同时同频全双工系统相噪抑制技术研究

摘要

通信业务传输需求促使无线通信新技术的革新与发展。传统的半双工传输系统基于时分复用或频分复用技术，频谱效率有限。全双工系统收发设备可同时同频传输信息，频谱资源利用率是普通半双工通信的两倍。
　　同时同频全双工系统对相位噪声尤为敏感，收发端上下变频引入相位噪声，使自干扰信号引入公共相位误差和子载波间干扰。其中，公共相位误差可随信道估计抑制，而子载波间干扰随机，很难消除，对期望信号产生极强的干扰。为了抑制相位噪声干扰，目前主要从架构和算法两方面进行研究，其中算法又分为时域相噪抑制算法和频域相噪抑制算法。本文对全双工系统相位噪声抑制技术进行研究，在已有文献的基础上，对相位噪声抑制技术进行改进，有效改善了自干扰抑制增益，提高了抑制后信干噪比。
　　首先，研究了时频域传统相噪抑制技术，包括信号模型，相位噪声估计，自干扰信号重建，自干扰信号消除等，并用Simulink进行仿真，验证传统算法的相噪抑制性能。当干信比为40dB，相噪3dB带宽为6Hz时，时域、频域算法抑制后信干噪比分别为8.3dB、8.0dB。
　　其次，针对传统自干扰抑制架构，提出一种反馈式相噪自抑制架构，并详细论述了该架构的相噪抑制性能。推导结论证明，理想信道估计下，该架构可完全抑制相位噪声引入的干扰。仿真结果表明，相噪3dB带宽在0.6Hz到600Hz区间，反馈式架构相比传统架构，抑制后信干噪比最少改善1.6dB，最多改善7.6dB。
　　最后，本文将BEM基扩展估计法运用到全双工系统中，结合期望信号，提出基于BEM估计的相噪迭代抑制算法。借助信干噪比、自干扰抑制增益等指标进行分析，用Simulink仿真验证，结果表明该算法能有效抑制相噪干扰。当BEM扩展阶数为18、SNR为20dB，三径莱斯信道模型中，迭代10次后，自干扰估计信道MSE逼近210?。相噪3dB带宽为6Hz，干信比为30dB和40dB时，该算法自干扰抑制增益分别可达42.5dB、54.6dB，相对传统算法改善量分别为5dB、4.1dB。干信比为40dB时，相噪3dB带宽在6Hz到600Hz区间，抑制后信干噪比维持在13.6dB到4.3dB，相对传统算法最少改善0.4dB，最多改善3.3dB。

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缩略词表

主要数学符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 论文主要贡献

1.3 研究内容及结构安排

第二章 全双工系统与相位噪声

2.1 全双工系统

2.2 相位噪声

2.3 相噪对全双工OFDM系统影响

2.4 本章小结

第三章 全双工相位噪声传统抑制技术研究

3.1 频域相噪抑制算法

3.2 时域相噪抑制算法

3.3 仿真结果与分析

3.4 本章小结

第四章 全双工相位噪声干扰自抑制技术

4.1 传统相噪抑制技术的局限性

4.2 反馈式相噪自抑制架构

4.3 基于BEM估计的相噪迭代抑制算法

4.4 本章小结

第五章 结束语

5.1 全文总结

5.2 下一步工作建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果