基于单天线架构自适应干扰消除技术的全双工通信系统研究与实现

发布时间：2017-06-19 19:07

  本文关键词：基于单天线架构自适应干扰消除技术的全双工通信系统研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信技术的快速发展,频谱资源日益紧张,如何提高频谱利用率是无线通信面临的问题之一。目前商用的双工模式分为时分双工(TDD)和频分双工(FDD),近年来,无线通信学术界开拓了一个全新的研究方向,即同时同频全双工(Co-frequency Co-time Full Duplex)无线通信技术。顾名思义,同时同频全双工就是在无线通信系统中,信号的接收和发射使用相同的时间和相同的频率,同时接收和发射信号。从理论上讲,同时同频全双工系统相较于频分双工系统减小了一半的带宽,相较于时分双系统增加了一倍的信道容量,但是由于收发同时同频进行,其接收机本身会接收到发射机的发射信号,此干扰信号一般远大于远端的有用信号,这样有用信号会淹没在自干扰信号中,使其不能解调,因此实现全双工通信的核心在于自干扰信号的消除。 本文主要的研究内容为同时同频全双工通信系统,主要包括：(1)详细介绍近年来国内外的自干扰消除架构,并对其进行了优缺点分析。(2)在国内外研究现状的基础上提出了单天线耦合线耦合器消除架构和自适应相位抵消架构,在射频模拟域实现了对自干扰信号的两级消除；同时对提出的自干扰消除架构进行了基于ADS的系统级消除效果仿真,并用硬件进行了实现。(3)设计并实现了一款基于全双工通信系统的宽带数字中频收发信机,包括收发机器件选型、仿真与PCB制板。(4)在实验室的多径条件下,对射频模拟自干扰消除架构与全双工通信收发信机进行了硬件全双工通信系统联合测试,实现了室内的短距离通信,测试效果达到了设计的要求。(5)在Matlab软件中进行了基于FIR滤波器的数字消除仿真,为以后的数字自干扰消除奠定了基础。
【关键词】：全双工通信 射频 自干扰消除 数字中频
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文工作内容和章节安排11-13
• 第二章 全双工通信系统自干扰消除架构分析13-20
• 2.1 射频模拟自干扰消除架构介绍13-18
• 2.1.1 三天线隔离消除架构13-14
• 2.1.2 双天线射频巴伦消除架构14
• 2.1.3 单天线相位抵消消除架构14-15
• 2.1.4 单天线平衡网络消除架构15-17
• 2.1.5 耦合器反射系数调节架构17-18
• 2.2 射频模拟自干扰消除架构分析与总结18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 全双工自干扰消除架构设计与仿真20-34
• 3.1 全双工通信系统总体设计方案20-21
• 3.2 全双工通信系统射频模拟消除架构设计21-23
• 3.2.1 耦合线耦合器单天线消除架构设计21-22
• 3.2.2 宽带相位自适应抵消架构设计22-23
• 3.3 基于ADS仿真环境的射频模拟消除仿真与分析23-26
• 3.3.1 射频模拟消除仿真平台搭建23-24
• 3.3.2 仿真结果与分析24-26
• 3.4 射频模拟消除架构芯片选型与电路设计26-33
• 3.4.1 耦合线耦合器硬件电路实现26-27
• 3.4.2 宽带相位自适应抵消模块芯片选型与电路设计27-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 应用于全双工通信的收发机系统设计与仿真34-55
• 4.1 系统关键问题分析34-36
• 4.2 收发机架构设计与链路预算36-40
• 4.2.1 收发机系统设计指标分析与架构设计36-38
• 4.2.2 收发机链路预算38-40
• 4.3 收发机器件选型与电路设计40-51
• 4.3.1 发射机器件选型与电路设计40-46
• 4.3.2 接收机器件选型与电路设计46-51
• 4.4 收发机系统性能仿真51-53
• 4.4.1 发射机系统性能仿真51-52
• 4.4.2 接收机系统性能仿真52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 基于单天线紧耦合结构的全双工射频收发系统硬件实现与性能测试55-70
• 5.1 全双工通信系统PCB硬件实现55-59
• 5.1.1 全双工通信系统PCB整体版图设计55-56
• 5.1.2 PCB电磁兼容设计56-59
• 5.2 系统测试方案介绍59-60
• 5.2.1 全双工点对点通信系统简介59
• 5.2.2 系统级测试平台搭建59-60
• 5.3 射频模拟自干扰消除测试60-62
• 5.3.1 射频模拟消除架构消除效果60-62
• 5.3.2 消除效果分析62
• 5.4 收发机系统性能测试62-66
• 5.4.1 发射机性能测试62-64
• 5.4.2 接收机性能测试64-65
• 5.4.3 锁相环性能测试65-66
• 5.5 全双工通信系统通信性能测试66-67
• 5.6 基于FIR滤波器的中频数字采样消除仿真67-69
• 5.7 本章小结69-70
• 第六章 论文总结与展望70-71
• 参考文献71-74
• 致谢74

【共引文献】

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