同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证_徐强_全欣_潘文生_邵士海

同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证_徐强_全欣_潘文生_邵士海
同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证_徐强_全欣_潘文生_邵士海

全双工通信中的自干扰消除技术

中国科学技术大学本科毕业论文 题目全双工通信中的自干扰消除技术 英文The Technology of Self-Interference Cancellation in Full Duplex Communication 院系信息学院电子工程与信息科系 姓名金鹏飞 学号PB10210270 导师张四海 日期2014年6月

目录 摘要 (2) 第一章引言 (3) 1.1 背景资料 (3) 1.2 选题意义 (6) 1.3 我的任务 (7) 第二章无线传输技术综述 (8) 2.1 无线传输的历史及发展 (8) 2.2 TDD和FDD (9) 2.3 CDMA (14) 2.4 同时同频全双工 (16) 第三章天线干扰消除 (19) 3.1 天线消除原理 (19) 3.2 天线消除效果 (20) 3.3 小结 (31) 第四章射频干扰消除 (31) 4.1 射频消除概念 (31) 4.2 射频消除效果 (32) 第五章数字干扰消除 (33) 5.1 数字消除原理 (33) 5.2 数字消除理论推导 (33) 5.3 数字干扰消除分析与小结 (38) 第六章结束语 (38) 参考资料 (39) 致谢 (41)

摘要 要实现全双工通信,要克服诸多困难,其中最主要的瓶颈就是收发机的自干扰问题。当发射机发送某个信号时,其中的部分能量会被自身的接收装置接收到。如果正好发送与接收信号同频率,就会产生干扰。并且由于信号源离自身的接收机很近,所以自己发射出去的信号能量可能会比接收到的信号能量大,甚至高达100dB以上。为了能正确解码所需要接收的信号,就要求我们的自干扰消除性能至少达到100dB。目前世界上所研究的都是多级消除,即天线干扰消除、射频干扰消除、数字干扰消除等来达到更好的消除性能。其中天线干扰消除一般可达40+dB,射频域和数字域干扰消除均可达30+dB,已能初步满足实验条件下的全双工通信。 关键词: 全双工、自干扰、干扰消除 Abstract To achieve full-duplex communication must overcome many difficulties, and what the most important is the self-interference of transceiver. When a transmitter transmits a signal, part of the energy will be received by the itself. If you send and receive signals exactly the same frequency will cause interference. Since the signal source and the receiver are placed close, the signal transmited by itself may be stronger than the received signal, even up to more than 100dB. In order to correctly decode the received signal, it is required that the performance of interference achieve at least 100dB. The study of the world are multi-stage elimination, such as antenna interference cancellation, RF interference cancellation and digital interference cancellation to achieve better elimination. Which antenna interference cancellation generally up to 40 + dB, and the interference cancellation of RF domains and digital

同时同频全双工数字自干扰抑制关键技术

同时同频全双工数字自干扰抑制关键技术同时同频全双工在相同时间使用相同频率发送接收信号,相对传统的时分双工和频分双工,最高能获得两倍的频谱利用率,是提高下一代无线通信系统容量的有效措施之一。实现同时同频全双工需要解决同频自干扰的问题,目前普遍采用的是天线抑制、射频抑制和数字抑制联合的自干扰抑制方案。 数字抑制作为最后一道抑制手段,其残留的自干扰将会作为最终残留自干扰,所以对最终抑制效果的影响非常重要。本文聚焦于高性能、低成本的数字自干扰抑制技术研究,具体贡献包括:第一,给出数字自干扰抑制下干信比与ADC位数影响误符号率的闭式解。 通过分析数字自干扰抑制下干信比与ADC位数对实际判决门限的影响,推导得出QAM调制系统误符号率表达式,从而可为工程上设定模拟自干扰抑制指标限制干信比和选择ADC位数提供依据。在16-QAM调制,比特信噪比14dB,干信比不大于40dB时,只需12位ADC即可能达到接近510-的极限误符号率。 第二,提出一种反馈辅助精确测量非线性自干扰的抑制方案。首先通过分析抑制能力,证明反馈方案由于获知了发射通道非线性因而优于非反馈方案。 在相位噪声方差为0.0075rad2,反馈与接收通道时延误差为30ns时,反馈方案比非反馈方案的抑制能力高27dB。然后提出一种去除反馈中占主导地位的线性分量并精确测量非线性分量的自干扰抑制方案,在不损失抑制性能的前提下降低对反馈通道ADC位数的需求,从而降低成本。 在原反馈通道使用12位ADC接收包含线性与非线性分量自干扰的情况下,本方案只需使用8位ADC接收自干扰非线性分量。第三,提出一种可用于单天线全双工系统的数字预处理自干扰抑制技术。

iData_同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证_徐强

第36卷第3期电子与信息学报Vol.36 No.3 2014年3月Journal of Electronics & Information Technology Mar. 2014 同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证 徐强全欣潘文生邵士海*唐友喜 (电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都 611731) 摘要:同时同频全双工本地发射信号会对本地接收信号产生强自干扰,为了使信号能够通过射频接收通道及模数转换器件,需要在射频前端进行自干扰抑制。在自干扰为直射路径的条件下,该文采用直接射频耦合法,对长期演进(LTE)同时同频全双工自干扰抑制进行实验测试;分析推导了自干扰功率、带宽及线缆、幅度、相位调整误差对射频自干扰抑制能力的影响;得到了射频自干扰抑制能力的闭合表达式。分析表明对于20 MHz带宽,?10 dBm 接收功率的LTE射频自干扰信号,理论上能抑制54 dB的射频自干扰,而实验测试结果表明能抑制51.2 dB。 关键词:无线通信;全双工;自干扰;射频抑制;长期演进(LTE) 中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2014)03-0662-07 DOI:10.3724/SP.J.1146.2013.00717 Analysis and Experimental Verification of RF Self-interference Cancelation for Co-time Co-frequency Full-duplex LTE Xu Qiang Quan Xin Pan Wen-sheng Shao Shi-hai Tang You-xi (National Key Laboratory of Science and Technology on Communications, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China) Abstract: Co-time Co-frequency Full-Duplex (CCFD) radio transmission will cause a strong self-interference in its receiver. To ensure the undistorted transmission in the Radio Frequency (RF) channel and effective sampling of the desired signal, the Self-Interference Cancellation (SIC) need to be applied to RF frontend. In this paper, the CCFD verification experiment is presented based on the Long Term Evolution (LTE) that adopts RF SIC with the coupled RF transmitted signal. Considering the direct path self-interference between transmit and receive antennas, the relationship among interference power, interference bandwidth, RF adjustment errors and SIC ability is analyzed. Consequently, the expression of SIC ability is derived. Analysis and experimental results show that the SIC abilities are 54 dB in theory and 51.2 dB in practice for a 20 MHz LTE signal with received power of ?10 dBm. Key words: Wireless communication; Full-Duplex (FD); Self-interference; RF cancellation; Long Term Evolution (LTE) 1 引言 同时同频全双工(CCFD)是指设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作,使移动通信上、下行可以在相同时间使用相同的频率,突破了现有的频分双工和时分双工[1]模式,理论最大频谱效率可以提升一倍;近三年来,CCFD得到了业界的广泛关注[2,3]。 由于收发同时同频,CCFD发射机的发射信号会对本地接收机产生干扰,使用CCFD的首要工作是抑制强自干扰[1,3]。近三年来,国内外的已有研究 2013-05-23收到,2013-09-03改回 国家自然科学基金(61271164, U1035002/L05, 61001087, 61101034),国家科技重大专项(2014ZX03003001-002, 2012ZX 03003010-003, 2011ZX03001-006-01)和中国航天科技集团公司卫星应用研究院创新基金资助课题 *通信作者:邵士海 ssh@https://www.360docs.net/doc/c716660286.html, 主要包括:天线抑制[4,5]、射频抑制[68]-和数字抑制[3,911] -。其中,天线抑制在收发天线处实施,射频抑制在信号进入模数转换器件(ADC)前的射频前端实施,数字抑制在信号经过ADC后的数字域实施。为了防止射频接收通路阻塞,需要进行射频自干扰抑制,使信号能够通过ADC,进入数字干扰抑制及数字解调处理流程。 射频自干扰抑制可以分为直接射频耦合干扰抑制[6,7,12,13]和数字辅助射频干扰抑制[2,14],并且已经得到了初步工程验证[6,7,15,16]。直接射频耦合干扰抑制的典型方法如文献[6]和文献[7]。文献[6]将发射信号经过可变衰减、可变延时处理后,得到干扰重建信号,将接收信号与干扰重建信号相减,完成射频干扰抑制;经实验验证,对于10 MHz带宽的WiFi 信号,可以抑制45 dB自干扰。文献[7]在文献[6]的基础上,对干扰重建方法进行了改进,将发射信号

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