全双工通信中的自干扰消除技术
变电站自动化的通信系统及抗干扰措施
应能接收调度下达的 各种操作、 控制、 修改定值等命令。即完 通信是变电站综合自动化系 统非常重要的 基础功能。 借助于通信， 各断 远传至调度端； 路器间隔中保护测控单元的－Ｊ， 系统、 ｋ ｇｌ Ｎ ｔ ｔ 电网调度 自 动化系统得以相互交换 成新型 ＲＩ Ｕ等全部四遥功能。 Ｔ 信息和信息共享， 提高了 变电站运行的可靠性 ， 减少了连接电缆和设备数量 ， １ 数据通信的传输方式 ３ 实现变电站远方监视和 控制。综合 自 动化系统是—个微机化的数字电子系 １ ） 并行数据通信方式。并行数据通信是指数据的各位同时传送 ， 可以用 统， 对电磁干扰非常敏感， 加之变电站又是—个复杂的强电磁干扰场 ， 这不仅 字节为单位（位数据总线 ） ８ 并行传送 ， 也可以用字为单位（６ １位数据总线） 通 各位数据同时发送 ， 同时接收， 其特点如 需要综合自动化系统设备本身质量过关 ， 同时要求在设计、 施工过程中把电 过专用或通用的并行接口电路传送 ， 磁干扰问题作为大事来妥善处理， 方能保证变电站综合 自 动化系统的运行具 下 ： ａ 传输速度快。 有时可高达每秒几十、 几百兆字节。 并行数据传送的软件 ｈ 和通信规约简单。ｃ 并行传输需要传输信号线多 ， 成本高， 因此只适用 于传输 有较高的安全性和可靠性。 １ 变电站自 动化的通信系统 距离较短且传输速度较高的场合。 实现变电站综合 自动化的主要目的不仅仅是用以微机为核心的保护和 ２ 串行数据通信。串行通信是数据—位—位Ｊ 地传送， ） 『 回芋 串行通信有以 控制装置代替传统变电 站的保护和控制装置， 关键在于实现信 息 交换共享。 下特点 ：串行通信的最大优点是串行通信数据的各不同位， ｎ 可以分时使用同 通过控制和ｇ ｅ ４， 、 互连 相互协调， 允许数据在各功能块之间相互交换 ， 可以提 传输线， 这样可以节约传输线， 减少投资 ， 并且可以简化接线。 串 ｈ 行通信的 高它们的性能。通过信息交换， 互相通信 ， 实现信息共享， 提供常规的变电站 速度慢， 且通信软件相对复杂。 二次设备所不能提供的功能 ， 减少变电站设备的重复配置 ， 简化设备之间的 在变电站综合 自 动化系统内 ， 部 各种自 动装置间或继电 保护装置与监 互连， 从整体上提高 自 动化系统的安全性和经济性 ， 从而提高整个电网的 自 控系统间， 为了减少连接电缆、 简化接线、 碱 本 ， 降但 常采用串 行通信。 动４ ｔ ． 平。因此 ， ｔ ａ 在综合 自 动化系统中， 网络技术 、 通信协议标准、 分布式技 ３局域网络通信 。 ） 局域网络是一种在小区域内使各种数据通信设备互连 术、 数据共享等问题， 必然成为综合自动化系统的关键问题。 在—起的通信网络。局部网络可分为两种类型：局部区域网络 ， ａ 简称局域网 （ Ａ ）ｂ计算机交换机。 Ｌ Ｎ ．． 局域网是局部网络中最普遍的一种。 局域网络为分 １ 通 信 的基才 念 ． １ 通信的目的是在信息源和受信者之间交换信息。信息源指产生和发送 散式的系统提供通信介质 、 传输控制和通信功能的手段。 局域网络的典型特点是 ：高数据传输速率，． １０ ｉｓｈ ａ ． ０１ ０ Ｍｂｔ； 短距离 ，ｌ ～ ／ ｎ～ 信息的地方 ， 如保护、 测控单元。 受信者指接收和使用信 息 的地方。 如计算机 监控系统 、 调度中心ｓ Ａ Ｃ ＤＡ系统 。 ２ ｋｎａ ５ ｉ；低误码率。 要实现信息源和受信者之间相互通信， 两者之间必须有信息传输路径。 局域网的杨 是互连和通信 ， 网络的拓扑结构、 传输介质、 传输控制和通 如电话线 、 无线电通道等。 信息源、 受售昔和传辑 径是通信的三要素。 信方式是局域网的四大要素。 潞 为了 实现 和完成通信 ， 需要信息源和受信者合作。如信息源必须在受信者准备好 ２ 变电站综合自动化系统的抗干扰措施 接收 息 才能发送信息。 时， 受信者一方必须准确知道通信何时开始、 何时结 变电站综合自动化系统的电 磁干扰以不同的形式在 自 动化系统的不同 束。 信息的发送速度必须与受信者接收信息速度相匹 ， 配 否则， 可能会造成接 环节产生危害。最终导致状态量的误 、 漏报与抖动， 产生误码， 直接影响四遥 收到信息混乱。 除此之外， 信息源和受信者之间还必须制定某些约定。 约定可 功能的可靠性。以下从两个方面来分析。 能包括信息源和受信者间的传输是否可以同时还是必须轮流、 一次发送的信 ２ 工频干扰及其防范措施 ． １ 息总量、 信息格式 ， 及如果出现意夕（ ｗ 现差错时） 以 ｂ￣ 出 ｉ 该做什么。 在通信过 工频干扰在变电站中无时不在、 强度最大、 范围最广， 但比较容易克服。 程中， 所传输的信 息不可避免地会受到干扰和破坏 ， 为了保证信息传输准确、 通常的做法是采用屏蔽电缆为自动化系统配线 ， 特殊情况下也可加入隔离变 无误 ， 要求有检错和抗干扰措施。 压器， 工频干扰问题便可解决。 数字通信系统的工作方式按照信息传送的方向和时间 ， 可分为单工通 ２ 高频干扰及其防范措施 ２ 信、 半双工通信、 全双瑚 信等三种方式。 变电站内继电器、断路器及其辅助触 在操作过程中产生的电磁干扰 单工通信是指消息只能按—个方向传送的工作方式。 通常为高频干扰。高频干扰具有随饥性和不确定性， 解决高频干扰主要从两 半双工通信是指消息可以双方向传送 ，但两个方向的传输不能同时进 个方面人手： —是工程谢 饲 工方面； 施 二是自动化系统配套方面。 行 ， 交替进 行的工 作方式 。 只能 从工程设计和施工方面可采取一些措施减少干扰源和降低干扰源强 全双工通信是指通信双方同时进行双方向传送消息的５，Ｔ￣ 。 １＇ｊ ２ｇ ｆ － 度。继电器、 断路器及其辅助触点在操作过程中产生的电磁干扰是由于触头 为完成数据通信 ， 两个汁 算机系统之间必须高度协调。ｔｊ ｇ ｔ ａ ￣间为协 抖动引起二次燃弧所造成的。因此， － ＇ ｑ 在自动化变电站中断路器的选用应考虑 调动作而进行的售 交换一般称为计算机通信。类似地， 当两个或更多的计 采用触头无抖动型产品。如 Ｚ ３ Ｎ ３型真空断路器。继电器采用固体继电器可 算机通过—１ 百 、 信网相互连接时， ｊ 计算机站的集合称之为汁算机网络。 减少干扰源。 缆线的选择和敷设要遵循短、 少原则。 自 因而 动化系统组态模式 １ 变电站综合自 ２ 动化系统通信的任务 优先采用分散分布式， 以减少线缆数量、 缩短信号输入线长度。 强电与弱电电 变电站综合自动化系统通信包括两个方面的内容 ：一是变电站内部各 缆 ， 交流与直流电缆应分开布线并尽量避免平行敷设 ， 以降低干扰源的强度。 部分之间的信 息 传递， 如保护动作信号传递给中央信号系统报警 ； 二是变电 同 ， 时 自动化系统设专用接地网是提高系统抗干扰能力的有效办法。传输通 站与操作控制 的信息传递 ， 即远动通信。向 控制中． 变电站的实时 道应选用先进的光纤通信、 数字微波通信或电缆通信。 实践证明， 电力载波和 信息 ， 如电压 、 电流、 功率的数值大小、 断路器位置状态 、 事件记录等 ， 接收控 无线通信不宜作为通信方式 。 自 其 身就是干扰源， 通信速率、 运行率也较低。 制中 心的断路器操作控制命令及查询和其他操作控制命令。 从自 动化系统设备本身方面， 应用先进的 技术和设备 、 配备性能优良的 １ ） 综合自 动化系统的现场级通信。综合 自 动化系统的现场级通信 ， 主要 系统软件， 可进一步防范电磁干扰的危害。 尽管变电站主设备采取了一系列 解决综合 自 动化系统内部各子系统与上位机（ 监控主机） 之间的数据通信和 减少干扰源、 降低干扰强度的措施 ， 但干扰源依然存在。 因而仍需要 自 动化系 信息交换问题 ， 其通信范围是在变电站内部。 对于集中组屏的综合自动化系 统本身具有良好的抗干扰能力。 采用频谱均衡式干扰抑制器 ， 均衡瞬态干扰 统来说， 实际是在主控室内部。 对于分散安装的综合自 动化系统来说 ， 其通信 的频谱能量， 可有效地抑制高频干扰。一般主站
2022年通信工程师中级传输与接入(无线)真题及答案
2022年通信工程师中级考试综合能力真题及答案试题一（22分）阅读下列问题1至问题3，将解答填入答题卡内。
[问题1] (8分)在(1)- (8) 中填写恰当内容(将填入的字句填写在答题纸的对应栏内)。
电磁波在自由空间的(1) 有多种，当电磁波在传播路径上遇到某个物体表面，且物体尺寸远大于电磁波自身(2) 时，就会出现反射现象。
当多径传播中的路径数量足够多，并且没有视距路径时，根据概率论中的中心极限定理，接收信号的包络服从(3)分布，相位服从(4) 分布。
如果存在视距路径，即在多条传播路径中有一条主路径，接收信号包络服从(5) 分布。
在接收端，无线接收机的(6)将感应到的无线信号经馈线送给(7)，解调器将基带信号从载波中还原，(8)恢复出基带信号的原始形式，送给信宿。
[问题2](5分)判断下列说法的正误(填写在答题纸的对应栏内，正确的选项填写“√”,错误的选项填写“×”)。
(1) 电磁波在自由空间中以折射形式传播。
()(2) 天线是互易的，即同一天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收天线时，天线基本特性参数是不同的。
()(3)天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向当电场方向垂直于地面称为垂直极化，电场方向平行于地面称为水平极化。
()(4)对于均匀无损耗传输线，当工作于行波状态时，传输线的负载阻抗等于特性阻抗，线上只有入射波，没有反射波，入射功率全部被负载吸收。
()(5) 无线电通信系统中，存在着多种噪声和干扰，其中干扰是使通信性能变坏的主要原因。
()[问题3](9分)(1) 电波在空间传播时会产生多种传播模式，请回答无线通信中主要的电波传播模式有哪三种?(2)天线的特性由机械特性和电气特性来描述，请回答机械特性和电气特性分别包括哪些内容?试题一答案问题1答案（1）传播机制；（2）波长；（3）瑞利；（4）均匀；（5）莱斯；（6）天线；（7）频率选择电路；（8）基带处理电路问题2答案（1）×；（2）√；（3）√；（4）√；（5）√问题3答案（1）天波、地表波和空间波。
用Adaline网络实现电力线载波机的同频带全双工通信
的， 通过 Ａ ａｎ 网络 ， 回波信号作为噪声源， ｄｌ ｅ ｉ 将 而把 混有噪声的接收信号作为要求的响应 。其中 Ａ ａｎ ｄｌ ｅ ｉ 网络 进行 回波对 消 的原理 示意 图如 图 ３所示 。
出
之间的误差， ＝（ ：…，： 为当前的权系数向 ， ）
量 ， 下一 次迭 代 的权 系数 向量 ， “ 为 则
原 理如 下 ：
如果 已知 Ａ ａｎ 网络 的要求响应 为 ｔ则我们 ｄｌ ｅ ｉ ， 的目的是调节权系数 向量 ， 使得 网络的模 拟输 出 量 Ｙ与要求 响应 ｔ 间的误 差达 到 最小。显然 ， 之 Ａ ａｎ ｄｌ ｅ网络也是一种有教师 的学 习算法。通常采 ｉ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
维普资讯
关键词 ： 自适应线性神 经网络 ； 电力线载波机 ； 回波抵 消 ； 全ｘ ． 通信 ； Ｌ Ｋｙ － ． ＭＳ算法
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｍ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１０ －８ ７ ２０ ）４０ ５ － ０３４ ９ （０ ６ １ － ００ ０ ３
０ 引 言
电力线 载波 （ Ｌ 就 是复 用高 压输 电线路 传 输 Ｐ Ｃ）
范函
用 Ａ ａｉ ｄ ｎ ｌ ｅ网络实现 电力线载波机 的同频带全 双工通信
５ １
用下 面 的 Ｌ ＭＳ算 法 ， 保证 Ａ ａｎ 可 ｄｌｅ网络 学 习过 程 ｉ
是 收敛 的 。
设当前迭代为ｋ 次迭代， ＝（ ， ， ） …， 为 ：
当前输入样本 ， ｓ 为当前模拟输 出 Ｙ 与要求响应 ｔ
Ｙ＝∑ ＷＸ 一 ｉ ０ ｉ
ｚ＝ｓｎ Ｙ ｇ （）
（） １
（） ２
其中： 为阈值 ， ｎ ｙ 为符号函数。 ｓ （） ｇ
通信原理期末复习题答案复习资料
一、填空题1. 信源编码的两大任务为__提高信息传输效率_和__完成A/D转换__。
2.为使基带脉冲传输获得足够小的误码率，必须最大限度地减小码间干扰和随机噪声干扰的影响。
3.对于点对点之间的通信，按信息传送的方向和时间关系，通信方式可以分为__单工通信__,__半双工通信__和__全双工通信___4.在香农公式中，一个连续信道的信道容量受“三要素”限制，这三要素是__带宽__,___信号功率__,___噪声功率谱密度__5.离散信道又称编码信道，其模型可用转移概率来表示，而连续信道的信道模型用时变网路来表示。
6.滚降系数是Δf超出奈奎斯特带宽扩展量与f N奈奎斯特带宽的比值。
7.最常见多路复用方法有__频分__、___码分__和___时分__。
8.非均匀量化方法之一是采用压缩扩张技术，其压缩形式均为__对数压缩__形式，实际方法A律为__13折线__，μ律为__15折线__。
9．衡量数字通信系统性能指标是传输速率(有效性)和__差错率(可靠性)_两项指标。
10．八进制数字信号信息传输速率为600b/s，其码元速率为__200b/s__，若传送1小时后，接收到12个错误码元，其误码率为 1.67*10^-5。
12．在香农公式中，一个连续信道的信道容量受“三要素”限制，这三要素是_带宽_,__信号功率_,_噪声功率谱密度_。
13．一个均值为零的平稳高斯窄带噪声，它的包络一维分布服从__瑞利分布__ ，相位一维分布服从__均匀分布__。
14．最常见的二进制数字调制方式有2ASK(二进制振幅键控)、_2FSK(二进制频移键控)_和_2PSK(二进制相移键控)_。
15．模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程：__采样_ 、__量化__ 和 ___编码__。
16．PCM30/32制式中一复帧包含有__16__帧，而每一帧又包含有__32__个路时隙，每一路时隙包含有__8__个位时隙。
17．码组（0011010）的码重为____3___ ，与码组（0100100）之间的码距为____5___ 。
简述5G通信技术的特点与应用
简述5G通信技术的特点与应用经过长期的发展，移动通信技术已经从2G发展到5G，对5G技术的研究已经非常成熟。
5G引领世界的时代即将到来。
5G网络布局已经在全国展开，在一些发达城市，5G技术得到了广泛的应用，人们的生活也因为5G技术的到来而发生了一系列新的变化。
本文将简要介绍5G技术的特点和应用场景。
标签：5G通信技术;技术特点;应用场景一、5G无线通信关键技术（一）大规模天线技术当基站侧天线数远大于用户天线数时，基站到各个用户的信道将趋于正交，用户间干扰将趋于消失，而巨大的阵列增益将能够有效的提升每个用户的信噪比，從而能够在相同的时频资源共同调度更多用户，这就是大规模天线技术的原理。
大规模天线就是使用大量天线为相对少的用户提供同传服务，它具有以下优势：系统容量和能量效率大幅度提升，上行和下行发射能量都将减少，用户间信道正交，干扰和噪声将被消除，信道的统计特性趋于稳定。
（三）非正交多址接入技术POMA图样分割多址接入是一种基于多用户通信系统整体优化的新型非正交多址接入技术，通过发送端和接收端的联合设计，再发送端采用功率/空间/编码等多种信号域的单独或者联合非正交特征图样区分用户，在接收端采用SIC方式实现准最优用户检测。
对于当容量持续业务信道，使系统整体频谱效率提升1-2倍;对于大容量随机突发业务缩短数据包传输时延并提升用户接入体验。
（四）双工技术同频全双工技术手段在5G通信技术中应用有利于进一步提高频谱利用率，彻底突破以往频谱存在局限性，促使频谱资源使用更加灵活多变。
同时同频全双工技术在5G通信技术中的应用还能彻底消除各用户之间存在的干扰影响，进而有效弥补TDD技术手段存在缺陷，基于理论角度来说，通过上述手段能实现频谱利用率的最大限度提升，大约为原有频谱利用率的1倍左右，但实际上却是存在一定局限约束，无法得到广泛应用和推广，否则将会给通信行业发展带来一定不利影响。
（五）超密集组网技术超密集组网就是通过增加单位面积内小基站的密度，通过再异构网络中引入超大规模低功率节点实现热点增强，消除盲点，改善网络覆盖，提高系统容量。
xDSL 技 术
xDSL是DSL(数字用户线路， Digital Subscriber Line)的统称， 是以电话铜线为传 输介质的点对点传输技术。 字母x表示DSL的前 缀可以是多种不同的字母， 用不同的前缀表示在 数字用户线上实现不同的宽带方案。 xDSL技术在传统的电话网络(POTS)的用户环 路上支持对称和非对称的传输模式， 解决了经常 发生在网络服务供应商和最终用户间的“最后一 公里”的传输瓶颈问题。
DSL包括以下几种技术： ADSL 非对称数字用户线（我国使用最广泛） RADSL 速率自适应非对称数字用户线 HDSL 高比特率数字用户线 VDSL 甚高比特率数字用户线 SDSL 单线对HDSL数字用户线（HDSL2）
表 几种常见数字用户线技术的性能
xDSL原理及其实现
1. xDSL原理 DSL技术是利用在电话系统中没有被利用的高 频信号来传输数据的。 DSL利用了更加先进 的调制技术。
因此， HDSL是通过回波抵消技术实现一对 双绞铜线上全双工传输； 用特定的编码与调 制方式产生线路码来提高传输质量， 延长传 输距离； 用DMT对并行传输降低每线对上的 传信率， 以增加传输距离： 通过高速自适应 滤波等信号处理技术来实现低噪声的信号传输。
HDSL不同的版本采用不同对数的双绞线对， 通常有一对线、 两对线和三对线， 三对线的 系统早已淘汰。 在HDSL2中， HDSL链路 是一对双绞铜线， 这一对线在HDSL收发器 之间以2.320 Mb/s的总速率运行。 高于 E1的2.048 Mb/s“额外”的比特是用于额 外开销和与SDH信号格式的兼容。 在 HDSL1版本中， 如果是两对线， 那么每对 线上运行的是1.168 Mb/s全双工的上行下 行流， 总比特率（2×1.168 Mb/s=2.336 Mb/s）比2.320 Mb/s略 高是因为额外开销。
一种通信链路安全速率均衡算法
一种通信链路安全速率均衡算法李秉键【摘要】针对全双工系统上下行通信的信息安全问题，以安全速率为设计参数，提出一种全双工上下行通信链路安全速率均衡算法。
该算法在安全速率准则下，通过对信息波束成形向量及噪声波束成形向量的联合设计，可以保证全双工上下行通信链路信息的保密。
在全双工基站发射功率约束下实现了全双工上下行通信链路安全速率均大于零的保密信息传输，并通过仿真验证了所给算法的性能。
%Aiming at the problem of information security of the uplink and downlink in the full duplex system,we proposed a secret rate balancing algorithm for both uplink and downlink full duplex communication links based on the design parameters with secure rate.The proposed algorithm could guarantee information security of uplink and downlink full duplex communication links by joint design of information beamforming vector and noise beamforming vector.Under the full duplex base station transmit power constraint,the security rate of the full duplex uplink and downlink communication link is greater than zero.Simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithm.【期刊名称】《吉林大学学报（理学版）》【年(卷),期】2016(054)004【总页数】4页(P867-870)【关键词】全双工通信;波束成形;凸优化【作者】李秉键【作者单位】嘉应学院计算机学院，广东梅州 514015【正文语种】中文【中图分类】TP39研究简报Key words: full duplex communication; beamforming; convex optimization 中继技术可提高系统容量并增加小区覆盖范围, 因而成为下一代协作通信的关键技术之一[1-3]. 传统中继均工作在半双工模式下, 即一个时隙被分成两个甚至更多时隙用于中继的收发, 从而导致中继系统的频谱效率降低一半甚至更多, 为了弥补传统半双工模式导致的频谱损失, 人们提出了全双工中继. 由于全双工中继收发信号同时进行, 因此与半双工中继相比提高了频谱效率[4], 但中继收发端之间存在信号泄露, 产生自干扰问题, 而自干扰将导致中继系统不稳定, 且降低了系统的信道容量[5]. 因此, 减少中继自干扰是全双工可行性的关键因素. 文献[6]提出了一种迫零(ZF)自干扰抑制方法, 效率较高, 但其仅考虑了减弱自干扰信号的影响, 未考虑加强中继端接收到的有用信号功率; 文献[7]利用零空间映射与最小均方误差(MMSE)实现中继节点的自干扰抑制, 并考虑了信道估计误差；文献[8]中的自干扰抑制方案则需要在中继节点处使用多根收发天线, 这不仅使中继系统的复杂度增加, 也提高了中继成本；文献[9]通过在中继输入端直接去除所估计的干扰信号抑制自干扰, 该方法的主要缺点是不适用于MIMO中继系统；文献[10]提出了一种基于SVD的自干扰抑制方案, 但该方案仅考虑了自干扰信道增益, 影响了系统性能的提高. 为了保护全双工系统上下行通信的信息安全, 本文提出一种全双工上下行安全速率均衡算法, 通过对信息波束成形和噪声波束成形的联合优化, 可确保全双工基站收发信息的保密.系统包括一个全双工基站(full duplex based station, FD-BS), 一个信息发送者(transmitter, Tx), 一个信息接收者(receiver, Rx)以及一个天线偷听者(eavesdropper, Eve), 所有用户均在同一频段进行通信. 全双工基站具备的天线数为M+N, 其中M根接收天线接收来自Tx的信息, N根发射天线向Rx发送信息, 而Tx,Rx和Eve均只具备一根天线. Tx到FD-BS接收端, Eve和Rx的复高斯信道可分别表示为ht∈M×1, ge∈M×1, gr∈M×1； FD-BS发射端到Rx和Eve的复高斯信道可分别表示为hr∈N×1, he∈N×1；在全双工自干扰消除技术作用下, FD-BS发射端到FD-BS接收端之间的信道可假设为Hb=0∈N×M[10].由于Tx仅具备一根天线, 因此Tx没有充足的自由度进行同时的信息传输和噪声传输, Tx发送信息的安全(FD-BS接收信息的安全)需要由FD-BS发送噪声进行保护. 假设vs～CN(0,1)和vw～CN(0,1)分别为FD-BS需要发送的信息字符和噪声字符, vs和vw均为循环对称复高斯(ciucularly symmetric complex gaussian, CSCG)随机信号, 则FD-BS发射的信号可表示为其中s∈N×1和w∈N×1分别为FD-BS发射端需要设计的信息波束成形向量和噪声波束成形向量. 设vt～CN(0,1)为Tx需要传输的CSCG随机字符, Pt为Tx的发射功率, 则FD-BS接收信号为其中zb～M×1表示FD-BS接收天线噪声向量, 是随机复高斯向量, 且满足zb～CN(0,Rb).Rx接收到的信号可表示为其中zr表示Rx接收天线噪声, 是随机复高斯变量, 且满足). Eve接收到的信号可表示为其中ze表示Eve接收天线噪声, 是随机复高斯变量, 且满足).本文研究的目的是为了保护FD-BS的上下行通信链路的信息安全, 而FD-BS的上行安全速率和下行安全速率[11]可分别表示为：其中q∈M×1表示FD-BS的接收天线波束成形向量, 且满足‖q‖=1. 根据最大合并比准则[6-7], 最优的接收天线波束成形向量为q=ht/‖ht‖.要保证Eve不能准确解码FD-BS的接收信息vt和传输信息vs, 需要使得安全速率Ru(s,w)≥0和Rd(s,w)≥0. 在基站发射功率受限的条件下, 考虑如下优化设计问题PA(3)：其中: Pb表示FD-BS的发射功率限制; R表示FD-BS接收信息的安全速率限制. 在PA(3)中, 可以通过设置R≥0保证Ru(s,w)≥R≥0. 而通过分析PA(3)可知：在最差情况下, 即FD-BS所有能量都用于传输干扰信号, 仍可保证Rd(s,w)≥0. 因此, PA(3)中的优化设计可确保FD-BS双向通信的信息安全.要获得最优的信息波束成形向量s*与噪声波束成行向量w*, 需要求解非凸优化问题PA(3), 其难点在于目标函数式(5)为非凸函数. 求解非凸优化问题时, 辅助变量的引入经常会使原问题的非凸性质更明显[12]. 针对问题PA(3), 引入辅助变量θ, 使得PA(3)等价转化为一维搜索问题PB(3)：其中:S=ssT∈N×N为FD-BS信息传输矩阵；W=wwT∈N×N为FD-BS噪声传输矩阵； rank(S)=1和rank(W)=1是对矩阵秩的限制.问题PB(3)中, 最优的辅助变量θ*可通过高效的一维搜索算法获得, 而每次搜索中, 只需求解PB(3)中的子问题χ(θ). 经过进一步的推导, χ(θ)和下述优化问题具有相同的最优解：其中:引入辅助变量φ>0, 并进行优化参数转换: Φs=φS, Φw=φW, 则利用Charnes-Cooper变换[6], 式(7)～(11)的优化问题可等价转换为PC(3):求解问题PC(3)可得到最优的和φ*, 而最优的波束成形向量s*和w*可通过和/φ*分别进行奇异值分解[7]得到. 问题PC(3)中, 式(13)～(18)的优化变量函数均为凸函数, 而式(19)中的优化变量函数为非凸函数, 这是得到PC(3)最优解的难点.下面通过计算机仿真说明全双工系统安全速率均衡算法的有效性. 仿真实验中设置Tx的发射功率为Pt=3.2 mW. 信道模型中he,hr,ht,ge和gr的数值均由计算机随机生成, 并服从CN(0,1)分布. 信息接收端FD-BS,Rx和Eve的接收天线噪声分别设置为zb～CN(0,1/N),zr～CN(0,1),ze～CN(0,1). FD-BS的发射功率Pb变化范围设置为1 ～1 000 mW, 等同于天线平均信噪比变化范围0～30 dB. 实验结果经过10 000次Monte Carlo仿真获得. 当FD-BS上行安全速率的阈值R>Rmax时, 原设计问题PA(3)不可行. 为分析阈值R的设置对实验结果的影响, 在仿真中没有约束R的取值, 当R≥Rmax时, 设置FD-BS的上下行安全速率均为零.设置FD-BS接收天线数为M=1, 发射天线数为N=2. 考察安全速率均衡算法的性能随FD-BS上行安全速率阈值R的变化, 仿真结果如图1所示. 图1给出了FD-BS上行安全速率Ru(s,w)和下行安全速率Rd(s,w)的均值. 由图1可见, 当R≤3 (bit·s-1)/Hz时, 上行安全速率Ru(s,w)随R的增大单调递增, Ru(s,w)的最大值在R=3 (bit·s-1)/Hz时为1.7 (bit·s-1)/Hz; 而下行安全速率Rd(s,w)随着R的增大单调递减, Rd(s,w)的最小值在R=3 (bit·s-1)/Hz时为2.5 (bit·s-1)/Hz. 这是由于当R≤3 (bit·s-1)/Hz时, 随着R的增大, FD-BS需要分配更多的能量用于满足问题PA(3)中Ru(s,w)的约束, 从而导致用于Rd(s,w)的能量减小.综上所述, 本文提出了一种全双工上下行安全速率均衡算法, 在全双工基站发射端多天线时经过问题转化得到了原优化设计的最优信息和噪声波束成形向量, 并通过仿真实验检验了所提算法的性能.【相关文献】[1] Chakravarthy V, LI Xue, WU Zhiqiang, et al. Novel Overlay/Underlay Cognitive Radio Waveforms Using SD-SMSE Framework to Enhance Spectrum Efficiency-Part i: Theoretical Framework and Analysis in AWGN Channel [J]. IEEE Transactions on Communications, 2009, 57(12): 3794-3804.[2] Yamamoto K, Haneda K, Murata H, et al. Optimal Transmission Scheduling for a Hybrid of Full and Half Duplex Relaying [J]. IEEE Communications Letters, 2011, 15(3): 305-307.[3] Chun B, Park H. A Spatial-Domain Joint-Nulling Method of Self-Interference in Full-Duplex Relays [J]. IEEE Communications Letters, 2012, 16(4): 436-438.[4] Li Y G, Stuber G L. Orthogonal Frequency Division Multiplexing for Wireless Communications [M]. New York: Springer, 2006.[5] Jain M, Choi J I, Kim T, et al. Practical, Real-Time, Full Duplex Wireless[C]//Proceedings of the 17th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking. New York: ACM, 2011: 301-312.[6] Choi J Y, Hur M S, Suh Y W, et al. Interference Cancellation Techniques for Digital On-Channel Repeaters in T-DMB System [J]. IEEE Transactions on Broadcasting, 2011, 57(1): 46-56.[7] Lee Y J, Lee J B, Sung I P, et al. Feedback Cancellation for T-DMB Repeaters Based on Frequency-Domain Channel Estimation [J]. 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5G通信技术应用场景和关键技术探讨 (1)
技术应用Ji Shu Ying Yong5G 通信技术应用场景和关键技术探讨◎魏永涛摘要：随着经济社会和信息技术的发展，居民对生活及用网质量要求逐渐升高，网络通信基础设施完善度越来越受到民众的重视，社会对5G网络通信技术应用的高流畅性与快速性需求也提上了日程。
为了满足客户对通信技术的高要求，相关企业和单位对通信工程项目开展了升级改造工作，进而催生了5G网络技术的产生与发展。
但在构建5G通信技术应用场景和解决该技术关键问题时，一些企业和工作往往对5G技术存在理论与思路的误差，因此，5G通信工程技术的研发工作仍需进一步开展。
关键词：5G通信技术；应用场景；关键技术；理论探讨5G通信技术是当前经济全球化背景下的产物，其构建与运行依靠先进的科学理论知识和精密持久的高新尖设备的长期支持。
与其他工程项目相比，5G通信工程技术应用场景在构建过程中往往会遇到更多的问题，而当前我国在进行5G通信工程关键技术突破时缺乏必要经验，往往会遇到不少问题。
本文试图将5G通信技术应用场景和关键技术作为研究对象，对当前我国的5G网络通信技术进行理论分析，进而探索如何通过5G关键技术的突破推动5G通信技术应用场景的构建，以期能够为我国的宏观通信工程建设提出具有建设性的意见。
1 5G通信技术应用场景中的主要技术特征5G通信工程是网络通信工程的一个重要部分，具有众多传统通信技术所不具备的优势。
由于5G通讯技术的信息传输速度快、可靠性高、延时率低，未来5G将会在各个领域发挥重要作用，部分领域随着通信技术的革新甚至还会出现颠覆性变革[1]。
1.1高速度与传统的3G、4G技术来讲，5G通信技术最大的优势就是其传输的高速率性。
不管是企业还是普通民众，对网速的需求都是越快越好。
只有网络速率得到提升，企业生产和人民生活的质量才能得到保障。
对于5G技术来说，精确计算其运行速率还是存在较大困难的，用户的实际体验速度会因为地点、时间段和技术等因素的不同产生不同的峰值网速。
一种用于带内全双工通信的天线设计方案
Scheme for antenna design used in in-band full-duplex communication
LIU Weirong1)XUN Jianhui2)SHI Lingfeng2
(1. The department of Computer Science, Jining University, Ji'ning 273155, China; 2. Key Lab. of High-Speed Circuit Design and EMC, Ministry of Education, Xidian University, Xi'an 710071, China)
2020年2月 第47卷第1期
西安电子科技大学学报
JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY
doi：10.19665/j.issn1001-2400.2020.01.009
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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 中国科学技术大学本科毕业论文
- 1 - 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 中国科学技术大学本科毕业论文 - 2 - 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 中国科学技术大学本科毕业论文 - 3 - domains can be up to 30 + dB, has been able to meet the initial full-duplex communication under experimental conditions.
Keyword：full-duplex , self-interference , interference cancellation 第一章 引 言
1.1 背景资料 从烽火狼烟到现在的移动无线设备，人类的通信方式发生了质的飞跃。自从1864年著名物理学家麦克斯韦语言了电磁波存在以及1887年著名物理学家赫兹验证了电磁波之后，无线通信技术开始慢慢渗入我们的生活。 本文主要研究了现代移动通信技术的最新成果以及发展趋势。从20世纪初开始运营的第一代移动通信系统——模拟移动通信系统到第二代数字移动通信系统GSM及窄带CDMA再到第三代基于话音业务为主的支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术，我们的通信质量在提高，我们的要求也越来越高，所以我们的通信技术仍然没有停止发展的脚步……随着工信部为中国三大运营商颁发4G牌照，标志着新一代移动通信系统正式投入商用。与此同时，下一代无线通信技术——第五代移动通信技术也正在各个国家研究机构如火如荼的进行着……没有最好，只有更好，我们的通信技术正在朝更快速，更高效，更小错误率的方向发展。 第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟蜂窝电话标准，只能语音通信，该标准于上世纪80年代制定。模拟移动通信系统是蜂窝移动通信系统发展的早期阶段，在1946年，第一种公众移动电话服务被引进到美国的25个主要城市，每个系统使用单个大功率的发射机和高塔，覆盖地区超过50公里，但仅能以半双工模式提供语音服务，却使用120kHz带宽。虽然经过了后来技术的进步而提