基于USRP和GNU Radio全双工无线通信系统自干扰消除技术研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gongzi2009
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好用的频谱资源近乎枯竭,如何提高频谱利用率成为当下无线通信领域研究热点之一。全双工(Full Duplex,FD)通信能够实现在相同的时间及频率上,使用相同的传输信道和同一套设备,同时发射和接收无线电信号,这使得其与已有的通信方式相比,频谱资源利用率整整提高一倍。然而,全双工通信的主要问题是存在严重的自干扰,若自干扰信号不能得到抑制,将严重影响全双工无线通信系统的性能。该文针对全双工无线通信系统自干扰消除问题,提出如下方法:首先,在模拟域消除中,该文设计一款低复杂度的双路自适应矢量重构电路结构。该结构利用硬件电路结构模拟自干扰信道,发送信号经该电路后在接收端矢量重构自干扰信号。接收端处的差分减法器将自干扰信号实际值与重构值相减实现自干扰信号消除。针对双路电路增益控制,该文同时提出了一种基于最小残余均方误差自适应增益控制算法调整双路电路增益,以达到最佳的自干扰消除水平。然后,在数字域消除中,基于软件无线电硬件平台(Universal Software Radio Peripheral,USRP)和软件平台(GNU Radio),该文设计一款全双工通信平台,并提出一种全双工正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统基带模型。针对上述全双工OFDM系统基带模型,该文提出基于训练序列自干扰消除算法,该算法利用自干扰信道的估计值和已知的发射信号样本在频域或时域中重构自干扰信号,并在量化后的总接收信号中减去自干扰信号估计值,实现消除自干扰的目的。最后,该文对所提出的双路自适应矢量重构消除结构和数字域消除算法进行实验验证。实验结果表明,该文设计的模拟域自干扰消除电路在不同的发送信号带宽下均能够实现至少50dB的消除水平;该文提出的基于训练序列自干扰消除算法在数字域中能够有效抑制20dB的自干扰信号,证明了全双工OFDM系统基带模型具备可实施性。
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