同时同频全双工自适应数字自干扰抑制技术研究与验证

发布时间：2017-09-06 17:27

  本文关键词：同时同频全双工自适应数字自干扰抑制技术研究与验证

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【摘要】：同时同频全双工通信系统在相同时隙与相同频率完成数据的发送与接收,与传统的时分双工和频分双工相比,能使频谱资源的利用率提高一倍。信号的发送与接收同时同频进行产生了全双工通信中的强自干扰,根据目前研究,全双工系统通过天线自干扰抑制、射频自干扰抑制、数字自干扰抑制来完成自干扰抵消,保证期望信号的正确解调。本文主要研究自适应滤波数字自干扰抵消技术,进行了数字自干扰抑制仿真、FPGA实现与验证,具体内容如下:首先,分析并仿真了递归最小二乘(Recursive Least Square,RLS)数字自干扰抑制算法。以微波全双工系统为基础,建立了RLS数字自干扰抑制仿真模型,仿真并分析了遗忘因子、期望信号、同步偏移、滤波器阶数、干噪比对干扰抵消性能的影响。仿真结果表明:无期望信号干扰时,自干扰信号理论上可被抵消至底噪;当同步偏移在-12到5个采样点时,对于24阶RLS滤波器,其自干扰抑制性能损失在1dB以内;期望信号会恶化自干扰抑制性能,当遗忘因子取值为0.99999时,干扰抑制性能损失1dB。其次,设计并实现了RLS数字自干扰抑制模型。以微波全双工链路为基础,结合RLS算法基本原理,设计了RLS数字自干扰抑制模型,并利用RLS算法收敛特性降低了运算复杂度。本文定义了一种基于数据提取以避免期望信号干扰的RLS数字干扰抵消结构,给出了关键模块的FPGA实现与具体实现流程。最后,在微波全双工通信平台上验证了RLS数字干扰抑制算法干扰抵消性能。测试结果表明:当干噪比为30dB时,数字干扰抑制性能与理论结果相比损失约1.5dB;同步偏移在-9到6个采样点时,干扰抑制性能波动小于1dB。论文通过单音测试分析了射频干扰重建板引入的杂散与反馈通道ADC动态对干扰抑制性能的影响。论文研究的RLS数字自干扰抵消技术在微波全双工系统中得到了成功运用,为同时同频全双工通信的进一步研究与探索提供了理论与工程应用上的参考。
【关键词】：同时同频全双工 数字自干扰抵消 RLS算法 FPGA实现
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.4;TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 缩略词表13-14
• 主要数学符号表14-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 背景与意义15-16
• 1.2 内容与主要贡献16-17
• 1.3 结构与内容安排17-19
• 第二章 全双工关键技术及研究现状19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 全双工概述19-21
• 2.2.1 全双工基本原理19-20
• 2.2.2 全双工研究成果20-21
• 2.3 射频自干扰抑制技术21-23
• 2.3.2 直接耦合射频干扰抵消22-23
• 2.3.3 间接耦合射频干扰抵消23
• 2.4 数字自干扰抑制技术23-27
• 2.4.1 自干扰重建数字自干扰抑制技术24-26
• 2.4.2 自适应滤波数字自干扰抑制技术26-27
• 2.5 小结27-28
• 第三章 全双工RLS数字自干扰抑制技术研究28-51
• 3.1 引言28
• 3.2 关键技术分析28-35
• 3.2.1 RLS算法原理28-32
• 3.2.2 RLS在数字自干扰抑制中的应用32-35
• 3.3 全双工RLS数字自干扰抑制方案设计35-42
• 3.3.1 全双工RLS数字自干扰抑制模型35-37
• 3.3.2 直流偏置校准37-38
• 3.3.3 接收与反馈同步38-39
• 3.3.4 接收与反馈数据提取39-40
• 3.3.5 输入信号预处理40-41
• 3.3.6 滤波器权值计算41-42
• 3.3.7 自干扰重建与抵消42
• 3.4 仿真与验证42-50
• 3.4.1 仿真模型42-44
• 3.4.2 全双工RLS仿真44-50
• 3.5 小结50-51
• 第四章 全双工RLS数字自干扰抑制技术实现51-75
• 4.1 引言51
• 4.2 RLS数字自干扰抑制总体架构51-54
• 4.2.1 工程实现平台51-52
• 4.2.2 数字干扰抵消结构52-54
• 4.3 RLS数字自干扰抑制设计54-72
• 4.3.1 结构设计与功能描述55-57
• 4.3.2 直流偏置校准57-58
• 4.3.3 接收与反馈同步58-59
• 4.3.4 接收与反馈数据提取59-61
• 4.3.5 输入信号预处理61-62
• 4.3.6 RLS滤波器系数计算62-69
• 4.3.7 跨时钟域处理69-71
• 4.3.8 干扰抵消71-72
• 4.4 资源开销与分析72-73
• 4.5 小结73-75
• 第五章 全双工RLS数字自干扰抑制技术测试与分析75-90
• 5.1 引言75
• 5.2 测试平台75-78
• 5.2.1 全双工微波系统总体结构75-77
• 5.2.2 硬件测试平台77-78
• 5.3 全双工RLS数字干扰抑制技术性能测试78-85
• 5.3.1 测试场景78-80
• 5.3.2 纯数字自干扰抑制测试80-81
• 5.3.3 射频联合数字自干扰抵消测试81-82
• 5.3.4 同步偏移对自干扰抑制性能影响测试82-83
• 5.3.5 不同干噪比下自干扰抑制性能测试83-85
• 5.4 测试结果分析85-88
• 5.5 小结88-90
• 第六章 结束语90-92
• 6.1 论文总结与主要贡献90-91
• 6.2 下一步工作建议91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-96
• 个人简历96-97
• 攻读硕士学位期间的研究成果97-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张丹丹;王兴;张中山;;全双工通信关键技术研究[J];中国科学:信息科学;2014年08期

2 焦秉立;马猛;;同频同时全双工技术浅析[J];电信网技术;2013年11期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 徐强;同时同频全双工自干扰抑制关键技术研究与验证[D];电子科技大学;2014年

2 申京;MIMO-OFDM系统中信道估计及信号检测算法的研究[D];北京邮电大学;2012年

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本文编号：804468