應(yīng)用于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的射頻自干擾消除系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種應(yīng)用于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的射頻自干擾消除系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新穎的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，用戶對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)傳輸容量的需求急劇增加，為了適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)需求，滿足用戶對(duì)未來(lái)新業(yè)務(wù)的要求，未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)需要具備超高速率的傳輸能力，大密度網(wǎng)絡(luò)接入規(guī)模，實(shí)時(shí)化的本地操作以及泛在的寬帶接入能力等。在無(wú)線傳輸技術(shù)方面，為了滿足未來(lái)成指數(shù)增長(zhǎng)的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)與用戶帶寬需求，進(jìn)一步挖掘頻譜資源、提高頻譜效率成為突出問題。提升頻譜效率，即開發(fā)更高階調(diào)制格式，這往往需要很高的成本。頻譜資源的緊張意味著增大可用帶寬的成本也很高。為更高效地利用日益緊張的無(wú)線頻譜資源，下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)無(wú)線全雙工技術(shù)提出了新的需求。與現(xiàn)有的頻分雙工(Frequency-Di vis1nDuplex，F(xiàn)DD)或者時(shí)分雙工(Time-Divis1n Duplex，TDD)系統(tǒng)相比，同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)在同一個(gè)頻率信道上實(shí)現(xiàn)用戶之間的實(shí)時(shí)雙向通信，理論上頻譜效率可以倍增，從而實(shí)現(xiàn)大密度、高效率的網(wǎng)絡(luò)接入。另一方面，現(xiàn)有的無(wú)線通信應(yīng)用主要在低頻段工作，開發(fā)更高頻的無(wú)線頻段是一種有效的擴(kuò)容手段。在目前可利用頻譜資源短缺的情況下，使用同時(shí)同頻全雙工技術(shù)，并且在更高頻率的微波頻段實(shí)現(xiàn)全雙工通信將成為未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的重要選擇。
[0003]同時(shí)同頻全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)將不需要FDD或TDD模式在頻域或時(shí)域上單獨(dú)分離上、下行信道，可以滿足在同一時(shí)刻收發(fā)天線以相同的頻率工作，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)雙向無(wú)線通信。由于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的發(fā)射天線與接收天線在物理位置上的接近，大功率的發(fā)射信號(hào)會(huì)被接收天線接收，對(duì)微弱功率的同頻段接收信號(hào)產(chǎn)生自干擾，即共址干擾。自干擾效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響接收信號(hào)的質(zhì)量，有用信號(hào)將會(huì)煙沒在自干擾信號(hào)中無(wú)法被檢測(cè)到，從而制約著同時(shí)同頻全雙工技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，是全雙工通信系統(tǒng)發(fā)展的一大瓶頸技術(shù)。因此，實(shí)現(xiàn)同時(shí)同頻全雙工通信系統(tǒng)的首要問題就是對(duì)同頻自干擾進(jìn)行消除?；陔娮訉W(xué)方案的自干擾消除系統(tǒng)工作帶寬、工作頻段以及消除性能受電子元件性能的限制。基于光學(xué)的自干擾消除技術(shù)將光學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到自干擾消除系統(tǒng)中，可以支持更高頻段的電信號(hào)在光域進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)自干擾消除系統(tǒng)對(duì)高頻段的擴(kuò)展、在高傳輸帶寬下進(jìn)行自干擾消除?，F(xiàn)有基于光學(xué)方案的自干擾消除技術(shù)中，通常使用馬赫曾德爾調(diào)制器、電吸收調(diào)制器等寬帶調(diào)制器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。利用光器件的特性從接收到的信號(hào)中減去干擾信號(hào)部分，得到微弱的有用接收信號(hào)。這一過程需要復(fù)制自身系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行反相、延時(shí)和衰減以盡量消除接收信號(hào)中的自干擾信號(hào)。
[0004]經(jīng)過文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，JohnSuarez 等人在《IEEE JOURNAL OF QUANTUMELECTRONICS(電氣和電子工程師協(xié)會(huì)量子電子雜志)》(April ,2009)上發(fā)表了題為“Incoherent Method of Optical Interference Cancellat1n for Rad1-FrequencyCommunicat1ns”的文章，首次提出了光學(xué)自干擾消除方案。該方案利用雙平行馬赫曾德爾調(diào)制器的正斜率調(diào)制曲線和負(fù)斜率調(diào)制曲線，用兩個(gè)馬赫曾德爾調(diào)制器分別調(diào)制接收到的信號(hào)和復(fù)制的發(fā)射信號(hào)，其中負(fù)斜率調(diào)制曲線支路的光信號(hào)進(jìn)行必要的衰減和延時(shí)，兩路信號(hào)經(jīng)耦合后進(jìn)入光電探測(cè)器檢測(cè)。這一方案獲得了相對(duì)電學(xué)方案較高頻段的自干擾信號(hào)消除，文獻(xiàn)中報(bào)告在3GHz頻段的單頻點(diǎn)處獲得了73dB的抑制比。由于兩路調(diào)制器相干性不佳，且調(diào)制曲線的飄移對(duì)性能有影響，使自干擾消除帶寬并不是很大，文獻(xiàn)中報(bào)告了 3GHz頻段96MHz帶寬內(nèi)可獲得33dB的抑制比。
[0005]又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，M.P.Chang，M.Fok等人于2013年在《IEEE Microwave andWireless Components Letters(電氣和電子工程師協(xié)會(huì)微波與無(wú)線元件快報(bào))》(Vol.23,Νο.2，2013)上發(fā)表了題為“Optical analog seIf-1nterference cancellat1n usingelectro-absorpt1n modulators”的文章。該方案使用了兩個(gè)電吸收調(diào)制器(EAM)以將電信號(hào)調(diào)制到光載波上，其中EAMl調(diào)制接收到的有用信號(hào)和干擾信號(hào)，EAM 2調(diào)制復(fù)制的發(fā)射信號(hào)。調(diào)制好的信號(hào)分別經(jīng)上下兩分支光路傳輸并在平衡接收機(jī)中耦合，對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行減法運(yùn)算并且將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其中下分支光路對(duì)信號(hào)進(jìn)行衰減和延時(shí)，以匹配并消除上分支光路中的干擾信號(hào)。衰減和延遲都需要精確調(diào)整以獲得最大化的干擾抑制比。實(shí)驗(yàn)獲得了400MHz帶寬內(nèi)的25dB抑制比以及40MHz窄帶寬內(nèi)超過30dB的抑制比。該方案受限于電吸收調(diào)制器的調(diào)制帶寬，對(duì)于更高頻段的頻譜資源仍有開發(fā)利用的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的射頻自干擾消除系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提供的應(yīng)用于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的射頻自干擾消除系統(tǒng)，包括:直接調(diào)制激光器、可調(diào)光延時(shí)線、可調(diào)光衰減器、平衡接收機(jī);所述直調(diào)制激光器的上支路連接至平衡接收機(jī)的第一輸入端，所述直調(diào)制激光器的下支路依次通過可調(diào)光衰減器、可調(diào)光延時(shí)線連接至平衡接收機(jī)的第二輸入端;其中，
[0008]-所述直調(diào)制激光器包括第一射頻信號(hào)輸入端口、第二射頻信號(hào)輸入端口，所述第一射頻信號(hào)輸入端口用于接收由同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的接收天線接收到的有用信號(hào)和自干擾信號(hào);所述第二射頻信號(hào)輸入端口接收復(fù)制得到的同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)發(fā)射天線的發(fā)射信號(hào)；
[0009]-所述可調(diào)光延時(shí)線用于匹配自干擾信號(hào)通過不同路徑所產(chǎn)生的時(shí)延；
[0010]-所述可調(diào)光衰減器用于匹配自干擾信號(hào)的幅度大小；
[0011]-所述平衡接收機(jī)用于接收直調(diào)制激光器上支路、下支路兩路光信號(hào)，并進(jìn)行減法運(yùn)算，獲得有用的光信號(hào)后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)輸出。
[0012]優(yōu)選地，還包括單模光纖，所述直調(diào)制激光器的上支路通過單模光纖連接至平衡接收機(jī)的第一輸入端。
[0013]優(yōu)選地，射頻自干擾消除系統(tǒng)配置在同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的接收天線、發(fā)射天線的后級(jí)。
[0014]優(yōu)選地，復(fù)制得到的同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)發(fā)射天線的發(fā)射信號(hào)是指:從同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的發(fā)射天線前端復(fù)制得到的發(fā)射信號(hào)。
[0015]優(yōu)選地，還包括光接收設(shè)備，所述光接收設(shè)備接收平衡接收機(jī)輸出的電信號(hào)，解調(diào)出消除自干擾后的有用射頻信號(hào)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0017]1、本發(fā)明提供的應(yīng)用于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的射頻自干擾消除系統(tǒng)，通過低成本的直調(diào)激光器能夠在無(wú)線通信常用的頻段內(nèi)獲得相當(dāng)?shù)母蓴_抑制比，在超大帶寬范圍獲得較好的干擾抑制效果。
[0018]2、本發(fā)明提供的應(yīng)用于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的射頻自干擾消除系統(tǒng)中的可調(diào)光延時(shí)線和衰減器，發(fā)揮了光學(xué)器件高精度的優(yōu)勢(shì)，更精確地調(diào)節(jié)下分支路光信號(hào)的幅度和時(shí)延以匹配干擾信號(hào)的幅度和相位。
[0019]3、本發(fā)明提供的應(yīng)用于同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)的射頻自干擾消除系統(tǒng)的寬帶抑制效果良好，相比文獻(xiàn)中的性能，本發(fā)明可獲得6GHz帶寬內(nèi)大于27dB的抑制比，在400MHz帶寬內(nèi)分別在900MHz和2.4GHz頻段處可獲得大于40dB和33dB的抑制比。
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