单信道全双工无线通信系统中数字自干扰消除方法研究.pdf

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10422学号：

Iol砌多菇办i硕士学位论文论文题目：

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专业名称一道犁茎匀查氢年句指导教师牟犀红压l蠢垒数合作导师2。

B年月k日原创性声明本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

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虬山东大学硕士学位论文目录中文摘要IABSTRACT符号说明缩略词表第一章绪论11研究课题选择背景l12国内外的研究现状及研究意义313论文主要工作任务514论文的具体章节安排6第二章单信道全双工系统21单信道全双工无线通信主要挑战722自干掷消除技术9221无线电设计9222消极白干扰消除10223模拟自干扰消除132231积极RF模拟干扰消除132232积极模拟基带干扰消除17224积极数字干扰消除1823本章总结l8第三章自适应干扰消除算法研究31自适应干扰消除技术基本原理2032自适应时域算法介绍22321LMS自适应算法22322RLS自适应算法24323NLMS自适应算法2533自适应算法的MATLAB性能仿真25山东大学硕士学位论文331算法的计算复杂度26332自适应干扰消除算法性能仿真2634本章小结32第四章基于信道估计的自适应数字干扰消除设计41数字干扰消除面临的问题3342自适应数字自干扰消除系统模型35421自干扰无线信道估计36422应用数字白干扰消除3843单信道全双工系统整体设计3944白干扰消除性能分析4045非理想状态下数字消除性能分析4346本章小结。

46第五章论文总结与展望参考文献致49攻读学位期间发表的学术论文和专利56山东大学硕士学位论文CONTENTSAbstractinChineseAbstractNotationAbbreviationsTableChapter1IntroductionI1IIV11ResearchTopicSelectionBackground112DomesticandForeignResearchStatusandResearchSignificance313MainJobTasks514ThesisOrganization6Chapter2SingleChannelFullDuplexSystem721MainChallenges722Self-interferenceCancellationTechniques9221RadioDesign9222PassiveSelf-interferenceCancellation10223AnalogSelf-interferenceCancellation132231ActiveRFAnalogCancellation132232ActiveBasebandAnalogCancellation17224ActiveDigitalSelf-interferenceCancellation182。

3Conclusion18Chapter3AdaptiveInterferenceCancellationAlgorithm2031InterferenceOffsetBasicPrinciple2032AdaptiveTimeDomainAlgorithm22321LMSAdaptiveAlgorithm22322RLSAdaptiveAlgorithm24323NLMSAdaptiveAlgorithm2533AlgorithmPerformanceSimulation25331ComputationalComplexity26332CancellationAlgorithmPerformanceSimulation2634Conclusion32Chapter4ChannelEstimationBasedonAdaptiveDigitalCancellation33山东大学硕士学位论文41ConfrontingProblem3342DigitalInterferenceCancellationSystemModel35421Self-interferenceChannelEstimation36422ApplicationofDigitalInterferenceCancellation3843IntegratedSystemDesign3944CancellationofPerformanceAnalysis4045DigitalCancellationAnalysisunderNon-idealState4346Conclusion46Chapter5SummaryandExpectationRefePencesAcknowledgementsPape聃PublishedDuringSchoolDays4749山东大学硕士学位论文中文摘要无线通信网络设计中一个基本的假设是无线设备必须工作于双信道双工模式。

换句话来说，就是在相同的频带无线设备在同一时间要么执行发送要么执行接收，不可能同时发送与接收数据。

因此，目前的无线通信系统设备无一例外的采用时分或频分技术来实现上下行链路双向通信。

这就要求将有限的无线资源用频分或时分的方式分成上下行链路以实现双向通信，单一的上行链路或下行链路无法实现全双工通信。

在无线频谱资源日益紧张的今天，如何有效的利用有限的频谱资源是一个比较重要的问题。

人们着力于研究各种节约无线资源或最大化利用无线资源的技术与算法，各种各样的无线通信系统应运而生。

本论文提出的单信道全双工无线通信系统是一种全新的无线系统设计，可以缓解当今无线通信系统中存在的若干问题。

单信道全双工无线通信是指无线节点可以在相同的频带同时发送与接收数据，不需要使用多个无线信道。

因此从物理层来看，该技术可使节点有效的吞吐量加倍。

此外，在相同的时间发送与接收允许无线节点在接收数据的同时交换控制信息，使实时反馈变得可能。

但是作为一种新技术，要实现单信道全双工无线通信，面临着巨大的挑战。

由于节点本身无线发送信号到达本节点接收天线的传输距离远小于来自远端期望接收信号的传输距离，造成自干扰信号的功率远大于期望信号的功率。

从而自干扰信号将占据接收机信号处理链路中模数转换器（ADC）的大部分动态范围，导致很难从ADC的输出中获取有用信号。

因此要实现单信道全双工无线系统，必须在模拟接收信号通过ADC采样之前抑制白干扰信号。

在过去的三年里，许多研究者致力于该技术的研究，并初步搭建了单信道全双工通信系统的实验系统。

本论文研究了消除强白干扰信号的各种模拟与数字自干扰消除技术。

对怎样计算消除信号及在何时何地注入消除信号来消除自干扰进行了探讨，基于此对已有的白干扰消除技术进行了详细地分类。

重点研究了自适应干扰消除技术和三种山东大学硕士学位论文时域自适应算法，通过仿真验证了时域自适应算法用于消除强干扰信号的有效性。

提出了基于自适应算法的联合信道估计数字自干扰消除方案，通过单信道全双工系统仿真模型的搭建，将消极消除，积极模拟消除和数字自适应消除相结合，验证了该设计可实现90dB的白干扰衰减量，从而证明了单信道全双工系统的可行性。

最后，在考虑实际实现时可能存在的诸如系统不完善和硬件技术的限制（如相位噪声）等条件下，推导出数字白干扰消除后系统的信号与干扰加噪声比，为今后的单信道全双工与双信道双工系统性能的比较分析提供了基本的理论依据。

关键字：

单信道全双工；自干扰信号；消极自干扰消除；模拟白干扰消除；数字白干扰消除；自适应算法II山东大学硕士学位论文ABSTRACTOneofthefundamentalassumptionsinthedesignofwirelessnetworksiSthatthewirelessdeviceshavetobehalf-duplex，inotherwords，wirelessdevicescannotsimultaneo