基于USRP和GNU Radio全双工无线通信系统自干扰消除技术研究

发布时间：2020-03-23 17:01

【摘要】：好用的频谱资源近乎枯竭,如何提高频谱利用率成为当下无线通信领域研究热点之一。全双工(Full Duplex,FD)通信能够实现在相同的时间及频率上,使用相同的传输信道和同一套设备,同时发射和接收无线电信号,这使得其与已有的通信方式相比,频谱资源利用率整整提高一倍。然而,全双工通信的主要问题是存在严重的自干扰,若自干扰信号不能得到抑制,将严重影响全双工无线通信系统的性能。该文针对全双工无线通信系统自干扰消除问题,提出如下方法:首先,在模拟域消除中,该文设计一款低复杂度的双路自适应矢量重构电路结构。该结构利用硬件电路结构模拟自干扰信道,发送信号经该电路后在接收端矢量重构自干扰信号。接收端处的差分减法器将自干扰信号实际值与重构值相减实现自干扰信号消除。针对双路电路增益控制,该文同时提出了一种基于最小残余均方误差自适应增益控制算法调整双路电路增益,以达到最佳的自干扰消除水平。然后,在数字域消除中,基于软件无线电硬件平台(Universal Software Radio Peripheral,USRP)和软件平台(GNU Radio),该文设计一款全双工通信平台,并提出一种全双工正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统基带模型。针对上述全双工OFDM系统基带模型,该文提出基于训练序列自干扰消除算法,该算法利用自干扰信道的估计值和已知的发射信号样本在频域或时域中重构自干扰信号,并在量化后的总接收信号中减去自干扰信号估计值,实现消除自干扰的目的。最后,该文对所提出的双路自适应矢量重构消除结构和数字域消除算法进行实验验证。实验结果表明,该文设计的模拟域自干扰消除电路在不同的发送信号带宽下均能够实现至少50dB的消除水平;该文提出的基于训练序列自干扰消除算法在数字域中能够有效抑制20dB的自干扰信号,证明了全双工OFDM系统基带模型具备可实施性。
【图文】：

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使得通信领域的专家认为全双工无线通信技术是扰信号消除问题不断地深入研究，我们相信，术将会应用到 5G 通信中。这将带来以下好处[12利用率和吞吐量同时减少传输时延工在不同的时隙进行收发，全双工则是在相同的能够提高系统一倍的吞吐量，同时也减少了传输输频率相比，全双工能够提高一倍的频谱利用率资源。终端问题信过程中，当发射节点与接收节点建立通信时，收节点正在通信，将会在接收节点处引起冲突，，，这个问题称之为隐藏终端。这个问题可以通过假设当收发节点正在通信，其他节点欲与接收节

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这将对期望接收信号产生于所要接收期望信号的功率，使得期望大功率自干扰信号的存在，使得接收链的采样精度，使得期望信号无法被接收员针对自干扰信号消除问题提出多种消和数字域自干扰信号消除[16,17]，如图电信号在空间中传播特性和特殊天线的线和 ADC 之间完成自干扰信号消除。经过相位、幅值和时延调整后重建出自干扰信号以达到消除的目的。在数字域已知，经历自干扰信道影响到达接收机，对自干扰信号幅度、相位以及时延等之后把它从接收到的总信号中减掉[21,22
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92

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