同时同频全双工自干扰抑制与管理关键技术

发布时间：2020-06-23 07:19

【摘要】：爆炸式增长的无线通信需求,不断推动新一代无线通信系统朝高频谱效率、大容量方向发展。同时同频全双工通信设备能够同时发射与接收相同频率的电磁信号,提供了一种方法,逼近未来无线通信的频谱效率发展需求。同时同频全双工走向应用的过程中,会与半双工混合组网,此时,蜂窝小区内部的自干扰来源,不仅有同时同频全双工基站的发射机对自身接收机的干扰,还有半双工用户之间的同频复用干扰。本文聚焦于这两类自干扰的抑制与管理,具体贡献包括:第一,分析了欠抽头多径自干扰信号的抑制性能。针对不可分辨多径时变无线自干扰信道,研究欠抽头自干扰信号的抑制机理。分析与仿真结果表明,不可分辨多径的能量,限制自干扰信号抑制的上限;在典型室内无线自干扰信道下,当自干扰信号的带宽为10 MHz,不可分辨多径的时延扩展为4纳秒时,自干扰信号的抑制上界为52 dB;自干扰抑制性能与自干扰信道时变快慢强相关,当莱斯因子为10dB、多普勒频移为10 Hz时,自干扰抑制量下降8 dB。第二,提出了一种同时同频全双工频域差分自干扰抑制方法。针对OFDM自干扰信道,利用发射信号已知、相邻子载波信道传递函数近似的特征,通过差分处理抑制自干扰信号并提取有用信号。分析与仿真结果表明,当自干扰信号带宽为20 MHz、相位噪声3 dB带宽为50 Hz时,与最小二乘估计相比,本方法自干扰抑制提升2.7 dB;与64导频最大似然估计相比,自干扰抑制量相当,本方法计算复杂度降低86%。第三,提出了一种同时同频全双工混合组网频率复用方法。针对全双工基站与半双工用户混合组网的场景,将小区划分为多个子区域,研究指定的子区域频率配对复用策略,使得小区内用户间同频干扰最小化。分析与仿真结果表明,随着子区划分数量的减少,小区内平均频谱利用率提升;当小区子区域划分数为4、随机用户数均值为90时,平均频谱利用率提升到半双工小区的1.78倍。第四,提出了一种同时同频全双工低时延混合自动重传请求方法。针对混合组网场景,在相同的频谱效率约束条件下,同时同频全双工基站,发射下行数据的同时,接收上行反馈信号,降低整体反馈控制时延;进一步的,提出了一种基站采用更多接收天线的方法,降低用户间的同频干扰,提升数据重传时延性能。分析与仿真结果表明,当小区半径为100 m、基站天线数为100、数据包到达速率为3.6个/毫秒、发射信号带宽为20 MHz、下行业务速率为5 bps/Hz时,本方法比半双工方式降低30%的时延。本文研究成果可应用于无线移动通信网,无线通信局域网,无线通信数据链,卫星通信,微波接力通信,电子战等场景中。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN975

【参考文献】