1. 研究目的与意义
在信息全球化的今天,无线通信技术迅猛发展,从第一代移动通信技术(1st Generation,1G)到第五代移动通信技术(5st Generation,5G),人们生活的方方面面都离不开信息技术影响,各行各业都在逐渐实现数字化和信息化。6G是目前正在研发的第六代移动通信技术,新一代物联网接入和信息传输技术是6G未来的重要研究任务[1],所以6G对物联网系统有更高的服务要求,在网络容量和传输速率上也将实现更高的突破,6G最终目标是实现“万物互联”。同时同频全双工技术(Co-time Co-frequency Full Duplex,CCFD)是6G的研究方向之一,即是指一套通信设备在相同的时间和频率资源上,同时发射并接收电磁信号,从而达到将无线通信频谱资源利用率翻一倍的目的,因此受到了工业界与学术界的广泛深入关注。
目前的通信系统主要采用两种半双工模式:时分双工(Time Division Duplex,TDD)和频分双工(Frequency Division Duplex,FDD)。这两种技术各有优缺点,时分双工占用带宽少,但消耗更多时间,频分双工用时少,但占用更多带宽。同时同频全双工技术结合了这两者的优点,在相同频段上同时发送和接收信号,理论上可以实现两倍的频谱资源利用率。全双工通信系统目前在结构上主要采用两种方式[2]:一种是收发天线分离,一种是共用收发天线。共用收发天线的全双工系统结构如图1所示,收/发天线通过一个三端口路由选择装置(three port routing device)与收/发单元相连,目前研究共用收发天线的全双工的文献中,三端口路由选择装置一般采用的是环形器。由于环形器端口之间不具有互易性,因此可以将同时同频的发射信号与接收信号进行分离,从而使全双工系统达到共用天线的目的。采用共用收发天线的结构相对于收发天线分离的系统,可以减少收发天线的数目。另外,自干扰信号的能量主要集中在系统的天线端口的反射信号与环形器的泄漏信号上[3],天线端口的反射信号与环形器的泄露信号经线缆或器件传输,便于确定(可以定量计算或者测量),因此利于降低接收机射频干扰抵消的复杂度。
全双工系统收发链路之间的信号隔离有限,通常近端发射信号泄漏到接收机的信号功率,比接收机接收到的远端发射机发射的信号功率大很多,泄漏信号会淹没接收到的远端发送信号,甚至使接收链路饱和阻塞,这种现象称为自干扰[4]。因此如何解决自干扰的抑制是目前同时同频全双工技术在实际应用中最需要解决的问题,本课题将主要研究针对同时同频自干扰消除的算法设计。
2. 研究内容和预期目标
研究目标:
同时同频全双工在发射信号时会产生严重的自干扰,本课题目标是设计针对同时同频全双工自干扰抑制的算法,并分为单天线和多天线两种模式研究。
3. 研究的方法与步骤
1.提出问题,分析同时同频自干扰消除技术的背景意义,发展现状以及国研究现状;
2.说明应用场景并构建同时同频自干扰消除的系统模型;
3.选择同步算法,设计单天线模式下的同时同频自干扰消除算法并进行仿真验证;
4. 参考文献
[1] Lu W,Si P,Liu X,et al.OFDM based bidirectional multi-relay SWIPT strategy for 6G IoT networks[J].China Communications,2020,17(12):80--91.
[2] Hong S S,Mehlman J,Katti S.Picasso:flexible RF and spec-trum slicing[J]//ACM SIGCOMM Computer Communication Review,2012,42(4):13-17.
[3] Bharadia D,McMilin E. Katti S. Full duplex radios [J] //ACMSIGCOMM Computer Communication Review,2013,43(4):375-386.
5. 计划与进度安排
2.17--3.10 课题调研,了解相关技术和要求;
3.10--3.20 查阅资料,撰写并提交开题报告;
3.30--5.03 实验分析,数据整理,完成论文初稿;
