全双工通信系统收发前端关键技术研究

摘要

随着无线通信技术的快速发展和业务种类的迅速增加，无线频谱越来越拥挤。在不增加额外频率的情况下提高传输速率和传输可靠性是人们追求的目标。当今的无线通信系统都是基于半双工模型实现的，无论是时分双工还是频分双工都以牺牲效率或频谱为代价。对任意终端来说，传统上认为不能收发同时同频的原因在于发射信号对接收端极强的自干扰，直接导致接收机无法提取有用信号。本文将介绍一种全新的全双工无线通信结构，探索可用收发机射频前端的天线隔离和射频对消技术，从而提高无线通信系统的性能。
　　论文首先对目前通信系统和网络中存在的问题进行了分析，简要介绍了国内外的发展现状和无线通信系统的分类。本文第三章重点讨论了天线隔离的原理，提出将天线的极化隔离技术用于全双工系统中，并分别设计出适用于无线网络的单频和双频高隔离度收发天线。为了进一步降低自干扰信号的影响，提高全双工通信的可靠性，本文第四章讨论了基于矢量调制的射频对消技术的原理，分析了射频对消在多径效应下的可行性，最后使用 QHx220芯片设计了硬件电路，提出了电路的调试方法并给出了最终的调试结果。最后，为了验证以上两种技术的可行性以及对系统性能的改善，论文的第五章首先给出了单频天线与射频对消技术级联后的测试结果，接着对基于802.11b的通信系统进行了分析，比较了两种技术下的系统可靠性和对信道容量的改善，同时讨论了全双工可有效解决WLAN网络中隐藏终端和暴露终端的问题，并提高链路效率。
　　论文在最后一章对以上内容进行了总结，分析了在全双工通信系统射频前端的研究中所存在的缺陷和不足，对未来的工作进行了展望，总结了研究过程中所获得的经验和教训，同时提出了下一步的大致研究方向。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文内容及结构安排

第二章 无线通信系统及其全双工实现方法

2.1 无线通信系统概述

2.2 全双工通信系统的实现

第三章 具有高隔离度的收发天线设计与实现

3.1 微带天线的基本理论

3.2 高隔离度单频天线

3.3 高隔离度双频天线

3.4 小结

第四章 射频对消技术设计与实现

4.1 理论框架

4.2 硬件电路设计与实现

4.3 电路调试及测试结果分析

4.4 小结

第五章 基于天线隔离和射频对消的全双工通信系统性能分析

5.1 单频天线级联射频对消技术效果测试

5.2 系统的可靠性分析

5.3 系统的有效性分析

5.4 隐藏终端与暴露终端问题分析

5.5 系统链路效率分析

5.6 小结

第六章 总结与展望

6.1 论文的主要贡献

6.2 本文不足及未来研究方向

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果