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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

韩明超  
【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。


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