同时同频全双工数字自干扰抑制关键技术

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5G全双工技术浅析

首先阐述了实现全双工技术的最大挑战是自干扰，其次以发射信号为参考，通过一些电路算法实现逐级消除自干扰，进一步验证了全双工技术的可行性，为提高5g频谱效率提供了参考价值，最后指出了全双工技术实现商业化所面临的一些挑战。

5g 全双工自干扰频谱效率a brief discussion on 5g full duplex techniquetian zhong-yi5g full duplex self-interference spectral efficiency1 引言无论是tdd还是fdd，目前的无线通信技术并未实现真正的全双工。

全双工技术允许在同一信道上同时接收和发送，这无疑大大提升了频谱效率。

目前很多人认为全双工技术将是5g技术的关键技术之一，因此本文对全双工技术进行简单剖析，并阐述其实现的原理。

2 全双工技术面临的挑战要了解全双工技术，首先要从双工方式说起。

fdd（频分双工）采用两个对称的频率信道来分别发射和接收信号，而tdd（时分双工）发射和接收信号是在同一频率信道的不同时隙中进行。

这两者都不是全双工，因为都不能实现在同一频率信道下同时进行发射和接收信号。

全双工技术可以实现发射和接收信号在同一频率同一时间进行，这大大提升了频谱效率。

不过，一直以来全双工技术的发展都面临着一个严峻的挑战――自干扰。

由于无线系统中发射信号会对接收信号产生强大的自干扰，如果采用全双工，系统根本无法正常工作。

在全双工模式下，如果发射信号和接收信号不正交，发射端产生的干扰信号比接收到的有用信号要强数十亿倍（大于100db），因此全双工最核心的技术就是消除这100db的自干扰。

3 自干扰产生和消除原理发射信号会对接收信号产生强大的自干扰，具体如图1所示。

由图1可知，由于双工器泄露、天线反射、多径反射等因素，发射信号掺杂进接收信号，由此产生了强大的自干扰。

如何消除这些干扰？由于发射信号是已知的，所以可以用发射信号作为参考来消除自干扰。

同时同频全双工LTE射频自干扰抑制能力分析及实验验证

关键词：无线通信；全双工；白干扰；射频抑制；长期演进（ＬＴＥ）
中图分类号：ＴＮ９２ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１４６．２０１３．００７１７
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９ — ５８９６（２０１４）０３ — ０６６２ — ０７
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６１１７３１１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白干扰，为了使信号ａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＶｅｒｉｉｃｆａｔｉｏｎｏｆＲＦＳｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌａｔｉｏｎｆｏｒＣｏ－ｔｉｍｅＣｏ — ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＦｕｌｌ — ｄｕｐｌｅｘＬＴＥ
ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）ｔｈａｔａｄｏｐｔｓＲＦＳＩＣｗｉｔｈｔｈｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏ — ｔｉｍｅＣｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＦｕｌｌ — Ｄｕｐｌｅｘ（ＣＣＦＤ）ｒａｄｉｏｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｉｌｌｃａｕｓｅａｓｔｒｏｎｇｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｎｉｔｓ

同时同频全双工的成功的启示

同时同频全双工的成功的启示在无线通信领域，同时同频全双工技术（Simultaneous Full Duplex，SFD）是一项重要的创新，它具有极大的潜力和广阔的应用前景。

该技术的成功给我们带来了许多有益的启示，不仅对无线通信领域有着重要的意义，也为其他领域的发展提供了有力的借鉴。

同时同频全双工技术的成功启示我们，只要我们敢于挑战现有的技术极限，不断探索创新，就有可能实现看似不可能的目标。

在传统的无线通信中，由于收发信号在同一频段发生冲突，导致无法同时进行双向通信。

然而，通过巧妙的信号处理和干扰消除算法，同时同频全双工技术成功实现了一个信道同时传输和接收两个不同方向的信号，充分利用了频谱资源，大大提高了无线通信的效率。

这一突破性的技术创新鼓舞着我们，告诉我们只要我们勇于尝试，不断创新，就有可能攻克一些看似不可能的技术难题。

同时同频全双工技术的成功还启示我们，在解决复杂问题时，可以借鉴不同领域的经验和思路。

同时同频全双工技术的实现离不开多领域的交叉融合，包括信号处理、电路设计、射频工程等多个专业领域的知识。

这种跨学科的合作和思维碰撞，为技术的突破提供了宝贵的经验。

因此，我们在解决其他复杂问题时，也可以借鉴这种跨学科的思维方式，吸取不同领域的优秀经验，寻找解决问题的新思路。

同时同频全双工技术的成功还告诉我们，在技术发展中，关注用户需求并提供更好的用户体验是至关重要的。

在无线通信中，用户通常需要同时进行双向的语音通话、视频通话等应用。

传统的半双工通信无法满足用户的需求，而同时同频全双工技术的出现，则为用户提供了更好的通信体验。

这也提醒我们，在技术研发过程中，要始终以用户为中心，关注用户需求，不断改进技术，提供更好的产品和服务。

同时同频全双工技术的成功还启示我们，在技术创新中注重合作和团队精神的重要性。

同时同频全双工技术的实现需要多个团队的协同合作，各个团队之间需要紧密配合，共同解决技术难题。

这样的协作模式不仅提高了工作效率，还促进了技术的创新和突破。

全双工通信中的自干扰消除技术上课讲义

全双工通信中的自干扰消除技术中国科学技术大学本科毕业论文题目全双工通信中的自干扰消除技术英文The Technology of Self-Interference Cancellation in FullDuplex Communication院系信息学院电子工程与信息科系姓名金鹏飞学号PB10210270导师张四海日期2014年6月目录摘要 (2)第一章引言 (3)1.1 背景资料 (3)1.2 选题意义 (6)1.3 我的任务 (7)第二章无线传输技术综述 (8)2.1 无线传输的历史及发展 (8)2.2 TDD和FDD (9)2.3 CDMA (14)2.4 同时同频全双工 (16)第三章天线干扰消除 (19)3.1 天线消除原理 (19)3.2 天线消除效果 (20)3.3 小结 (31)第四章射频干扰消除 (31)4.1 射频消除概念 (31)4.2 射频消除效果 (32)第五章数字干扰消除 (33)5.1 数字消除原理 (33)5.2 数字消除理论推导 (33)5.3 数字干扰消除分析与小结 (38)第六章结束语 (38)参考资料 (39)致谢 (41)摘要要实现全双工通信，要克服诸多困难，其中最主要的瓶颈就是收发机的自干扰问题。

当发射机发送某个信号时，其中的部分能量会被自身的接收装置接收到。

如果正好发送与接收信号同频率，就会产生干扰。

并且由于信号源离自身的接收机很近，所以自己发射出去的信号能量可能会比接收到的信号能量大，甚至高达100dB以上。

为了能正确解码所需要接收的信号，就要求我们的自干扰消除性能至少达到100dB。

目前世界上所研究的都是多级消除，即天线干扰消除、射频干扰消除、数字干扰消除等来达到更好的消除性能。

其中天线干扰消除一般可达40+dB，射频域和数字域干扰消除均可达30+dB，已能初步满足实验条件下的全双工通信。

关键词 : 全双工、自干扰、干扰消除AbstractTo achieve full-duplex communication must overcome many difficulties, andwhat the most important is the self-interference of transceiver. When a transmitter transmits a signal, part of the energy will be received by the itself. If you send and receive signals exactly the same frequency will cause interference. Since the signal source and the receiver are placed close, the signal transmited by itself may be stronger than the received signal, even up to more than 100dB. In order to correctly decode the received signal, it is required that the performance of interference achieve at least 100dB. The study of the world are multi-stage elimination, such as antenna interference cancellation, RF interference cancellation and digital interference cancellation to achieve better elimination. Which antenna interference cancellation generally up to 40 + dB, and the interference cancellation of RF domains and digital domains can be up to 30 + dB, has been able to meet the initial full-duplex communication under experimental conditions.Keyword：full-duplex , self-interference , interference cancellation第一章引言1.1 背景资料从烽火狼烟到现在的移动无线设备，人类的通信方式发生了质的飞跃。

频率捷变的全双工数字自干扰抑制方法

１系统模型
系统模型如图１所示。图１（ａ）中，基带产生发射信号ｘ［ｎ］，由发射链路处理后得到射频信号ｘ（ｔ），经环形器后由天线发射；接收链路接收到的信号ｙ（ｔ）包含来自远端的期望信号ｒ（ｔ）及环形器泄漏的自干扰信号ｓ（ｔ），经过射频自干扰抑制模块后得到信号ｙ′（ｔ），到达数字基带后的信号定义为ｙ′［ｎ］，数字自干扰抑制模块联合该信号与发射链路基带信号
第３７卷第３期２０２０年３月
计算机应用研究ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖｏｌ３７Ｎｏ３Ｍａｒ．２０２０
频率捷变的全双工数字自干扰抑制方法
皇甫雅帆１，杨春１，秋勇涛１，２，刘友江１
（１．中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳６２１９００；２．清华大学工程物理系，北京１０００８４）
同时同频全双工的核心问题在于自干扰抑制。自干扰抑制主要从空域［２］、射频域和［３，４］数字域［５］三个维度展开，通过三个不同作用域共同作用的方式抑制自干扰［６］。在目前可见的文献中，研究人员的关注点主要集中于固定频点、固定带宽、外部干扰相对较低的情况，对于极端频谱条件下自然空间或敌对环境中可能存在的具有突发性、随机性的强带内干扰的场景而言，这些干扰会对系统产生极大的影响以至于固定频点、固定带宽的同时同频全双工系统性能下降乃至于无法工作。而频率捷变的同时同频全双工系统可作为一种应对的手段。当出现上述问题时，系统在一定带宽范围内灵活调整自身工作频点，合理避开强干扰频段。
然而，在该工作模式下，由于工作的子带发生变化从而导致带内的信道特征随之改变，自干扰信号也发生变化。目

全双工系统的全数字自干扰消除

Ａｌｌ－ｄｉｇｉｔａｌＳｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎｉｎＦｕｌｌ－ｄｕｐｌｅｘＳｙｓｔｅｍ
ＦＵＹａ－ｆｅｉ，ＺＨＯＵＲｏｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００３，Ｃｈｉｎａ）
ｔｅｍｓｈａｖｅｐａｉｄｍｏｅｒａｔｔｅｎｉｏｔｎｓｄｕｅｔＯｉｔｓｗｉｄｅｒｃｏｖｅｒａｇｅ，ｌａｒｇｅｒｓｙｓｔｅｍｈｒｔｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｍｏｒｅｅｆｆｅｃｉｔｖｅｓｐｅｃｔｒｕｍｅｉｃｆｉｅｎｃｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｈｅｔ
பைடு நூலகம்
ｅｆｆｅｃｉｔｖｅｕｉｔｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｒａｄｉｏｓｅｃｐｔｒｕｍｉｓａｈｏｔｓｐｏｔｆｏｒｉｎｖｅｓｉｔｇａｉｔｏｎｉｎｃｕｒｒｅｎｔｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｉｔｏｎｓ．ＦＤＲ（ＦｕｌｌＤｕｐｌｅｘＲｅｌａｙ）ｓｙｓ－

同时同频全双工射频快速自适应干扰抵消算法

ｒａｄｉｏ仃ｅｑｕｅｎｃｖ（ＲＦ）ａｄａｐｔｉｖｅｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｑｕｉｃｋｓｅａｒｃｈｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄＩｎａｆｕ１１．ｄｕｐｌｅｘｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｗｈｉｃｈｔｒａｎｓｍｉｔｓａｎｄｒｅｃｅｉｖｅｓａｔｔｈｅｓａｍｅｒｆｅｑｕｅｎｃｙｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ａ
关键词自适应干扰抵消：全双工：快速搜索：射频自干扰中图分类号ＴＮ９２文献标志码Ａｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１００１．０５４８．２０１７．０４．００５
ＱｕｉｃｋＡｄａｐｔｉｖｅＳｅｌｆ－ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＣａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎａｔＲＦＤｏｍａｉｎｉｎＦｕｌｌ
第４６卷第４期２０１７年７月
电子科技大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ
２．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｙｏｔｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａＣｈｅｎｇｄｕ６１１７３１）

双向全双工中继系统自干扰抑制

第２７卷
２０１７年１月
第１期
计算机技术与发展
ＣＯＭＰＵＩ ’ ＥＲＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
Ｖ０１．２７Ｎｏ．Ｉ
Ｊａｎ．
２０１７
双向全双工中继系统自干扰抑制
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ５Ｇ，Ｆｕｌｌ－ＤｕｐｌｅｘＲｅｌａｙ（ＦＤＲ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅＵｒＳｅ：ｉｓｃｏｎｅｅｍｅｄｂｙｈｅｔ
域方法抑制ＭＩＭＯ中继自干扰，以降低系统误码率，提高系统容量。将ＦＤＲ与双向通信相结合，建立双向全双工中继系统
模型。基于原零空间投影法设计中继节点的编译码器，并采用时域方法抑制源节点接收端的自干扰。理论分析和仿真结果表明，采用这样的设计模型能够有效抑制双向ＦＤＲ系统自干扰，大大提升系统性能。
ｕｓｅｄｔＯｅｌｉｍｉｎａｔｅｉｎｔｅｆｅｒｒｅｎｃｅｉｎＭＩＭＯｉｎｏｒｄｅｒｔＯｒｅｄｕｃｅｈｅｔｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｎｄａｉｍｐｒｏｖｅｈｅｔｓｙｓｔｅｍｃａｐａｃｉｔｙ．ＦＤＲｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｈｔｂｉｄｉ — ｅｃｒｉｏｆｎｉａｃｏｍｍｕｎｉｃａｉｔｏｎｔＯｅｓａｂｔｌｉｓｈｂｉｄｉｅｃｒｉｏｔｎｌａｆｕｌｌ —ｄｕｐｌｅｘｒｅｌａｙｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅ１．Ｔｈｅｅｎｃｄｅｏｒａｎｄｄｅｃｄｅｏｒｏｆｅｌｒａｙｎｏｄｅｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ

《5G移动通信系统及关键技术》第03章 5G无线技术3.2-3.3

1-9
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。

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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。

在发射通道存在串扰与非线性失真情况下,通过发射前补偿串扰与数字预失真,抑制自干扰中非线性分量,使得数字自干扰抑制仅需进行线性重建,降低复杂度。

对于20MHz带宽的LTE全双工2×2 MIMO,该方案的数字抑制提供了35dB的抑制能力。

论文在同时同频全双工数字自干扰抑制方面的研究成果,可以作为全双工收发器系统方案设计、ADC选型、数字自干扰抑制算法设计等方面的重要参考。