同时同频全双工系统自干扰消除技术的研究
发布时间：2021-09-30 09:14
目前,SG无线通信工作正在如火如荼地进行,一系列相关规程和关键技术被相继提出。面对当前5G无线移动通信所带来的业务量急速增长的局势,如何使无线频谱资源进行合理分配以缓解紧张地无线频谱资源利用的问题变得至关重要。同时同频全双工（Co-time Co-frequency Full Duplex,CCFD）技术作为5G八大关键技术之一,可以在相同的时间内利用相同频率的信道发送和接收信号,与传统的时域半双工技术（Time Division Duplexing,TDD）和频域半双工技术（Frequency Division Duplexing,FDD）相比,理论上频谱利用率提高一倍,从而有效解决了新一代无线通信系统所面临的频谱资源紧张问题。然而,要实现同时同频全双工技术,必须首先解决本地收发信机之间存在的强自干扰问题。目前,自干扰信号的消除主要是从空域、模拟域、以及数字域三个方面着手,并均取得了一定的进展和成果。本文主要是对模拟域和数字域的自干扰信号消除方法进行研究讨论,针对现有自干扰抑制方法中存在的收敛速度和稳态误差之间相互制约等问题,提出改进方案。主要包括:首先,研究讨论现有的同时同频全双工...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＣＣＦＤ时隙、频段分配示意图??由于ＣＣＦＤ系统通信节点在相同的频带上既要发送信号同时也要接收信号，因此就会??
??转换器（ＡＤＣ）发生阻塞，影响系统的性能，无法实现正常的通信。为了保证ＣＣＦＤ系统??可以实现正常通信，就必须对自干扰信号进行有效地消除，这便是实现全双工系统急需解??决的技术难点。??节点１?ｙ１?｜２?节点２??Ｘ，（ｎ）—＞）?ＤＡＣ?￣？上变频?Ｉ＿Ｐ＇?Ｘ?厂Ｕ?上变频?＿?ＤＡＣ?ｘ２（ｎ）??自于自千扰???１???Ｒｘｉ?１＾２??????Ｙ，（ｎ）?＾—?ＡＤＣ?卜——｜?下变频?￣￣?下变频?￣？！?ＡＤＣ?￣￣＾Ｖ２（ｎ）??图２－２?ＣＣＦＤ双节点通信框图??２．２自干扰消除方法概述??由２．１节的介绍分析可知，ＣＣＦＤ在具有提高频谱利用率的优势的同时也存在着本地??强自千扰的问题。自干扰信号的消除是实现ＣＣＦＤ系统正常通信的首要前提和核心问题。??近几年来，随着国内外学者对全双工系统关键技术的持续不断地深入研究，自干扰消除及??其相关问题取得了显著性成果。通过对现有文献中所提及的自干扰消除方法的归纳整理，??自千扰消除方法整体上可以分为两大类：被动消除和主动消除［２７］。其中被动千扰消除主??要是通过增加本地收发天线之间的物理隔离度，进而产生路径损耗，使自干扰信号到达接??收天线的功率降低，减少自干扰信号对接收信号的影响。被动干扰消除主要是在天线侧完??成的，也就是在空间中完成对自干扰信号的抑制，通常被动干扰消除即是指空域自干扰消??除。而主动千扰消除是通过在接收端构造抵消信号或估计信号，进而与自干扰信号相加或??相减，从而达到对自千扰信号有效抑制的目的。主动干扰消除可以进一步分为射频域自千??扰消除和数字域自千扰消除。下面将具体对各类自干扰消除方法进行具体地
上可以通过增大天线之间的隔离度来有效抵消自千扰信号。然而实际应??用场景中，受地理环境、天线尺寸等因素影响，通信节点的收发天线之间的距离不宜过大，??甚至距离可以说是相当的小，因此天线隔离消除技术只能抵消很小部分的自干扰信号，干??扰消除效果不理想，可行性不高。??（２）天线对消技术??天线对消技术是通过相位反转、叠加来实现对自干扰信号的抵消。具体来讲，通过控??制天线的空间布放位置，使得成对的接收或发送天线之间形成１８０度的相位差，进而叠加??抵消［２９］。基本实现方案有两种，如图２－３（ａ）、（ｂ）所示。对于图２－３（ａ），在接收天线两侧放??置两天发送天线，距离分别为ｄ和ｄ＋Ｘ／２，由于两根发送天线到接收天线的距离相差半个??波长Ｘ７２，故两路电磁波信号到达接收天线处时会形成１８０度的相位差，两路信号叠加后??将对自干扰信号进行抵消。文献表明，该方案可以实现２０？３０ｄＢ的自干扰信号抵消。对??于图２－３（ｂ），将两根发送天线放置于接收天线两侧对称的位置，并且达到接收天线的距离??相等，通过利用其中的一根发射天线对发送信号进行相位反相操作后再将其发送出去，从??而使得自干扰信号在接收天线处得到明显地消除。该方案通过增加硬件成本，即添加反相??器，来换取较高的自千扰抑制能力，文献实验表明，该方案可以抵消约４０ｄＢ的自千扰信??号。??Ｔｘｉ?Ｒｘ?Ｉｘ９?Ｔｘｉ?Ｒｘ?Ｔｘ２??ｙ?ｙ?ｙ?Ｙ?Ｙ?＼／??—（ｘ）—分路器一??（ａ）?（ｂ）??图２－３天线对消原理图??（３）定向天线技术??定向天线技术，也称为天线方向分离技术。与全向天线的３６０度均匀辐射不同，定向??天线在不同方向上表现出非均匀地电
【参考文献】：
期刊论文
[1]CCFD系统中一种新的数字自干扰消除方案[J]. 周芮,张育钊,庄铭杰. 科技创新与应用. 2018(07)
[2]基于盲极化斜投影的全双工用户间干扰消除技术[J]. 赵闻,李健,林国营. 通信技术. 2018(01)
[3]全双工射频自干扰改进时变步长NLMS对消算法[J]. 邹亚州,向新,张婧怡. 信号处理. 2017(10)
[4]基于降维原理的全双工射频域快速自干扰抑制算法研究[J]. 王俊,赵宏志,唐友喜. 通信学报. 2017(08)
[5]面向5G终端的同时频全双工干扰消除分析[J]. 张长青. 邮电设计技术. 2017(05)
[6]全双工通信射频域自干扰抑制量对数字域自干扰抑制能力的影响[J]. 黎斯,鲁宏涛,邵士海,唐友喜. 电子与信息学报. 2017(06)
[7]全双工系统的全数字自干扰消除[J]. 付亚飞,周荣. 计算机技术与发展. 2017(04)
[8]5G移动通信技术发展与应用趋势[J]. 曾剑秋. 电信工程技术与标准化. 2017(02)
[9]一种基于多天线波束成形的全双工自干扰抵消算法[J]. 吴飞,邵士海,唐友喜. 电子学报. 2017(01)
[10]同时同频全双工宽带射频自干扰抵消性能分析[J]. 王俊,赵宏志,马万治,唐友喜,卿朝进. 通信学报. 2016(09)
博士论文
[1]有关OFDM系统的信道估计和干扰消除技术[D]. 尼俊红.北京邮电大学 2009
硕士论文
[1]全双工无线通信系统自干扰消除技术的分类研究与应用[D]. 陆超.南京邮电大学 2017
[2]LTE全双工系统干扰特性及性能分析[D]. 张雨萌.西南交通大学 2017
[3]全双工无线通信系统中的自干扰消除方法研究[D]. 潘雨龙.北京邮电大学 2016
[4]两发两收LTE全双工链路数字自干扰抵消技术设计及实现[D]. 尹洪.电子科技大学 2015
[5]全双工LTE数字自干扰抑制技术研究[D]. 瞿小霞.电子科技大学 2014
[6]自适应滤波器中LMS算法的研究及应用[D]. 夏晓.北京邮电大学 2013
本文编号：3415562
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＣＣＦＤ时隙、频段分配示意图??由于ＣＣＦＤ系统通信节点在相同的频带上既要发送信号同时也要接收信号，因此就会??
??转换器（ＡＤＣ）发生阻塞，影响系统的性能，无法实现正常的通信。为了保证ＣＣＦＤ系统??可以实现正常通信，就必须对自干扰信号进行有效地消除，这便是实现全双工系统急需解??决的技术难点。??节点１?ｙ１?｜２?节点２??Ｘ，（ｎ）—＞）?ＤＡＣ?￣？上变频?Ｉ＿Ｐ＇?Ｘ?厂Ｕ?上变频?＿?ＤＡＣ?ｘ２（ｎ）??自于自千扰???１???Ｒｘｉ?１＾２??????Ｙ，（ｎ）?＾—?ＡＤＣ?卜——｜?下变频?￣￣?下变频?￣？！?ＡＤＣ?￣￣＾Ｖ２（ｎ）??图２－２?ＣＣＦＤ双节点通信框图??２．２自干扰消除方法概述??由２．１节的介绍分析可知，ＣＣＦＤ在具有提高频谱利用率的优势的同时也存在着本地??强自千扰的问题。自干扰信号的消除是实现ＣＣＦＤ系统正常通信的首要前提和核心问题。??近几年来，随着国内外学者对全双工系统关键技术的持续不断地深入研究，自干扰消除及??其相关问题取得了显著性成果。通过对现有文献中所提及的自干扰消除方法的归纳整理，??自千扰消除方法整体上可以分为两大类：被动消除和主动消除［２７］。其中被动千扰消除主??要是通过增加本地收发天线之间的物理隔离度，进而产生路径损耗，使自干扰信号到达接??收天线的功率降低，减少自干扰信号对接收信号的影响。被动干扰消除主要是在天线侧完??成的，也就是在空间中完成对自干扰信号的抑制，通常被动干扰消除即是指空域自干扰消??除。而主动千扰消除是通过在接收端构造抵消信号或估计信号，进而与自干扰信号相加或??相减，从而达到对自千扰信号有效抑制的目的。主动干扰消除可以进一步分为射频域自千??扰消除和数字域自千扰消除。下面将具体对各类自干扰消除方法进行具体地
上可以通过增大天线之间的隔离度来有效抵消自千扰信号。然而实际应??用场景中，受地理环境、天线尺寸等因素影响，通信节点的收发天线之间的距离不宜过大，??甚至距离可以说是相当的小，因此天线隔离消除技术只能抵消很小部分的自干扰信号，干??扰消除效果不理想，可行性不高。??（２）天线对消技术??天线对消技术是通过相位反转、叠加来实现对自干扰信号的抵消。具体来讲，通过控??制天线的空间布放位置，使得成对的接收或发送天线之间形成１８０度的相位差，进而叠加??抵消［２９］。基本实现方案有两种，如图２－３（ａ）、（ｂ）所示。对于图２－３（ａ），在接收天线两侧放??置两天发送天线，距离分别为ｄ和ｄ＋Ｘ／２，由于两根发送天线到接收天线的距离相差半个??波长Ｘ７２，故两路电磁波信号到达接收天线处时会形成１８０度的相位差，两路信号叠加后??将对自干扰信号进行抵消。文献表明，该方案可以实现２０？３０ｄＢ的自干扰信号抵消。对??于图２－３（ｂ），将两根发送天线放置于接收天线两侧对称的位置，并且达到接收天线的距离??相等，通过利用其中的一根发射天线对发送信号进行相位反相操作后再将其发送出去，从??而使得自干扰信号在接收天线处得到明显地消除。该方案通过增加硬件成本，即添加反相??器，来换取较高的自千扰抑制能力，文献实验表明，该方案可以抵消约４０ｄＢ的自千扰信??号。??Ｔｘｉ?Ｒｘ?Ｉｘ９?Ｔｘｉ?Ｒｘ?Ｔｘ２??ｙ?ｙ?ｙ?Ｙ?Ｙ?＼／??—（ｘ）—分路器一??（ａ）?（ｂ）??图２－３天线对消原理图??（３）定向天线技术??定向天线技术，也称为天线方向分离技术。与全向天线的３６０度均匀辐射不同，定向??天线在不同方向上表现出非均匀地电
【参考文献】：
期刊论文
[1]CCFD系统中一种新的数字自干扰消除方案[J]. 周芮,张育钊,庄铭杰. 科技创新与应用. 2018(07)
[2]基于盲极化斜投影的全双工用户间干扰消除技术[J]. 赵闻,李健,林国营. 通信技术. 2018(01)
[3]全双工射频自干扰改进时变步长NLMS对消算法[J]. 邹亚州,向新,张婧怡. 信号处理. 2017(10)
[4]基于降维原理的全双工射频域快速自干扰抑制算法研究[J]. 王俊,赵宏志,唐友喜. 通信学报. 2017(08)
[5]面向5G终端的同时频全双工干扰消除分析[J]. 张长青. 邮电设计技术. 2017(05)
[6]全双工通信射频域自干扰抑制量对数字域自干扰抑制能力的影响[J]. 黎斯,鲁宏涛,邵士海,唐友喜. 电子与信息学报. 2017(06)
[7]全双工系统的全数字自干扰消除[J]. 付亚飞,周荣. 计算机技术与发展. 2017(04)
[8]5G移动通信技术发展与应用趋势[J]. 曾剑秋. 电信工程技术与标准化. 2017(02)
[9]一种基于多天线波束成形的全双工自干扰抵消算法[J]. 吴飞,邵士海,唐友喜. 电子学报. 2017(01)
[10]同时同频全双工宽带射频自干扰抵消性能分析[J]. 王俊,赵宏志,马万治,唐友喜,卿朝进. 通信学报. 2016(09)
博士论文
[1]有关OFDM系统的信道估计和干扰消除技术[D]. 尼俊红.北京邮电大学 2009
硕士论文
[1]全双工无线通信系统自干扰消除技术的分类研究与应用[D]. 陆超.南京邮电大学 2017
[2]LTE全双工系统干扰特性及性能分析[D]. 张雨萌.西南交通大学 2017
[3]全双工无线通信系统中的自干扰消除方法研究[D]. 潘雨龙.北京邮电大学 2016
[4]两发两收LTE全双工链路数字自干扰抵消技术设计及实现[D]. 尹洪.电子科技大学 2015
[5]全双工LTE数字自干扰抑制技术研究[D]. 瞿小霞.电子科技大学 2014
[6]自适应滤波器中LMS算法的研究及应用[D]. 夏晓.北京邮电大学 2013
本文编号：3415562
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