全双工中继放大转发残余自干扰抑制方法研究

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近年来,无线中继技术得到快速发展,已应用于多种无线网络标准,并且,随着自干扰抑制(Self-interference Cancellation,SIC)技术的突破性发展,全双工(Fullduplex,FD)技术在无线中继系统中得到广泛应用。无线中继技术有效的提升了无线通信系统的覆盖范围,并且带来了分集增益,提升了系统的可靠性。同时,全双工技术又使得中继系统的时频资源利用效率得到成倍的提升。然而,当前的全双工自干扰抑制技术无法完全抑制自干扰信号,而残余自干扰(Residual Self-interference,RSI)对于全双工中继系统的性能将产生极其严重的影响。因此,在中继节点的自干扰抑制能力无法进一步提升的情况下,有必要通过对于信号进行一定的设计,通过源、中继、目的节点相协作的方式,在目的节点处对于中继残余自干扰信号进行抑制。首先,对于现有的OFDM全双工中继放大转发残余自干扰抑制方法进行性能分析,给出信干噪比闭合表达式,并以此为基础,对于中继放大因子和循环前缀长度进行优化,得到更好的误比特率和频谱效率性能。但该方法无法解决残余自干扰环路带来的符号间干扰问题。然后,在OFDM方法基础上,在中继节点处引入入置零编码,提出了置零编码OFDM(Zero-setting coded Orthogonal Frequency-division Multiplexing,ZS OFDM)全双工中继放大转发残余自干扰抑制方法,消除了残余自干扰带来的符号间干扰分量,分析了该方法的性能,及其相对于OFDM方法的性能增益,结果表明,当循环前缀较短时,置零编码OFDM在增加有限复杂度的情况下,带来更好的性能。对于该方法的中继放大因子和循环前缀长度进行优化。该方法通过置零编码消除了符号间干扰,但符号内干扰分量中存在部分非正交分量,而OFDM技术只能对于符号内干扰分量的正交部分进行分集接收,无法达到满分集接收效果。最后,在置零编码方法消除了符号间干扰分量的基础上,引入MMSE信号检测,对于符号内干扰分量进行满分集接收,提出了双置零编码MMSE(Double Zerosetting coded Mini-mental State Examination,DZS MMSE)全双工中继放大转发残余自干扰抑制方法,并对于该方法进行误差和复杂度分析。结果表明,该方法相对于OFDM和置零编码OFDM方法带来了极大的误比特率和频谱效率性能提升,但复杂度有较大提升,且其性能更加依赖于信道估计的准确度。
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