Analog Imperfections in Wireless Full-Duplex Transceivers

Käytössä olevien taajuusalueiden ruuhkautumisen vuoksi langattoman tiedonsiirron spektritehokkuuden lisääminen on tullut yhä tärkeämmäksi. Vastauksena tähän, useat viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että on itse asiassa mahdollista lähettää ja vastaanottaa radiosignaaleja langattomasti käyttäen vain yhtä keskitaajuutta. Nämä niinkutsutut full-duplex lähetin/vastaanottimet voivat teoriassa jopa kaksinkertaistaa spektritehokkuuden, koska ne eivät tarvitse erillisiä taajuuskaistoja lähetetyille ja vastaanotetuille signaaleille. Haasteena tällaisessa tiedonsiirrossa on kuitenkin se, että lähetetty signaali on vastaanottimen näkökulmasta voimakas häiriölähde, sillä se kytkeytyy lähettimestä suoraan vastaanottimeen. Tämä itse-interferenssi on suurin käytännön este full-duplex lähetin/vastaanottimen toteutukselle, joten on erittäin tärkeää pystyä jollakin keinolla vaimentamaan sitä. Tässä työssä tutkitaan itse-interferenssin vaikutusta tyypilliseen full-duplex lähetin/vastaanottimeen, kun itse-interferenssiä vaimennetaan sekä analogisesti että digitaalisesti. Lisäksi työssä esitetään analogiselle vaimennukselle kaksi vaihtoehtoista toteutustapaa. Kaiken kaikkiaan, työn tuloksena saadaan tietoa full-duplex lähetin/ vastaanottimessa esiintyvien eri epäideaalisuuksien voimakkuuksista. Varsinainen analyysi perustuu yksinkertaistettuihin malleihin, joilla pyritään mallintamaan yksittäisten komponenttien synnyttämiä analogisia häiriöitä. Näiden mallien avulla johdetaan lausekkeet eri signaalikomponenttien tehoille, joilla saadaan laskettua lopullinen signaali-kohina-interferenssi suhde. Tämän lisäksi johdetuilla lausekkeilla lasketaan lukuisia esimerkkituloksia käyttäen todenmukaisia parametreja. Saadut tulokset osoittavat, että analogia-digitaalimuunnoksessa vaaditaan runsaasti bittejä, tai vaihtoehtoisesti, että itse-interferenssiä täytyy vaimentaa analogisesti huomattava määrä. Lisäksi havaittiin, että tietyt analogiset häiriöt, etenkin tehovahvistimen aiheuttama epälineaarinen vääristymä, sekä mahdollisesti myös vastaanottimen epälineaarisuus, täytyy ottaa huomioon vaimennettaessa itse-interferenssiä digitaalisesti. Saadut tulokset ovat yhtäpitäviä aaltomuotosimulaatioilla saatujen tulosten kanssa, mikä vahvistaa niiden luotettavuuden.