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TheTechnologyofSelf-InterferenceCancellationinFullDuplexCommunication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........................................................................................................31.1背景资料..............................................................................................31.2选题意义..............................................................................................61.3我的任务..............................................................................................7第二章无线传输技术综述................................................................................82.1无线传输的历史及发展......................................................................82.2TDD和FDD........................................................................................92.3CDMA.................................................................................................142.4同时同频全双工.................................................................................16第三章天线干扰消除.....................................................................................193.1天线消除原理.....................................................................................193.2天线消除效果.....................................................................................203.3小结.....................................................................................................31第四章射频干扰消除.......................................................................................314.1射频消除概念.....................................................................................314.2射频消除效果.....................................................................................32第五章数字干扰消除.......................................................................................335.1数字消除原理.....................................................................................335.2数字消除理论推导.............................................................................335.3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AbstractToachievefull-duplexcommunicationmustovercomemanydifficulties,andwhatthemostimportantistheself-interferenceoftransceiver.Whenatransmittertransmitsasignal,partoftheenergywillbereceivedbytheitself.Ifyousendandreceivesignalsexactlythesamefrequencywillcauseinterference.Sincethesignalsourceandthereceiverareplacedclose,thesignaltransmitedbyitselfmaybestrongerthanthereceivedsignal,evenuptomorethan100dB.Inordertocorrectlydecodethereceivedsignal,itisrequiredthattheperformanceofinterferenceachieveatleast100dB.Thestudyoftheworldaremulti-stageelimination,suchasantennainterferencecancellation,RFinterferencecancellationanddigitalinterferencecancellationtoachievebetterelimination.Whichantennainterferencecancellationgenerallyupto40+dB,andtheinterferencecancellationofRFdomainsanddigital中国科学技术大学本科毕业论文-3-domainscanbeupto30+dB,hasbeenabletomeettheinitialfull-duplexcommunicationunderexperimentalconditions.Keyword：full-duplex,self-interference,interferencecancellation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中国科学技术大学本科毕业论文-4-高了频谱使用效率，提供了全双工、自动拨号等功能，但提供的服务由于频道的数量很少以及呼叫阻塞等原理不能满足使用。在50和60年代，AT&T的贝尔实验室和全世界其他的通信公司发展了蜂窝无线电话的原理和技术。利用在地域上将覆盖范围划分成小单元，每个单元复用频带的一部分以提高频带的利用率，即利用在干扰受限的环境下，依赖于适当的频率复用规划（特定地区的传播特性）和频分复用（FDMA）来提高容量。从而实现了真正意义上的蜂窝移动通信。由于受到传输带宽的限制，模拟移动通信系统不能进行长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有很多不足之处，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等，正是如此，模拟蜂窝服务在许多地方正被逐步淘汰。正是由于第一代模拟移动通信系统的诸多不足，比如不能全球漫游，由此诞生了第二代移动通信系统。GSM是GlobalSystemforMobileCommunication“全球移动通信系统”的简称。它是一种数字移动通信，较之以往的模拟移动通信，有较多的优点。首先，客户与设备分离(人机分开)。在GSM通信中，SIM卡与移动设备之间已设置一个开放式的公共接口，这样，使用者与自己的设备之间没有互相依存的关系。在S