一種同時同頻全雙工系統(tǒng)中的降低自干擾的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及同時同頻全雙工通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種同時同頻全雙工系統(tǒng) 中的降低自干擾的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在頻譜資源日益緊張的今天，在同一時間、同一頻段下傳輸?shù)娜p工通信成為無 線通信研究的熱點。全雙工通信相比于半雙工通信，全雙工通信的頻譜利用率理論上可以 提高一倍；全雙工通信系統(tǒng)相較于半雙工通信系統(tǒng)具有顯而易見的優(yōu)勢。
[0003] 全雙工通信研究中最大的難點在于發(fā)射信號所造成的同頻率的自干擾信號往往 比接收信號的強度大許多倍。一種普遍的全雙工收發(fā)天線系統(tǒng)中包括了收發(fā)一體的天線和 環(huán)形器等設(shè)備，如圖1所示；天線在發(fā)射信號的同時，也接收到來自遠(yuǎn)端的通頻率信號，天 線傳輸線同環(huán)形器相連接，根據(jù)傳輸線相關(guān)理論，當(dāng)天線和傳輸線沒有完全匹配時，發(fā)射信 號會有一部分從天線段反射回環(huán)形器，這一部分的反射信號是同頻自干擾信號的重要來源 之一；環(huán)形器用于起到隔離收發(fā)信號的作用，在環(huán)形器做到完全匹配時，理論上從環(huán)形器第 一端口輸入的信號不會泄漏到環(huán)形器的第三端口，然而現(xiàn)實情況中，完全匹配很難做到，因 而第三端口會有從第一端口泄漏過來的發(fā)射信號，環(huán)形器泄露的信號也是自干擾信號的來 源之一。為了保證通信的順利進行，需要對自干擾信號進行抵消處理?，F(xiàn)在常用的自干擾 信號的抵消處理方式包括：天線干擾抵消法、射頻干擾抵消法和數(shù)字干擾抵消法。
[0004] 所述天線干擾抵消法是通過收發(fā)天線的空間布放位置，使得發(fā)射天線距離接收天 線的路程差為半波的奇數(shù)倍，從而使兩發(fā)射天線的發(fā)射信號在接收天線處的相位差為n， 可以實現(xiàn)兩路自干擾信號的抵消。
[0005] 所述射頻干擾抵消法是通過對參考信號的相位和幅度進行調(diào)節(jié)，與自干擾信號做 相減來達到干擾抵消的目的。
[0006] 所述數(shù)字干擾抵消法是接收機先得到參考的參考自干擾信號，然后按照到達接收 機ADC的鏈路系數(shù)在數(shù)字域上進行重建，接著將其從接收的原始信號中減去，剩下的有用 信號再解調(diào)得到期望發(fā)射機的信號。
[0007] 上述三種自干擾信號的抵消方式著重的方面在于通過對參考信號的幅度、相位的 調(diào)節(jié)來達到自干擾信號抵消的效果。但是，值得注意的是，上述三種自干擾信號的抵消方式 考慮的都是在已有自干擾信號的前提下對自干擾信號進行抵消處理，而并沒有考慮到通過 某種方式來改善環(huán)形器泄露和天線不匹配的問題來降低自干擾信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時同頻全雙工系統(tǒng)中的降低 自干擾的方法和裝置，克服了由于器件不良匹配對同時同頻全雙工通信系統(tǒng)造成的自干擾 問題。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種同時同頻全雙工系統(tǒng)中的降低 自干擾的裝置，包括天線、第一可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)、第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形器、濾波器、耦合器、檢波 器和控制電路，環(huán)形器的第一端口與信號輸入端連接，環(huán)形器的第二端口與天線的發(fā)射輸 入端連接，環(huán)形器的第三端口與濾波器的輸入端連接，濾波器的輸出端與耦合器的輸入端 連接，耦合器的第一輸出端與后級的射頻接收系統(tǒng)連接，耦合器的第二輸出端與檢波器的 輸入端連接，檢波器的輸出端與控制電路的輸入端連接，控制電路的輸出端分別與第一可 調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第一端口和第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第一端口連接，第一可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第二端口連接 于環(huán)形器的第二端口與天線的發(fā)射輸入端的連接點，第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第二端口連接于環(huán) 形器的第三端口與濾波器的輸入端的連接點。
[0010] 所述第一可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)為L型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)、T型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)或31型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，所 述第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)為L型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)、T型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)或JT型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)。
[0011] 所述控制電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、FPGA芯片和數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 的輸入端與檢波器的輸出端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出端與FPGA芯片的輸入端連接， FPGA芯片的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的輸入端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的輸出端分別與第一 可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第一端口和第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第一端口連接。
[0012] 一種同時同頻全雙工系統(tǒng)中的降低自干擾的方法，包括以下步驟：
[0013]S1.將自干擾信號r(t)親合出第一自干擾信號!^!:)和第二自干擾信號1~2(1:)，且 第二自干擾信號&(〇的功率大于第一自干擾信號ri(t)的功率；
[0014] S2.檢測第一自干擾信號ri (t)的功率并將該功率轉(zhuǎn)換為電壓值V' ；
[0015]S3.根據(jù)電壓值V和預(yù)設(shè)的控制算法判斷是否滿足終止條件：
[0016] 若滿足終止條件，則固定當(dāng)前各項參數(shù)，自干擾信號r(t)的抑制過程完成；
[0017] 若不滿足終止條件，則調(diào)整第一可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的控制電壓仏和第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的控 制電壓U2，跳轉(zhuǎn)步驟S1。
[0018] 所述步驟S1包括以下子步驟：
[0019] S11.發(fā)射信號經(jīng)過環(huán)形器進入天線，接收信號經(jīng)過天線進入環(huán)形器，產(chǎn)生自干擾 信號r(t);
[0020] S12.將自干擾信號r(t)送入濾波器進行濾波處理；
[0021] S13.將濾波后的自干擾信號r(t)送入耦合器，經(jīng)過耦合器后自干擾信號r(t)變 為第一自干擾信號A(t)和第二自干擾信號r2(t)，且第一自干擾信號ri(t)的功率小于第 二自干擾信號r2(t)的功率。
[0022] 所述步驟S2包括以下子步驟：
[0023]S21.將第一自干擾信號ri(t)送至檢波器，將第二自干擾信號r2(t)送至后續(xù)的 射頻接收系統(tǒng)；
[0024] S22.檢波器檢測第一自干擾信號ri (t)的功率，然后將該功率轉(zhuǎn)換為第一自干擾 信號A⑴的電壓值V，。
[0025] 所述步驟S3包括以下子步驟：
[0026] S31.將電壓值V'送入控制電路中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC將電壓值轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號I;
[0027]S32.控制電路中的FPGA芯片根據(jù)數(shù)字信號I和預(yù)設(shè)的控制算法判斷是否滿足終 止條件；
[0028] S33.若滿足終止條件，則固定當(dāng)前各項參數(shù)，自干擾信號r(t)的抑制過程完成；
[0029]S34.若不滿足終止條件，則FPGA芯片輸出用于調(diào)節(jié)第一可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的控制電壓 Ui的數(shù)字信號Ii和用于調(diào)節(jié)第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的控制電壓U2的數(shù)字信號I2;控制電路中的 數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號L轉(zhuǎn)換為電壓值U/，將數(shù)字信號12轉(zhuǎn)換為和電壓值U' 2;用電壓值 U' 1替換控制電壓U:的當(dāng)前值，用電壓值U' 2替換控制電壓U2的當(dāng)前值U2，跳轉(zhuǎn)步驟S1。
[0030] 所述步驟S3中判斷是否滿足終止條件包括以下子步驟：
[0031]S321.預(yù)設(shè)第一可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的控制電壓認(rèn)和第二可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的控制電壓U2，獲取 當(dāng)前FPGA芯片接收到的數(shù)字信號I，定義變量k，變量k的初始值為0 ;
[0032]S322.利用工程梯度計算控制電壓&的梯度方向Gf和控制電壓U2的梯度方向<?2k ;
[0033] S323.利用公式（1)計算控制電壓&的當(dāng)前電壓值和控制電壓U2的當(dāng)前電壓 值巧+1，根據(jù)控制電壓A的當(dāng)前電壓值計算數(shù)字信號L，根據(jù)控制電壓1]2的當(dāng)前電壓值 P+1計算數(shù)字信號12,k=k+l，
[0034] Vk+1=Vk-aGk (1)
[0035] 式中：a-自定義的搜索步長，Gk_控制電壓A或控制電壓U2的梯度方向；
[0036]S324?判斷是否滿足終止條件。
[0037] 所述終止條件為| |Gk| | <e，其中e為給定的非負(fù)數(shù)。
[0038] 所述步驟S3之前還包括設(shè)置控制算法的步驟。
[0039] 本發(fā)明的有益效果是：
[0040] (1)本發(fā)明從自干擾信號產(chǎn)生的源頭入手，通過可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)改善器件之間的匹配， 從源頭抑制自干擾信號；
[0041](2)本發(fā)明可在全雙工通信系統(tǒng)中與其它的自干擾信號抵消方式共同使用。
【附圖說明】
[0042] 圖1為現(xiàn)有的全雙工通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明一種同時同頻全雙工系統(tǒng)中的降低自干擾的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖3為本發(fā)明中L型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖4為本發(fā)明中L型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖5為本發(fā)明中L型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖6為本發(fā)明中L型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖7為本發(fā)明中T型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049] 圖8為本發(fā)明中T型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖9為本發(fā)明中T型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖10為本發(fā)明中T型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052] 圖11為本發(fā)明中JT型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053] 圖12為本發(fā)明中JT型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054] 圖13為本發(fā)明中JT型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055] 圖14為本發(fā)明中JT型可調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；