无线中继自适应干扰消除系统关键技术分析

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1、第一章绪论【摘要】本章首先简要介绍了无线中继自适应干扰消除系统的研究背景和研究意义，接着描述了无线网络的信道模型，然后简述了自适应滤波器的原理、应用和几种主要的干扰消除技术，最后说明了本文的研究思路、具体工作和结构安排。1．1研究背景及意义由于无线通信技术的迅猛发展，手持通讯终端大量普及，中国手机用户数已经达到10亿规模。如此大的用户需求给无线网络的覆盖和容量带来极大的挑战。为了适应如此巨大的用户需求，第三代(ThirdGeneration，3G)移动通信系统在全球范围内已经普及，第四代(FourGeneration

2、，4G)移动通信系统也已在国际上商用。4G无线网络的峰值数据传输速率超过1Gbit／s，远远大于3G【】J。面对如此高的数据速率，传统的以基站(BaseStation，BS)为基础的小区结构显得力不从心：1)4G系统的工作频段普遍在2GHz以上，频率越高，电磁波的能量在传播过程中衰减越快，因此4G系统的无线电波穿透能力相对于2G、3G系统会有较大程度的下降，导致单个基站的有效服务范围有所缩水；2)维持基站的覆盖功率水平不变，无线信号的传输速率越高，相应的平均功率谱密度就越低。为了保证足够的接收机性能，不能将平均功率谱

3、密度降到比现在低太多的水平：然而由于考虑到成本以及电磁兼容要求的限制，要把基站的覆盖功率水平提高太多也是不大可能刚引。由于电磁波的功率在传播过程中是呈指数规律下降的，上述两方面尤其影响小区边缘用户的服务质量。如果要充分利用已有的无线通信网络结构，只能进一步分裂蜂窝小区，缩小小区的覆盖距离，这样客观上就要加大基站的部署密度。由于人们担心电磁辐射对身体健康有不利影响，这种方案不仅会受到大众的阻挠，还会大幅抬高通信服务商基础服务设施建设投资与网络运营成本，降低整个通信行业上下游产业链的活力。另外，在相同的复用距离下，由于分

4、裂小区后基站数目增多，每个小区能分配使用的频率资源将更为有限。然而4G系统占用的安徽大学硕士论文：无线中继自适应干扰消除系统关键技术研究频率资源更多，这将进一步加重频率资源的分配协调难度，因此该方案的可行性无法得到有效保证。人们还提出了一些其他的方案如分布式天线、射频信号拉远等，虽然在一定程度上缓解了这种状况，但是网络部署时仍受到实际情况的制约，不能够很好地满足网络覆盖和配置不同数据传输速率的要求。无线中继(Relay)和“多跳”技术的引入改变了这种两难状况。无线中继能够扩大基站的有效服务范围，减少服务盲区，还能够提

5、高信号的传输速率，降低基站的覆盖功率要求。无线中继器功能灵活多样，结构复杂度可以自由选择，有利于降低成本控制和满足用户不同的需要。然而无线中继器也存在一定的问题，收发天线问的距离不能太近，否则会出现覆盖信号影响施主信号的情况。这就导致安装部署较为不便，还限制了无线中继器的应用范围。当两个天线间的隔离度不够时，从覆盖天线直接耦合到施主天线以及周围建筑物反射的无线回波信号不仅会对待放大的施主信号造成干扰，还会导致中继器工作不稳定，严重时甚至造成中继器自激烧毁。不仅达不到延伸网络覆盖的目的，甚至还会导致整个覆盖区域的通信网

6、络瘫痪【3】。为了解决无线中继的上述问题，本文引入了适用于无线中继的自适应干扰消除系统，该系统通过对比中继的输入和输出信号从而检测出无线回波干扰引起的误差信号，然后利用其估算出信道的增益，进而生成一个反相的镜像信号——回波消除信号。该信号的幅度与干扰信号相等，而相位相差180度，因而叠加到中继器的输入端就可以有效消除无线回波干扰信号，从而确保收发通道间获得足够的隔离度。这样收发天线便可以安装在同一个塔架上，大大降低了无线中继的选址和安装难度。在方便安装部署的同时，提高了中继器的覆盖能力，使通信运营商的服务质量得到有效

7、保证，从而提升用户的使用体验，使无线中继的性能优势能得以最大程度的发挥14J。1．2无线信道模型中继器和基站之间的无线传播信道可以视为视距(LineofSight,LOS)高斯(AdditiveWhiteGaussianNoise，AWGN)信道，中继器收发天线问的无线传播信道可以用频率选择性瑞利衰落信道模型来描述，通常可以表示为如下的复数形式低通脉冲响应：第一章绪论㈤=∑ab(t)e-job(t)J(卜％)(1．1)其中，占(·)是单位冲激函数，b是信道编码，P是信道多径分量的总个数，ab(t)e一旭‘。’是通常呈

8、高斯分布的时变信道系数，％是输入信号和第b个多径分量问的时间延迟。信道系数服从独立统一分布。通常，信道多径分量呈指数衰落，振幅ab(t)满足瑞利分布，oh(t)满足均匀分布。无线信道一般变化较为缓慢，通常认为是准静态的‘51。1．3自适应滤波器自适应滤波器能够在在一定的条件下稳定工作，并且能够实时地跟随输入的变化而相应变化，因此在无线通信行业和