本文關(guān)鍵詞：寬帶MIMO全雙工無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 多輸入輸出 全雙工系統(tǒng) 回波自干擾 預(yù)編碼 波束成形

【摘要】：無(wú)線(xiàn)全雙工(Full-Duplex,FD)系統(tǒng)理論上可使頻譜效率翻倍,具有很好的應(yīng)用前景。無(wú)線(xiàn)全雙工系統(tǒng)面臨主要的限制是強(qiáng)回波自干擾,本文研究寬帶無(wú)線(xiàn)全雙工多輸入輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系統(tǒng)回波自干擾抑制技術(shù)。重點(diǎn)研究了兩類(lèi)寬帶全雙工系統(tǒng)自干擾抑制方案,包括被動(dòng)式的自干擾抑制,以及聯(lián)合空時(shí)預(yù)編碼的主動(dòng)式自干擾抑制方法。論文首先對(duì)現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)全雙工技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)做了詳細(xì)的介紹,對(duì)其中涉及的關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了剖析;在MIMO-OFDM系統(tǒng)構(gòu)架下對(duì)全雙工自干擾產(chǎn)生的原因及其對(duì)通信系統(tǒng)性能影響進(jìn)行了分析,給出了FD-MIMO系統(tǒng)容量的理論公式;進(jìn)一步,闡述了多種類(lèi)全雙工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案及其可能的應(yīng)用場(chǎng)景,對(duì)其各自的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),包括系統(tǒng)誤碼率、可達(dá)系統(tǒng)容量、以及計(jì)算復(fù)雜度等方面進(jìn)行了綜合分析評(píng)價(jià)。針對(duì)傳統(tǒng)最小二乘(Least Square,LS)干擾抑制算法存在的穩(wěn)定性差及算法復(fù)雜度高的缺陷,本文以多天線(xiàn)寬帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)系統(tǒng)框架為基礎(chǔ),提出了一種被動(dòng)式的FD-MIMO-OFDM系統(tǒng)自適應(yīng)回波自干擾抑制方案,該方案利用歸一化最小均方(Normalized Least Mean Squares,NLMS)算法對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)抵消,能獲得更高的算法穩(wěn)定性更低的計(jì)算復(fù)雜度;給出了該方案的系統(tǒng)模型和詳細(xì)的信號(hào)處理流程,并從誤碼率(Bit Error Rate,BER)、系統(tǒng)容量、計(jì)算復(fù)雜度等方面分析了該方案的理論性能,推導(dǎo)了其系統(tǒng)可達(dá)容量閉式解。針對(duì)多種天線(xiàn)配置和信道場(chǎng)景的方案仿真結(jié)果表明,與理想半雙工(Half Duplex,HD)HD-MIMO系統(tǒng)相比,在遠(yuǎn)端高斯信道條件下,所提FD-MIMO系統(tǒng)的BER性能僅損失0.3-0.5dB;但系統(tǒng)容量可達(dá)到理想HD-MIMO系統(tǒng)容量的1.85倍。并且,對(duì)Massive MIMO全雙工無(wú)線(xiàn)中繼通信系統(tǒng)進(jìn)行了描述和和仿真驗(yàn)證,證明Massive MIMO系統(tǒng)容量隨天線(xiàn)數(shù)增加而增加,而且在自干擾強(qiáng)度較低時(shí)全雙工Massive MIMO系統(tǒng)相對(duì)半雙工系統(tǒng)具有系統(tǒng)容量?jī)?yōu)勢(shì)。進(jìn)一步,針對(duì)被動(dòng)式自干擾抑制方法效果有限且未利用信號(hào)空時(shí)構(gòu)造特性的問(wèn)題,提出了一種聯(lián)合空時(shí)預(yù)編碼的FD-MIMO系統(tǒng)構(gòu)架方案,該方案利用遠(yuǎn)端信道狀態(tài)對(duì)FD-MIMO節(jié)點(diǎn)的發(fā)送數(shù)據(jù)作波束對(duì)準(zhǔn)訓(xùn)練,從而有效解決現(xiàn)有FD波束選擇方案存在的功率損失問(wèn)題。隨后,從其誤碼率、系統(tǒng)容量、系統(tǒng)復(fù)雜度三個(gè)方面分析了該方案的可行性。理論分析與仿真結(jié)果均表明,在理想信道狀態(tài)信息(Channel Side Information,CSI)反饋條件下,該方案較現(xiàn)有FD波束選擇方案,在8*8天線(xiàn)配置下能提高系統(tǒng)輸出SINR達(dá)6dB以上。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN919.3

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