طراحی فیلتر منطبق جهت بهبود حذف تداخل خودی سیستم مخابراتی تمام دوطرفه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

10.22034/jasp.2023.52432.1195

چکیده

یک روش نوین جهت افزایش ظرفیت و بهره طیفی کاربران مخابراتی، استفاده از سیستم‌های مخابراتی تمام دوطرفه یا در اختصار FD است. در این روش ارسال و دریافت هر کاربر در یک بازه زمانی - فرکانسی انجام می‌شود؛ بنابراین تداخل شدیدی از فرستنده به گیرنده خودی نشت کرده که می‌تواند عملکرد سیستم را به‌کلی مختل کند. جهت حذف تداخل، سیستم مخابراتی تلاش می‌کند تا سمبل‌های تداخلی را تخمین زده و در گیرنده خودی اثر آنها را حذف کند. روش متداول، استفاده از مدل Hammerstein است. در این روش، تقویت‌کننده توان غیرخطی و کانال چندمسیری، با قراردادن یک سیستم غیرخطی به‌صورت متوالی با یک فیلتر FIR مدل می‌شود. پس از تنظیم پارامترهای مدل، سمبل‌های تداخلی از روی سمبل‌های ارسالی تخمین زده می‌شوند. اما روش Hammerstein در شرایط واقعی، وقتی فیلتر شکل‌دهنده پالس فرستنده و فیلتر منطبق گیرنده را در نظر می‌گیریم، بدون خطا نیست. علت آن است که در این مدل سعی می‌شود سمبل‌های تداخلی، مستقیماً از روی سمبل‌های ارسالی تخمین زده شوند. درحالی‌که سمبل‌های ارسالی بعد از عبور از فیلتر شکل‌دهنده پالس، به‌صورت سیگنال از تقویت‌کننده توان غیرخطی و کانال مخابراتی عبور کرده و در نهایت پس از فیلتر منطبق، مجدداً در گیرنده به‌صورت سمبل دریافت می‌شوند. بنابراین تقویت‌کننده و کانال اثر مستقیم روی سیگنال ارسالی دارند و به‌صورت غیرمستقیم سبب اعوجاج سمبل‌ها می‌شوند. جهت رفع این مشکل، در این مقاله فیلتر منطبق گیرنده، متناسب با سیگنال تداخلی تنظیم می‌شود. نشان داده‌ایم که استفاده ازاین‌روش به‌مراتب بهتر از روش Hammerstein است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Matched Filter Design to Improve Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Communication Systems

چکیده [English]

A new method for capacity and spectral efficiency increases is a full-duplex (FD) communication, where sending and receiving are done simultaneously. Hence, severe interference leaked from the transmitter to the receiver, which can disrupt the system's operation completely. For interference reduction, the transceiver tries to estimate the interfering symbols to remove their effects. A typical method is to use the Hammerstein model. In this method, nonlinear power amplifier (PA) and multipath channel are modeled with a successive nonlinear system and a finite impulse response (FIR) filter. Then, the model parameters are adjusted, and interference symbols are estimated from the transmitted symbols. In the Hammerstein method, the interference symbols are estimated directly from the transmitted symbols. But practically, the transmitted symbols first pass through the pulse-shaping filter and become a signal. Then, this signal passes through the nonlinear PA and communication channel. Finally, the received signal is filtered by the matched filter (MF) at the receiver and converted to the symbols again. In this procedure, the amplifier and the communication channel affect the transmitted signal directly and distort transmitted symbols indirectly. Therefore, in the practical situation, when we consider the transmitter's pulse-shaping filter and the receiver's MF, the estimated symbols with the Hammerstein method are erroneous. To solve this problem, a new MF at the receiver is proposed and adjusted according to the interfering signal. We have shown that this method is far better than the Hammerstein method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Full-duplex
  • Hammerstein
  • Matched filter
  • Pulse shaping filter
  • Self-interference cancellation