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。     

基于增强型LSTM神经网络的5G射频功放线性化

本文提出了一种基于增强型LSTM神经网络(A-LSTM)的数字预失真线性化模型,以更好的补偿5G宽带射频功放的动态非线性特性。模型的输入层在引入延迟抽头模拟功放线性记忆效应的基础上,对每一个延迟抽头进行非线性级数展开用于补偿功放的非线性记忆效应,从而更好地抑制功放的动态非线性失真导致的带内失真以及带外频谱扩展等问题。为验证模型的有效性,本文采用100MHz的5GNR信号作为测试信号,对一个中心频率为2.6GHz的5G射频功放进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,基于增强型LSTM神经网络数字预失真器的带外抑制可达16dB,相比于其他几种预失真器展现出更好的线性化效果,验证了基于增强型LSTM神经网络数字预失真器的有效性。     

基于改进型径向基函数神经网络的功放线性化

提出了一种基于改进型径向基函数神经网络(MRBFNN)的数字预失真线性化模型,用于更为精确地矫正宽带射频功率放大器的动态非线性。该神经网络模型的输入层使用传统的延时抽头以补偿功放的线性记忆效应,同时对每个抽头进行级数展开用于补偿功放的非线性记忆效应,从而更好地抑制功放的动态非线性失真。文中使用WCDMA 三载波信号对一个460MHz 的Doherty 功率放大器进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,与传统数字预失真线性化模型相比,基于改进型径向基神经网络的数字预失真线性化模型能更好地抑制宽带功放动态非线性引起的带外频谱再生,其三阶互调(IMD3)失真最多可以抑制23dB,大大提高了功放的线性度,验证了所提出的数字预失真线性化模型的有效性。     

基于PSP-LMS的MIMO全双工数字干扰对消

提出了一种MIMO同时同频全双工系统下的数字干扰对消算法,综合考虑了系统非线性对干扰对消的影响.该算法通过基于逐幸存路径处理的方法,对自干扰信号与待接收信号进行联合信道估计,采用维特比算法实现自干扰信号数字对消和待接收信号最大似然接收.通过对MIMO全双工系统仿真实验表明,该算法能够有效抑制系统非线性失真且有着良好的自干扰对消性能.     

基于相位调制器的光子射频自干扰消除系统

针对带内全双工(In-band Full Duplex,IBFD)电子系统的收发机自干扰问题,提出了一种基于相位调制器的光子射频自干扰消除系统.利用两个相位调制器在萨格纳克(Sagnac)环中分别实现接收信号和本地参考干扰信号的调制,通过偏振控制最终可在光域中消除自干扰信号.实验结果表明,所提方案最终可以实现超过45dB的单频干扰消除和超过25dB的宽带干扰消除,系统的动态范围可达99.4dB·Hz2/3.     

同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证

同时同频全双工本地发射信号会对本地接收信号产生强自干扰,为了使信号能够通过射频接收通道及模数转换器件,需要在射频前端进行自干扰抑制。在自干扰为直射路径的条件下,该文采用直接射频耦合法,对长期演进(LTE)同时同频全双工自干扰抑制进行实验测试;分析推导了自干扰功率、带宽及线缆、幅度、相位调整误差对射频自干扰抑制能力的影响;得到了射频自干扰抑制能力的闭合表达式。分析表明对于20 MHz带宽,-10 dBm接收功率的LTE射频自干扰信号,理论上能抑制54 dB的射频自干扰,而实验测试结果表明能抑制51.2 dB。     

广义记忆型神经网络射频功放数字预失真器

提出了一种基于广义记忆型神经网络(GMNN)的数字预失真器非线性模型,以更好地抑制由于射频功放动态非线性导致的带内失真以及带外频谱扩展等问题。通过引入时间上的超前项,使得功放模型的记忆效应建模能力得以扩展,通过添加高阶非线性级数,使得功放非线性建模精度进一步提高。文中使用带宽为20 MHz 的4载波WCDMA 信号作为测试信号,对一个中心频率为460 MHz 的60W Doherty 射频功放进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,广义记忆型神经网络数字预失真器的带外抑制可达19 dB,能更有效地抑制射频功放的带外频谱扩展,相比于其他几种预失真器展现出更好的线性化效果,验证了广义记忆型神经网络数字预失真器的有效性。     

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。     

一种相控阵雷达射频域自干扰对消方法

在相控阵雷达系统中,为了保证回波信号的正确接收,需要在接收阵元天线的射频前端对自干扰信号进行对消处理。随着雷达信号带宽的增加,其形成的自干扰信号的消除难度加大。针对该问题,提出了一种射频域自干扰分段对消方法。该方法利用同一个自干扰对消通道对不同时间段的自干扰信号进行对消处理。对带宽为300 MHz 的线性调频信号进行仿真验证发现:当抽头个数为4时,自干扰分段对消方法的性能可达50 dB,比抽头个数为7时的传统的多抽头对消方法高出18 dB。因此,相较于传统的多抽头对消方法,所提出的自干扰分段对消方法可以在更低的硬件复杂度下实现更高的对消性能。     

功率放大器数字预失真技术的研究

在宽带码分多址(WCDMA)等宽带通信系统中,射频功率放大器呈现出严重的电记忆效应和热记忆效应,产生频谱再生和邻道干扰,传统的无记忆预失真技术已经无法消除信号失真而达到理想的线性化效果.针对此类有记忆性的功放,文章提出一种新的记忆多项式预失真器,以跟踪射频功率放大器特性的变化, 并进行非线性补偿.     

全双工射频自干扰改进时变步长NLMS对消算法

针对现有基于最小均方误差准则的全双工射频域自干扰对消算法存在收敛速度与干扰对消比相互制约的矛盾,提出一种改进时变步长归一化最小均方算法。该算法通过建立最小均方误差步长因子与改进时变sigmod函数的非线性关系,利用实时误差信号自相关和时间参量t协同控制步长因子μ(t),较好的兼顾了收敛速度与干扰对消比。分析与仿真表明:在干信比为80dB、步进间隔Δt=1/32ms、信噪比Eb/N0=10 dB的2FSK全双工系统模型下,该算法能够实现88dB的自干扰消除高出同类算法至少1.5dB且收敛速度和抗突发干扰能力提升显著。      

基于分段反变换的无线全双工多径自干扰信号抵消方法

针对无线带内全双工系统存在的多径自干扰信号,若采用模拟域多抽头抵消电路,需要复杂的电路结构和控制算法。本文提出一种数字域协助的多径自干扰抵消方法,根据瑞利分布模型,利用分段反变换法（SITM）直接产生数字抵消参数,再反馈到模拟域进行抵消。本方法无需在数字域建立复杂的信道模型,电路结构得到精简。仿真结果表明,在信号传播路径数为20的情况下,本文方案相比于已有方案有5 dB的性能增益,且不随路径数的增大而明显减小。      

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.     

Performance analysis of broadband self-interference cancellation at RF domain in co-frequency co-time full duplex systems

Due to the lack of performance analysis of the RF domain broadband self-interference cancellation algorithms in the co-time and co-frequency full duplex system,the multi-tap RF domain self-interference cancellation structure were considered,and the optimal solutions of its parameters to minimize the residual interference signal power were discussed,then its achievable interference cancellation capability was analyzed.By analysis and simulation,the performance of the multi-tap structure was associated with the interference bandwidth,the carrier frequency,and the differences between the multi-tap delays and multipath delays of the self-interference channel.The greater the signal bandwidth is,or the larger the differences between the multi-tap delays and multipath delays are,the worse the interference cancellation performance is.Besides,the interference cancellation performance is periodic oscillation with the increase of carrier frequency.     

一种基于多天线波束成形的全双工自干扰抵消算法

针对同时同频全双工无线通信系统,当基站采用多根发射天线和多根接收天线进行自干扰抵消时,现有技术多集中于自干扰迫零,缺少对发射机射频噪声抑制的研究.本文在考虑射频噪声抑制的基础上,提出一种收发波束联合成形算法,算法首先以信干噪比最大化为原则,优化接收机天线波束成形向量,给出了算法求解表达式;其次以自干扰最小化为原则,优化发射机天线波束成形向量,给出了算法步骤.仿真结果表明,本文算法在发射机信噪比为30.0dB和60.0dB时,3发3收基站的自干扰抵消值分别为65.5dB和89.8dB,与SVD迫零技术相比,分别有25.5dB和19.8dB的性能改善.     

同时同频全双工场景中的射频域自适应干扰抵消

考虑同时同频全双工无线收发信机的射频域自干扰抵消技术,现有研究多集中于利用手动方式调整自干扰估计信号的参数。针对这一问题,该文提出一种射频域的自适应干扰抵消算法。以正交、同相参考支路构成的自干扰估计结构为基础,利用梯度下降法搜索支路的最优权矢量,估计出自干扰信号,实现了射频域的自适应干扰抵消,并且给出了该算法的收敛性分析。分析与仿真表明,当迭代步长越大或统计时间越短时,算法的收敛速度越小。在100倍符号周期的统计时间,0.3的归一化步长,80 dB干信比以及0 dB信噪比的仿真条件下,该文提出的射频域自适应干扰抵消算法可以实现约100 dB的自干扰抑制。     

多抽头延迟设置与幅相误差对全双工射频自干扰消除的影响

对于多径自干扰信道场景下同时同频全双工(CCFD)无线通信系统,考虑射频域多抽头自干扰抵消技术,现有研究多集中于实验验证,缺少抽头个数与延迟设置、幅度和相位等参数对自干扰抵消性能的影响分析,不利于工程参数的选取。针对此问题,在已知抽头个数和延迟设置的情况下,该文给出各个抽头幅度和相位的求解方法,并推导了幅度和相位误差对自干扰抵消性能影响的理论表达式。分析与仿真表明,对于特定抽头个数,当最大抽头延迟小于自干扰信号主径延迟时,自干扰抵消值随着最大抽头延迟的增加而增加,而当最大抽头延迟大于约两倍自干扰信号主径延迟时,自干扰抵消值随着最大抽头延迟的增加而减少;对于特定抽头延迟范围,当抽头个数增加或自干扰信号带宽减少时,自干扰抵消值随之变大;对于特定的延迟设置,随着幅度或相位误差的增加,自干扰抵消值越来越小。