同频同时全双工技术 ppt课件
同时同频全双工原理与应用
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
数字自干扰消除技术在通信领域的应用
高精度雷达探测
数字自干扰消除技术可有效抑制雷达接收机内部干扰，提高探测精度和目标分辨率。
雷达制导与跟踪
在雷达制导与跟踪系统中，数字自干扰消除技术可增强目标跟踪的鲁棒性和精度。
数字自干扰消除技术在雷达领域的应用
音频信号处理
数字自干扰消除技术可用于音频信号处理，提高音频质量，抑制噪声和回声等干扰。
基于数字信号处理库的实现方法
使用硬件电路来实现数字自干扰消除技术。这种方法需要设计和实现硬件电路，对信号进行采样、数字化处理、滤波等操作。相对于基于数字信号处理库的实现方法，基于硬件电路的实现方法具有更高的实时性和可靠性，适用于对实时性要求较高的无线通信系统中。
基于硬件电路的实现方法
04
同时同频全双工数字自干扰消除技术
电力线通信
在电力线通信场景中，数字自干扰消除技术可有效抑制电力线上的噪声干扰，提高数据传输速率和稳定性。
数字自干扰消除技术在其他领域的应用
06
研究展望和未来工作
研究展望
深入研究同时同频全双工通信技术的理论基础和关键技术，以提高通信效率和可靠性。
针对不同场景和需求，研究适应不同情况的同时同频全双工数字自干扰消除技术，拓展应用领域。
1
研究目的
2
3
研究同时同频全双工数字自干扰消除技术的基本原理和算法设计。
分析数字自干扰消除技术的性能和优化方法，并对其进行实验验证。
研究同时同频全双工数字自干扰消除技术在无线通信系统中的应用，并进行性能评估和优化。
02
同时同频全双工技术概述
同时同频全双工技术是一种允许两个或多个用户在同一时间和频率上传输信号的技术。
xx年xx月xx日
同频同时全双工技术
研究成果总结
指标项 频率 带宽 接收天线口的干扰功率 信号格式 射频干扰抑制能力 数字干扰抑制能力 总干扰抑制能力 实验环境 加州大学 2.4GHz 30MHz 未知 自定义 47-50dB 无 47-50dB 暗室 莱斯大学 2.4GHz 10MHz -20dBm Wi-Fi 35dB 26dB 36dB 实验室 斯坦福大学 2.4GHz 10MHz -10dBm Wi-Fi 45dB 30dB 70-75dB 实验室
实验设备
其他
安捷伦仪器搭建
空中接口为无线 传输，暗室无多 径
WARPLab平台
空中接口为无线传 输，存在多径
自制和仪器混搭
空中接口采用电缆有 线连接
国外CCFD原型系统研发情况及性能比较
Com媒体， CDMA接入 模拟到数字， TDMA接入
3G
2G
引言
演进型 革命型
大规模天 线天线 超密集组 网 同频同时 全双工
5G是演进型技术 (为主)和革命型技 术(为辅)的集合
非正交传 输
高频段通 信
基本原理
上行频段
下行频段
传统频分双工系统频段分配示意图
基本原理
上行时隙 下行时隙
传统时分双工系统时隙分配示意图
e
Digital Noise Cancellation
X Phase Shifter
Splitter
Splitter
收端和发射端叠加的双重天线对消
干扰消除技术
射频干扰消除
接收天线 发射天线
合路
反相
调幅调相
分路
接收射频 信号
发射射频 信号
射频干扰消除的典型结构
干扰消除技术
数字干扰消除
5G通信简介ppt课件
2 5G简介 0
PART通信技术，也是4G之后的延伸，目前中国华为、fmlg韩国三星、美国高通、欧洲的 eip受立信等公司在研制5G技术。
5G在无线移动网络业务能力的提升将在3个方向突破: 1)将资源利用率在4G的基础上提高10倍以上（更大） 2)整个系统的吞吐率提高25倍左右（更快） 3)使未来无线移动通信的频率资源扩展4倍左右.（更宽的频谱）
5G与4G的对比
10
• 总的来说，5G相比4G有着很大的优势：
• 在容量方面，5G通信技术将比4G实现流量增长 1000倍；在传输速率方面，提升10到100倍，终端 到终端时延缩短5倍；接入性方面：可联网设备的 数量增加10到100倍；在可靠性方面：电池续航时 间增加10倍。
• 由此可见，5G将在方方面面全面超越4G，实现真 正意义的融合性网络。
前代通信
7
1G主要解决可以语音通信的问题;
2G可解决优质通信、多人通信,安全通信，可以达到基本上网要
求;
3G在2G的基础上，发展了多媒体通信，并提高了通话安全性，
解决了高速数据传输问题，最高理论速率为14.4MB/s;
4G是专为移动互联网而设计的通信技术，从网速、容量、稳定
性上相比之前的技术都有了跳跃性的提升，传输速度可达 100MB/s,甚至更高。
oppo A209
前代通信（3G 4G）
6
第三代移动通信系统（3G）
3G存在四种标准制式，分 别是CDMA2000，WCDMA， TD-SCDMA，WiMAX。
中国在2009年的1月7日颁发 了3张3G牌照。
第四代移动通信系统（4G）
4G是集3G与WLAN于一体， 并能够快速传输数据、高质量、音 频、视频和图像等。4G能够以 100Mbps以上的速度下载（大约 是12.5MB/s~18.75MB/s的下行速 度），2013年12月4日，工业和信 息化部正式发放了第四代移动通信 业务牌照（即4G牌照），此举标 志着中国电信产业正式进入了4G 时代。
同时同频全双工数字域自干扰抵消技术
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。
全双工无线通信FullDulexWirelessPPT课件
High Capacity Dense WiFi
Can you hear me, boy?
TD
No, let’s speak in turns.
Hi, boy! FD
Frequency resources
Hi, girl!
Computer network
Wireless network
On the same frequency band In the same time slot
Full Duplex Wireless increases WiFi throughput and resiliency in dense and crowded environments without any change to existing clients
Thank you!
How to do?
We send two signals such that they cancel each other at the receiving antenna - the device ears.
The canceling effect is purely local, so the other node can still hear what we're sending.
Future work
"The bigger change will be developing new wireless standards for full-duplex. I expect people may start seeing this when carriers upgrade to 4.5G or 5G networks in just a few years.“-----Ashu Sabharwal
《5G移动通信系统及关键技术》第03章 5G无线技术3.2-3.3
3.2.1 灵活双工技术
载波聚合（Carrier Aggregation，CA）——将多个不同频率（或者相同） 的载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的 频谱碎片聚合到一起，从而达到提高带宽的效果 载波聚合、非载波聚合都可以采用灵活双工技术。 载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用于 下行传输，并将该频带配置成辅载波辅小区； 非载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用 于下行传输，并将该频带和上行频带配置成配对的频带。
1-17
3.2.2 同频同时双工
双工干扰分两类：
➢ 发射天线到接收天线的直达波 ➢ 经过多物体反射的多径到达波
全双工技术包括两方面：
➢ 全双工系统的自干扰抑制技术 ➢ 组网技术
双工干扰消除越多，系统频谱效率增益越大， 双工干扰被完全消除，则系统容量提升1倍。
1-18
3.2.2 同频同时双工
3、同时同频全双工中的干扰消除技术
简单，用户间干扰较小，但是受传输中信道衰落的影响比较 大。 – 间隔扩展子载波（Comb Spread Subcarriers），其特点是 通过频域扩展，增加频率分集，从而减少了信道衰落的影响。
多载波技术
(a) 分组子载波方式 (b) 间隔扩展thogonal Frequency Division Multiplexing）技 术是主流无线通信所采用的信号形式
Duplex，CCFD ——通信双方能够使用相同的时间、相同的频 率，同时发射和接收无线信号，从而将频谱效 率翻倍。 同频同时全双工的关键在于干扰的有效消除。
1-16
3.2.2 同频同时双工
2、同频同时全双工节点
节点基带信号经射频调制，从发射天线发出，而接收天线正在 接收来自期望信源的通信信号。
详解g的六大关键技术
详解5G的六大关键技术2013年12月，第四代移动通信(4G)牌照发放，4G技术正式走向商用。
与此同时，面向下一代移动通信需求的第五代移动通信(5G)的研发也早已在世界范围内如火如荼地展开。
5G研发的进程如何，在研发过程中会遇到哪些问题？本版将从即日起陆续刊发“5G发展系列报道”，敬请关注。
在移动通信的演进历程中，我国依次经历了“2G跟踪，3G突破，4G同步”的各个阶段。
在5G时代，我国立志于占据技术制高点，全面发力5G相关工作。
组织成立IMT-2020(5G)推进组，推动重大专项“新一代宽带无线移动通信网”向5G转变，启动“5G系统前期研究开发”等，从5G业务、频率、无线传输与组网技术、评估测试验证技术、标准化及知识产权等各个方面，探究5G的发展愿景。
在5G研发刚起步的情况下，如何建立一套全面的5G关键技术评估指标体系和评估方法，实现客观有效的第三方评估，服务技术与资源管理的发展需要，同样是当前5G技术发展所面临的重要问题。
作为国家无线电管理技术机构，国家无线电监测中心(以下简称监测中心)正积极参与到5G相关的组织与研究项目中。
目前，监测中心频谱工程实验室正在大力建设基于面向服务的架构(SOA)的开放式电磁兼容分析测试平台，实现大规模软件、硬件及高性能测试仪器仪表的集成与应用，将为无线电管理机构、科研院所及业界相关单位等提供良好的无线电系统研究、开发与验证实验环境。
面向5G关键技术评估工作，监测中心计划利用该平台搭建5G系统测试与验证环境，从而实现对5G各项关键技术客观高效的评估。
为充分把握5G技术命脉，确保与时俱进，监测中心积极投入到5G关键技术的跟踪梳理与研究工作当中，为5G频率规划、监测以及关键技术评估测试验证等工作提前进行技术储备。
下面对其中一些关键技术进行简要剖析和解读。
关键技术1：高频段传输移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。
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同频同时全双工技术浅析
目录
1
引言
2
基本原理
3
干扰消除技术
4
研究成果总结
2
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引言
□移动通信系统每一次更新换代都解决了当时的最主要需求 □移动通信系统每一次更新换代都有颠覆性技术引领
多址、调制、CRS、 双工、高频、组网
OFDM-MIMO， 空域资源利用
单一话音到多媒体， CDMA接入
模拟到数字， TDMA接入
5G
3G 2G
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接入网容 量增加 1000倍
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引言
演进型 革命型
大规模天 线天线
超密集组 网
5G是演进型技术 (为主)和革命型技
术(为辅)的集合
同频同时 全双工
非正交传 输
高频段通 信
4
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基本原理
上行频段 下行频段
传统频分双工系统频段分配示意图
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空中接口为无线传 输，存在多径
斯坦福大学 2.4GHz 10MHz -10dBm Wi-Fi 45dB 30dB 70-75dB 实验室
自制和仪器混搭
空中接口采用电缆有 线连接
国外CCFD原型系统研发情况及性能比较
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Company
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干扰消除技术
空间布放实现的天线对消
发射天线
接收天线
发射天线
接收天线
（a）
发射天线
接收天线
（b）
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干扰消除技术
相位反转实现的天线对消
Rx1
Tx
Rx2
Tx1
Rx
Tx2
X
Combiner
（a）接收端干扰消除
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X
Splitter
（b）发射端干扰消除
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干扰消除技术
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干扰消除技术
数字干扰消除
经历频率选择性衰落信道的 DI
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在数字干扰消除器中设 置一个数字信道估计器和一 个有限阶（FIR）数字滤波 器。 信道估计器用于 DI信 道参数估计； 滤波器用于 DI 重构。 由于滤波器多阶 时延与多经信道时延具有相 同的结构， 将信道参数用 于设置滤波器的权值， 再 将发射机的基带信号通过上 述滤波器， 即可在数字域 重构经过空中接口的 DI， 并实现对于该干扰的消除。
Rx1
Tx1
d
Tx2
e d
Rx2
e
Digital Noise Cancellation
X
Splitter
Phase Shifter
Splitter
收端和发射端叠加的双重天线对消
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干扰消除技术
射频干扰消除
接收天线
发射天线
合路
反相
调幅调相
分路Βιβλιοθήκη 接收射频 信号射频干扰消除的典型结构
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发射射频 信号
基本原理
上行时隙 下行时隙
传统时分双工系统时隙分配示意图
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基本原理
上下行共用频段
同频同时全双工系统时隙、频段分配示意图
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基本原理
全双工蜂窝系统——单小区 干扰分析
发射天线
接收天线
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干扰消除技术
干扰消除技术
在点对点场景同时同频全双工系统的自干扰消除研究中， 根据干扰消除方式和位置的不同，有三种自干扰消除技术： 天线干扰消除 射频干扰消除 数字干扰消除
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研究成果总结
指标项 频率 带宽 接收天线口的干扰功率 信号格式 射频干扰抑制能力 数字干扰抑制能力 总干扰抑制能力 实验环境 实验设备
其他
加州大学
2.4GHz
30MHz 未知 自定义
47-50dB 无
47-50dB 暗室
安捷伦仪器搭建
空中接口为无线 传输，暗室无多
径
莱斯大学
2.4GHz 10MHz -20dBm Wi-Fi 35dB 26dB 36dB 实验室 WARPLab平台