一种线性化的全双工MIMO收发器设计

针对全双工MIMO收发器发射通道非线性以及接收通道存在强烈自干扰的问题,该文提出一种使发射通道线性化并通过射频多抽头重建与数字重建消除自干扰的具有较低硬件成本与软件复杂度的设计方案：(1)基于改进的串扰消除和数字预失真(CTC-DPD)算法并复用反馈通道进行去耦合和数字预失真使发射通道线性化、等增益;(2)在接收通道加入可调衰减器并用多维梯度下降法基于接收的残留自干扰功率最小原则调整抽头参数;(3)基于频域信道估计进行数字自干扰重建。实现的20 MHz带宽LTE全双工22 MIMO通信样机,发射通道经过线性化后带内更平坦,而带外噪声抑制了约30 dB。射频和数字消除一轮调整共耗时约0.17 ms,总消除能力约75 dB。16QAM映射时全双工双向数据速率总和220 Mbps,相对单向时的110 Mbps实现了频谱效率的翻倍。通信样机证明了该方案的可行性。     

绞合线对上工作的全双工数字收发机模拟前端

已经研制成适合回波对消的绞合线对上工作的全双工数字收发机模拟前端CMOS芯片。这个芯片包括发射、接收、平衡、均衡等滤波器以及12位6μs的自校准A/D转换器。此芯片与数字信号信息处理机接口,执行收发机其余的功能,例如回波对消,自适应平衡,定时恢复等。     

基于迭代变步长LMS的数字域自干扰对消

针对同时同频全双工(Co-frequency and Co-time Full Duplex,CCFD)系统已有的数字域干扰对消方法收敛速度慢和对消比低的问题,本文提出了迭代变步长最小均方(Least Mean Square,LMS)算法,利用该算法实现了快速收敛的高对消比数字域干扰对消.首先,改进Logistic函数,缩短其函数值由大至小的变化区间,再利用该非线性函数计算随迭代次数变化的步长因子值,从而加快干扰对消的收敛速度,高精度递推估计自干扰信道参数,即获得高的对消比.最后,理论分析了该对消方法收敛性和计算复杂度,得到了稳态条件下对消比的闭合表达式.仿真表明,该方法与已有变步长LMS对消方法相比,对消比可增加6dB以上,收敛速度可提高1倍,与最小二乘信道估计干扰对消方法相比,对消比提高了至少10dB.     

基于空间投影的全双工MIMO中继站自反馈干扰抑制

建立由基站、全双工MIMO中继站和用户站组成的系统模型,获得MIMO自反馈干扰矩阵.当自反馈干扰信号最大多径时延大于符号周期时,根据自反馈干扰矩阵张成空间,设计并添加信号空间投影滤波器到中继站中实现自反馈干扰抑制.针对自反馈干扰矩阵是否满秩,滤波器设计分别采用子空间和零空间投影算法,并讨论了不同投影算法下对中继站接收信号误码率影响和自干扰信号的残留量.理论分析和仿真结果表明,所提出的空间投影算法对自反馈干扰的抑制有较理想的效果.     

ADC量化对同频全双工数字自干扰消除的误码率性能分析

同频全双工由于在同时工作的收发通道上使用相同的频率资源,因此本地接收机需要进行自干扰消除。数字域干扰消除方法在模数转换器(ADC)器件采样后进行,ADC位数、干信比、量化判决准则直接影响干扰消除效果和系统误码性能。该文分析了ADC位数、干信比、QAM调制误码性能三者的内在关系;推导了误码率的闭合表达式;仿真验证了数学推导的正确性和有效性。仿真结果表明,随着干信比的减小和ADC位数的增加,误码率性能呈宏观改善趋势,但从特定的微观片段来看,会出现性能波动,甚至会接近无量化误差的误码率性能。     

全双工MIMO中继的自干扰抑制

在全双工多输入多输出(MIMO)中继系统中,中继发送端和接受端之间的自干扰降低了系统的信道容量,严重影响了中继系统的传输性能。从理论上来讲,全双工中继方案的核心问题就是自干扰抑制。通过在中继处设计收发矢量来抑制自干扰信号,但与已有的基于奇异值分解(SVD)的抑制方案不同,研究了一种旨在放大中继收发端有用信号与自干扰信号功率比(SIR)的抑制方法,将收发抑制矢量进行分开设计,通过公式推导,求出最优的收发抑制矢量。仿真结果表明该方案改善了中继系统的信道容量,自干扰抑制效果明显。      

全双工阵列的数字域联合干扰抑制算法

针对当前全双工系统无法有效应对外部干扰的问题,将全双工自干扰抑制技术与阵列自适应波束成形技术相结合,提出一种自干扰和外干扰的数字域联合抑制算法。首先建立该场景下全双工阵列的系统模型,然后基于时域自干扰抑制算法和最小方差无失真响应(MVDR)波束成形算法,给出算法的数学模型,并对该算法的性能进行理论分析。数值仿真证明,该算法能够同时将自干扰与外干扰抑制到噪声电平以下。     

单通道全双工系统数字自干扰消除研究

单通道全双工系统是一种在同时同频发送和接收信号的通信系统,因此本地接收机需要进行自干扰消除.文章对数字自干扰消除进行了研究,通过分析量化位数对误码率的影响得到ADC量化前的最大干信比;分析了解调后自干扰信号对期望信号的影响,得到自干扰消除需要达到的消除量;最后给出了自干扰信道估计的模型,为数字自干扰消除的实现提供了理论依据.     

MIMO全双工双向通信系统平均保密和速率的优化

研究多入多出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）同时同频全双工双向通信系统中,合法节点在接收信息的同时向对方发送保密信息,并发送零空间人工噪声干扰窃听节点的物理层安全方案的优化问题.针对窃听信道状态信息仅统计分布已知,且存在残余自干扰的情况,首先推导出系统平均保密和速率的闭合表达式,进一步给出其下界.在此基础上,以最大化系统该下界为目标,对两节点的信息信号与人工噪声的功率分配因子、信息信号的功率分配矩阵进行联合优化.采用迭代的方法进行优化,每轮迭代中,先固定前者,优化后者,再固定后者,优化前者.使用DC（Difference of Concave/Convex,DC）规划优化信息信号功率分配矩阵,使用遗传算法优化信息信号与人工噪声的功率分配因子.对所提方案进行了仿真验证,证明理论推导正确,优化算法能有效地提高系统的平均保密和速率.     

Analysis of RF Feedback Chain Isolation in Wireless Co-Time Co-Frequency Full Duplex

By employing a radio frequency (RF) feedback chain, the self-interference can be canceled efficiently in co-time co-frequency full duplex (CCFD). However, the evitable signal crosstalk which is caused by the imperfect RF feedback chain isolation usually damages the self-interference cancelation (SIC) performance. To deal with this problem, firstly, we analyze the impact of RF feedback chain isolation on SIC performance. Then a digital pre-processing scheme with RF feedback chain is proposed in the multiple-antenna CCFD architecture. Using both analytical and experimental methods, we find that the proposed scheme achieves a better performance on SIC.     

无线直放站的干扰自适应消除技术

空间同频干扰在无线直放站工程现场普遍存在,传统的射频滤波器技术无法在频域上解决此问题,因而容易引起直放站自激.文章运用了一种数字化干扰自适应消除技术,其效果相当于将直放站的空间隔离度提高了30 dB以上,从而可以有效解决以上问题.     

全双工通信射频域自干扰抑制量对数字域自干扰抑制能力的影响

同时同频全双工通信的射频域自干扰抑制量增加,导致数字域自干扰信号的信噪比下降,使得数字域自干扰抑制量减少。针对这一现实问题,该文分析了数字域自干扰抑制能力与射频域自干扰抑制量之间的量化关系,在典型数字域估计算法下,给出了具体关系的闭合解。分析与仿真结果表明,全双工通信在执行射频域联合数字域自干扰抑制时,射频域自干扰抑制的增大量总是大于数字域自干扰抑制能力的减小量,当射频域自干扰抑制较小时,数字域自干扰抑制将更有效;过大的射频域自干扰抑制量将造成数字域自干扰抑制性能的损失。     

MIMO SC-FDMA定时同步的并行干扰消除算法

针对LTE-Advanced上行链路MIMO SC-FDMA系统中定时同步问题,提出一种基于QR分解与并行干扰消除PIC相结合的定时同步算法。该算法通过QR分解检测获得初步的信息估计值,应用并行干扰消除方法,将定时偏移所产生的干扰从接收信号中消除。理论分析与仿真结果表明,该算法可显著提高系统性能。     

An Ordered Successive Interference Cancellation Scheme in UWB MIMO Systems

In this letter, an ordered successive interference cancellation (OSIC) scheme is applied for multiple‐input multiple‐output (MIMO) detection in ultra‐wideband (UWB) communication systems. The error rate expression of an OSIC receiver on a log‐normal multipath fading channel is theoretically derived in a closed form solution. Its bit error rate performance is analytically compared with that of a zero forcing receiver in the UWB MIMO detection scheme followed by RAKE combining.     

基于串行干扰消除的V—BLAST检测

贝尔实验室分层空时结构（BLAST）是实现多输入多输出（MIMO）无线通信系统空时复用并获得容量增益的一种重要技术．本文将以垂直BLAST（V-BLAST）为主要对象，综述基于串行干扰消除的V-BLAST检测算法及相应的复杂度和误码性能，并对其发展作了有关展望。     

基于卷积长短时记忆深度神经网络的带内全双工非线性数字自干扰消除

带内全双工(IBFD)技术能够有效提高无线通信系统的频谱效率,近年来引起了广泛关注。然而,同时发送和接收引起的线性和非线性自干扰给IBFD带来了巨大挑战。传统的非线性自干扰消除主要是基于多项式模型和深度神经网络(DNN)来实现。多项式模型方法存在模型失配导致自干扰效果恶化的风险,而DNN方法无法针对高维数据特有的空频相关性、时间相关性等特点进行处理。该文基于卷积长短时记忆深度神经网络(CLDNN),通过在输入层中引入3维张量以及在卷积层设置复数卷积层结构,分别设计了两种重建自干扰信号的网络结构——2维CLDNN(2D-CLDNN)和复值CLDNN(CV-CLDNN),充分利用卷积神经网络局部感知和权值共享的优势,在高维特征中学习到更抽象的低维特征,从而提高自干扰消除的效果。实际场景中获得数据的评估结果显示,当功率放大器记忆长度M和自干扰信道多径长度L满足M+L=13时,通过总共60次训练轮数,该文提出的结构比传统DNN方法在非线性自干扰消除方面可以实现至少26%的改进,训练轮数也有明显减少。     

基于模式抵消法的耦合环集成MIMO 天线

针对移动终端设备中MIMO 天线尺寸受限的问题,文中基于模式抵消法提出了一种耦合环结构的集成MIMO 天线。在传统环天线结构中增加断点以调节共模频率使其与差模频率匹配,从而实现集成环天线的自解耦,无需任何额外的解耦结构。仿真和测试结果表明,该耦合环集成MIMO 天线的-6dB 阻抗带宽为3.3~5.0GHz,隔离度大于10 dB,天线的测试效率为52%~74%,包络相关系数(ECC)<0.15。此外,文中还进一步讨论了将该天线应用于实际的5G 移动终端设备中。相比于已有研究,该设计具有结构简单、无需额外解耦结构、宽带等性能优势,具有较大的工业应用前景。