一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法

本发明涉及全双工通信中的自干扰消除方法，具体包括一种异步的全双工数字域自干扰信道的估计方法，属于无线通信领域。

背景技术：

1、同频同时全双工通信收发机通过在同一频段同时进行收发，可实现两倍频谱效率。然而在同频同时全双工通信中，接收机会受到很强的自干扰的影响。因此，在全双工通信中需要对自干扰进行抑制消除，以达到通信接收信干噪比的要求。自干扰消除可在空域通过天线隔离，在模拟域通过从接收信号中减去重构模拟自干扰信号，以及在数字域通过从接收数字信号中减去重构数字自干扰信号完成。模拟域自干扰消除以及数字域自干扰消除方法需要准确估计自干扰信道参数，然后重构残余自干扰信号进行抵消。因此，自干扰信道参数估计的准确度决定了全双工通信自干扰消除的能力。

2、传统地，为了保证自干扰信道参数估计的精度，在一方通信节点发送信号时，另一方通信节点保持静默，这样可实现估计自干扰信道参数时不会受到来自远端有用信号的干扰。此外，当通信帧结构中不包含导频信号时，需要额外为自干扰信道估计设置导频信号，需要通信双方进行定时同步，增加了系统复杂度；同时，采用该种方式很难保证估计的自干扰信道能实时跟踪自干扰信道的变化，不适于快变信道的场景。

技术实现思路

1、为了解决全双工自干扰消除方法中异步实现高精度、实时性的自干扰信道估计这一难题，本发明提出了一种利用所有发射序列符号实现全双工数字域自干扰信道的估计方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，全双工通信终端按照数据发送需求异步发送数据；接收机保持跟踪采样定时同步接收信号；采用导频数据和有效数据作为自干扰信道估计的导频信号进行时域和频域信道参数估计。

4、基于单载波通信,接收信号表示为

5、

6、其中，x1,x2,…,xn表示帧数据，即导频数据和有效数据的有序组合，h＝[h1 h2h3…hq]t表示自干扰信道的冲激响应，i＝[i1 i2 i3…in]t表示来自有用信号的干扰，w＝[w1w2 w3…wn]t为高斯白噪声信号通常地。数据xn可进一步表示为其中表示导频数据的集合，表示有效数据的集合，并且满足n＝p+d；

7、对于基于正交频分复用的全双工系统，导频数据和有效数据调制在子载波上，每个调制符号均分配一个时频资源片，所有子载波上的接收信号表示为

8、

9、其中l表示子载波的数目，m表示ofdm符号数，其取值由相干时间以及单个ofdm符号的持续时间共同决定，xml为时频域有序放置的导频数据和有效数据，,h＝[h1 h2 h3…hl]t表示每个子载波上的信道响应，i＝[i1 i2 i3…im×l]t表示子载波上接收到来自有用信号的干扰，w＝[w1 w2 w3…wm×l]t表示高斯白噪声。数据xml可进一步表示为其中表示j个导频数据的集合，表示k个有效数据的集合，并且满足m×l＝j+k。

10、进一步，采用最小二乘法、最小均方误差进行自干扰信道估计。

11、采用最小二乘法计算信道参数估计值，其表示为

12、

13、其中，(·)h表示共轭转置，x为导频数据和有效数据的集合，y为接收信号。

14、本发明对包括导频符号和有效数据符号在内的所有已知发射符号进行信道估计，适用于异步的通信方式，提高了频谱效率，增加了估计精度，具有实时自适应性。随着导频符号长度的增加，用于自干扰信道估计的接收信号信干噪提高，从而可为全双工通信中自干扰信号的重构提供较高精度的信道参数估计值，在简化系统设计的同时保证了自干扰消除的能力。

15、本发明提出的方法与现有技术相比的优点在于：

16、1)全双工通信节点可实现异步全双工通信；

17、2)通过同时利用导频数据和有效数据进行自干扰信道参数估计，提高了估计的准确度，并且估计精度随着用于估计的序列长度的增加而不断提高。

18、3)该自干扰信道估计方案对通信节点的时序以及帧结构要求低，可适用于目前主流通信协议。

技术特征：

1.一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，全双工通信终端按照数据发送需求异步发送数据；接收机保持跟踪采样，定时同步接收信号；采用导频数据和有效数据作为自干扰信道估计的导频信号进行时域和频域信道参数估计。

2.如权利要求1所述的异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，基于单载波通信,接收信号表示为

3.如权利要求1所述的异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，基于正交频分复用的全双工系统，导频数据和有效数据调制在子载波上，每个调制符号均分配一个时频资源片，所有子载波上的接收信号表示为

4.如权利要求1所述的异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，采用最小二乘法、最小均方误差进行自干扰信道估计。

5.如权利要求4所述的异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，其特征在于，采用最小二乘法计算信道参数估计值，其表示为

技术总结
本发明公开一种异步全双工数字域自干扰信道的估计方法，属于无线通信领域。该方法包括：全双工通信终端按照数据发送需求异步发送数据；接收机保持跟踪采样，定时同步接收信号；采用导频数据和有效数据作为自干扰信道估计的导频信号进行时域和频域信道参数估计。本发明提供较高精度的信道参数估计值，在简化系统设计的同时保证了自干扰消除的能力。

技术研发人员：焦秉立,郑东升
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13