范围内，最先到达接收机的多径信号和最后到达接收机的多径信号在内共有N条多径信号。则信号帧中的导频的时间长度ΔτP需要满足如下条件：

ΔτP·F≥N 公式(9)

其中F(Samples/s，符号数/秒)为通信系统中的符号率。

由于信号帧的多径同频干扰信号之间具有较大的相对时延，最初确定的导频的时间长度ΔτP内，可能无法包含所有主要的干扰信号，因此需要调整导频的时间长度ΔτP，从而使得调整后的第一信号帧中的导频的时间长度ΔτP内的同频干扰抵消残差小于第二预设能量阈值εth2。

需要说明的是，考虑到通信系统基带处理能力，在进行同频干扰抵消时，可以只抵消主要的、能量较强的多径同频干扰，例如第一通信设备只需要对接收到的第一信号帧的同频干扰信号中满足如下条件的多径信号进行同频干扰抵消，使同频干扰抵消残差低于第二预设能量阈值εth2：能量超过第一预设能量阈值εth1的第一条多径信号和最后一条多径信号，以及上述第一条多径信号与最后一条多径信号之间的多径信号。这样可以平衡系统性能和开销。示例性的，对于第一通信设备来说，参照图11所示，假设第一通信设备接收到第二信号帧中的空闲时隙的时间为t0，则在(t0，t0+ΔτP1)时间范围内，第一通信设备不考虑能量较低的多径信号，仅对能量较高的同频干扰多径信号进行估计。此时导频的时间长度ΔτP1需要满足如下条件：

ΔτP1·F≥Nmax 公式(10)

其中，Nmax为第一信号帧的同频干扰信号中的导频中第一条和最后一条能量超过第一预设能量阈值εth1的多径信号之间(含)的连续多径的数量。在图11中Nmax为20。

进一步可选的，当信道中包含多个障碍物，并且障碍物之间的距离较远时，不同障碍物引起的多径同频干扰信号之间可能存在较大的时延，使得在第一条和最后一条能量超过第一预设能量阈值εth1的多径信号之间还存在一条或多条能量低于第一预设能量阈值εth1的多径信号。如果导频的时间长度根据第一条和最后一条能量超过第一预设能量阈值εth1的多径信号之间(含)的连续多径的数量进行设置，会导致同一信号帧中导频持续时间过长，即导频数量过多。

因此，为了降低第一条和最后一条能量超过第一预设能量阈值εth1的多径信号之间(含)的连续多径的数量Nmax，以节省第一信号帧和第二信号帧的计算资源和时频资源，参照图12所示，可以将上述(t0，t0+ΔτP1)时间范围内的Nmax个多径同频干扰分为n组子干扰，每组子干扰中的第一个子干扰和最后一个子干扰的能量高于第一预设能量阈值εth1，进一步的，每组子干扰中可以有一个或多个子干扰低于第一预设能量阈值εth1。假设每组子干扰内多径数量分别为N1，N2...，Nk，(k＝2，3，4，...)，则满足下述公式：

N1+N2+…+Nk≤Nmax，k＝2，3，4，... 公式(11)

在各组子干扰之间的低于第一预设能量阈值εth1的多径处，由于不需要进行同频干扰信道估计，所以可以用其他开销及业务数据帧填充第一信号帧和第二信号帧中的对应位置。第一信号帧中包含至少一个导频和至少一个时隙，并且，第一信号帧中空闲时隙的数量与第二通信设备发送的第二信号帧中的导频的数量相同，第一信号帧中导频的数量与第二通信设备发送的第二信号帧中的空闲时隙的数量相同。

可选的，由于同频干扰信道可能由于障碍物的移动而产生较快的变化，因而，参照图7中所示，上述双工通信方法还包括步骤S107和S108：

S107、第一通信设备通过检测同频干扰抵消残差或者接收的第二通信设备的信号质量(如MSE，EVM等)来判断同频干扰抵消的稳定性。

在选定本侧第一信号帧中的导频的时间长度ΔτP之后，如果发现同频干扰抵消残差变化较大或者接收的第二通信设备的信号质量变化较大，则说明同频干扰信道环境变化较大，同频干扰抵消的稳定性差，在给定的第一信号帧的时间长度Δτf1内，无法快速跟踪到同频干扰信道的变化。

S108、如果同频干扰抵消的稳定性差，则第一通信设备减小第一信号帧的时间长度Δτf1，使得同频干扰抵消残差或者接收对端信号质量保持稳定。

上述主要从各个网元之间交互的角度对本发明实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是，各个网元，例如第一通信设备和第二通信设备等为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，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，本发明能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，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。

本发明实施例可以根据上述方法示例对第一通信设备和第二通信设备等进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，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。

在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下，图13示出了上述实施例中所涉及的第一通信设备的一种可能的结构示意图，第一通信设备11包括：确定单元1111、发送单元1112、接收单元1113、估计单元1114、检测单元1115、调整单元1116。确定单元1111用于支持第一通信设备11执行图5中的过程S101、图7中的过程S101；发送单元1112用于支持第一通信设备11执行图5中的过程S102、图7中的过程S102；接收单元1113用于支持第一通信设备11执行图5中的过程S103、图7中的过程S103；估计单元1114用于支持第一通信设备11执行图5中的过程S104、图7中的过程S104；检测单元1115用于支持第一通信设备11执行图7中的过程S105、S107、S108；调整单元1116用于支持第一通信设备11执行图7中的过程S106。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

在采用集成的单元的情况下，图14示出了上述实施例中所涉及的第一通信设备的一种可能的结构示意图。第一通信设备11包括：处理模块1122和通信模块1123。处理模块1122用于对第一通信设备的动作进行控制管理，例如，处理模块1122用于支持第一通信设备11执行图5中的过程S101、S103、S104，图7中的过程S101、S103、S104、S105、S106、S107、S108和/或用于本文所描述的技术的其它过程。通信模块1123用于支持第一通信设备11与其他网络实体的通信，例如与图1中示出的功能模块或网络实体之间的通信。第一通信设备11还可以包括存储模块1121，用于存储第一通信设备的程序代码和数据。

其中，处理模块1122可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器(英文全称：central processing unit，英文简称：CPU)，通用处理器，数字信号处理器(英文全称：digital signal processor，英文简称：DSP)、专用集成电路(英文全称：application-specific integrated circuit，英文简称：ASIC)、现场可编程门阵列(英文全称：field programmable gate array，英文简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。通信模块1123可以是收发器、收发电路或通信接口等。存储模块1121可以是存储器。

当处理模块1122为处理器，通信模块1123为收发器，存储模块1121为存储器时，本发明实施例所涉及的第一通信设备可以为图15中所示的第一通信设备。

参阅图15所示，该第一通信设备11包括：处理器1132、收发器1133、存储器1131以及总线1134。其中，收发器1133、处理器1132以及存储器1131通过总线1134相互连接；总线1134可以是外设部件互连标准(英文全称：peripheral component interconnect，英文简称：PCI)总线或扩展工业标准结构(英文全称：extended industry standard architecture，英文简称：EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图15中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

结合本发明公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、闪存、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable ROM，EPROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于核心网接口设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于核心网接口设备中。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。