本发明属于通信技术领域， 尤其涉及一种全双工通信中有用信号的获取方 法、 装置及系统。 背景技术

在运营商的移动网络， 基站与覆盖范围内的多个用户终端进行通信。 基站 与终端之间的通信是双向的， 基站向终端发送信号的过程叫做下行通信， 终端 向基站发送信号的过程叫做上行通信。 全双工技术在相同时频资源上实现上 下行的同时传输， 它的频谱效率是单工和半双工的两倍。 现有全双工技术收发 信机的发射和接收还是使用不同的天线和射频 通道， 因为目前还没有实验样机 证明使用相同天线或射频通道可以到达要求的 结果。 全双工技术需要解决的问 题是如果处理同一收发信机的发射信号对接收 信号的干扰， 我们把本机的发射 信号对接收信号的干扰称为自干扰， 也即研究集中在如何进行自干扰删除。 现 有的自干扰删除技术主要有基于参考天线干扰 删除技术以及基于向量空间干扰 避免技术。

如图 1所示， 基于参考天线干扰删除技术中的全双工通信终 端包括本地发 射天线、 本地接收天线以及本地参考天线， 通过幅度与相位校正网络， 调整本 地参考天线所接收的来自本地发射天线的强干 扰信号的相位和幅度， 使之与本 地接收天线所接收的来自本地发射天线的强干 扰信号幅度和相位尽可能相同， 这样， 通过干扰对消处理， 就能抵消掉本地接收天线所接收的来自本地发 射天 线的强干扰信号， 而保留来自通信对端发射天线的有用信号。 然而， 该基于参 考天线干扰删除技术需要专门的参考天线来重 构接收天线接收到的自干扰信 号， 且参考天线的数量受到本机发射的数据流数或 称发射数据流数的限制。 比 如全双工信机要在发射流数最多， 也即发射数据流数等于发射天线数量时也能 使用， 需要同等数量的参考天线才能保证重构全部接 收天线处的自干扰信号。

基于向量空间干扰避免技术的全双工通信机在 在自干扰信道的零空间上发 射信号， 干扰信号空间与接收信号空间互为零空间， 从而尽可能减少接收天线 处的自干扰强度。 该技术要求发射天线的数目不小于本机接收天 线的数目与另 一个信机接收天线数目之和， 例如假设发射天线数目为 2M, 本地和对端信机 的接收天线数目都是 M。 本地发射天线到本地接收天线的信道矩阵为 那 么根据零空间映射的性质， 本地发射的预编码矩阵为 P _u 需要满足条件： H _u P _u =0„ 然而， 该基于向量空间干扰避免技术中本机在不同信 道空间方向上 发射的数据流数不能大于自干扰信道零空间的 秩， 否则接收端就会收到很强的 自干扰信号。

因而， 从上述说明可以看出， 现有应用在全双工通信中的自干扰删除技术 均存在限制条件， 比如参考天线的数量受到本机发射的数据流数 的限制， 或者 本机在不同信道空间方向上发射的数据流数不 能大于自干扰信道零空间的秩 等， 使得自干扰信号的删除方法不够灵活、 有效， 也即有用信号的获取方法不 够灵活、 有效等。 技术问题

本发明实施例的目的在于提供一种全双工通信 中有用信号的获取方法、 装 置及全双工通信系统， 旨在解决由于现有自干扰信号删除技术存在灵 活性、 有 效性不足， 导致有用信号的获取方法不够灵活、 有效的问题。 技术解决方案

本发明实施例是这样实现的， 一种全双工通信中有用信号的获取方法， 所 述方法包括：

根据全双工通信中本地发射天线与本地接收天 线之间的自干扰信道矩阵， 获取自干扰信道矩阵的零空间的基向量和维数 ；

根据所述零空间的基向量和维数， 以及信道条件和业务信息， 获取在所述 自干扰信道矩阵的零空间中传输的发射数据流 以及在所述干扰信道矩阵的行向 量空间中传输的发射数据流数；

当在所述干扰信道矩阵的行向量空间中传输的 发射数据流数不为零时， 根 据所述在所述自干扰信道矩阵的零空间中传输 的发射数据流、 发射预编码矩阵 函数及所述自干扰信道矩阵， 获取所述本地接收的有用信号。

本发明实施例的另一目的在于提供一种全双工 通信中有用信号的获取装 置， 所述装置包括：

零空间信息获取单元， 用于根据全双工通信中本地发射天线与本地接 收天 线之间的自干扰信道矩阵，获取所述自干扰信 道矩阵的零空间的基向量和维数； 数据流获取单元， 用于根据所述零空间的基向量和维数， 以及信道条件和 业务信息， 获取在所述自干扰信道矩阵的零空间中传输的 发射数据流以及在所 述干扰信道矩阵的行向量空间中传输的发射数 据流数； 以及

有用信号获取单元， 用于当在所述干扰信道矩阵的行向量空间中传 输的发 射数据流数不为零时， 根据所述在所述自干扰信道矩阵的零空间中传 输的发射 数据流、 发射预编码矩阵函数及所述自干扰信道矩阵， 获取所述本地接收的有 用信号。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包括上 述全双工通信中有用信号的 获取装置的全双工通信系统。 有益效果

本发明实施例通过全双工通信中本地发射天线 与本地接收天线之间的自干 扰信道矩阵， 获取自干扰信道矩阵的零空间的基向量和维数 ， 根据该零空间的 基向量和维数， 以及信道条件和业务信息， 获取在该自干扰信道矩阵的零空间 中传输的发射数据流以及在该干扰信道矩阵的 行向量空间中传输的发射数据流 数， 实现了在该干扰信道矩阵的行向量空间中传输 的发射数据流数不为零时， 能够根据在该自干扰信道矩阵的零空间中传输 的发射数据流、 发射预编码矩阵 函数及该自干扰信道矩阵， 有效地获取本地接收的有用信号， 解决了由于现有 自干扰信号删除技术存在灵活性、 有效性不足， 导致有用信号的获取方法不够 灵活、 有效的问题， 提高了获取有用信号的灵活性、 有效性等。 附图说明

图 1是现有技术中基于参考天线干扰删除技术的� �理框图；

图 2是本发明第一实施例提供的全双工通信中有� �信号的获取方法的实现 流程图；

图 3是本发明第二实施例提供的全双工通信中有� �信号的获取装置的结构 图。 本发明的实施方式

为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

本发明实施例通过获取自干扰信道矩阵的零空 间的基向量和维数， 进而根 据该零空间的基向量和维数， 以及信道条件和业务信息， 确定在该自干扰信道 矩阵的零空间中传输的发射数据流以及在该干 扰信道矩阵的行向量空间中传输 的发射数据流数， 判断当该自干扰信道矩阵的行向量空间中传输 的数据流数不 为零时， 设置参考天线个数， 确定本地参考天线的接收信号在自干扰信道矩 阵 行向量空间中的分量， 并最终结合该接收天线的接收信号， 获取本地接收到的 有用信号， 从而可以根据发射数据流数及该自干扰信道矩 阵的零空间的维数之 间的大小关系， 结合参考天线干扰删除和向量空间干扰避免技 术共同解决了全 双工通信中自干扰问题。 实施例一：

图 2示出了本发明第一实施例提供的全双工通信� �有用信号的获取方法的 实现流程， 详述如下：

在步骤 S201中，根据全双工通信中本地发射天线与本� �接收天线之间的自 干扰信道矩阵， 获取自干扰信道矩阵的零空间的基向量和维数 。

在全双工通信过程中， 假设全双工信机的预先设有 n根本地发射天线， r 根本地接收天线， 那么本地发射天线到本地接收天线的自干扰信 道矩阵 Jr(t)的 维数为 r*n, Jr(t)也表示该发射天线到该接收天线的信道响� ��矩阵函数， 该 Jr(t) 中第 i行第 j列的元素代表第 j根本地发射天线到第 i根本地接收天线之间的信 道响应。 此时， 发射信号向量空间维数是 n, 若 Jr(t)的秩为 r, 即行向量空间的 维度是 r, 那么自干扰信道矩阵的零空间维数是 (n-r), 也可以获知该发射信号的 发射数据流数为 s , s不大于 n, 零空间的基向量为 (n-r)个 n维的正交向量。

在步骤 S202中，根据该零空间的基向量和维数，以及� �道条件和业务信息， 获取在该自干扰信道矩阵的零空间中传输的发 射数据流以及在该干扰信道矩阵 的行向量空间中传输的发射数据流数。

其中， 该信道条件包括两个通信信机之间的传输信道 矩阵， 和 /或周边其他 信机干扰信号的空间方向等， 根据通信双方之间的信道矩阵确定在该信道矩 阵 条件下， 本地发射天线的发射数据流对应的发射预编码 矩阵函数； 该业务信息 包括数据业务的发射数据流和时延要求， 则根据该业务信息可以选择传输的数 据流和获取对应的预编码矩阵函数， 由此得到在自干扰信道矩阵的行向量空间 中传输的发射数据流数， 也能够获取在该自干扰信道矩阵的零空间中传 输的发 射数据流。 且在该干扰信道矩阵的零空间中传输的不同信 道空间方向发射的数 据流数不大于该自干扰信道矩阵的零空间的维 数。

在步骤 S203中，当在该干扰信道矩阵的行向量空间中� �输的发射数据流数 不为零时， 根据在该自干扰信道矩阵的零空间中传输的发 射数据流、 发射预编 码矩阵函数及该自干扰信道矩阵， 获取该本地接收的有用信号。

具体地， 当在该干扰信道矩阵的行向量空间中传输的发 射数据流数不为零 时， 设置本地参考天线个数不小于在自干扰信道矩 阵行向量空间中传输的数据 流数， 并可以获取落在发射预编码矩阵函数在该自干 扰信道矩阵行向量空间中 的分量， 以及获取发射预编码矩阵函数在该自干扰信道 矩阵零向量空间中的分 量。

在具体实施过程中， 当在该干扰信道矩阵的行向量空间中传输的发 射数据 流数为零， 则所有的自干扰信号都可以投影到自干扰信道 矩阵的零空间上， 以 避免其对本地接收天线的影响， 具体可以根据预设的基于向量空间干扰避免技 术， 接收天线几乎接收不到落在该自干扰信道矩阵 零空间中的自干扰信号， 从 而本地接收的有用信号即为本地接收天线的接 收信号。

当发射信号落在自干扰信道的行向量空间中时 ， 或者说在自干扰信道矩阵 行向量空间中产生自干扰信号，将落在零空间 之外的自干扰信号称为泄漏干扰， 该泄漏干扰中包含的数据流为泄露数据流， 则至少需要 S，根参考天线来重构泄 露干扰， 其中 S，为落在该自干扰信道矩阵行向量空间中的� �射数据流数， 也即 参考天线的数量不少于泄漏数据流的数量 s，。

其中， 步骤 S203具体包括以下步骤：

获取发射预编码矩阵函数 P _x (t)在该自干扰信道矩阵零向量空间中的分 量 P丄 x(t);

根据在该自干扰信道矩阵的零空间中传输的发 射数据流 X^t) 发射预编码 矩阵函数在该自干扰信道矩阵零空间中的分量 P^x t)及该本地发射天线到该本 地参考天线的信道响应矩阵函数 Jref(t), 获取本地参考天线的接收信号在该自 干扰信道矩阵行向量空间中的分量 Y，ref(t);

根据该本地参考天线的接收信号在该自干扰信 道矩阵行向量空间中的分量 Y，ref(t)、 该自干扰信道矩阵 Jr(t)及该本地发射天线到该本地参考天线的信� ��响 应矩阵函数 Jref(t), 获取该本地接收的有用信号。 在本发明实施例中， 假设落在该自干扰信道矩阵行向量空间中的发 射数据 流数不为零， 设为 S，。 由于自干扰信道矩阵零空间中的自干扰很小， 只需要考 虑落在自干扰信道矩阵行向量空间中的自干扰 信号， 则获取与该落在自干扰信 道矩阵零空间中的自干扰信号对应的预编码矩 阵函数 如果需要删除零 空间中的自干扰， 则可以基于向量空间的干扰避免技术进行处理 ， 本发明实施 例忽略零空间中的自干扰， 以更有效地进行行向量空间中的自干扰删除操 作。

具体地， 根据如下预设的参考天线的接收信号在自干扰 信道矩阵行向量空 间中的分量获取关系， 获取本地参考天线的接收信号在该自干扰信道 矩阵行向 量空间中的分量 Y'ref(t):

Y，ref(t) = Yref(t)-Jref(t) ® P丄 _x (t) ® X丄 (t) , ( 1 ) 其中， Yref(t)表示该本地参考天线的接收信号， Jref(t)表示该本地发射天线 到该本地参考天线的信道响应矩阵函数。

进一步， 根据如下预设的接收天线的有用信号获取关系 ， 获取该本地接收 的有用信号 Y(t):

Y(t)=Yr(t)-Jr(t) (χ) Jref ^-1 (t) ® Y'ref(t) , ( 2 ) 其中， Yr(t)表示该本地接收天线的接收信号， Jref ^t)表示对该 Jref(t)进行 逆运算后的值， Jr(t)表示该自干扰信道矩阵或称该本地发射天� ��到该接本地收 天线的信道响应矩阵函数。

在具体实施过程中， 在不考虑接收天线收到的加性噪声的情况下， 通信本 地的该接收天线的接收信号 Yr(t)除了接收来自通信对端发送的信号之外， 由于 近场空间耦合， 还会收到本地发射天线发送的耦合信号， 该耦合信号可以通过 Jr(t) (8) Px(t) (χ) X(t)计算获取， Px(t)表示信道响应矩阵函数的发射预编码矩阵� �� 数， X(t)表示该发射天线的发射数据流， 维数为 n* l。 而在本发明实施例中， 不 考虑自干扰信道矩阵零空间中的自干扰信号， 需要获取本地参考天线的接收信 号在所述自干扰信道矩阵行向量空间中的分量 ， 则根据发射预编码矩阵函数在 所述自干扰信道矩阵零空间中的分量 pi _X (t)、 在该自干扰信道矩阵的零空间中 传输的发射数据流 及该本地发射天线到该本地参考天线的信道响 应矩阵 函数 Jref(t), 从而可以利用上述公式（1 )获取该本地参考天线的接收信号在该 自干扰信道矩阵行向量空间中的分量 Y，ref(t)。

进一步地， 通过本地参考天线的接收信号在该自干扰信道 矩阵行向量空间 中的分量 Y，ref(t) , 该本地发射天线到该本地参考天线的信道响应 矩阵函数 Jref(t), 该本地发射天线到该接本地收天线的信道响应 矩阵函数 Jr(t), 以及该本 地天线的接收信号， 结合上述公式（2 )获取本地接收到的有用信号 Y(t)。

其中， 假设全双工信机的预先设有 n根本地发射天线， r根本地接收天线， 那么本地发射天线到本地接收天线的自干扰信 道矩阵 Jr(t)的维数为 r*n,由于落 在该自干扰信道矩阵行向量空间中的发射数据 流数为 s，， 那么重构接收天线处 自干扰所需要的参考天线数目也为 s，， 并假设落在该自干扰信道矩阵零空间中 的数据流数为 s" , Y'ref(t)的维数 s'*l , Yref(t)的维数为 s'*l , Jref(t)的维数为 s'*n, P丄 x(t)的维数为 n*s" , X丄 (t)的维数为 s"* l , Yr(t) 的维数为 r*l。 另外若该矩 阵函数 Jref(t)不满足行满秩条件， 则可以通过适当调整参考天线的位置， 以更 新该 Jref(t), 直至满足行满秩条件为止。

在本发明实施例中， 该全双工通信中有用信号的获取方法实现了根 据自干 扰信道矩阵的行向量空间中传输的数据流数灵 活选择相关自干扰删除技术， 具 体地， 在该自干扰信道矩阵的行向量空间中传输的数 据流数不为 0时， 能够根 据现有的基于参考天线的干扰删除技术解决本 地接收天线处的自干扰问题， 此 时， 根据发射预编码矩阵函数落在该自干扰信道矩 阵行向量空间中的分量、 在 该自干扰信道矩阵的零空间中传输的发射数据 流等， 获取该接收信号中的有用 信号， 也使得在本地参考天线的个数不小于落在自干 扰信道矩阵行向量空间中 的发射数据流数的条件下， 可根据实际情况灵活调整个数， 且发射数据流数可 以大于自干扰信道矩阵零空间的维数等， 最终提高了自干扰删除技术、 有用信 号的获取技术的灵活性及有效性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例 方法中的全部或部分步骤是 可以通过程序来指令相关的硬件来完成， 所述的程序可以存储于一计算机可读 取存储介质中， 所述的存储介质， 如 ROM/RAM、 磁盘、 光盘等。 实施例二：

图 3示出了本发明第二实施例提供的全双工通信� �有用信号的获取装置的 结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该全双工通信中有用信号的获取装置可以全双 工通信系统中， 该全双工通 信中有用信号的获取装置包括零空间信息获取 单元 31、 数据流获取单元 32以 及有用信号获取单元 33 , 其中：

零空间维数获取单元 31 , 用于根据全双工通信中本地发射天线与本地接 收 天线之间的自干扰信道矩阵，获取该自干扰信 道矩阵的零空间的基向量和维数。

在全双工通信系统中， 若全双工信机的本地预先设有 n根发射天线， r根 接收天线， 那么发射信号向量空间维数是 n, 自干扰信道矩阵的零空间维数是 (n-r), 获取的发射信号的发射数据流数为 s, s不大于 n。 假设一个全双工信机 包括 4根发射天线， 3根接收天线，则获取自干扰信道矩阵的零空� �的维数为 1 , 发射天线到接收天线的自干扰信道矩阵 Jr(t)的维数为 3*4, Jr(t)也表示该发射天 线到该接收天线的信道响应矩阵函数， 假设该 Jr(t)在时域上是沖击函数， 而在 通信频道上为常值函数， 可以用 Jr表示。

数据流获取单元 32 , 用于根据该零空间的基向量和维数， 以及信道条件和 业务信息， 获取在该自干扰信道矩阵的零空间中传输的发 射数据流以及在该干 扰信道矩阵的行向量空间中传输的发射数据流 数。

有用信号获取单元 33 , 用于当在该干扰信道矩阵的行向量空间中传输 的发 射数据流数不为零时，根据在该自干扰信道矩 阵的零空间中传输的发射数据流、 发射预编码矩阵函数及该自干扰信道矩阵， 获取该本地接收的有用信号。

在本发明实施例中， 该有用信号获取单元 33具体包括：

矩阵分量获取单元 331 , 用于获取发射预编码矩阵函数在该自干扰信道 矩 阵零向量空间中的分量 P _X (t);

参考分量获取单元 332, 用于根据在该自干扰信道矩阵的零空间中传输 的 发射数据流 X t)、 发射预编码矩阵函数在该自干扰信道矩阵零空 间中的分量 P^xCt) 及该本地发射天线到该本地参考天线的信道响 应矩阵函数 Jref(t), 获取 本地参考天线的接收信号在该自干扰信道矩阵 行向量空间中的分量 Y，ref(t); 以 及

有用信号获取子单元 333 , 用于根据该本地参考天线的接收信号在该自干 扰信道矩阵行向量空间中的分量 Y，ref(t)、该自干扰信道矩阵 Jr(t)及该本地发射 天线到该本地参考天线的信道响应矩阵函数 Jref(t), 获取该本地接收的有用信 号。

其中， 该参考分量获取单元 332具体用于根据上述公式（ 1 ), 获取本地参 考天线的接收信号在该自干扰信道矩阵行向量 空间中的分量 Y，ref(t):该有用信 号获取子单元 333具体用于根据上述公式（ 2 )获取该本地接收的有用信号 Y(t)。

当自干扰信道矩阵行向量空间中的发射数据流 为零时， 所有的自干扰信号 都可以通过在自干扰信道矩阵的零空间上投影 ， 以避免其对本地接收天线的影 响， 具体地， 可以利用干扰避免单元根据预设的基于向量空 间干扰避免技术， 自干扰信号落在该自干扰信道矩阵零空间中， 该本地接收的有用信号为该接收 天线的接收信号。 或者， 当在该干扰信道矩阵的行向量空间中传输的发 射数据 流数为零时， 该本地接收的有用信号为该本地接收天线的接 收信号。

在本发明实施例中， 以一个全双工信机包括 4根发射天线， 3根接收天线 为例， 该自干扰信道矩阵的零空间的维数为 1 , 当在该干扰信道矩阵的行向量 空间中传输的发射数据流数不为零时， 利用参考天线个数设置单元设置本地参 考天线个数不小于该参考天线个数不小于该落 在该自干扰信道矩阵行向量空间 中的发射数据流数 s，， 也即参考天线的数量不少于泄漏数据流的数量 s，， 此时 获取的与该 Jr对应的发射预编码矩阵为 Px。

假设发射数据流数 s'为 2, 由于自干扰信道矩阵的零空间的维度为 1 , 则可 以将该 1个数据流放在该零空间中传输， 将另一个数据流放在自干扰信道空间 矩阵行向量空间中传输， 则只需要一根本地参考天线接收的信号就可以 重构泄 露干扰数据， 以进行干扰删除。 此时 Px为 4*2的矩阵， Px的一个列向量 Ρ 是落在自干扰信道矩阵零空间的向量或称为发 射预编码矩阵函数 Px在该自干 扰信道矩阵零空间中的分量， 维数为 4*1 , 在该向量方向上传输的数据流几乎 不对本机接收天线产生干扰； ρχ的另一个列向量 pu _x 是落在自干扰信道矩阵行 空间的向量或称为发射预编码矩阵函数 Px在该自干扰信道矩阵行向量空间中 的分量， 在该向量上传输的数据流会对本机接收天线产 生干扰。

本发明实施例提供了一种包括零空间信息获取 单元 31、数据流获取单元 32 以及有用信号获取单元 33的全双工通信中有用信号的获取装置，解决� ��由于现 有自干扰信号删除技术存在灵活性、 有效性不足， 导致有用信号的获取方法不 够灵活、 有效的问题， 达到了当在该干扰信道矩阵的行向量空间中传 输的发射 数据流数不为零时， 仍旧可以设置一定数量的参考天线来重构落在 零空间之外 的自干扰信号， 对该自干扰信号进行删除， 以获取有用信号的目的， 提高了自 干扰删除技术的灵活性， 且在判断发射信号的发射数据流数不大于自干 扰信道 零空间的维数时， 灵活地选择使用现有技术的基于向量空间的干 扰避免技术， 从而尽可能减少接收天线处的自干扰强度。

本发明实施例通过根据全双工通信中本地发射 天线个数及本地接收天线之 间的自干扰信道矩阵， 获取该自干扰信道矩阵的零空间的基向量和维 数， 并根 据该零空间的基向量和维数， 以及信道条件和业务信息， 获取在该自干扰信道 矩阵的零空间中传输的发射数据流以及在该干 扰信道矩阵的行向量空间中传输 的发射数据流数， 当在该干扰信道矩阵的行向量空间中传输的发 射数据流数不 为零时， 根据该自干扰信道矩阵、 发射预编码矩阵函数以及在该自干扰信道矩 阵的零空间中传输的发射数据流， 结合该本地接收天线的接收信号及该本地参 考天线的接收信号， 获取该本地接收的有用信号， 从而可以根据在该自干扰信 道矩阵的行向量空间中传输的发射数据流数是 否为零， 结合参考天线干扰删除 和向量空间干扰避免技术共同解决全双工通信 中自干扰问题， 也提高了解决问 题的灵活性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。