同频率全双工系统信道仿真精确算法的研究

发布时间：2017-05-14 01:04

  本文关键词：同频率全双工系统信道仿真精确算法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信领域的进步,通信资源也变得日益短缺。传统时分双工模式下,收发在同一个频点上,可以发送也可以接收,但是收发不能同时进行；而频分双工虽然可以使得收发同时进行,但这种模式必须采用不同的频点进行收发。可见,传统双工模式严重影响了通信资源的利用率。为了提高通信频率资源的利用率,同频率全双工系统的设计在近期成为无线通信领域的一个热点。在同频率全双工系统的设计中,需要设计抵消电路使得抵消路径特性与干扰路径特性相同。在实际环境中,干扰路径大多呈现多径现象,因此我们需要了解信道的特性,并估计信道中各路径的衰减和时延。本论文的主要工作是采用蛙跳式交替方向隐格式时域有限差分法,结合改进的吸收边界条件,研究同频率全双工系统的信道特性,估计信道中各路径的衰减和时延。论文在第一章中综述了目前同频率全双工系统的研究情况,给出了同频率全双工的系统模型,明确了研究的目的,分析比较了当前主流的三大数值算法(矩量法,有限元法和时域有限差分法)各自的优缺点。由于时域有限差分法具有速度快、实现方便、准确率较高等特点,因此论文选择了时域有限差分法来分析信道特性。在第二章中,论文从矩阵的角度详细推导了显格式时域有限差分法、交替方向隐格式时域有限差分法,蛙跳式交替方向隐格式时域有限差分法的迭代更新公式。由于论文需要计算长时间内到达的反射波,为了节省时间,需要突破CFL稳定性条件的限制。蛙跳式交替方向隐格式时域有限差分法具有无条件稳定的特点,并且计算量相对较小,因此论文选择了蛙跳式交替方向隐格式时域有限差分法进行仿真。在此基础上,论文的第三章介绍了Mur吸收边界条件,并提出了一种新型的吸收边界条件。与一阶Mur吸收边界条件相比,本论文提出的吸收边界条件拥有更好的吸收性能和稳定性。在第四章中,论文从仿真的角度,运用程序,对实际天线散射参数和对称振子天线构成的同频全双工的信道特性进行了仿真,并与CST和HFSS的仿真结果进行了对比,论文在频段内与其他软件结果基本吻合。当精度良好的情况下(CFLN=10时),所需的CPU时间是CST的52.52%,是HFSS (FSAT)的34.91%,拥有良好的分析速度。最后,论文通过仿真所得到的时域响应,结合包络的相关性,分析出了信道中各路径的衰减和时延,并与实际系统测试结果相符合。各路径的衰减和时延也为系统的优化设计,提供了方向。
【关键词】：同频率全双工系统 时域有限差分法 吸收边界条件 信道特性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 本论文专用术语的注释表8-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 同频率全双工信道模型与自干扰抵销10-12
• 1.3 主要研究方法12-14
• 1.4 内容安排14-15
• 第二章 时域有限差分法15-29
• 2.1 麦克斯韦方程组15-16
• 2.2 时间空间离散16-17
• 2.3 显格式时域有限差分法17-21
• 2.3.1 格式时域有限差分法的电磁场迭代更新方程17-19
• 2.3.2 显格式时域有限差分法的Courant—Friedrich-Levy稳定性条件19-21
• 2.4 交替方向隐格式时域有限差分法21-23
• 2.5 蛙跳式交替方向隐格式时域有限差分法23-27
• 2.5.1 蛙跳式交替方向隐格式时域有限差分法的迭代更新方程23-24
• 2.5.2 迭代更新方程的重新解释24-27
• 2.6 总结27-29
• 第三章 吸收边界条件29-39
• 3.1 Mur吸收边界条件29-31
• 3.2 拉格朗日插值吸收边界条件31-33
• 3.3 性能比较33-39
• 3.3.1 吸收性能33-34
• 3.3.2 稳定性34-35
• 3.3.3 总结35-39
• 第四章 同频全双工信道仿真39-55
• 4.1 程序简介39-40
• 4.2 程序优缺点分析40-41
• 4.3 实际应用天线信道仿真41-44
• 4.4 同频率全双工系统信道仿真44-55
• 4.4.1 同频率全双工系统的频率响应44-48
• 4.4.2 同频率全双工系统的信道特征48-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-63
• 作者简介(包括论文和成果清单）63

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本文编号：363970