单信道全双工中继系统中的自干扰消除方案研究

发布时间：2017-04-08 15:06

  本文关键词：单信道全双工中继系统中的自干扰消除方案研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信网络高速化、宽带化、泛在化和异构融合化的发展趋势,无线频谱资源稀缺的问题日益突出。传统的半双工中继(HDR,Half-duplex Relay)系统由于频谱效率低而逐渐无法满足无线通信的需求。作为5G的关键技术,全双工中继(FDR,Full-duplex relay)技术凭借其频率复用特点而备受业界关注。FDR能够提供高性价比的覆盖范围并提升吞吐量。但其同时同频收发信号的特性,使得严重的环路自干扰成为制约其发展的主要因素。针对FDR系统自干扰消除(SIC,Self-interference Cancellation)这个核心问题,本文主要采用空域方法消除全双工MIMO中继自干扰,降低误码率,提高系统容量。具体包括:(1)以全双工MIMO中继系统为基本模型,基于零空间投影法(Null-space Projection),对信道矩阵进行奇异值分解(SVD,Singular Value Decomposition),通过三种方法构造中继编译码矩阵,消除自干扰。仿真表明,上述方案能够有效消除自干扰,降低误码率,提高系统容量。(2)基于零空间投影法,以系统容量为目标函数,以中继节点发射功率、自干扰完全消除为约束条件,建立最优化模型。通过基于SVD的改进方案、编译码器联合设计方案分别获得最优系统容量,并设计源、中继、目的节点处的编译码矩阵。仿真表明,相比已有的空域方案,改进的方案在信号传输的可靠性和系统容量方面均有较大的提升。(3)将FDR与双向通信相结合,建立双向全双工中继系统模型。基于零空间投影法设计中继节点的编译码器,消除中继自干扰,并采用时域方法消除源节点接收端的自干扰。仿真表明,采用空域方法仍能够有效消除双向FDR系统自干扰,提升系统性能。
【关键词】：全双工中继 自干扰消除 零空间投影 奇异值分解 最优化模型
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景9-11
• 1.1.1 无线通信发展背景9-10
• 1.1.2 MIMO与协作通信10
• 1.1.3 无线中继技术10-11
• 1.2 课题来源与研究意义11-14
• 1.2.1 课题来源11-12
• 1.2.2 研究意义12-14
• 1.3 本文的内容与章节安排14-16
• 1.3.1 主要内容14
• 1.3.2 章节安排14-16
• 第二章 全双工中继技术介绍16-27
• 2.1 全双工拓扑结构16-17
• 2.2 全双工中继系统与半双工中继系统的性能比较17-20
• 2.3 自干扰抑制方法分类20-26
• 2.3.1 传输域抑制21-23
• 2.3.2 模拟电路域抑制23-24
• 2.3.3 数字域抑制24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 单向全双工中继系统自干扰消除27-46
• 3.1 单向全双工SISO中继自干扰消除27-32
• 3.1.1 系统模型27-28
• 3.1.2 SIC前的信道容量28-29
• 3.1.3 SIC后的信道容量29-31
• 3.1.4 SIC前后的性能比较31-32
• 3.2 单向全双工MIMO中继时域自干扰消除32-39
• 3.2.1 系统模型32-34
• 3.2.2 时域SIC方案34-35
• 3.2.3 性能仿真35-39
• 3.3 单向全双工中继系统空域自干扰消除39-45
• 3.3.1 空域SIC方案39-42
• 3.3.2 时域SIC和空域SIC方案的比较42
• 3.3.3 性能仿真42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 单向全双工中继空域SIC方案优化46-57
• 4.1 基于SVD的改进的S-SIC方案46-52
• 4.1.1 改进的系统模型46-48
• 4.1.2 模型的优化求解48-49
• 4.1.3 仿真分析49-52
• 4.2 基于中继收发编译码器联合设计的优化方案52-56
• 4.2.1 系统模型52
• 4.2.2 模型的优化求解52-54
• 4.2.3 仿真分析54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 双向全双工中继系统自干扰消除57-71
• 5.1 双向全双工SISO中继自干扰消除57-63
• 5.1.1 系统模型57-59
• 5.1.2 中继环路SIC前信道容量59-60
• 5.1.3 中继环路SIC后信道容量60-62
• 5.1.4 中继自干扰消除前后系统性能比较62-63
• 5.2 双向全双工MIMO中继自干扰消除63-70
• 5.2.1 系统模型63-66
• 5.2.2 中继节点空域SIC方案66-68
• 5.2.3 自干扰消除后的系统容量68
• 5.2.4 仿真分析68-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 附录1攻读硕士学位期间撰写的论文76-77
• 致谢77

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本文编号：293100