寬帶MIMO全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線全雙工(Full-Duplex, FD)系統(tǒng)理論上可使頻譜效率翻倍，具有很好的應(yīng)用前景。無(wú)線全雙工系統(tǒng)面臨主要的限制是強(qiáng)回波自干擾，本文研究寬帶無(wú)線全雙工多輸入輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系統(tǒng)回波自干擾抑制技術(shù)。重點(diǎn)研究了兩類寬帶全雙工系統(tǒng)自干擾抑制方案，包括被動(dòng)式的自干擾抑制，以及聯(lián)合空時(shí)預(yù)編碼的主動(dòng)式自干擾抑制方法。本文對(duì)現(xiàn)代無(wú)線全雙工技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)做了詳細(xì)的介紹，對(duì)其中涉及的

2、關(guān)鍵難點(diǎn)問題進(jìn)行了剖析；在MIMO-OFDM系統(tǒng)構(gòu)架下對(duì)全雙工自干擾產(chǎn)生的原因及其對(duì)通信系統(tǒng)性能影響進(jìn)行了分析，給出了FD-MIMO系統(tǒng)容量的理論公式；進(jìn)一步，闡述了多種類全雙工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案及其可能的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)其各自的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，包括系統(tǒng)誤碼率、可達(dá)系統(tǒng)容量、以及計(jì)算復(fù)雜度等方面進(jìn)行了綜合分析評(píng)價(jià)。
　　本文針對(duì)傳統(tǒng)最小二乘(Least Square, LS)干擾抑制算法存在的穩(wěn)定性差及算法復(fù)雜度高的缺陷，以多天線寬帶無(wú)線局域網(wǎng)

3、(Wireless Local Area Network, WLAN)系統(tǒng)框架為基礎(chǔ)，提出了一種被動(dòng)式的FD-MIMO-OFDM系統(tǒng)自適應(yīng)回波自干擾抑制方案，該方案利用歸一化最小均方(Normalized Least Mean Squares, NLMS)算法對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)抵消，能獲得更高的算法穩(wěn)定性更低的計(jì)算復(fù)雜度；給出了該方案的系統(tǒng)模型和詳細(xì)的信號(hào)處理流程，并從誤碼率(Bit Error Rate, BER)、系統(tǒng)容量、計(jì)算復(fù)

4、雜度等方面分析了該方案的理論性能，推導(dǎo)了其系統(tǒng)可達(dá)容量閉式解。針對(duì)多種天線配置和信道場(chǎng)景的方案仿真結(jié)果表明，與理想半雙工(Half Duplex, HD) HD-MIMO系統(tǒng)相比，在遠(yuǎn)端高斯信道條件下，所提FD-MIMO系統(tǒng)的BER性能僅損失0.3-0.5dB；但系統(tǒng)容量可達(dá)到理想HD-MIMO系統(tǒng)容量的1.85倍。并且，對(duì)Massive MIMO全雙工無(wú)線中繼通信系統(tǒng)進(jìn)行了描述和和仿真驗(yàn)證，證明Massive MIMO系統(tǒng)容量隨天線數(shù)

5、增加而增加，而且在自干擾強(qiáng)度較低時(shí)全雙工Massive MIMO系統(tǒng)相對(duì)半雙工系統(tǒng)具有系統(tǒng)容量?jī)?yōu)勢(shì)。針對(duì)被動(dòng)式自干擾抑制方法效果有限且未利用信號(hào)空時(shí)構(gòu)造特性的問題，提出了一種聯(lián)合空時(shí)預(yù)編碼的FD-MIMO系統(tǒng)構(gòu)架方案，該方案利用遠(yuǎn)端信道狀態(tài)對(duì)FD-MIMO節(jié)點(diǎn)的發(fā)送數(shù)據(jù)作波束對(duì)準(zhǔn)訓(xùn)練，從而有效解決現(xiàn)有FD波束選擇方案存在的功率損失問題。隨后，從其誤碼率、系統(tǒng)容量、系統(tǒng)復(fù)雜度三個(gè)方面分析了該方案的可行性。理論分析與仿真結(jié)果均表明，在理想信