本文選題：全雙工系統(tǒng) + 自干擾信號��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：本文研究寬帶無線通信全雙工(Full Duplex,FD)多輸入輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系統(tǒng)回波自干擾抑制技術(shù)。針對現(xiàn)有FD系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵難點問題與不足,重點研究了兩類寬帶全雙工系統(tǒng)回波自適應(yīng)干擾抑制方法,包括被動式的自適應(yīng)干擾抑制方法,以及基于空間波束成型(Beamforming)的主動式自適應(yīng)干擾抑制方法。論文首先總結(jié)了現(xiàn)代無線全雙工技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)及其存在關(guān)鍵難點問題;基于典型的MIMO-OFDM系統(tǒng)構(gòu)架和數(shù)學(xué)模型,刻畫了FD系統(tǒng)回波自干擾問題產(chǎn)生的原因、表現(xiàn)及其對系統(tǒng)性能的影響,闡述了全雙工系統(tǒng)的相關(guān)理論基礎(chǔ);隨后,重點介紹了各類信道條件下全雙工系統(tǒng)可達(dá)系統(tǒng)容量的計算方法;進(jìn)一步,分析評價了兩種典型的全雙工自干擾抑制方法,包括模擬域自干擾抑制及數(shù)字域自干擾抑制,通過選取其中具有代表性算法,對其技術(shù)優(yōu)缺點,包括誤碼率、可達(dá)系統(tǒng)容量以及計算復(fù)雜度等方面進(jìn)行了分析評價。以此為基礎(chǔ),鑒于現(xiàn)有FD系統(tǒng)大多基于單天線配置、回波自干擾抑制算法復(fù)雜度高以及多數(shù)算法未考慮非理想衰落信道對傳輸性能影響的缺陷,本文針對多天線寬帶無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)系統(tǒng)框架,首先提出了一種被動式的無線FD-MIMO-OFDM系統(tǒng)基帶回波自干擾抑制方案,該方案結(jié)合天線物理隔離與模擬域回波抵消處理,在數(shù)字域利用歸一化最小均方(Normalized Least Mean Squares,NLMS)學(xué)習(xí)算法自適應(yīng)抵消自干擾信號;給出了該方案詳盡的信號處理流程,從誤碼率性能、系統(tǒng)容量兩個方面分析了該方案的可行性,理論推導(dǎo)了該系統(tǒng)可達(dá)系統(tǒng)容量。理論分析與仿真結(jié)果表明,該方案在采用間距為20cm的天線對時,可實現(xiàn)30dB左右的數(shù)字域基帶抑制效果。自適應(yīng)算法與理想無干擾半雙工(Half Duplex,HD)MIMO系統(tǒng)相比,BER性能僅損失0.3-0.5dB,但其系統(tǒng)容量可達(dá)到理想HD-MIMO系統(tǒng)容量的1.5倍;而與理想自干擾抑制FD-MIMO系統(tǒng)相比,雖然該方案誤碼率有所增加,但其系統(tǒng)容量可達(dá)理想系統(tǒng)容量的80%;仿真結(jié)果驗證了該方案的可行性及其優(yōu)良性能。進(jìn)一步,針對被動式抑制尚存在方式簡單且抑制效果有限的問題,本文又將空域波束成型方法引入FD系統(tǒng)構(gòu)架,提出了一種聯(lián)合主動式抑制機(jī)制的無線FD-MIMO-OFDM系統(tǒng)回波自干擾抑制方案,從系統(tǒng)復(fù)雜度、誤碼率、系統(tǒng)容量三個方面分析了該方案的可行性。理論分析與仿真結(jié)果表明,在理想信道條件下,該方案可達(dá)系統(tǒng)容量為理想HD-MIMO系統(tǒng)的1.7倍;而在衰落信道條件下,該方案以信噪比犧牲0.3-0.5dB的代價,獲得的可達(dá)系統(tǒng)容量為未采用空域波束成型FD-MIMO系統(tǒng)的1.2倍。
[Abstract]:In this paper, the echo self interference suppression technique for full Duplex (full Duplex) Multiple-Input-Output MIMO-OFDM (orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM) system for wideband wireless communication is studied. Aiming at the key problems and shortcomings of the current FD system implementation techniques, two kinds of adaptive interference suppression methods for wideband full-duplex systems are studied, including passive adaptive interference suppression methods. And the active adaptive interference suppression method based on spatial beamforming. Firstly, this paper summarizes the evolution of modern wireless full-duplex technology and its key and difficult problems, and describes the causes of echo self-interference problem in FD system based on typical MIMO-OFDM system architecture and mathematical model. Performance and its influence on the system performance, the theoretical basis of full-duplex system is expounded. Then, the calculation methods of the capacity of full-duplex system under various channel conditions are introduced. Two typical full-duplex self-interference suppression methods are analyzed and evaluated, including analog domain self-interference suppression and digital self-interference suppression. The capacity and computational complexity of the reachable system are analyzed and evaluated. Based on this, most of the existing FD systems are based on single antenna configuration, the complexity of echo self-interference suppression algorithm is high, and most of the algorithms do not consider the influence of non-ideal fading channel on transmission performance. In this paper, a passive baseband echo self-interference suppression scheme is proposed for multi-antenna wideband wireless Local Area network (WLAN) system, which combines antenna physical isolation with analog domain echo cancellation. In digital domain, the normalized Least Mean squares NLMS-based learning algorithm is used to adaptively cancel the self-interference signal, and the detailed signal processing flow is given. The feasibility of the scheme is analyzed from two aspects: error rate performance and system capacity. The reachable system capacity of the system is deduced theoretically. The theoretical analysis and simulation results show that the proposed scheme can achieve the baseband suppression effect in the digital domain of 30dB when the antenna pair with spacing of 20cm is adopted. Compared with the ideal half-duplex HD-MIMO system, the adaptive algorithm has a performance loss of 0.3-0.5 dB, but its system capacity is 1.5 times that of the ideal FD-MIMO system, although the bit error rate of the proposed scheme is higher than that of the ideal self-interference suppression FD-MIMO system. But the system capacity can reach 80% of the ideal system capacity, and the simulation results verify the feasibility of the scheme and its excellent performance. Furthermore, aiming at the problem that passive suppression still exists in simple way and limited suppression effect, the spatial beamforming method is introduced into the framework of FD system in this paper. An echo self-interference suppression scheme for wireless FD-MIMO-OFDM systems with combined active suppression mechanism is proposed. The feasibility of the scheme is analyzed from three aspects: system complexity, bit error rate and system capacity. Theoretical analysis and simulation results show that the system capacity of the proposed scheme is 1.7 times that of the ideal HD-MIMO system under ideal channel conditions, while in fading channel, the scheme sacrifices the cost of 0.3-0.5dB with SNR. The reachable system capacity is 1. 2 times that of the non-spatial beamforming FD-MIMO system.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.53

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