全双工LTE数字自干扰时频同步技术研究与实现

发布时间：2018-06-16 12:36

  本文选题：同时同频全双工 + 频谱资源　； 参考：《电子科技大学》2014年硕士论文

【摘要】：通常,无线通信系统所采用的时分双工或者频分双工,以牺牲时间或者频率资源为代价来实现双向通信。在对无线数据业务需求激增的今天,频谱资源却越发的紧张,能实现同时同频通信的全双工受到了重视。然而,同时同频全双工通信存在本地强自干扰问题。为抑制自干扰,目前的同时同频全双工实验系统中,数字自干扰抑制是广泛使用的技术之一。从已有文献来看,时频同步误差对数字自干扰抑制的影响,还没有具体分析和实验验证。为此,论文针对数字自干扰抑制中的时频同步,分析了时频同步误差对数字自干扰抑制的影响,设计了特殊导频自干扰同步方法,在FPGA上进行了实现,并在点对点全双工通信场景中验证了同步方法的性能。具体包括如下内容。首先,分析了时频同步误差对数字自干扰抑制的影响。以20MHz带宽LTE下行链路为基础,分析和仿真了时间和频率同步误差对数字自干扰抑制的影响。其中,时间同步误差在-1到20个采样符号时,自干扰抑制性能损失在3dB以内;载波频率同步误差在15Hz时,自干扰抑制性能损失小于1dB。然后,设计和实现了一种特殊导频自干扰时频同步方法。采用特殊导频自干扰同步方法,以同步误差对自干扰抑制效果的影响小于3dB为前提,结合LTE帧结构设计了同步结构,选择了同步关键算法。还给出了关键算法在FPGA上的实现细节,包括软件总体架构,子模块划分,接口定义和主要模块处理流程。最后,在点对点全双工通信平台上验证了论文设计的时频同步方法。实验与分析结果表明,论文设计的自干扰时频同步方法能够应用于点对点全双工通信系统,并且与理想时频同步的全双工通信定点仿真链路相比,误码率达到10-7时,实验结果的性能损失大约为1.5dB。论文提出的自干扰时频同步方法,成功地应用到了点对点全双工LTE通信实验系统中,为同时同频全双工正常通信提供了有力保障,同时对同时同频全双工数字自干扰抑制的进一步探索提供了理论和工程实现的参考。
[Abstract]:In general, time division duplex or frequency division duplex is used in wireless communication systems to realize bidirectional communication at the expense of time or frequency resources. Today, the demand for wireless data services has increased rapidly, but the spectrum resources are increasingly tight, and the full duplex which can realize simultaneous communication has been paid more and more attention. However, there is a local strong self-interference problem in simultaneous full duplex communication. In order to suppress self-interference, digital self-interference suppression is one of the widely used techniques in the simultaneous-frequency full-duplex experimental system. The influence of time-frequency synchronization error on digital self-interference suppression has not been analyzed and verified by experiments. Therefore, aiming at the time-frequency synchronization in digital self-interference suppression, the influence of time-frequency synchronization error on digital self-interference suppression is analyzed, and a special pilot self-interference synchronization method is designed and implemented on FPGA. The performance of the synchronization method is verified in the point-to-point full duplex communication scenario. The details include the following. Firstly, the influence of time-frequency synchronization error on digital self-interference suppression is analyzed. Based on the 20MHz bandwidth LTE downlink, the effects of time and frequency synchronization errors on digital self-interference suppression are analyzed and simulated. When the time synchronization error is from 1 to 20 sampling symbols, the performance loss of self interference suppression is less than 3 dB, and the performance loss of self interference suppression is less than 1 dB when the carrier frequency synchronization error is 15 Hz. Then, a special pilot self-interference time-frequency synchronization method is designed and implemented. Based on the premise that the influence of synchronization error on self-interference suppression effect is less than 3dB, the synchronization structure is designed in combination with LTE frame structure, and the key synchronization algorithm is selected. The implementation details of the key algorithms on FPGA are also given, including software architecture, sub-module partition, interface definition and main module processing flow. Finally, the time-frequency synchronization method is verified on point-to-point full duplex communication platform. The experimental and analytical results show that the proposed method can be applied to point-to-point full-duplex communication system, and the BER is 10-7 when compared with the ideal time-frequency synchronization fixed-point simulation link. The performance loss of the experimental results is about 1.5 dB. The self-interference time-frequency synchronization method proposed in this paper has been successfully applied to point-to-point full-duplex LTE communication experimental system, which provides a powerful guarantee for simultaneous full-duplex normal communication. At the same time, it provides a theoretical and engineering reference for the further exploration of simultaneous full duplex digital self interference suppression.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2026710