全双工MIMO中继系统自干扰消除性能研究

摘要

随着无线通信快速地发展，无线频谱资源日益稀缺，怎样有效的利用无线通信资源和提高通信网络的容量成为下一代通信网络亟待解决的问题。中继技术因为其利用较少的成本可以快速扩大覆盖范围并增强信号的优点而被广泛应用。全双工中继（FDR，Full-duplex relay）技术因其可以频率复用大大提高频谱利用率而成为第五代移动通信系统（5G）的技术基石。全双工中继（FDR，Full-duplex relay）技术能够提供高性价比的覆盖范围以及提升吞吐量。但是，全双工中继（FDR，Full-duplex relay）因其同时同频发射信号而带来严重的环路自干扰，这将严重影响它的性能制约它的发展。全双工中继系统如果能将其自干扰抑制到可接受的水平，它将是一个能够高效利用无线频谱且非常有前景的技术。
　　在本文中，我们研究分析了在不完全信道状态信息（CSI）的情况下，基于补偿转发（EF）模式的带有自干扰的全双工最大比合并MIMO系统的性能，并在具有高斯白噪声（AWGN）的瑞利衰落信道中进行了实验。通过奇异值分解（SVD）应用零空间投影法（NSP）进行自干扰消除。此外，详细分析了信号干噪比（SINR）、分布中断和M相移键控（MPSK）调制的平均误符号率（ASER）等重要的性能指标。通过调节EF转发系数来使得收发信号拥有最小均方误差（MMSE），从而提升系统性能。将研究得到的结果与国家相关的最先进的技术进行比较，可以清楚地知道我们的方案对SINR和系统容量有明显改善。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.1.1 无线移动通信发展历史

1.1.2 MIMO技术

1.1.3 无线中继技术

1.1.4 全双工技术介绍

1.1.5 全双工中继系统性能分析

1.2 本文的主要内容与章节安排

1.2.1 主要内容

1.2.2 章节安排

第二章 全双工MIMO零空间投影后的剩余自干扰

2.1 自干扰消除方法介绍

2.1.1 系统模型

2.1.2 自干扰抑制

2.1.3 理论分析与验证

2.2 自干扰消除分析与仿真

2.2.1 时域自干扰消除和零空间投影法比较

2.2.2 仿真分析

2.3 本章小结

第三章 双向全双工中继系统空域自干扰消除

3.1 双向全双工单输入单输出自干扰消除

3.1.1 系统模型

3.1.2 中继环路SIC前信道容量

3.1.3 中继环路SIC后信道容量

3.1.4 中继自干扰消除前后系统性能比较

3.2 双向全双工MIMO自干扰消除

3.2.1 系统模型

3.2.2 中继节点空域自干扰消除方案

3.2.3 自干扰消除后的系统容量

3.2.4 仿真分析

3.3 本章小结

第四章 FD-MRC-MIMO自干扰消除后系统性能

4.1 中继系统介绍

4.1.1 系统模型

4.1.2 自干扰消除方法介绍

4.2 自干扰消除后系统性能分析

4.2.1 系统模型及传输方案

4.2.2 系统第一跳源节点到中继节点

4.2.3 系统第二跳中继节点到目的节点

4.2.4 端到端的系统容量

4.2.5 仿真结果和讨论

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢