【正文】 某些點(diǎn)減弱。對(duì)于發(fā)射功率相等的自干擾天線消除的實(shí)驗(yàn)，如果我們進(jìn)行觀測(cè)的空間范圍比較大，也就是說接收天線距離兩根發(fā)射天線都比較遠(yuǎn)，那么兩路發(fā)射信號(hào)與接收天線之間的距離差就可以忽略不計(jì)，這時(shí)候兩路干擾信號(hào)的衰減大致可以認(rèn)為是相同的，即振幅相等。理論上來說，在完美的“空點(diǎn)”處，相位恰好相差的話，干擾信號(hào)會(huì)相互完全抵消，這樣接收天線收到的自干擾信號(hào)可以達(dá)到零功率。相反，如果兩路信號(hào)發(fā)射功率不相等，由于接收天線處的兩路信號(hào)振幅不等，即便在“空點(diǎn)”處相位差恰好是，干擾信號(hào)仍然不能完全相互抵消。 小結(jié)由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，如果利用天線消除方案來進(jìn)行自干擾消除，不管接收天線在哪個(gè)位置，至少都可以比單根天線帶來的干擾減少6dB。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境中，如果將接受天線盡可能準(zhǔn)確地放在空口位置，由于兩路發(fā)射信號(hào)的相互抵消，會(huì)大大降低接收天線處的自干擾，最高可達(dá)到30dB以上，并且不會(huì)對(duì)其他位置的信號(hào)強(qiáng)度造成影響。第四章 射頻干擾消除 射頻消除概念自干擾信號(hào)經(jīng)過天線干擾消除后，干擾信號(hào)強(qiáng)度大幅減小，但是為了消除殘留干擾，我們還可以進(jìn)行后續(xù)干擾消除操作，射頻干擾消除就是消除手段之一。射頻干擾消除實(shí)質(zhì)上是利用噪聲消除芯片來消除干擾。 射頻干擾消除實(shí)驗(yàn)效果在斯坦福大學(xué)的一項(xiàng)研究中，科研人員采用 QHx220噪聲消除芯片來作射頻干擾消除的實(shí)驗(yàn)，QHx220芯片可以從接收信號(hào)中消除已知的干擾信號(hào)，并且還能改變干擾參考信號(hào)的振幅和相位來對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行干擾匹配。在實(shí)驗(yàn)中，將從接收天線傳輸過來的接收信號(hào)以及已知的自干擾參考信號(hào)（即經(jīng)過射頻分流器的發(fā)射信號(hào)）作為輸入，然后從接收信號(hào)中減去自干擾信號(hào)作為輸出。圖9圖9所示是射頻消除實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，它展示了三種情況下的接收天線頻譜功率瞬時(shí)圖———三條曲線分別代表了只有一根發(fā)射天線的接收信號(hào)功率、應(yīng)用了天線干擾消除的接收信號(hào)功率以及天線干擾消除和射頻消除兩種消除方法同時(shí)運(yùn)用的接收信號(hào)功率。由圖可以看出，應(yīng)用射頻消除后，接收到的干擾信號(hào)在中心頻率處比單純的只用天線干擾消除又減少了20dB，比沒有采用自干擾消除技術(shù)（也就是單根發(fā)射天線）的干擾強(qiáng)度更是減少了52dB之多。射頻干擾消除利用噪聲消除電路來對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步干擾消除，這樣可以把干擾信號(hào)強(qiáng)度降到更低，有利于后期的數(shù)字干擾消除對(duì)自干擾信號(hào)更徹底的消除，從而為我們的最終目的———同時(shí)同頻全雙工通信掃除了自干擾這一最大的“障礙”。第五章 數(shù)字干擾消除 數(shù)字干擾消除原理一般來說，數(shù)字干擾消除是一系列自干擾消除措施的最后一步，是對(duì)前期的天線干擾消除和射頻干擾消除的補(bǔ)充。傳統(tǒng)上，數(shù)字干擾消除時(shí)，接收機(jī)會(huì)在兩個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)送沖突的時(shí)候從期望的那一個(gè)發(fā)射機(jī)提取信息。接收機(jī)需要先對(duì)不期望的那個(gè)發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，然后對(duì)其按到達(dá)接收機(jī)ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的鏈路系數(shù)在數(shù)字域上進(jìn)行重建，再將其從接收的原始沖突信號(hào)中減去，剩下的有用信號(hào)再解調(diào)得到期望的發(fā)射機(jī)的信息。在同頻全雙工系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字自干擾消除時(shí)，自干擾的信息為已知，因此相比傳統(tǒng)的數(shù)字消除省去了先解出不期望的那個(gè)發(fā)射機(jī)信息的步驟。當(dāng)干信比小于 ADC 動(dòng)態(tài)范圍，并且未對(duì)ADC 造成前端阻塞的情況下，就可以通過 ADC 采用數(shù)字干擾消除方法消除干擾，然后作進(jìn)一步解調(diào)處理，實(shí)現(xiàn)同頻全雙工通信。 數(shù)字干擾消除理論推導(dǎo)為了弄清數(shù)字干擾消除的過程，我們首先建立一個(gè)使用 ADC 量化進(jìn)行數(shù)字對(duì)消實(shí)現(xiàn)同頻全雙工的MQAM 系統(tǒng)模型。 系統(tǒng)模型待分析的系統(tǒng)模型如圖10所示，遠(yuǎn)端設(shè)備發(fā)送過來的信息s(n)經(jīng)過MQAM 調(diào)制之后形成s(t)，經(jīng)遠(yuǎn)端設(shè)備上的發(fā)送天線Txs發(fā)射，經(jīng)歷路徑hs后到達(dá)本地設(shè)備的接收天線Rx；本地設(shè)備對(duì)外發(fā)送的信息i(n)經(jīng)過MQAM 調(diào)制之后形成 41 圖10i(t) ，經(jīng)本地設(shè)備上的發(fā)送天線 Txi 發(fā)射，經(jīng)歷路徑hi后也到達(dá)本地設(shè)備的接收天線Rx，形成自干擾。接收天線Rx 接收到的信號(hào)為其中n(t)為加性高斯白噪聲。自干擾與有用信號(hào)在頻譜上有重疊，為了從接收信號(hào) r(t) 得出有用信息 s(n) ，需要根據(jù)已知的干擾信息 i(n) ，重建干擾信號(hào)，將其消除，得到，然后再根據(jù)一系列的門限值進(jìn)行判決，從而解調(diào)輸出。因?yàn)樽愿蓴_發(fā)射天線 Txi 與接收天線 Rx 往往固定在本地設(shè)備上，存在直射路徑，且影響主要為直射路徑，可將hi視為固定值并測(cè)量得到，從而根據(jù)干擾信息 i(n) 及調(diào)制方案即能重建干擾信號(hào) 。消除干擾再進(jìn)行判別的整體效果，是根據(jù)干擾信息 i(n) 建立了接收信號(hào)r(t) 到輸出信息的一個(gè)映射，一定范圍的接收值對(duì)應(yīng)到某個(gè)輸出信息上。因此，消除干擾再進(jìn)行判別可以視為一個(gè)新的直接判決過程，消除干擾等效于改變判決門限，新的判決門限為原判決門限作了干擾值對(duì)應(yīng)的平移。在采用 ADC 量化再判決的解調(diào)具體實(shí)現(xiàn)中，則是根據(jù)干擾信息建立了從ADC 量化值到輸出信息的一個(gè)映射，一定范圍的量化值對(duì)應(yīng)到某個(gè)輸出信息上，實(shí)際判決門限為各量化值區(qū)段左右兩邊的量化門限。均勻量化 ADC 的量化門限為根據(jù)量化方案與 ADC 位數(shù)等間距設(shè)置，實(shí)際判決門限只能從中選擇，而最佳判決門限為任意值，因此實(shí)際判決門限與最佳判決門限不能保證全部一致，此誤差即為量化帶來的誤差，從而會(huì)增大誤判率，惡化系統(tǒng)性能。 量化方案及誤碼率的推導(dǎo)工程上 ADC 器件通常為單極性均勻量化，設(shè)其位數(shù)為b，其傳遞函數(shù)如圖10所示，其最左邊的量化門限在處，最右邊的量化門限在處，其中 FS 為滿量程電壓。圖11 單極性b位ADC傳遞函數(shù)ADC 前引入系數(shù)固定為λ的放大器，并通過加法器疊加一固定偏移量c，使得包含干擾的信號(hào)可以映射到 ADC 的量化區(qū)間內(nèi)，并使得判決門限映射到量化門限處，判決門限映射到量化門限處，則放大調(diào)整后的信號(hào)為其中λ可求得如此量化方案設(shè)置，相當(dāng)于將 ADC 的量化門限逆映射到了放大器前接收信號(hào)電平的與之間。等效量化間隔為在本量化方案下，為使得誤碼率最小，每個(gè)實(shí)際判決門限選擇的是離對(duì)應(yīng)的最佳判決門限最近的量化門限。 數(shù)字干擾消除分析與小結(jié)目前斯坦福大學(xué)所做的的數(shù)字干擾消除大約可以達(dá)到10dB的消除效果， 但這并未達(dá)到SIC所要求的20dB以上的目標(biāo)。 為了達(dá)到更好的消除效果， 可以通過信道估計(jì)來改善性能。由于實(shí)際的自干擾信號(hào)與產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)不 同（由于失真），所以從接收信號(hào)中抵消掉信道估計(jì)之后的信號(hào)會(huì)比直接抵 消掉原始發(fā)射信號(hào)效果更好，至少可以滿足20dB的消除目標(biāo)。第六章 結(jié)束語(yǔ)自干擾消除是實(shí)現(xiàn)同時(shí)同頻全雙工通信必須解決的問題，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文通過分析科學(xué)前沿的論文資料，總結(jié)出自干擾消除的幾種方法：天線干擾消除、射頻干擾消除、數(shù)字干擾消除。雖然單一運(yùn)用某種消除技術(shù)無法完全滿足同時(shí)同頻全雙工所需要達(dá)到的干擾消除性能，但實(shí)踐中一般多種干擾消除方法結(jié)合運(yùn)用，來達(dá)到更好的消除性能。目前世界上有些科研機(jī)構(gòu)較早就開始做自干擾消除實(shí)驗(yàn)，如加州大學(xué)，萊斯大學(xué)，斯坦福大學(xué)，以及國(guó)內(nèi)的電子科大今年來都有對(duì)次方面進(jìn)行研究。其中斯坦福大學(xué)和國(guó)內(nèi)的電子科大成果顯著，在結(jié)合運(yùn)用了空域、射頻域、數(shù)字域三種自干擾抵消技術(shù)之后，干擾消除能力已經(jīng)突破100 dB，這已經(jīng)基本符合了全雙工通信所要求的界限，所以理論上來說在全雙工模式工作下，可以對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行正常解碼。由于目前自干擾消除技術(shù)還處于初生階段，其性能和效果仍然有待提高。相信通過世界各國(guó)的研究人員不斷的實(shí)驗(yàn)，會(huì)有更多更好的自干擾消除技術(shù)被提出來，這將會(huì)大大推進(jìn)全雙工通信的普及，帶來前所未有的經(jīng)濟(jì)效益和資源效益。參考資料(1) . 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(11) .百度百科，F(xiàn)DD，TDD，CDMA，同時(shí)同頻全雙工致 謝在這次論文完成過程中，張四海老師從前期幫我選題到中期輔導(dǎo)到后期審查，一路上都給予了我極大地幫助，悉心指導(dǎo)我完成論文，在此表達(dá)衷心感謝。另外在即將畢業(yè)之際，我也要對(duì)班主任劉桂英老師以及四年來給我授過課的科任老師表示感謝，也感謝學(xué)校給了我四年的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。除此之外，實(shí)驗(yàn)室的師兄師姐們也耐心地幫我解答疑惑，尤其是尹丹丹師姐和李樂天師兄分別在論文前期和后期的完成階段中給了我很大幫助，在此對(duì)他們也表示