无线通信 张长青 Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎ『ｃａｆ Ｄｎ！面向５Ｇ终端的同时频全双工干扰消除分析 面向５ Ｇ终端的 ＣａｎｃＣｅＣｌｌａＦｔＤｉｏ ｎＩｎ ｆｔｏｅｒ ｆ５ｅＧｒｅ ｎＴｃｅｅｒ ｍｉｎａｌ 同时频全双王干扰消除分析 张长青（中国移动通信集团湖南有限公司岳阳分公司，湖南岳阳４１４０００） Ｚｈａｎｇ Ｃｈａｎｇｑｉｎｇ（ＣｈｉｎａＭｏｂｉｌｅＧｒｏｕｐＨｕｎａｎＣｏ。，Ｌｔｄ．，Ｙｕｅｙａｎｇ Ｂｒａｎｃｈ。Ｙｕｅｙａｎｇ ４１４０００，Ｃｈｉｎａ） 摘要： 关键词： 同时频全双工；日寸域有限差分；干扰消除 ｄｏｉ：１０ １２０４５４．ｉｓｓｎ．１００７－３０４３ ２０１７ ０５ ００７ 中图分类号：ＴＮ９２９．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００７—３０４３（２０１ ７）０５—００３０—０７ ＦｑＢ１频全双工（ＣＣＦＤ）技术能倍增无线信道吞吐量，提高频谱资源利用率，保证 无线传输中的实时反馈与自动控制，使５Ｇ在未来工业互联网和物联网中发挥重 要作用。首先表述了ＣＣＦＤ的基本通信原理，而后用频分双工算法和方向图函 数分析了在天线阵列中用波束赋形方式消除天线中的强自干扰过程，同时还分 析了射频干扰消除和数字干扰消除的简单方式，为设计５Ｇ终端天线系统提供了 有益参考。 Ａｂｓｔ ＿ａｃｔ： ＣＣＦＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｄｏｕｂｌｅ ｔｈｅ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｈａｎｎｅｌ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．ｅｎｓｕ ｒｅ ｒｅ— ａｌ—ｔｉｍｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．ｓｏ ｔｈａｔ ５Ｇ ｗｉｌ ｌｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕ ｒｅ ｉｎｄｕｓ— ｔｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ａｎｄ ｌｏＴ Ｉｔ ｆｉｒｓｔ ｅｘｐｒｅｓｓｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ＣＣＦＤ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｓｔｒｏｎｇ ｓｅｌｆ ｉｎｔｅ ｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｉｔ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ｗａｙ ｔｏ ＲＦ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｎｔｅ ｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｕｓｅｆｕｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ５Ｇ ｔｅｒｍｉｎａｌ ａｎｔｅｎｎａ ｓｙｓｔｅｍ． ￣％ Ｑ／ｗｏｒｏ’ｓ： ＣＣＦＤ：Ｆｉｎｉｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ：Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ 引用格式：张长青．面向５Ｇ终端的同时频全双工干扰消除分析［Ｊ］．邮电设计技术，２０１ ７（５）：３０—３６ ０引言 根抛ＩＭｒｒ一２０２０（５（；）推进绀制订的《５Ｇ愿景０ｊ需 统ｒｒＩ）Ｄ和ＦＤＤ只能单方而 时域或频域双Ｔ通信的 ，在时频两域同时实现双丁传输 、 Ｉ｝然，ｒｒ ）ｆＩｌ ¨）１）只 片】了时域和频域承载资源的一 ，ＣＣＦ１）ｒ ｉ 求》和《５（ 络技术架构》ｒｌ皮书要求， ４ｃ棚ｌ七５（ 川ｔ＿ｒ 部时频两域承载资源 所以，ＣＣＦＤ的传输效 率址ＴＤＤ或ＦＤＤ的１倍，或足ｒｒＩ）Ｄ和ＦＤＩ）两者之和， 络的频谱效率更高、速率更快、容量更大，｝大ｌ而有订ｒ 能使无线频游资源更紧张，同时频全双ｒ（ＣＣＦ１））传 输技术在一定程度上可以缓解这种紧张 所谓同时 频伞双ｌ 是指 一通信没备中的发射机和接收机ｒ 川时也包含ｒ两者的传输效率币Ｉ】通信优势． 众所周知，ＴＤＤ的发射信道和接收信道使ＪＩ】的郁 是卡闩同的频率信道，但系统的发射信 和接收信 分 刖承载在时域帧中的下行予帧和上行予帧【ｆｌ，【ＩＩ】上仃 ＪＪｊ卡日同的时频承载资源同时传输数据，使得通信的蚁 存Ｊ二下 ｔＧ￣ＦＩ同时问使 卡Ｈ同频率信道，突破了传 信 和下行信号运行在同频信道的不同时隙 ，从而 ¨ｒ以避免Ｊ二行信道与下行信道之ＩｈＪ的卡Ｈ叶 ＿卜扰ＦＤＩ） Ｊｌ叟弼日期：２０１７－０２－２７ 的发射信道和接收信道使用的足不同的 率 道，下 ３０ ２０ １ ７／０５／ＤＴＰＴ 张长青无线通信 面向５Ｇ终端的同时频全双工干扰消除分析Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ 行频率信道中的所有时隙承载发射信号，Ｉ：行频率信 道中的所有时隙承载接收信广』，同样＿１『以避免上行信 道 下行信道之问的相互干扰 ＣＣＦＤ文际上包禽了 同时频全双Ｔ通信巾的主要技术瓶领是收发机 问的强自十扰、由于发射天线与接收天线相距很近， 自己发射 去的信号能量比接收到的远端信号能量 大很多，一般在１Ｏ０ ｄＢｍ以上，要能正确侪午码所需的接 收信号，系统的自十扰消除能力至少要达到】００ ｄＢ 目前的主流研究都足采用多级消除法，即系统通过天 线干扰消除、射频十扰消除和数字十扰消除３级方式 ＴＤＤ和ＦＤＩ）的全部信息承载资源，上行传输资源巾的 频率和时隙与下仃传输资源巾的频率和时隙一样，町 以大大地提高无线传输资源的效率、更重要的是， ＴＤＤ和ＦＤＤ在传输巾各有优势和缺点，并呈互补关 系一ＣＣＦＤ因包含了 ＦＤＤ和ＦＤＤ传输方式，存包含两 者优点的同时也中和了两者的缺点 ＣＣＦＤ的应用不 仅提高了无线传输资源的应用效率，还能提升无线传 输信道的性能。 １同时频全双工通信原理简介 早在１９９７年，Ｇ．Ｒ．Ｋｅｎｗｏｒｔｈｖ就申请了全双Ｔ通信 系统的美同专利．该系统采用射频干扰抑制和数宁干 扰抑制两级进行Ｆ１干扰消除，以达到在同时频传输巾 能够正确完成收发信号正常通信的目的。由于ＣＣＦＤ 发射机的发射信口．对本地接收机产生的干扰是强同 时频白干扰，直接影响是远端接收信号有可能完全被 近端下扰信口．所淹没，而维持ＣＣＦＤ正常通信的自干 扰消除技术，最初应用在电话系统和多普勒雷达中， 【大ｌ其不同通信系统的信号带宽、频率，且白干扰信号 消除量等指标各异，使得不同系统中的白干扰消除技 术存 较大差别，如存电话系统中接收支路埘发射支 路的干扰抑制量标准，围际电信同盟ＩＴＵ是不到３（） ｔＩＢ，而移动通信基站中的白干扰抑制量在某些场景 高达１３０ ｃＩＢ，所以许多已有的自十扰消除技术小能简 单地应用存ＣＣＦＤ中 、 近年来．斯坦福大学、莱斯大学、加州大学、北京 大学和电子科技大等先后对ＣＣＦＤ进行了卓有成效的 殚沦探索和＿ｒ 程实践 其中北京大学焦秉立教授团 队从２００６到２０ｌ３年一直进行ＣＣＦＤ研究，提出了蜂窝 小区采用ＣＣＦＤ的演进方案，即基站发射天线采用中 心式布局，基站接收天线采用分布式布局，在干扰消 除能力受限时仍可实现系统容 的较大提升，演示原 型机包括１个支持ＣＣＦＤ方式的基站和２个支持ＴＤＤ 方式的移动终端，实验证明，在覆盖半径１００ Ｉ１／范 内，通信带宽效率可达到ＴＤＤ系统的２倍 电子科技 大学唐友喜教授团队在２０１３年建立了全球第一个４Ｇ ＣＣＦＤ实验测试场景在同时频资源下，用４Ｇ空Ｌ１使业 务速率从３０ Ｍｂｉｔ／ｓ提升到５０ Ｍ１ｉｆｔ／ｓ，频谱效率也提高 了１倍、 以达到预定的效果。同ｌ所尔是ＩＥＥＥ ８０２．１５．４系统采 用３级十扰消除的基本丁作原理图，其ｒｔ，发射＿人线２ 根，接收天线１根，若发射天线的发射功率为０ ｄＢｍ， 在距离发射天线ｄ：６”远的近端接收天线上，收到的干 扰功率一般为一４０ ｄＢｍ．设环境本底噪声为一ｌ Ｏ０ ｄＢｍ． 若能想办法消除接收系统中６０ ｄＢｍ的自十扰，则近端 接收天线就有可能消除近端发射天线的信号十扰，『Ｅ 确解码 远端的接收信号。 图１ 同时频伞双ＴＴ作原理 从日前技术来看，采用如图ｌ所示的々Ｈ｛模块 ＱＨｘ２２０组合的实际噪声下扰消除电路，最多 能达 到３０【１Ｂ，即射频＿Ｆ扰消除方案可以减去接收系统的 一半噪声，余下的一半噪声只能ｒｆ１数宁丁扰消除方式 现实。需要指出的是，罔ｌ所 仍然是一种卵想情况． 或者说是一种非移动通信系统的々Ｊ丹情况 口前流 行的移动终端，普遍宽不过８ ｌｌ、高不过１５ ＵＩＩ１，荇按 照图１方式设计收发天线，则发射天线与接收天线之 间的距离将会更小，所以ＩＥＥＥ ８０２．１ ５．４系统的实验数 据只能作为参考？更重要的是，移动通信是一种宽带 通信，载频带宽都在ＭＨｚ以上，如ＬＴＥ支持的６个载波 邮电设计技术／２０１ ７／０５ 无线通信张长青 Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ面向５Ｇ终端的同时频全双工干扰消除分析 带 分圳为１．４、３、５、ｌ０、１５和２（）ＭＩＩｚ， 个载波ｉｆ 包 ｎ，Ｊ了哉波数分！『ｊｌｊ为７２、１８０、３００、６００、９００羽Ｉ ｌ ２００ 个，２个发射火线 ｊ １个接收天线之 的州ｉ离ｒ，只ｒＩｆ能 满址１个或儿个子载波的天线Ｉ 扰ｆ『Ｉｊ除 水 ５（；系统 幽速半岛数据 传输的 ＾ ，小仅是宽 ：迎 ，还会采川人规模ＭＩＭ（）多人线系统，说明 而 ２．１半波天线干扰消除分析 若发射天线 ｊ接收人线邴址、Ｉ 波ｌ （线人线。９１１Ｊ发 收半波天线的布放力‘』 一股仃２种，一和ｆＩ址指…ｚ轴 的发收大线；）ｆｉｌｌＪ放 ，一利ｔ址指 Ｚ轴的发收人线轴 放置 ¨Ｉ于半波人线的波 址 擞振ｆ厅… ， 发射天线并列放 的接收人线受到的ｌ：扰－［１｛ ，必须 …５（ 的 １‘频个舣［ 系统中，采川ｌ ｌ？ｆＪ｛除技术ｆｆ、ｆ，不 １｜＾：址人线ｌ 扰潲除、射频十扰消除， 址数 Ｉ 扰消 除 会 一定 度ｌ 有圳于传统， 统完伞不 ．／ｊ‘仃ｉｔ Ｊ‘能适Ｊ、 ５【：移动通 的特殊 求 ｎ ｌＩＩ ｌ【ｊ Ｊ， 这３种ｌ：扰｛ｉｌｊ除法，ｔＩ，大乡垃 怯 ‘ｊ除较为币＝嘤， Ｊｆ ｌＩ＿址一种 ｉｒｌ、 ：接、高效的Ｉ 扰ｆ『Ｉｊ除力‘ ，也是将 卜扰过 抑；ｆｌ１ 芽状态、将Ｉ 扰影响 之 ：－ｌ－￣ｑ４ｚ犬 线之外的 一火荇５（；终端发射人线采川Ｊ、卜波大线 ｌＶｌｌ，梭收人线采川ＭＩＭ０技术，将接收人线。 于 ， 发 人线 ｊ 下 ‘，虽然终端一 ＩＪ Ｊ Ｊ ，Ｊ‘，但发 射人线 Ｉ／Ｉ ｎ勺 ｉｉ ｉ ｉ ｊ二瓣集Ｉｆ１ 阵列 力 ，．ｔ￣ｑ４ｚ天线处Ｊ： 呲肜波 的卜零点ｆ¨ ，若再增ＪＩＩＩ卡¨火 蔽 ｆ施，大 线ｌ －１）￣：ｉｉ ｊ除址ｉＩ『以达刮相关技术 求ｎ，Ｊｌ ２面向５Ｇ终端的天线干扰消除研究 【：（：¨）于是术 求ｌ州ｒｔ￣ｔ！顾收发火线分●：， ｛ 热门 ６￣ｔ：＇ＹＬｉｆ，的大线厂扰消除技术，ｉｉ 址 Ｉ１］接【ｊ处采 川物．．ｒｉｌ！或 辑屏蔽与隔离，从Ｉｎｆ降低发 ，ｊ－ｆｉｆ 埘接收 人线ｉｎ 霞形响（ １） 表１ Ｉ：扰 除｛芑术 ｔ‘扰洲球技术 实 力‘ 扣远发州火线 ｊ－｛划奠ｌ火线ｎｌＪ 采川分布 灭线、增加ｆＵ磁波传播的路 托，达到 Ｉｔ＇，ｊｉＴｉ 离 降低双Ｉ‘ｌ：扰在接收人线ｆ 的功率 ｉ ／，ｇ ｓｉ．￣敝双ｌ 发 火线棚拔收人线 没 Ｊｊｉｔ蔽 ，减少蚁】 卜｝尤 Ｈ尤 ｌ‘Ｉ退波州接ｉＪｌ［火线的影响 宋』Ｉ Ｊ 橄化 使发射天线徵化方 垂 接收火线， ，ｆ６效降低 达 火线 波双ｒ １ 扰的接收功率 街多发ｎ１Ｊ人 州ｌ 多发 天线的卡¨ｆ Ｊ ，他接收火线处Ｔ 发射 戒ｇ－ｌ＋￣ｔｌ２火 。： 冬 处．以降低双ｒ １’｛虻． 发 投 』 ｋ ｉ１ｉ 发ｑｔ人线‘ｊ垃收天 １￣Ｉ＇ｌｉ］Ｊｉｔｉ，蓐 拽波波Ｋ一１ 宋』ｔｌ发自１１人线 ｉ 过波Ｉ求赋彤减小发射价 的波瓣舶．提高发时ｆ． 列斤ｊ＝ 的功半密度，从而获７ １ｑ，ｔｌ￣（ｔｉ《双Ｉ ｆ：扰的良好效果 然，５（ 站的火线１：扰｛ｉＩｉＩ涂容 脱，５（ 终端 的人线Ｉ 扰ｆ『ｌｉ除较难，但口ｆ采川 敞』Ｉ＝、极化式和 列ｊ＿Ｉ＝，Ｊ ＬＩｆＩ 列 适合５Ｇ设汁卞，Ｊ ■卜 从 沦Ｉ 点 川 放发收大线的情况卜，￥）－ｆＪ 、卜波人线干Ｉ ｌ、ｔ＇－－ｉ￣Ｊｚ人线 列断 ＪＩ起的天线干扰｛『ＩｊＩ 效 、 ３２ ２０ １ ７／０５／ＤＴＰＴ 补充屏蔽罩；与发射火线轴 放 的接收大线受刮的 卜 Ｃ最／Ｊ、，可以 虑Ｊ， 蔽、Ｆ ＩＩ ｉｃ Ｊｌ ＩＪ Ｊ｝呱分蚁］ （ＦＤＴＤ）仿真来分忻这２ｆ１Ｉ１人 放 Ｊ、１，＝ １－的｝ 扰影响 情况 没同【Ｉ、ｆ顿全蚁Ｉ 系统找波ｉ ／－６（；ｔｌｚ，波ｋ Ａ： ・／ ｆ－Ｏ．０５ ｒｎ＝５ ｔｍ ， ＪＩｌ 米波 移动终 嵩Ｉ 小地收发、 波人线问距ｄ＝２．５４ｘ３”一８ ｔ・Ｉｌｌ收发人线陂Ｊｉ＇Ｌ、 ０ ，或彼此平行、Ｉ 放， 川 ４ Ｉ顷睇敝 离ｔｊＩ 卜是金属 敝 １１．， ｌｊ『以ｎｉ物州 … 离冬地收发人 线，实现大线干扰｛『Ｉｉ除，还ｆ ｆ以… 反射 ＰＩ ｉ ｒ Ｊｆｆ强发 射天线定向发别‘ ， ｉ‘的 Ｊ业 、ｒｆ 、川 发大线 巾， １个 波发射人线 ｊ １个、｝ 波拨收人线ｆ 个对等处增加一・个测试 － 、 ，ｔ：ｌ’刈＿Ｊｊｉｔ敝 ｊ发 人线 距分圳为１／４、１／２波Ｋ ２个ｆ 没汁坝拟场 平 行、 放收发天线（发收人线４１ｈ… 放）ｉ｝ｉ， 发射犬线 Ｉ－：Ｄ‘等距放一测 点．以此作为帧拟场蛙 定义发ｆｊ１ｆ 天线发射信号功率 ０ ｄＢ．』１ …、１）仿【Ｉｌ｜ 场ｌ Ｕ磁 场分布，汁算４种Ｉｆｆ 卜十￣ｉｌ４ｚ人纯 测ｉＪ｛＝ ０ ，Ｊｆ ｌ Ｉ 度，为没汁 天线Ｉ 扰消除提供参 取空问步长ｒ／ ＝ａ／２０＝Ｏ．２５¨ｉｉ，｛江个 ｔ・ 洲但 ０．２５（．ｆｌ１，即载波波Ｋ的ｌ１２０ ｆ１－； 匕，（１ｉ ） １３）仿 ｒ『Ｉ． 、 波大线 寸为： ，Ｙ×ＹｘＺ＝１ ｘ ｌ ｘｌ（０个 ｔ ｄ；／ｊｆ￣， 敝 Ｊ 、ｊ 为： ｘｇｘＺ＝１ｘ３ｘ１２个 ｔ 儿他，１／４波Ｋ 蔽 发射人线５个Ｙｔ ｔ、 胞，ｌ／２波Ｋ 敝 发 火线ｌ０ 个Ｙｅｅ元胞，发 人线 －ｊ｛篮收人线 测｝Ｊ｛＝ ，ｋｔ的ｎｆＪ 邢 为３２个Ｙｅｅ元胞（８（・ｉｉｉ） ｊＪ：ｌ：Ｓｅｂ，ｌ 作Ｉｘ：边 ｊ取４（）个 Ｙｅｅ无胞 所以， ｃｊ、场Ｉ×：。 ｎＩＪ Ｊ 寸为： Ｙ× × ＝ １４４ｘ８ｌｘ９０个Ｙｔ 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ｄＢ功牢向外 发射佶ｕＪ ，接收大线，ｌｆＩＮ试点同时收到的信 烈度 部为一４２（ｔＢ，说明发，ｑＪ，－ｆ￣号Ｊ Ｉ发射大线到卡Ｈ距８ ｃ。ｎ远 处的接收天线时已降低Ｊ ４２ ｃＩＢ ｛ＪＪＩｌ卜金 蔽 后， 发射灭线１／４波Ｋ位置最ｆ。ｊ，接收火线处降低．ｒ ４８ ＩＢ，测试点处 降低＿ｒ ３９ ｃｌＢ，Ｌｊ术７】『１Ｊ舞敞 卡Ｈ比， 测试点的 号增强 ，接收人线处的信Ｉ 减小ｒ ２（ｔＩ）巾的场强仿真情 说明 线大线辐￣，Ｊ－ｉｋ号址一 种电偶做振荡信号， 然波瓣 度较人，ｊ＝ｆ｝｛射 小 能 ， 接收天线平山：止埘发射天线处，恰 是发 射信号强 处，与 ２（ａ）、 ２（１，）和 ２（ｔ・）ｌ卡Ｈ比， 较高的同Ｈ，１－！ｂ－￣｛ －ＪｇＰＴｉ ｉｌ涂效果，若；ｉＴ．Ｊ－￣』ＪＩ】性能优秀的 ０ ４Ｏ ６０ ８０ １Ｏ０ １２０ １４０ ２０ ４０ ６０ ８０ ＩＯ０ ｌ ２０ １４０ ｜１）ＴＥ、１波，无金属辟蔽 （ｈ）Ｔ 、１波．辟敲 发射灭 １／４ ７Ｊ￣Ｋ ２０ ４０ ６０ ８Ｏ １（）（）ｌ （）１４０ ２０ ４０ ６（）８（）１０（）Ｉ ２（）ｊ４０ Ｔ¨Ｉ波．１＋ｆ蔽 扛发射 筻ｌ／！波Ｋ（ｄ）ＴＥＭ波，ｌＪ 发火线平行放。 图２ ｉ维总场ｆ 巾ｌ为・ｆｔＩ＇１１Ｊｆ 时Ｙ、０、Ｚ ｉ￣ｉｉ＇ｉ｛ｊ电磁场 最他阵列类 及产生山Ｈ 波 的 ：列签数 ｆｊ；动终 端的有限夺问，决定Ｊ 移动终端ｆ 使川、卜波火线阵 列的 小条件， 能使川一维线 ｆｌＩ一维Ｉｎ ：，发射 半波火线阼列 ｊ接收 波人线阼列 能放 终端 的Ｊ 下片 化 为 川的址、ｔ＇ｉ／￣ｔ人线 列，所 以没汁的建模 址：发射大线采』ｌｌ：ｆｌｉ￣、ｒ 、 波大 线 列，接收天线采川一维、ｒ仃振 、 波火线阵列， 女¨『殳Ｉ ３ Ｊ７１：４： Ｉ１Ｊ‘以行…， 二维、 、卜波人线 列实际 Ｊ二足『｝１一维平行振 阼 一维 轴抓Ｔ－ＩＩ／ｔＬｉｆｌ合 成＝ ３，小 ：址一维、 ｉ－ｉ／￣４ 州， 址 维平 Ｉｎ 阵列，统一没 ：｛／¨１．ｘ 分 “ｉ，Ｊ 几数 ，ｆｆ｝ ｔｉ 分 Ｉ ｎ，ｊ『珀 亡的ｆ１Ｉ】 Ｉ 为ｄ、，ｆ』Ｌｌ、如Ｊ１分 ｎ，Ｊ『，＾ｊ Ｊ已ｌ ｉＪ激助源 的十Ｉｉｌ 差为 、；沿ｚ轴分 的 亡数 泔 ４＝ｆＩ１分布 的『；＾： 已的 Ｊ计 为 ，沿 ｌ１分 ｉ的Ｉ ｆｉＩＪ激啪 ｉ的ｌ卡闩 化差为 ：ｒｆ１丁、 Ｊ叟火线阵列的力‘Ｉｔ，Ｊ ｒｌ４教满址方向 乘积定理，所以埘Ｊ 的・维 仃振ｊ。ｒ－－波人线阵列 的方向Ｉ纠 数ｆＩ Ｊ二 ｊ卜ｆｆｉｆ、 波人线 ：列『ｌ，Ｊ Ｕ Ｉ－化力‘ Ｉ矧 数分圳为： ｌ ｌ ｌ… ｃｏｓ（＇ｒｒ／２（．ｏｓＯ）］Ｊ ｌ ｝ （２） 式‘Ｉ ： 、 ＋ｋｄ、ｓｉｉｌＯ（．《ｌｓ ， ＝Ｏｌ ＋“，：ｔ ｓ 邮电设计技术／２０１ ７／０５ ３３ 无线通信张长青 Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ面向５Ｇ终端的同时频全双工干扰消除分析 然式（１）卞¨（２）都满足方向陶函数的乘积定理 、 １通信主频率与阵无数确定后，可改变二维平 、 波火线 列 阳 的参数只有ｄ、一ＯＺ…ｄ 罔４所 ，Ｊ 址 电磁波卡坝率ｔ＇－６ ＧＨｚ、Ｎ ＝２和 ＝２，以及这４ 个参数收变ｌ｛、ｆ分）ｊＩＪ得到的不 ｌ的波束方向罔。仅仪４ 个阼几的平 波天线阵列，就可以通过参数的测繁 ｎＣ—ｔ－Ｉ 力‘侮 的定向辐射波束、全向辐射波束幂Ｉ】 椭【Ｉ，＿ｉ１辐射波束， 以扶褂既化Ｉ 倾伯方面定向、又 ，Ｊ 似『ｆＪ 令向的特殊辐射波束， 然这些波束 形 ・ｔ Ｊ‘以逝 同的辐射 求， 叶ｌ ４（ｄ）所示方向 适 下 １１ 局ｌ仃采川同时同顿双Ｔ技术的接收天线 的｝ 汁力 窠．ｆ凡ｌ为发匀１ｆ信 更多的是全向指向Ｌ万的 个＝ 射， 瞍的零点 埘若下方的接收人 线． ・ｔ『｛简 发射火线 站问的全向式通信，又Ｉｌ】’ 降瓜或避免小地发射 埘本地接收天线的同时 － Ｉ ｛Ｉ 扰 图４ 维平ｌ 、卜波人线阵列不同参数时的 向罔 小地接收天线阵列采川一维平行振阵，并对发射 Ｉ 逝、‘１编 ，他接收大线能识别 地发射信号编 一．力‘ ・ ｒ以提高接收天线对本地信号的抗ｆ扰能 ，”一力‘而还可以采用ＭＩＭＯ中的接收分集技术提 离接收火线的分集增益，或采用复用技术提高接收天 线的复Ｊｌ｝捕邑力 ５所爪为４发射天线与１～４接收大 线系统 发收信号采川丁通用ＳＴＢＣ编码方式后． ¨ 噪Ｉ匕下接收天线获得的误码率曲线簇，可以行 …，例ｘ寸４ 发时天线，接收天线越多，接收信号的性 能越 川…ｆ 噪比值（如ＳＮＲ＝１０ ｄＢ）时，每增ＪＪ』Ｉ １ 接收天线可以使接收系统的误码率降低约１个数 ｉ・｛ｉＬ．级 、 ｊ然，接收天线数量的增加，也会增大天线Ｍ 的同坝Ｈ尤，为此除了要求使川ＳＴＢＣ编码外，还要使 阵Ｊ ＩⅢ ｒ， ＞Ｍ２或 得等于Ａ／２的整数倍，尽量拉丌 ３４ ２０１ ７／０５／ＤＴＰＴ 图５ ４发射人线和ｌ～４接收天线系统性能 阵无问距，减少阵元『ｕ】的相关性． ３面向５Ｇ的射频干扰消除分析 …＝ｒ ５Ｇ的同时频个双ｒ系统ｎ，Ｊ火线十扰消 除力 仃限，作为系统内 一道 卜扰消除的火键操 ｆ１ ，射频卜扰抑制就尤为皿嘤ｒｌ 为同ｌＩ１『频伞 ］＿ ｆ：扰址近端接收犬线受到近端发剁‘火线的干扰，昕 以利川近端发射火线信 血接从近端接收天线『＿ｆ｜消 除ｒＩ＿ｆ：扰的射频 扰消除方式，相对 志 ｌＩＪ‘以简单一 些， Ｉ，１－以孑Ｆ剁‘ ＿ｒ扰消除『ｆ］采州多次消除 式 为近端发射大线 ｊ披收人线之间的距离很小，九线 环境保持…定，所以近端发时天线 ｊ近端接收人线之 ｎ１Ｊ的环境容易仿真。虽然ＱＨｘ２２０模块噪声消除咀路 的消除能力只能达到３０ ｄ ｎ，若能在前端增加一级环 境仿真摸块来进一步降低射干扰噪声，有可能在 ＱＨｘ２２０模块的基 ；ｒ 再次消除十几个ｄＢｍｊ 射频Ｉ：扰消除实质Ｌ是利 噪声消除 片来消 除｝ｉ扰，典犁的噪声；｝Ｉｊ除芯片ＱＨｘ２２０可以从接收信 【ｆ１消除 知的下扰信号，还能改变ｆ扰参考信号的 振幅和Ｉ卡Ｈ位米对接收信号进行 ｆ 扰 ，仉ＱＨｘ２２０ 筷块只能部分消除接收信号中的已知十扰信号 若 能够存ＱＨｘ２２０噪声｛ｆ【ｉ除级 ，另外增加一级々肘环 境仿真模块来消除十扰噪』ｊ ，使射频ｆ扰消除经过两 级处 ，使 突破３０｛ＩＢｍ的上限闽值，从而较大地提 高射ｆ 扰消除能力 对于 站或终端的馈线系统而 张长青无线通信 面向５Ｇ终端的同时频全双工干扰消除分析Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ 言．近端的发射天线与接收天线的距离很近，且尤线 环境 定不变，仿真信道的传输函数和高斯噪声 数 比较 易同化生成，若将 集成为一个 川环境仿真 没ｈ （ｔ）、ｈ （ｚ）分圳为远端发射天线和近端发射 天线到接收天线问的传输函数 （ｆ）、 （￡）分别为远 端发射天线和近端发射天线给接收天线问发射的 刚信号和自丁扰信 ’，ｊ（ｔ）为接收天线收到的高斯噪 ，特，模块，使之位于传统射Ｆ扰消除模块之前， 【，接收信 号进入射频系统后， 先与通过环境仿真后的发射信 卞Ｈ筹，理论上可消除大部分进入接收天线ｒｔ 的近端 发射信 ６所示是一个简单的射频干扰消除原理框图， 则近端部分的接收天线收到的信息 叮以表永为： ｒ（ｔ）＝ｈ （ｔ） （ｔ）＋ｈ… （ｚ） （ｔ）＋，Ｉ（ｔ） （３） ｝｝ｊ于白干扰信 『Ｊ１¨ （ｔ）Ｓ （ｔ）与仃川Ｉ信号／ｊ （，）ｌ （，）存在部分重叠，为ｒ从接收信号ｒ（，）Ｉｔ１检Ｈ｛有ＪＨ 信 （ｆ），需要根据已知的干扰信息 （，），重建ｒ扰 信号ｈ （￡）Ｓ （ｔ）并将其消除，从而得到远端 川信 号 （ｔ）Ｓ （ｆ）与高斯噪声ｎ（ｔ）的和，ｌ｝ｌ｝通过相关阀僦 进行划决，解调ｆ｛｛有川信号Ｓ （ｔ） 射频十扰消除力‘式中，因为仪仪 限在射频 ，分为远端部分和近端部分，远端部分只标 了发射模 块，近端部分标出 ｒ发射模块、接收模块和射干扰消 除模块，为了仿真方便，发射模块中只有串 变换、电 半变换、载波渊制和线性叠加等功能，接收模块ｒ｝｜有 载波解心、滤波、判决、｝也平变换和并串变换等功能， 射频卜扰消除模块中包括＿ｒ环境仿真和ＱＨｘ２２０模块 后段电路没有作ＳｔＪ信号，甚至信 还没有受到接 的十扰消除的两重作』｛ｌ】。ｒＩ『以看出，不管是远端还是 近端，２个发射天线发射的信号除了信 内容和信号 强度不同外，就是距离的远近不同，这２个发射天线发 送给接收天线的信号还有较大区别，但近端部分中的 收端的电路作胴，所以式（３）的基本结构组成没有改 变，如果通过环境仿 模块的作 ，使得接收端中① 到②的这段信道能够近似模拟ｆｆＩ／ｊ （，）价道函数，从 ｌ①处提取部分近端发射信号 （ｚ），删沦Ｌ若将两行 ＿卡Ｉ１乘后与接收信号相减，就可以消除接收端射频领域 巾的Ｊ，ｌ干扰。然 实中许非如此简 ， 为ｆ 卜扰 发射信 －ｌ大］仪通过近距离的天线发射和接收，其中① 币ｆＪ②之川除了天线馈线币¨空口信道，没彳『非线性有源 电路， ｆｆ１『不大，环境仿真简单，从①处取信号在②处 减 ， ｉ然可以获得较好的卜扰消除效果 信弓＿ｈ。『７ｌｌ （ｔ） （ｚ）干¨／ｆｒ Ｊ｛ｊ信号ｈ．．．，（ｔ）Ｓ （ｆ）Ｉ干１存在部分 重 情况，不¨ 能 射频领域完全ｆ『ｊｊ除 １ 扰，仉 图６采用仿真模块的射频１：扰消除原理 邮电设计技术／２Ｏ１ ７／０５ Ｉ ３５ 无线通信张长青 Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ面向５Ｇ终端的同时频全双工干扰消除分析 以消除大部分， ７所示为理想情况下存在消除干扰 信号时比没有干扰信号时大６ ｄＢ，说明存在近端干扰 信 与远端有用信号部分重叠，系统损失了６ ｄＢ： 图７仿真模块时频＝ｒ扰消除『ｆ１的性能 罔７所永是根据冈６的干扰消除原理仿真得出的 十扰消除效果¨１１线．其中没有考虑ＱＨｘ２２０模块的射 频干扰消除办法：取４×ｌ０ 个二进制码元，每码元抽 样频率９０ Ｈｚ，远端与近端的发射信号载波频率为 １００ Ｈｚ，模拟Ｌ｝１远端和近端的发射信号是不同的二进 制码元 为了分析方便，先考虑接收模块中仅接收远 端部分的发射信号．然后考虑接收模块中同时接收了 远端信号和近端信号，同时减去近端部分巾的发射信 号，根据这２种情况分别汁算它们的信噪比ｊ由于仿 真中的消除干扰信号是将近端发射天线上的干扰信 号亩：接加到近端接收天线一ｊ：，又直接用近端接收天线 上包括远端和近端发射信号减去近端发射天线上的 十扰信号．但消除干扰信号与无干扰信号在相同误码 率时增大了６ ｄＢ，说明射频信号与数字信号有较大的 区别，简单的信号加减都会引起较大的变化： ４结束语 未来移动通信的新系统５Ｇ是一个高速率、高带宽 和高可靠性通信系统，主频率须是高频段，甚至是毫 米波，因为这样，既可以为通信设备中的天馈系统的 小型化、模块化或集成化，提供架构设计方面的便利 条件，也可以为存无线系统中应用同时频全双工传输 ３６ ２０１ ７／０５／ＤＴＰＴ 技术，合理采用相关强自ｔ 扰消除疗法提供技术基 石出一 天线干扰消除方法原则Ｌ 是一种阳 ．方法，ｆ［【它 的作用非常重要，若能 先将大部分 十－ｔ￣ｆ，’ 号拒 绝在接收天线的关口Ｉ ，则叮以为后续Ｉ 扰消除提供 极大的便利 所以，任发射天线阵列ＩＩｌ采川波束呲肜 技术，在接收天线阵列一 采川驿￣－ｔｓｔ术是天线｝ 扰消 除技术应用中的重点？当然，信口Ｊ编码技术 提高阵 列发收信号的分集增益的同时， 呵以为数 ：厂扰消 除提供技术保证＝所以，在对发射信号巾采川科学编 码技术，同洋非常重要 参考文献： Ｉ Ｊ焦秉立，马猛同频同ｎ１『全双 【１１）：２９—３２． ：２］徐强．全欣．潘文生． ．同￣４Ｉ＂１ ６１全双ｒ Ｉ． 射频ｒ１ ｔ。托抑制能 力分析及实验验 Ｊ＿．电子 ｊｆｆ ｉ息 ：报，２０１４（３）：６６２—６６８ ３ 何昭君．沈莹．邵士海，等． 卜扰 度及相似误嚣《Ｉ『全双ｒ。系统 的影响：Ｊ：．电波科学学｝｝｛．２０１４，２９（５） ：４ 卞宏梁，曹磊．孙震强同时【百ｊ｝顷仝双Ｉ‘技术研究一．１一．电 技 ． ２ＯＩ３（１２）：３７—４０． ５： 德彪．闩玉波．电磁波时域有限差分 法－ｑ 友： 奠ＩＵ于 科技大学 版 ．２００６． １６ 林吕碌．火线ｒ程手册ｌＭ。北京：电了Ｔ、 ｛ 版 ．２００２． ７ 徐强．同时同频全双Ｉ 自＿ｆ扰抑制炎键技术研 赶 ｊ舱ｈ Ｉ】 郜：电子科技大学，２０ｌ５ ：８ 徐强，刘风成，全欣． ．一种变商Ｋ『￣；１Ｎ，ｊ－『司 ！全仅Ｉ ｆ Ｉ ｌ托 道 什｛ｔ 算法 Ｊ： 电子科技火学学报．２Ｏｌ６（１】：４８—５３ ９ 吴翔字，沈蜚，府友喜．室内环境下２．６（；Ｈｚ Ｉｔ，仆 ｍ全舣｝‘ｒ１ １： 扰信道测量与建使ｌＪ：电子学报．２（１Ｉ ５，４３（Ｉ）：１—６． １０ｊ王俊，赵宏志．卿胡进．等．ｆ一】时同 顷全双Ｉ’场射一Ｉ 的ｑｔ ｝ ！城ｒｊ适 应ｆ：扰抵消：Ｊ：．电子与 ０、学｛Ｉ｛，２０１４．３６（６）：１４３５一Ｉ４４０ ｌ１ １ Ｊ卞字 ，马瓶．李 等． 频【【１ｌ时全双１‘ 络ｌ 执分 瞍淌除，Ｊ 法研究 Ｊ］．电信网技术．２０１４（１ １）：２８—３２． １１２ Ｊ工丹，蘸开枝．拿 洲． 频同时全双１ 数宁ｒ１ ｆ执￣ＩＵ．ｉ ｊ ‘法 Ｊ 计算机懂用研究，２０１６．３３（８）：２２４ｌ＿２２４５． ｆ１３ｊ徐强，全欣．潘文生，等同时同频全烈ｌ 【 Ｔ 颂Ｆ１ ｆ扰抑制能 力分析及实验验证 Ｊ ．电于ｂｆ．息 ｝Ｉ｛．２０１４．３６（３）：６６２ ６６８． 作者简介： 张Ｋ青，毕业于中科院长春物理６Ｉｆ究所．高级１：程ｌＩＩｉｊ．颁ｌ＝ 要从事计算机阴络和移动通ｆ撒术翱 Ｔ＝作
