同频同时全双工数字自干扰抵消算法

０ 引言
第 五代移动通信 （５Ｇ）提 出海量 终端 接人 、网络超 密集 覆 盖 的 目标 ，对频谱 资源利用率提 出更高要求 。同频 同时全双 工 （ｉｎ—ｂａｎｄ．ｆｕｌ１．ｄｕｐｌｅｘ）是一种 无线 设备 在同一 频段 同时完成 信 号收发 的通信体 制 ，理论上 频谱效 率可提 高一倍 ，降低端 到端 时延和信令开销 ，因而成为 ５Ｇ研究热点 。
第 ３３卷 第 ８期 ２０１６年 ８月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖ０１．３３ Ｎｏ．８ Ａｕｇ． ２０１６
同频 同时全 双 工数 字 自干扰 抵 消算 法
王 丹 ，黄开枝 ，李 云洲
．
（１。解放 军信 息 工程 大学 国家数 字 交换 系统工程技 术研 究 中心 ，郑 州 ４５０００２；２．清华 大 学 信 息技 术研 究 院无
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ—ｂａｎｄ ｆｕｌｌ ｄｕｐｌｅｘ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｃｏｎｃｅｐｔ ｂｒｏｕｇｈｔ ｕｐ ｉｎ ５Ｇ，ｏｆｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＳＩ）ｃａｎｃｅｌ—
ｌａｔｉｏｎ．Ｓｉｎｃｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅｒ，ｍｏｒｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｎｄ ｍ ｏｒｅ ｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ａｍｏｎｇ ａｌｌ ｔｈｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｉｔ ｈａｓ ａ￣ｒａｅ— ｔｅｄ ｍｕｃｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｅｃｏｍ ｅ ａ ｐｒｏｍ ｉｓｉｎｇ ｗａｙ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ，ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｅ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆ ｉｒｓｔｌｙ ｉｎ— ｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｉｌｅ ｂａｓｉｃ ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ，ｎａｍｅｌｙ，ｃｈａｎｎｅｌ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃ— ｔｉｏｎ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｔ ｇａｖｅ ｓｏｍ ｅ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｅｉｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ＳＩ ｏｒ ｉｍｐｌｅｍ ｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａｎ ｏｕｔｌｏｏｋ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｗｏｒｋ ａｓ ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆ ｏｒ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｄｕｐｌｅｘ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：５Ｇ； ｉｎ—ｂａｎｄ ｆｕｌｌ ｄｕｐｌｅｘ； ｄｉｇｉｔａｌ ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ； ｈａｒｄｗａｒｅ ｎｏｎ·ｉｄｅａｌｉｔｉｅｓ
全双工通信 的关键是 克服： 点 自身发送 的强信 号对微 弱 的 目标接收信号 的覆盖 ，即 白干 扰 （ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）抵 消。高 效 白干扰抵消是 同频 同时全双：亡通信的核心技术 。理论上 ，自 干扰信号为接收端 已知 ，但强度超 高 （通 常高 于 目标接 收信 号 ６０～１００ ｄＢ），使 得传 统抗干扰和消噪手段并不适用 。一般地 ， 全 双工 白干扰抵 消体 系由天线 隔离 、模拟抵消 和数 字抵 消三级 组 成 。天线 隔离是指 收 、发 天线之 间存在 空 间距 离 ，使 自干扰 信 号进入接 收天 线之前得到一定的衰减 ；模拟抵 消从 发送链路 引入模拟参考信 号 ，进 行适 当 的幅 相时延 调整 后送 入 接 收链
Baidu Nhomakorabea
线 与移 动通信 技 术研 究 中心 ，北京 １０００８４）
摘 要 ：同频 同时全双 工是 第五代 移动 通信 （５Ｇ）提 出的核 心概 念 之 一 ，其 关键 技 术 为 自干扰 抵 消。其 中数 字 抵 消具 备 灵活 高效 的优 势 ，进 一步提 高其 性能 是 降低 全 双 工节 点 的 成本 、功 耗 和 复 杂度 的重要 途径 。首 先介 绍 了基本 数 字抵 消算 法一 一信 道估 计 重构 法的原 理 ；然后从 提 高 自适 应 性 、提 高 自干 扰信 号 还 原 准确性 以及 实现 简化 三个 角度介 绍 了改进 算法 ；最后 ，展 望 了全 双工数 字 自干扰抵 消算法 未来的研 究 方向 ，为全 双 工架 构和 算 法 设 计提 供参 考 。 关 键词 ：５Ｇ； 同频 同 时全 双 工 ；数 字 自干扰抵 消 算法 ；硬 件 非理 想性 中图分 类号 ：ＴＮ９２９．５ 文献标 志码 ：Ａ 文 章编号 ：１００１—３６９５（２０１６）０８—２２４１－０５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３６９５．２０１６．０８．００１
Ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｏｆ ｉｎ—ｂａｎｄ ｆｕｌｌ ｄｕｐｌｅｘ
Ｗ ａｎｇ Ｄａｎ ， Ｈｕａｎｇ Ｋａｉｚｈｉ ， Ｌｉ Ｙｕｎｚｈｏｕ
ｆ １．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＳｙＳｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ， ＰＬＡ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｗｉｒｅｌｅｓｓ＆ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＮａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉ— ｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ）