司频同时全双工技术浅析.PDF

专 家 视 点 《电信网技术))2013年 11月第11期 口 同频同时全双工技术浅析 焦秉立 马猛 北京大学信息科学技术学院 摘 要 同频同时全双工是无线通信业界颇为关注的一项新兴技术。与传统的频分双工和时分双 工相比，同频同时全双工可以将频谱效率提高一倍 。本文介绍 了同频 同时全双工的基本概念、工作模式 及双工干扰消除方法，并简述了北京大学新近开发的演示系统。 关键词 同频同时全双工 干扰消除 演示 系统 1 引言 线连接获得上述发射机信号，使得来 自空中接 口的发 射机干扰成为已知干扰 ，并设计了相应的射频干扰消 双工技术是通信节点实现双向通信的关键之一。 除器 。在2009年重大专项支持下，北京大学实现了 传统双工模式主要是频分双工 (FDD)和时分双工 35dB的双工干扰消除。经过随后努力，又实现了超过 (TDD)，用以避免发射机信号对接收机信号在频域或 80dB的双工干扰消除器 ，并试验完成了室外单基站 时域上的干扰。新兴的同频同时全双工技术采用干扰 100m范围的覆盖。这一成功不仅证明了同频同时双 消除的方法 ，减少传统双工模式 中频率或时隙资源的 工技术的可行性 ，而且为同频同时双工系统的实现奠 开销，从而达到提高频谱效率的目的。 定了实验基础。 在FDD移动通信系统 中，基站发射机通过下行信 国外相关 同频 同时全双工技术的报道最早见于 道，将信号发送至移动终端，而移动终端则通过上行信 2010年的单信道全双工 (SingleChannelFullDuplex， 道发送信号至基站接收机 ，因为下行信道和上行信道 SCFD)的试验演示 ，它描述 了Stanford大学在 IEEE 采用不同的频率，基站接收机利用滤波器的通带和禁 802．15．4(Zigbee)的协议下，开发的点对点全双工双向 带分别获得接收信号和抑制下行信道信号(即抑制基 通信演示，据称当时节点的双工干扰消除能力达到 站发射机信号的干扰)。为此，FDD付出两份频率开 73dB，通信距离达到2m左右。 销 ：一份是下行信道频率开销，另一份是上行信道频率 2011年 ，Rice大学 的研究人员也报道了SCFD的 开销。而TDD系统下行信道设置在一系列时隙上，上 研究结果，他们利用射频与数字联合的消除方法，实现 行信道则设置在另外一系列时隙上 ，基站在接收上行 了39dB双工干扰消除，并利用天线隔离技术增加了 信道信号时，其发射机停止工作，从而避免了发射信号 39dB的衰减，总双工干扰抑制为78dB。Rice大学更多 的干扰，系统时间资源开销一份用于上行，另一份用于 研究表明，当双工干扰增大时，射频技术与数字技术的 下行信道。无论FDD还是TDD，系统为双工通信都付 联合消除干扰能力也随之增强 ；但是，当射频干扰消除 出了双份资源开销。因为频率资源和时间资源具有等 已经足够好的时候 ，再加入基带干扰消除，反而可能导 效性 ，所以理论上FDD和TDD具有相同的频谱效率。 致残余双工干扰加大，他们将这个现象解释为基带干 在无线通信频率资源甚为匮乏的今天，自然会提 扰消除技术 中的信道估计误差所致，为此还提出一种 出一个问题 ：可否将FDD／TDD中的双份资源开销减 自适应的基带干扰消除技术。 半?新兴的同频同时全双工技术给出了肯定的答案。 笔者认为 ，上述关于射频技术与数字技术联合干 同频 同时双工的发明可以追溯至2006年北京大