【摘要】：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和無線電技術(shù)的進(jìn)步,各式各樣、各種用途的無線電設(shè)備大量涌現(xiàn),各行各業(yè)對無線電設(shè)備的需求越來越多,頻譜資源的緊缺將成為限制無線通信應(yīng)用和持續(xù)發(fā)展的瓶頸。因此,如何高效的利用頻譜資源成為解決頻譜資源短缺的一條途徑。本文我們提出利用單頻全雙工通信和智能天線技術(shù)提高頻譜的利用率。理論上,單頻全雙工通信可以提高一倍的頻譜利用率。時分雙工和頻分雙工是傳統(tǒng)的通信方式。時分雙工是半雙工的通信模式;頻分雙工雖然是全雙工通信的,但是卻使用了兩個不同的頻段進(jìn)行通信。本文提出了單頻全雙工系統(tǒng),在這個系統(tǒng)中,節(jié)點(diǎn)可以在同一個頻段同時收發(fā)信號。如何有效的消除本地的強(qiáng)自干擾信號是實(shí)現(xiàn)全雙工通信的關(guān)鍵。我們描述了該系統(tǒng)中使用的自干擾消除機(jī)制——天線消除、模擬域消除和數(shù)字域消除。我們對該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。通過仿真研究發(fā)現(xiàn),模擬域自干擾消除的效果會對數(shù)字域自干擾消除的效果產(chǎn)生影響,它們之間是此消彼長的關(guān)系。如果模擬域消除效果變好,數(shù)字域消除的效果就會變差;如果模擬域消除的效果變差,數(shù)字域干擾消除的效果就會變好。當(dāng)模擬域消除和數(shù)字域消除的效果達(dá)到某個臨界點(diǎn)時,整個系統(tǒng)的自干擾消除的效果最佳。另一方面,如果使用智能天線技術(shù),將空間劃分成不同的區(qū)域,在同一頻段傳輸不同方向的多個信號,這樣可以使同一頻段得到重復(fù)利用,也可以大大提高頻譜的利用率。利用智能天線的這一特性,本文提出了一種多用戶系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,發(fā)送端的多個用戶使用不同方向的發(fā)射信號發(fā)送信息,接收端使用智能天線,利用到達(dá)角估計(jì)技術(shù)估計(jì)得到系統(tǒng)中的用戶數(shù)以及每個用戶信號的到達(dá)角,然后通過自適應(yīng)波束成形技術(shù)將不同用戶的信號恢復(fù)出來,從而實(shí)現(xiàn)多個用戶同時通信。通過仿真研究,我們發(fā)現(xiàn)隨著信噪比的增大,系統(tǒng)的性能越來越好。通過對三種到達(dá)角估計(jì)算法和三種自適應(yīng)波束成形算法準(zhǔn)則不同結(jié)合的仿真發(fā)現(xiàn),當(dāng)采用MUSIC到達(dá)角估計(jì)、最大信干比準(zhǔn)則或最小均方誤差準(zhǔn)則時,系統(tǒng)的性能最佳。
[Abstract]:With the development of society and economy and the progress of radio technology, various kinds of radio equipment are emerging in large numbers, and the demand for radio equipment is increasing in various industries. The shortage of spectrum resources will become the bottleneck to restrict the application and sustainable development of wireless communication. Therefore, how to use spectrum resources efficiently becomes a way to solve the shortage of spectrum resources. In this paper, we propose to improve spectral efficiency by using single-frequency full-duplex communication and smart antenna technology. In theory, single-frequency full-duplex communication can double the spectrum efficiency. Time division duplex and frequency division duplex are traditional communication methods. Time division duplex is a half-duplex communication mode. Although frequency division duplex is full duplex communication, it uses two different frequency bands to communicate. In this paper, a single-frequency full-duplex system is proposed, in which nodes can receive and receive signals simultaneously in the same frequency band. How to effectively eliminate local strong self-interference signal is the key to achieve full duplex communication. We describe the self-interference cancellation mechanisms used in the system-antenna cancellation, analog domain cancellation and digital domain cancellation. We simulated the system. The simulation results show that the effect of self-interference cancellation in analog domain will affect the effect of self-interference cancellation in digital domain, and there is a relationship between them. If the elimination effect of analog domain becomes better, the effect of digital domain elimination will become worse, and if the effect of analog domain elimination becomes worse, the effect of digital domain interference elimination will become better. When the effect of analog domain elimination and digital domain elimination reaches a certain critical point, the whole system has the best self-interference cancellation effect. On the other hand, if the smart antenna technology is used to divide the space into different regions and transmit multiple signals in different directions in the same frequency band, it can reuse the same frequency band and greatly improve the efficiency of the spectrum. Based on this characteristic of smart antenna, a multi-user system is proposed in this paper. In the system, a plurality of users at the transmitter use different directions of transmitting signals to send information, and the receiver uses a smart antenna to estimate the number of users in the system and the arrival angle of each user signal by using the technology of angle of arrival estimation. Then the signals of different users are recovered by adaptive beamforming technology, so that multiple users can communicate at the same time. Through simulation, we find that with the increase of SNR, the performance of the system is getting better and better. The simulation results show that the performance of the system is the best when MUSIC estimation, maximum signal to interference ratio criterion or minimum mean square error criterion are used for the estimation of the angle of arrival and the adaptive beamforming algorithm.
【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】：TN919.3

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2307357