本文關(guān)鍵詞：同時(shí)同頻全雙工自干擾抑制關(guān)鍵技術(shù)研究與驗(yàn)證　出處：《電子科技大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 同時(shí)同頻全雙工 自干擾抑制 自干擾信道估計(jì) LTE

【摘要】：同時(shí)同頻全雙工以相同的時(shí)間和相同的頻率發(fā)送接收信號(hào),與頻分雙工和時(shí)分雙工相比,理想情況下最高可獲得兩倍的頻譜利用率,是提高下一代無(wú)線和有線通信系統(tǒng)容量的有效措施之一。然而,同時(shí)同頻全雙工的發(fā)射信號(hào)干擾了遠(yuǎn)端過(guò)來(lái)期望信號(hào)的檢測(cè)。如何抑制發(fā)射信號(hào)對(duì)自身接收的這種自干擾,工程實(shí)現(xiàn)中有什么挑戰(zhàn)?本文針對(duì)這些問題進(jìn)行研究。首先,分析并驗(yàn)證了同時(shí)同頻全雙工的射頻自干擾抑制能力。在現(xiàn)實(shí)的工程約束條件下,分析了自干擾功率、帶寬、幅度調(diào)整誤差、相位調(diào)整誤差對(duì)自干擾抑制能力影響,給出了閉合解析表達(dá)式,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)與分析結(jié)果表明,在自干擾信號(hào)帶寬為20MHz、自干擾功率為-10dBm的條件下,當(dāng)幅度調(diào)整誤差為0.005dB、相位調(diào)整誤差為0.05度時(shí),射頻自干擾抑制能力達(dá)到51.2dB。其次,分析并驗(yàn)證了同時(shí)同頻全雙工的數(shù)字自干擾抑制能力。針對(duì)頻域重建自干擾抑制方法,在自干擾信道為多徑瑞麗衰落信道的條件下,分析了自干擾功率、自干擾信道估計(jì)誤差對(duì)數(shù)字自干擾抑制能力影響,給出了閉合解析表達(dá)式,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)與分析結(jié)果表明,當(dāng)自干擾信號(hào)帶寬為20MHz、干噪比為40dB時(shí),數(shù)字自干擾抑制能力達(dá)到31.2dB。再次,針對(duì)自干擾信道估計(jì)誤差會(huì)惡化數(shù)字自干擾抑制能力的問題,提出了一種可變窗長(zhǎng)離散傅里葉變換信道估計(jì)算法,提高了低干噪比下自干擾信道估計(jì)的精度。數(shù)值分析和仿真結(jié)果表明,在萊斯自干擾信道的條件下,干噪比為15dB時(shí),可變窗長(zhǎng)離散傅里葉變換信道估計(jì)算法相對(duì)于最小二乘信道估計(jì)能帶來(lái)約2.2dB的自干擾抑制能力提升。最后,針對(duì)LTE的應(yīng)用場(chǎng)景,聯(lián)合射頻自干擾抑制和數(shù)字自干擾抑制,設(shè)計(jì)了單發(fā)單收LTE同時(shí)同頻全雙工工程樣機(jī)。分析了LTE同時(shí)同頻全雙工系統(tǒng)對(duì)自干擾抑制能力需求,設(shè)計(jì)了自干擾抑制工程實(shí)現(xiàn)方案。工程樣機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明,在自干擾功率為-10dBm的條件下,射頻與數(shù)字聯(lián)合自干擾抑制能力達(dá)到70dB,LTE同時(shí)同頻全雙工雙向數(shù)據(jù)速率提高了一倍。論文工作為同時(shí)同頻全雙工自干擾抑制技術(shù)提供了理論和方法支撐,部分成果得到了工程驗(yàn)證。研究結(jié)果可應(yīng)用于中繼系統(tǒng)、軍用無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)以及下一代無(wú)線和有線通信系統(tǒng)中。
[Abstract]:At the same time, the same frequency full duplex transmits the received signal at the same time and the same frequency. Compared with the frequency division duplex and time division duplex, the highest spectrum efficiency can be obtained in the ideal situation. It is one of the effective measures to improve the capacity of the next generation wireless and wired communication systems. At the same time, the same frequency full-duplex signal interferes with the detection of the expected signal from the far end. How to suppress the self-interference of the transmitted signal to itself, what are the challenges in the engineering implementation? In this paper, these problems are studied. Firstly, the capability of simultaneous full-duplex RF self-interference suppression is analyzed and verified. Under the practical engineering constraints, the self-interference power and bandwidth are analyzed. The effect of amplitude adjustment error and phase adjustment error on the ability of self-interference suppression is discussed. The closed analytical expression is given, and the experimental results are verified. When the self-interference signal bandwidth is 20MHz and the self-interference power is -10dBm, when the amplitude adjustment error is 0.005dB, the phase adjustment error is 0.05 degrees. The radio frequency self-interference suppression ability is 51.2 dB. Secondly, the digital self-interference suppression capability of full-duplex with the same frequency is analyzed and verified. Under the condition that the self-interference channel is a multi-path Rayleigh fading channel, the influence of self-interference power and self-interference channel estimation error on the digital self-interference suppression ability is analyzed, and the closed analytical expression is given. The experimental results show that when the bandwidth of the self-interference signal is 20MHz and the ratio of interference to noise is 40dB, the ability of digital self-interference suppression can reach 31.2 dB. Aiming at the problem that the estimation error of self-interference channel will worsen the ability of digital self-interference suppression, a channel estimation algorithm with variable window length discrete Fourier transform (DFT) is proposed. The accuracy of self-interference channel estimation under low signal-to-noise ratio is improved. Numerical analysis and simulation results show that under the condition of Les self-interference channel, the ratio is 15dB. The variable window length discrete Fourier transform channel estimation algorithm can improve the self-interference suppression ability of about 2.2 dB compared with the least square channel estimation. Finally, the application scenario of LTE is proposed. Combined with RF self-interference suppression and digital self-interference suppression, a single-send and single-receive LTE simultaneous cofrequency full-duplex engineering prototype is designed, and the demand for self-interference suppression capability of LTE simultaneous co-frequency full-duplex system is analyzed. The experimental results show that under the condition of self-interference power of -10 dBm, the combined radio frequency and digital self-interference suppression ability can reach 70 dB. The bidirectional data rate of simultaneous full duplex of LTE is doubled. The work of this paper provides theoretical and methodological support for simultaneous full duplex self-interference suppression. The results can be applied to relay system, military wireless communication system, wireless local area network and the next generation wireless and wired communication system.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5;TP393.01

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本文編號(hào)：1437243