同时同频全双工天线阵列自干扰抑制设计

针对同时同频全双工天线阵列系统中的自干扰问题,开展收发一体天线优化设计,对收发天线间表面波电流的传播途径进行了分析。根据分析结果,在发射天线与接收天线之间设计谐振陷波结构,可有效降低天线之间的自干扰信号电平。通过仿真手段验证了陷波结构对抑制收发天线间自干扰的可行性,达到了42 dB的无源天线隔离度,从而为同时同频全双工天线阵列的设计提供一种可行的应用方案。     

一种MIMO中继系统的自适应自干扰消除方法

为节省频率资源,全双工中继一般采用相同的频率接收和发射信号。由于收发天线之间无法充分隔离,接收天线容易受到自身发射天线的回波干扰。针对宽带全双工多输入多输出( MIMO)中继的自干扰问题,提出了一种基于梯度下降自适应算法的自干扰消除方法。该方法利用中继反馈的已知信号进行自干扰信道估计,并产生一个对自干扰信号的估计信号,从而在接收端将干扰抑制。仿真结果表明,该方法在自适应滤波器的跟踪性能、收敛分布和不同 MIMO 配置下的均方误差( MSE)性能等方面均取得良好效果。     

一种抑制相位噪声的多通道变时延下变频全双工收发方法

相位噪声会限制全双工(FD)收发机的自干扰抑制能力,恶化有用信号解调性能,即使全双工收发机采用发射机、接收机共用本振的结构,也无法消除相位噪声的限制作用。为了降低多径自干扰(SI)分量中相位噪声的影响,该文提出一种多通道变时延下变频全双工收发方法,具体包括可以补偿相位噪声的全双工收发机设计和能够抑制残余相位噪声的自干扰抑制算法。多通道变时延下变频全双工收发机采用多条通道接收同一天线的信号,各接收本振信号为经过不同延时调整的发射本振信号,可以在下变频时补偿多径自干扰中的相位噪声。自干扰抑制算法利用不同接收信号估计相位噪声参数,进一步降低残余相位噪声的影响。此外,该文推导了这种全双工收发方法的自干扰抑制能力,并给出了其随发射功率、接收通道数量的变化关系。分析与仿真结果表明,当接收通道数量高于自干扰信道强径数量时,多通道变时延下变频全双工接收方法不受相位噪声影响。     

面向OFDM的同时同频全双工双向高谱效中继方案

针对同时同频全双工双向中继网络,该文提出一种对中继剩余自干扰信号具有鲁棒性的双向中继传输方案。该文首先对中继剩余自干扰信号进行分析,将无限迭代的剩余自干扰信号建模成等效多径信号,并利用OFDM的循环前缀对抗等效多径现象,以降低中继剩余自干扰信号对系统传输性能的影响。在等效多径方案的基础上,以系统信干噪比最大化为目标,推导出全双工双向中继传输的最佳放大因子求解方法。最后,通过仿真验证所提出的双向中继传输方案的有效性。     

时间异步全双工数字域分段卷积自干扰抑制技术

同时同频全双工(CCFD)多载波信号时间异步场景下,有用信号(SoI)与自干扰信号(SI)多径最大时差超出循环前缀长度(CP),有用信号与自干扰信号子载波不正交,造成频域自干扰抑制性能严重下降.针对上述问题,该文提出一种时间异步数字域分段卷积的自干扰抑制方法,建立了自干扰分段、频域重建、叠加抵消的自干扰抑制过程,提升了...     

多跳协同中继网络下物理层安全传输方案

针对多跳中继传输系统的信息安全传输问题,提出了一种基于全双工模式下多节点协作干扰(FD-MCJ)的物理层安全传输方案。该方案利用通信网络中的中继节点发送干扰信号恶化窃听节点的接收性能,同时中继节点根据信道状态信息(Channel State Information, CSI)自适应的选择两种情况下的安全传输方案。本文首先利用泊松点过程对窃听节点位置进行安全建模;然后,根据CSI可用程度,给出不同的安全传输具体方案,在考虑系统的跳数、天线间自干扰以及发射功率和干扰功率等因素下,推导FD-MCJ方案下系统保密中断概率的闭式解;最后,数值分析和蒙特卡洛仿真表明,理论推导的正确性以及多跳中继系统中采用全双工多节点协作干扰方案能够有效提升系统安全性能。      

基于分布式天线的全双工中继系统最大化和速率波束成形设计

基于分布式天线的全双工中继系统结合了全双工中继两跳同时同频传输的能力和分布式天线高效覆盖的特性,为提升小区边缘和严重阴影衰落区域的频谱效率提供了一种有效途径。在自干扰抵消非理想的多用户场景下,利用分布式多天线波束成形可实现对系统中自干扰和多用户干扰的联合抑制。为此,该文首先建立了在各分布式天线节点独立发射功率约束下最大化多用户端到端和速率的最优化系统模型,进而提出一种双层迭代算法,解决原问题的非凸性求解难题。仿真结果验证了算法的有效性,表明在多用户分布式天线全双工中继系统中,所提波束成形设计能够有效抑制自干扰和多用户干扰,显著提高系统频谱效率。     

互信息量最大化和低复杂度的全双工中继网络自干扰消除和干扰对齐算法

该文针对多用户全双工中继干扰信道,同时考虑全双工中继自干扰消除及用户端干扰消除问题。首先,提出了基于最大化全局互信息量的自干扰消除和干扰对齐算法,并具体给出了自干扰消除矩阵的具体求解算法和方案。进一步,给出了信号对齐和干扰抑制的可行性条件,并分析了系统的互信息量和所受干扰噪声功率,以及系统的自由度。理论分析和仿真结果显示,与现有的典型全双工中继方案相比,该文算法可以提高系统互信息量和自由度,并有较低误码率;另外,该文算法的中继只需进行简单的功率约束,不需做复杂的信号处理,降低了整个系统的信号处理复杂度。     

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.     

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。     

全双工MIMO中继系统高性能的波束成型算法

为了更好地抑制全双工多入多出技术(MIMO)中继系统的自干扰,提高信息传输速率,提出了一种新型的波束成型组合算法。该组合在源节点和目的节点采用奇异值分解的波束成型向量,而在中继站采用基于最大化信干噪比接收波束成型来抑制中继端的自干扰,以及最大化信泄噪比发射波束成型矩阵来减少中继发送端泄漏到中继接收机的信号组合波束成型算法。为了降低复杂度,随后引入了交替迭代结构来进一步优化中继接收和发送波束成型矩阵,并比较了不同组合波束成型方案的和速率性能。仿真结果表明,与现存的波束成型组合相比,当干噪比较低时,提出的组合算法能够提供更优的和速率性能。     

直达链路下的全双工能量采集中继系统的吞吐量分析

针对三节点传输系统,研究了基于时间切换能量采集的全双工放大转发协作中继方案。考虑源和目的地之间存在直达链路,全双工中继节点采用天线选择技术以最小化中继自干扰,目的节点采用最大比合并技术以最大化目的地接收信噪比。在延迟受限传输模式下,推出了自干扰信道增益为常数时系统吞吐量近似闭合表达式。运用最佳目的地选择策略和自适应中继选择策略讨论了系统吞吐量性能。如图4所示,在源发送功率为30 dB时,就系统吞吐量而言,本文算法比其他两种算法分别提高了0.22 bits/s/Hz和0.68 bits/s/Hz。数值分析和蒙特卡洛仿真表明,增加中继个数,增加目的地个数或者增大能量采集效率均能够提升系统吞吐量性能。      

带内全双工多用户MIMO系统中的用户选择

考虑一种多用户MIMO的传输设计,配置发射天线阵列和接收天线阵列的蜂窝基站可以工作在带内全双工传输模式。在该全双工通信方案中,基站的下行发射信号对基站的上行接收产生显著的干扰,即自干扰。这里,下行预编码处理和上行发射协方差矩阵处理将被依次进行,以简化全双工的设计。其次,为了进一步改善上、下行信道的和速率性能,我们提出一种尝试性的下行用户选择方案,其基本思想是:当某一个下行用户的信道矩阵的范数较小时,关闭该下行用户的数据流。计算机仿真结果表明,在基站下行总发射功率受限时,在低的和中等的下行信噪比区域,用户选择有助于提高下行和速率;在高的上行信噪比区域,简化的用户选择使得上行和速率明显提高。      

双向MIMO中继网络中采用信道独立预编码的自干扰消除技术

双向中继网络在提高频谱效率的同时会引入额外的自干扰,本文针对放大转发（AF）模式下双向多输入多输出（MIMO）中继网络中的自干扰抵消问题,从消除信道估计误差引入的剩余自干扰着手,提出一种采用信道独立预编码的盲干扰抵消（BIC）方案。新方案在源节点对信息进行行空间预编码,从而构建不依赖于MIMO信道矩阵的期望信号子空间和自干扰子空间,实现未知信道状态下自干扰抵消和期望信号分离,从而消除非理想信道估计带来的剩余自干扰信号。在此基础上,以最大化有效信噪比为目标设计最佳预编码,通过推导可达和速率的闭合表达式,分析不同方案下信道估计误差对可达和速率的影响。仿真结果表明,新方案在不同的信道估计误差下,能够实现完美自干扰消除,其检测性能和容量均优于基于信道估计的自干扰消除方案。      

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.     

直达链路下的能量采集中继选择系统的吞吐量分析

针对三节点传输系统，研究了基于功率分配能量采集的全双工放大转发协作中继方案。考虑源和目的地之间存在直达链路，全双工中继节点采用天线选择技术以最小化中继自干扰，目的节点采用最大比合并技术以最大化目的地接收信噪比。在延迟受限传输模式下，运用高斯-切比雪夫积分推出了系统吞吐量的近似闭合表达式。在延迟容忍传输模式下，运用凸优化推出了系统吞吐量下界的闭合表达式。在多中继情况下考虑了最佳中继选择策略和机会式中继选择策略。数值分析和蒙特卡洛仿真表明，增加中继个数或者减小速率阈值均能提高系统吞吐量。      

箕舌线变步长LMS/F算法数字域自干扰消除研究北大核心CSCD

自干扰消除技术是实现带内全双工(IBFD)通信的重要前提,其中数字域自干扰消除是带内全双工通信系统中硬件复杂度最低、灵活性最高的自干扰消除技术,并且是自干扰消除的最后一道防线。然而,其消除能力仍需提升,主要是如何处理收敛速度和稳态精度之间的平衡,并且还要具备突变信道的自适应能力。文章提出了一种新的全双工系统的数字自干扰消除方法,发射链路采用数字、模拟预失真技术消除功率放大器的非线性失真,使用辅助接收链获取发射链路信号副本,在数字域中利用重构自干扰信号副本消除接收信号残余自干扰信号和功率放大器残余非线性失真,并通过在接收链与辅助接收链之间共用一个振荡器消除部分接收机相位噪声。仿真表明,该方法与已有变步长LMS消除方法相比,在信噪比为5 dB的条件下,能够在提高收敛速度的同时获得优于变步长LMS方法的消除能力。