全双工射频自干扰抑制快速搜索算法研究与实现

摘要

现有无线通信技术为了达到双向通信的目的,一般使用TDD或者 FDD来正交划分时频资源,是一种半双工系统。全双工系统的目标是无线设备能够同一时间、同一频点进行通信,使无线通信的频谱利用率提高一倍,然而它的主要阻碍是,来自本节点的发送信号会干扰远端传送过来的有用信号。
　　在全双工模式下,目前已有的抑制自干扰信号技术主要包括天线自干扰抑制、射频自干扰抑制和数字自干扰抑制三种。针对射频自干扰抑制,论文设计并实现了基于快速搜索算法的技术方案,重点讨论了梯度预测的理论依据和优化策略,并利用 C语言编程实现了方案的关键技术。在全双工演示样机上对方案的指标需求进行了测试验证,给出了分析结果。
　　首先,研究了现有的全双工自干扰抑制理论和技术手段,尤其是对射频自干扰抑制算法进行了详细讨论,为本课题的研究提供参考和设计思路。根据方案性能指标,提出了使用工程测量的方式实现梯度下降的方案,并利用二次回归模型实现了二维坐标点的预测,给出了完整详细的优化方案。
　　其次,根据硬件结构,实现了射频自干扰抑制快速搜索算法的关键模块。从模块间的接口信息和模块内的处理流程等方面,给出方案C语言实现的详细设计。
　　再次,在详细设计的基础上进行了方案软仿真。利用ZC序列数据,针对不同场景进行了搜索测试,对搜索路径、梯度区域、预测步长和信噪比等参数分别进行了测试,通过软仿真给出了实现过程中各参数取值规律的参考性结论。
　　最后,工程验证了射频自干扰抑制快速搜索算法方案。利用全双工无线通信样机,在不同自干扰信号功率情况下对抑制性能进行了测试,验证了本方案性能。在自干扰信号为?10 dBm时,能够达到48dB的抑制度,平均收敛时间小于60s,满足设计需求。
　　本文提出了一种基于梯度预测的射频自干扰抑制方案,研究成果已经得到工程验证。该方法为以后的射频自干扰抑制算法设计提供了理论和实现依据,有助于推动全双工通信模式的进一步发展和应用。

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表目录

缩略词表

主要数学符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 本文主要贡献

1.3 研究内容与安排

第二章 全双工射频自干扰抑制技术研究现状

2.1 全双工自干扰抑制研究现状

2.2 全双工射频自干扰抑制算法研究现状

2.3 小结

第三章 全双工射频自干扰抑制快速搜索方案与算法原理

3.1 方案整体介绍

3.2 算法原理研究

3.3 小结

第四章 全双工射频自干扰抑制快速搜索算法的软件实现

4.1 软件总体流程

4.2 软件模块划分

4.3 小结

第五章 全双工射频自干扰抑制快速搜索算法性能测试

5.1 回归模型测试

5.2 梯度下降联合回归模型测试

5.3 射频自干扰抑制效果测试

5.4 小结

第六章 结束语

6.1 本文贡献

6.2 下一步工作的建议

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果

学位论文评审后修改说明表