同频同时全双工技术

同时同频全双工原理与应用一、引言在无线通信领域，同时传输与接收数据是一项非常重要的技术。

同时同频全双工技术能够在同一频段上同时进行发送和接收，大大提高了通信效率。

本文将介绍同时同频全双工的原理和应用。

二、原理同时同频全双工技术的实现主要依靠两个关键技术：自适应消除自我干扰技术和高效信号处理技术。

1. 自适应消除自我干扰技术同时同频全双工技术的核心是如何解决自我干扰问题，因为在同一频段上同时传输和接收信号时，发送信号会对接收信号产生干扰。

为了解决这个问题，需要采用自适应消除自我干扰技术。

自适应消除自我干扰技术主要包括两个步骤：信号检测和干扰消除。

信号检测是通过检测接收信号中的自我干扰信号，提取出干扰信号的特征参数。

干扰消除是根据提取的特征参数，通过算法对干扰信号进行消除。

这样就能够有效地降低自我干扰，实现同时传输和接收。

2. 高效信号处理技术同时同频全双工技术需要对同时传输和接收的信号进行高效处理。

高效信号处理主要包括两个方面：信号分离和信号解调。

信号分离是将同时传输和接收的信号分离成发送信号和接收信号。

这需要采用复杂的算法和高性能的硬件设备来实现。

信号解调是将接收信号进行解调，得到原始数据。

为了提高解调的准确性和效率，需要采用先进的解调算法和高速的处理器。

三、应用同时同频全双工技术在无线通信领域有广泛的应用。

以下是几个典型的应用场景：1. 蜂窝通信蜂窝通信是同时同频全双工技术的重要应用之一。

传统的蜂窝通信只能实现半双工通信，即同一频段上只能同时进行发送或接收。

而采用同时同频全双工技术后，可以在同一频段上同时进行发送和接收，大大提高了通信效率和频谱利用率。

2. 无线局域网无线局域网是另一个适合同时同频全双工技术的应用场景。

在传统的无线局域网中，同一频段上只能有一个设备进行发送或接收。

而采用同时同频全双工技术后，可以实现多个设备在同一频段上同时进行发送和接收，提高了无线网络的容量和吞吐量。

3. 卫星通信在卫星通信领域，同时同频全双工技术也有广泛的应用。

同时同频全双工数字自干扰消除研究随着无线通信技术不断发展，大量的无线设备在我们的生活和工作中使用，如手机、无线路由器、无线电视等等，这些设备在频率和时间上同时竞争使用无线信道，无线信道的资源非常有限，如果不采取措施进行管理和调度，会导致信号干扰，从而使通信受到影响。

为了解决这一问题，一种新型的无线通信技术——同时同频全双工数字自干扰消除技术(SIMOFD)应运而生。

这一技术可以在同一频段内实现三个相邻信号的传输，同时也能够进行自我干扰消除，使通信过程更加可靠。

同时同频全双工数字自干扰消除技术的原理是将发送和接收的信号进行数字信号处理，通过自适应滤波、实时信道估计和干扰估计，将自身产生的干扰消除，从而实现无线通信。

同时，该技术还可以利用空时编码来提高信号的可靠性，从而更好地应对无线信道的干扰和噪声。

同时同频全双工数字自干扰消除技术的优点在于可以极大地提高频谱效率和信号的可靠性，从而解决无线信道资源有限的问题。

同时，由于该技术可以利用自适应滤波和实时信道估计等技术，使通信更加稳定，可以在无线通信中广泛应用。

然而，同时同频全双工数字自干扰消除技术还存在一些问题和挑战。

首先，该技术需要设计复杂的数字信号处理算法和硬件设备，具有较高的成本；其次，在实际应用中，由于无线信道的复杂性，如多径衰落、干扰和噪声等因素，该技术的性能也会受到一定的影响。

因此，在使用同时同频全双工数字自干扰消除技术时，需要综合考虑技术的可靠性，成本，和模拟信道的影响，从而为实际应用提供更加稳定和有效的解决方案。

总之，同时同频全双工数字自干扰消除技术是一种先进且有前途的无线通信技术，可以极大地提高频谱效率和信号的可靠性，同时也具备一定的挑战和问题。

随着技术的不断发展，相信这一技术在未来的无线通信中将有着广泛的应用和发展。

摘要摘要同时同频全双工（Co-time Co-frequency Full Duplex, CCFD）概念的提出，意在通过改变无线通信技术来缓解快速增长的业务需求与有限的频谱资源之间日益紧张的关系。

理论上，CCFD通信模式能够在同一频率的信道上同时进行信号的发送与接收，使频谱利用率提高到目前的两倍。

然而，由于CCFD系统中存在严重的自干扰问题，且具体的解决方案尚在研究优化过程中，因此CCFD技术在5G的白皮书中仅被列为潜在的关键技术。

目前，关于自干扰抵消的研究主要可以分为三个方面：空域、模拟域以及数字域。

其中，数字域因其极高的灵活性和强大的信号处理能力，近年来得到国内外无线通信领域的广泛关注。

本论文围绕如何优化数字域的自干扰抵消技术进行展开，并且与空域、模拟域相结合，实现CCFD系统的自干扰抵消。

已有的自干扰抵消技术虽然已经能够提供一定的自干扰抑制能力，基本保证简单CCFD系统的正常通信。

但是在实际的全双工系统中，仅通过线性抵消不可能实现自干扰的完全抑制，收发链路中存在的器件损耗还会引入一些非理想因素，比如：非线性失真、相位噪声、量化噪声、高斯噪声、IQ不平衡等。

本文首先将发射链路中功率放大器（Power Amplifier, PA）的非线性效应考虑在内，分析了当输入为宽带信号时的非线性特征，对比后选择并联Hammerstein模型来近似PA的非线性失真。

然后基于单发单收全双工收发系统，根据最小二乘（Least Square, LS）准则对信道进行离线估计，实现数字域的非线性自干扰抵消。

仿真结果证明，与线性自干扰抵消相比，该方案能够在数字域获取更高的干扰抵消比。

然后在此基础上，针对时变信道，又提出了基于自适应滤波的数字域非线性自干扰抵消方案。

在考虑PA非线性失真的前提下，采用自适应滤波原理，根据最小均方（Least Mean Square, LMS）准则，对信道实时进行跟踪，保证信道估计的准确度，从而确保数字域的自干扰抵消能力。

第36卷第3期电子与信息学报Vol.36 No.3 2014年3月Journal of Electronics & Information Technology Mar. 2014同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证徐强全欣潘文生邵士海*唐友喜(电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都 611731)摘要：同时同频全双工本地发射信号会对本地接收信号产生强自干扰，为了使信号能够通过射频接收通道及模数转换器件，需要在射频前端进行自干扰抑制。

在自干扰为直射路径的条件下，该文采用直接射频耦合法，对长期演进(LTE)同时同频全双工自干扰抑制进行实验测试；分析推导了自干扰功率、带宽及线缆、幅度、相位调整误差对射频自干扰抑制能力的影响；得到了射频自干扰抑制能力的闭合表达式。

分析表明对于20 MHz带宽，−10 dBm 接收功率的LTE射频自干扰信号，理论上能抑制54 dB的射频自干扰，而实验测试结果表明能抑制51.2 dB。

关键词：无线通信；全双工；自干扰；射频抑制；长期演进(LTE)中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2014)03-0662-07 DOI:10.3724/SP.J.1146.2013.00717Analysis and Experimental Verification of RF Self-interferenceCancelation for Co-time Co-frequency Full-duplex LTEXu Qiang Quan Xin Pan Wen-sheng Shao Shi-hai Tang You-xi (National Key Laboratory of Science and Technology on Communications, University of Electronic Scienceand Technology of China, Chengdu 611731, China)Abstract: Co-time Co-frequency Full-Duplex (CCFD) radio transmission will cause a strong self-interference in its receiver. To ensure the undistorted transmission in the Radio Frequency (RF) channel and effective sampling of the desired signal, the Self-Interference Cancellation (SIC) need to be applied to RF frontend. In this paper, the CCFD verification experiment is presented based on the Long Term Evolution (LTE) that adopts RF SIC with the coupled RF transmitted signal. Considering the direct path self-interference between transmit and receive antennas, the relationship among interference power, interference bandwidth, RF adjustment errors and SIC ability is analyzed. Consequently, the expression of SIC ability is derived. Analysis and experimental results show that the SIC abilities are 54 dB in theory and 51.2 dB in practice for a 20 MHz LTE signal with received power of −10 dBm.Key words: Wireless communication; Full-Duplex (FD); Self-interference; RF cancellation; Long Term Evolution (LTE)1 引言同时同频全双工(CCFD)是指设备的发射机和接收机占用相同的频率资源同时进行工作，使移动通信上、下行可以在相同时间使用相同的频率，突破了现有的频分双工和时分双工[1]模式，理论最大频谱效率可以提升一倍；近三年来，CCFD得到了业界的广泛关注[2,3]。

同时同频全双工数字自干扰抑制关键技术同时同频全双工数字自干扰抑制关键技术同时同频全双工在相同时间使用相同频率发送接收信号,相对传统的时分双工和频分双工,最高能获得两倍的频谱利用率,是提高下一代无线通信系统容量的有效措施之一。

实现同时同频全双工需要解决同频自干扰的问题,目前普遍采用的是天线抑制、射频抑制和数字抑制联合的自干扰抑制方案。

数字抑制作为最后一道抑制手段,其残留的自干扰将会作为最终残留自干扰,所以对最终抑制效果的影响非常重要。

本文聚焦于高性能、低成本的数字自干扰抑制技术研究,具体贡献包括:第一,给出数字自干扰抑制下干信比与ADC位数影响误符号率的闭式解。

通过分析数字自干扰抑制下干信比与ADC位数对实际判决门限的影响,推导得出QAM调制系统误符号率表达式,从而可为工程上设定模拟自干扰抑制指标限制干信比和选择ADC位数提供依据。

在16-QAM 调制,比特信噪比14dB,干信比不大于40dB时,只需12位ADC即可能达到接近510-的极限误符号率。

第二,提出一种反馈辅助精确测量非线性自干扰的抑制方案。

首先通过分析抑制能力,证明反馈方案由于获知了发射通道非线性因而优于非反馈方案。

在相位噪声方差为0.0075rad2,反馈与接收通道时延误差为30ns 时,反馈方案比非反馈方案的抑制能力高27dB。

然后提出一种去除反馈中占主导地位的线性分量并精确测量非线性分量的自干扰抑制方案,在不损失抑制性能的前提下降低对反馈通道ADC位数的需求,从而降低成本。

在原反馈通道使用12位ADC接收包含线性与非线性分量自干扰的情况下,本方案只需使用8位ADC接收自干扰非线性分量。

第三,提出一种可用于单天线全双工系统的数字预处理自干扰抑制技术。

所提技术通过在发射基带引入数字预消除信号,消除时延较大的自干扰径,达到抑制自干扰的效果。

当幅值误差在5%范围内时,其对目标径的抑制能力大于20dB。

第四,提出一种补偿串扰的全双工MIMO数字自干扰抑制方案。