同址干扰抵消技术研究

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近年来无线通信技术发展迅速,通信设备的频宽越来越宽且数量急剧增加,新的服务和应用也层出不穷。通信设备的大面积使用会增强其周围的电磁场强度,电磁干扰问题日益严重。在相对狭小的空间内,由于天线的空间隔离度较小,多个通信设备同时工作而导致的电磁干扰即是同址干扰。对于同址干扰来说,自适应干扰抵消技术是一种较为理想的解决方法。其核心思想是从已知的发射信号中耦合一部分作为取样信号,取样信号经过自适应滤波器后得到干扰重构信号,通过调节滤波器的抽头系数,使重构信号与接收到的干扰信号尽可能的相等,在接收天线处从接收信号中减掉重构信号即达到了干扰抵消的目的。当前主要是从空域、模拟域和数字域三个部分来对干扰进行抵消。5G候选技术之一的同时同频全双工(Co-time Co-frequency Full Duplex,CCFD)技术在理论上可以加倍频谱利用率,这个特点使其成为一个新的研究热点;然而要想实现该技术必须消除掉大功率的自干扰信号,这对同址干扰抵消技术的抵消能力有了更高的要求。本文首先介绍了同址干扰抵消技术的研究背景、意义以及该技术近年来的发展现状,接着对现有同址干扰抵消技术和其最新应用方向CCFD的基本理论进行介绍。然后提出了空域、模拟域和数字域抵消相结合的自干扰抵消系统,其中空域利用天线隔离获得一定量的自干扰信号衰减,模拟域采用直接耦合的方法抵消自干扰,数字域利用基于预调的自适应抵消技术来重构自干扰信号。最后搭建了系统仿真模型,并对整个方案进行了仿真,得到如下结论:空域、模拟域和数字域抵消组成的系统可以抵消约90dB的自干扰信号,在理论上验证了该方案的可行性。针对数字域抵消性能较差的问题,分析了实际中存在的非理想因素,对影响最大的因素功率放大器的非线性失真进行建模,提出了基于干扰重构的非线性数字域抵消算法,并对该算法进行仿真验证,结果显示非线性数字域抵消算法相比于线性数字域抵消有着更好的性能,能提高约9dB的数字域干扰抵消比。综上所述,结合空域、模拟域和数字域抵消的自干扰抵消方案能够解决CCFD系统中的同址干扰问题;基于干扰重构的非线性数字域抵消算法可以提高数字域的自干扰抵消能力。以上的研究说明了CCFD技术有实现的可能性,对日后CCFD自干扰抵消方面的研究有一定的参考价值。
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