同时同频全双工系统相噪抑制技术研究

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通信业务传输需求促使无线通信新技术的革新与发展。传统的半双工传输系统基于时分复用或频分复用技术,频谱效率有限。全双工系统收发设备可同时同频传输信息,频谱资源利用率是普通半双工通信的两倍。同时同频全双工系统对相位噪声尤为敏感,收发端上下变频引入相位噪声,使自干扰信号引入公共相位误差和子载波间干扰。其中,公共相位误差可随信道估计抑制,而子载波间干扰随机,很难消除,对期望信号产生极强的干扰。为了抑制相位噪声干扰,目前主要从架构和算法两方面进行研究,其中算法又分为时域相噪抑制算法和频域相噪抑制算法。本文对全双工系统相位噪声抑制技术进行研究,在已有文献的基础上,对相位噪声抑制技术进行改进,有效改善了自干扰抑制增益,提高了抑制后信干噪比。首先,研究了时频域传统相噪抑制技术,包括信号模型,相位噪声估计,自干扰信号重建,自干扰信号消除等,并用Simulink进行仿真,验证传统算法的相噪抑制性能。当干信比为40dB,相噪3dB带宽为6Hz时,时域、频域算法抑制后信干噪比分别为8.3dB、8.0dB。其次,针对传统自干扰抑制架构,提出一种反馈式相噪自抑制架构,并详细论述了该架构的相噪抑制性能。推导结论证明,理想信道估计下,该架构可完全抑制相位噪声引入的干扰。仿真结果表明,相噪3dB带宽在0.6Hz到600Hz区间,反馈式架构相比传统架构,抑制后信干噪比最少改善1.6dB,最多改善7.6dB。最后,本文将BEM基扩展估计法运用到全双工系统中,结合期望信号,提出基于BEM估计的相噪迭代抑制算法。借助信干噪比、自干扰抑制增益等指标进行分析,用Simulink仿真验证,结果表明该算法能有效抑制相噪干扰。当BEM扩展阶数为18、SNR为20dB,三径莱斯信道模型中,迭代10次后,自干扰估计信道MSE逼近210-。相噪3dB带宽为6Hz,干信比为30dB和40d B时,该算法自干扰抑制增益分别可达42.5dB、54.6dB,相对传统算法改善量分别为5d B、4.1dB。干信比为40d B时,相噪3dB带宽在6Hz到600Hz区间,抑制后信干噪比维持在13.6dB到4.3dB,相对传统算法最少改善0.4dB,最多改善3.3dB。
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