管鹏鑫 汪奕汝 赵玉萍

基于正则化的全双工通信系统非线性自干扰消除方法

管鹏鑫 汪奕汝 赵玉萍†

北京大学现代通信研究所, 北京 100871; †通信作者, E-mail: yuping.zhao@pku.edu.cn

针对多径信道和功率放大器非线性特性对同时同频全双工通信系统性能的影响问题, 提出一种基于正则化的联合自干扰消除方案。该方案能够消除线性和非线性自干扰信号, 并且可以缓解传统算法存在的数值不稳定特性。搭建仿真平台对所提方案进行仿真验证, 结果表明, 与传统线性消除和非线性消除方案相比, 该方案具有较高的消除性能增益。

全双工; 功率放大器; 非线性自干扰消除; 正则化

为缓解频谱资源短缺与带宽需求之间日益加大的矛盾, 人们致力于研究能提高频谱效率的全双工技术(co-time co-frequency full duplex, CCFD)[1–2]。与现有的频分双工(frequency-division duplexing, FDD)和时分双工(time-division duplexing, TDD)技术相比, 全双工技术从理论上可以实现双倍的频谱效率, 解决隐藏终端问题, 提高中继通信效率, 增强通信安全性。目前, CCFD 技术已经成为第五代通信技术(5th Generation, 5G)的关键技术之一。

全双工系统工作原理如图 1 所示, 节点 A 和节点 B 在相同时间和相同频率传输信息, 因此本地接收机将接收到发射信号副本(称为自干扰信号 self-interference, SI)以及另一个节点传送的有用信号。强烈的自干扰信号会淹没远端的有用信号, 使得有用信号无法解调。例如, 在无线局域网(wireless fidelity, WiFi)系统中, SI 信号功率比噪声功率高 90dB。

自干扰消除机制可以分为传播域消除[3]、模拟域消除[4]和数字域消除[5]。传播域通过天线……