雙工通信傳輸模式選擇方法、裝置及雙工通信方法、系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種雙工通信傳輸模式選擇方法、裝置 及雙工通信方法、系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)雙向通信系統(tǒng)，兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)都工作在半雙工模式，需要兩個(gè)時(shí)隙 才能實(shí)現(xiàn)信息交換。因此，點(diǎn)到點(diǎn)的全雙工雙向通信被提出來，W提高系統(tǒng)的可達(dá)速率。全 雙工雙向通信系統(tǒng)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都能同時(shí)同頻進(jìn)行發(fā)送和接收，因此只需一個(gè)時(shí)隙就能完成 一次符號(hào)交換，理論上可W使系統(tǒng)的頻譜利用率倍增。然而，全雙工模式下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部 的發(fā)送端到接收端的自干擾很嚴(yán)重，會(huì)造成有用信號(hào)無法接收。因此，自干擾的消除是該系 統(tǒng)性能的一個(gè)瓶頸，需要采取已有的方案，如天線隔離、模擬域消除、數(shù)字域消除等來消除 自干擾。實(shí)際當(dāng)中，由于器件的不理想等特性，自干擾不可能完全消除，總會(huì)有殘余的自干 擾，造成性能損失。
[0003] 同時(shí)，在雙向通信中，當(dāng)兩邊的發(fā)送端均配備多根天線時(shí)，可W采用波束成型的方 式，提高系統(tǒng)的性能，該需要建立在假設(shè)接收端能夠?qū)⒗硐胄诺佬畔⒎答伣o發(fā)送端的基礎(chǔ) 上。實(shí)際系統(tǒng)當(dāng)中，接收端到發(fā)送端的反饋信道的容量是有限的。為了滿足反饋鏈路的容 量要求，往往是在發(fā)送和接收端共享一個(gè)碼本，接受端先將信道信息根據(jù)碼本進(jìn)行量化，然 后將量化信息在碼本中的序號(hào)通過有限的比特?cái)?shù)反饋給發(fā)送端，最后發(fā)送端根據(jù)反饋的序 號(hào)從碼本中恢復(fù)出信道信息。該種方案就會(huì)導(dǎo)致發(fā)送端獲得的信道信息與真實(shí)的信道信息 之間存在一定的量化誤差，該種誤差與反饋的比特?cái)?shù)和采用的碼本有關(guān)。
[0004] 在信道量化誤差、殘余自干擾等諸多因素的影響下，全雙工的點(diǎn)到點(diǎn)雙向通信的 性能并不一定比半雙工優(yōu)越，在殘余自干擾比較大的情況下反而可能惡化。因此，有必要 根據(jù)兩種傳輸模式下的系統(tǒng)性能在全雙工/半雙工之間進(jìn)行自適應(yīng)切換，W提高系統(tǒng)的性 能。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)采用系統(tǒng)可達(dá)傳輸速率作為衡量系統(tǒng)性能的指標(biāo)，根據(jù)實(shí)際信道的不同 狀態(tài)，在兩種傳輸模式間自適應(yīng)切換。然而，由于可達(dá)傳輸速率的閉式解表達(dá)式繁瑣，計(jì)算 復(fù)雜度高，所消耗的計(jì)算資源及計(jì)算時(shí)間過大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種雙工通信傳輸模式 選擇方法、裝置及雙工通信方法、系統(tǒng)，在全雙工/半雙工之間進(jìn)行自適應(yīng)切換W提高通信 系統(tǒng)性能的同時(shí)，所消耗的計(jì)算資源和計(jì)算時(shí)間更少。
[0007] 本發(fā)明雙工通信傳輸模式選擇方法，通過比較全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系 統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率緊致界來選擇傳輸模式：選擇可達(dá)傳輸速率緊致界較高的傳輸模式。
[0008] 優(yōu)選地，系統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率緊致界根據(jù)量化信道狀態(tài)信息、路徑功率衰減因子 和殘留自干擾強(qiáng)度方差計(jì)算得到。
[0009] 進(jìn)一步地，全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率緊致界和gg。 按照W下公式計(jì)算得到：
[0012] 其中，L是通信節(jié)點(diǎn)所配備的發(fā)送天線數(shù)
口I!為 殘留自干擾強(qiáng)度方差，P表示發(fā)送符號(hào)的平均功率，6 = 2"片(2"，^-)為信道量化誤差，其中 B是信道狀態(tài)信息量化比特?cái)?shù)，0(?)是貝塔函數(shù)；1]) (?)是雙伽馬函數(shù)；
其中El(?)是第一階指數(shù)積分函數(shù)。
[0013] 一種雙工通信方法，包括自適應(yīng)選擇傳輸模式的步驟，使用如上任一技術(shù)方案所 述方法選擇傳輸模式。
[0014] 本發(fā)明雙工通信傳輸模式選擇裝置，包括系統(tǒng)性能評(píng)估單元和傳輸模式選擇單 元，所述系統(tǒng)性能評(píng)估單元用于計(jì)算全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率 緊致界；所述傳輸模式選擇單元用于根據(jù)系統(tǒng)性能評(píng)估單元的計(jì)算結(jié)果選擇傳輸模式：選 擇可達(dá)傳輸速率緊致界較高的傳輸模式。
[0015] 優(yōu)選地，系統(tǒng)性能評(píng)估單元根據(jù)量化信道狀態(tài)信息、路徑功率衰減因子和殘留自 干擾強(qiáng)度方差計(jì)算系統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率緊致界。
[0016] 進(jìn)一步地，全雙工和半雙工兩種傳輸模式下系統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率緊致界和Khu按照W下公式計(jì)算得到：
，
[0019] 其中，L是通信節(jié)點(diǎn)所配備的發(fā)送天線數(shù)；
口I!為踐 留自干擾強(qiáng)度方差，P表示發(fā)送符號(hào)的平均功率
為信道量化誤差，其中B 是信道狀態(tài)信息量化比特?cái)?shù)，0(?)是貝塔函數(shù)；(?)是雙伽馬函數(shù)：
其中El(?)是第一階指數(shù)積分函數(shù)。
[0020] -種雙工通信系統(tǒng)，包括如上任一技術(shù)方案所述雙工通信傳輸模式選擇裝置。
[0021] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0022] (1)與假設(shè)發(fā)送端已知精確信道信息的理想情況相比，本發(fā)明可W有效地抵制實(shí) 際系統(tǒng)中量化誤差和路徑功率損耗等非理想因素造成的性能惡化，從而獲得更高的系統(tǒng)傳 輸速率；
[0023] (2)該發(fā)明與單純工作在全雙工模式的雙向通信相比，自適應(yīng)地根據(jù)信道信息和 自干擾的消除效果在全雙工和半雙工之間進(jìn)行選擇，當(dāng)自干擾消除效果不好時(shí)，不采用全 雙工模式而采用半雙工模式，降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，同時(shí)避免了性能下降；
[0024] (3)本發(fā)明利用系統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率緊致界作為兩種傳輸模式的評(píng)價(jià)指標(biāo)，不僅 可在全雙工/半雙工之間進(jìn)行自適應(yīng)切換，提高了通信系統(tǒng)性能，同時(shí)所消耗的計(jì)算資源 和計(jì)算時(shí)間更少。
【附圖說明】
[00巧]圖1為本發(fā)明雙工通信系統(tǒng)的一種具體結(jié)構(gòu)的原理框圖；
[0026] 圖2為發(fā)送天線數(shù)L=8,不同反饋比特?cái)?shù)情況下，兩種雙工模式的可行域隨發(fā)送 信噪比和殘留自干擾功率的變化關(guān)系圖；
[0027] 圖3為發(fā)送天線數(shù)L = 8,反饋比特?cái)?shù)B = 30情況下，q =化,,,，/巧的等值線圖， 圖中的數(shù)字表示等值線的值。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0029] 本發(fā)明在分析實(shí)際雙工通信系統(tǒng)中存在的信道狀態(tài)信息量化誤差、路徑功率損耗 和殘余自干擾等多種非理想因素的基礎(chǔ)上，提出利用全雙工和半雙工模式下系統(tǒng)的可達(dá)傳 輸速率緊致界作為傳輸模式選擇的依據(jù)，從而提高系統(tǒng)性能。
[0030] 本發(fā)明利用量化信道狀態(tài)信息、路徑功率衰減因子和殘留自干擾強(qiáng)度方差計(jì)算系 統(tǒng)的可達(dá)傳輸速率緊致界，具體地，
[0031] 全雙工模式下，系統(tǒng)可達(dá)傳輸速率的緊致界為：
[0032]
[0033] 式中，L是通信節(jié)點(diǎn)所配備的發(fā)送天線數(shù)，
其中P表示 發(fā)送符號(hào)的平均功率，
為信道量化誤差，其中B是信道