Self-Interference Cancellation with Phase Noise Induced ICI Suppression for Full-Duplex Systems
实际全双工系统中的主要瓶颈之一是振荡器相位噪声，它限制了可能消除的自干扰功率。本文提出了一种适用于全双工正交频分复用系统的数字域自干扰消除方案。该方案通过抑制发射机和接收机振荡器相位噪声的影响，增加了可消除的自干扰功率。所提出的方案包括两个主要阶段，估计阶段和消除阶段。在估计阶段，最小均方误差估计器用于联合估计与输入自干扰信号相关联的发射机和接收机相位噪声。在消除阶段，估计的相位噪声用于抑制由与输入自干扰信号相关联的相位噪声引起的载波间干扰。在不同的操作条件下，所提出的计划的性能进行了数值研究。仿真结果表明，该方案比现有的忽略子载波间干扰抑制的数字域自干扰消除方案多实现9dB的自干扰消除。
2013-07-16 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Massive MIMO Systems: Subtraction versus Spatial Suppression
大规模多输入多输出（MIMO）和全双工（FD）是实现频谱效率以满足5G通信需求的有希望的候选方案。实现实用的FD大规模MIMO系统的关键之一是如何有效地抑制自干扰。然而，传统上，文献中通过反映实际信道特性来比较不同SI方法的性能是不够的。因此，本文提出了一种性能分析的SI消除（SIC）方法在FD大规模MIMO系统。分析和数值结果证实，在不完美的信道估计的情况下，遍历速率性能的空间抑制在上行链路中优于SI减法，由于预编码器和SI信道的估计误差之间的相关性。此外，我们还讨论了在不同的系统约束条件下，如上行链路和下行链路的总速率，总发射功率，功率缩放定律，哪种方法表现更好。
2022-05-28 cs.IT math.IT
Self-Interference Suppression for the Full-Duplex Wireless Communication with Large-Scale Antenna
在这封信中，我们提出了一种用于多用户MIMO系统的共享天线全双工大规模MIMO模型。该模型利用基站（BS）处的单个天线阵列来同时发送和接收信号。它同时具有全双工系统和时分双工（TDD）大规模MIMO系统的优点，即，高频谱效率和信道互易性。重点研究了大规模MIMO系统中常用的迫零（ZF）和最大比传输/最大比合并（MRT/MRC）线性处理方法。作为主要的发现，我们证明了自干扰（SI）在共享天线全双工大规模MU-MIMO系统可以抑制在完全依赖的上行链路和下行链路信道的天线数量变得足够大。
2015-10-01 cs.IT cs.NI math.IT
Passive Loop Interference Suppression in Large-Scale Full-Duplex Cellular Networks
无线通信中的环路干扰（LI）是由全双工（FD）操作产生的概念。在大规模网络中，由于存在大量活动无线链路，FD还会增加多用户干扰。因此，为了实现FD电位，需要限制这种干扰。本文提出了一种用户和基站均采用定向天线的FD蜂窝网络的随机几何模型。根据以前的实验结果，我们在每个FD终端作为两个天线之间的角度的函数的LI的无源抑制模型，并显示通过这种方法可以实现的显着增益。再加上天线方向性所造成的多用户干扰的减少，我们的模型表明，FD可以潜在地在大规模的定向网络中实现。
2015-06-02 cs.IT cs.NI math.IT
Experiment-driven Characterization of Full-Duplex Wireless Systems
我们提出了一个实验为基础的表征全双工无线通信系统中的无源抑制和有源自干扰消除机制。特别是，我们考虑由于在同一节点的天线分离的无源抑制，和模拟和/或数字域中的有源抵消。首先，我们表明，主动抵消技术的平均抵消量随着接收到的自干扰功率的增加而增加。作为自干扰功率的函数的平均消除的表征使我们能够表明，对于接收器天线处的恒定信号干扰比（在应用任何主动消除之前），全双工链路的速率随着自干扰功率的增加而增加。其次，我们表明，模拟消除后应用数字消除有时会增加自干扰，因此，数字消除是更有效的选择性地应用时，根据测量的抑制值。第三，我们完成了我们的自干扰消除机制的影响的研究，通过表征自干扰信道的概率分布之前和之后的消除。
2012-07-30 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Short-Packet Communications: Half-Duplex or Full-Duplex Relaying?
本文分析和比较了全双工中继（FDR）和半双工中继（HDR）在超可靠短分组通信中的性能。具体而言，我们推导出的块出错率（BLER）的近似和渐近封闭形式的表达式，FDR和HDR使用短数据包与有限块长度的代码。我们定义并获得了一个封闭形式的表达式的关键误块率，它可以用来有效地确定超可靠的低延迟通信场景的最佳双工模式。研究结果表明，对于发射功率约束相对较低、误块率要求不高、环路干扰抑制能力较强的系统，FDR更有吸引力。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Sub-Array Selection in Full-Duplex Massive MIMO for Enhanced Self-Interference Suppression
本文研究全双工大规模MIMO系统中的自干扰抑制问题，提出一种结合子阵列选择的最小SI波束成形方案，通过群体智能算法优化波束扰动和子阵列配置，实现高达78 dB的SI抑制。
2023-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Half-Duplex or Full-Duplex Relaying: A Capacity Analysis under Self-Interference
本文从可达速率的角度比较了多天线半双工和全双工中继。全中继操作需要中继处的额外资源，诸如天线和RF链，以用于自干扰消除。使用残余自干扰的实际模型，计算中继具有与半双工情况相同数量的天线或相同数量的RF链的情况下的全双工可实现速率和自由度，并与它们的半双工对应物进行比较。结果表明，在中继功率缩放是必要的，以最大限度地提高自由度在全双工模式。
2013-03-11 cs.IT math.IT
Large Antenna Analysis of Multi-Cell Full-Duplex Networks
我们研究了一个多小区多用户MIMO全双工网络，其中每个基站（BS）有多个天线与全双工能力支持单天线用户与全双工或半双工无线电。我们的特点的情况下，线性预编码器和接收器的上行链路和下行链路遍历可实现的速率。速率分析包括实际的约束，如不完美的自干扰消除，信道估计误差，训练开销和导频污染。我们表明，在半双工系统的全双工的2倍增益保持在渐近制度的BS天线的数量增长无限大。我们数值评估有限的SNR和天线性能，这表明全双工网络可以使用更少的天线，以实现频谱效率增益超过半双工同行。此外，尽管在全双工网络中引入了增加的干扰，但是在现实的3GPP多小区网络设置下可以实现总体全双工增益。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Small-Cell Networks: Performance Analysis
具有多个天线的全双工小型小区中继构成了设想的5G网络架构的核心元素。在本文中，我们使用随机几何分析全双工多天线小小区的无线网络的性能，特别强调成功传输的概率。为了实现这一目标，我们还描述了全双工节点的自干扰功率的分布。建议的框架揭示了有用的见解全双工的好处，就半双工的网络吞吐量。
2015-07-03 cs.IT math.IT
Full Duplex Networking: Mission Impossible?
从2010年到2020年，移动通信量预计将增长1000倍。这对第五代（5G）无线通信系统的设计提出了重大挑战，包括网络结构、空中接口、密钥传输方案、多址接入和加密方案。本文讨论了全双工网络问题，旨在为5G的设计和未来可能的部署提供一些见解。特别是，在全双工的干扰情况进行了分析，然后讨论了几个候选的干扰缓解方法，抗干扰帧结构，收发器结构的信道互易性恢复，和超全双工基站，其中每个扇区在时分双工（TDD）模式下工作。TDD和频分双工（FDD）到全双工的扩展也进行了研究。预计随着未来全双工系统的标准化和部署，TDD和FDD将和谐地集成，有效地支持所有现有的半双工移动电话，并导致大幅增强的5G系统性能。
2015-07-15 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Beamforming with Full-duplex Open-loop Training
在本文中，全双工无线电被用来不断更新的信道状态信息的发射机，这是需要计算的下行预编码矩阵在MIMO广播信道。全双工操作允许利用用于开环上行链路训练的信道互易性来估计下行链路信道。然而，训练的上行链路传输在下行链路接收移动节点处产生干扰。我们描述了最佳的训练资源分配及其相关的频谱效率，在建议的开环训练为基础的全双工系统。我们还评估了半双工对应的性能，以获得全双工训练的相对增益。尽管由于全双工而存在节点间干扰，但是在半双工操作上获得了显著的频谱效率改善。
2015-05-07 cs.IT math.IT
Throughput and Coverage for a Mixed Full and Half Duplex Small Cell Network
自干扰消除的最新进展使无线电能够同时在相同频率上发送和接收。由于这种全双工无线电能够提高无线系统的频谱效率，因此被认为是下一代无线网络的潜在候选。在本文中，全双工无线电在小型蜂窝系统中的性能进行了分析，假设全双工能力的基站和半双工用户设备。然而，仅使用全双工基站会增加干扰，从而导致中断。因此，我们提出了一种混合的多小区系统，由全双工和半双工小区。一个随机几何为基础的模型，建议的混合系统，这使我们能够推导出这样一个系统的中断和区域频谱效率。在不同的网络参数设置下，全双工小区对混合系统性能的影响。我们表明，具有全双工基站的小区的分数可以被用作网络运营商的设计参数，以针对混合系统中的区域频谱效率和中断之间的最佳权衡。
2016-07-15 cs.IT math.IT
Beamforming Design for Full-Duplex Two-Way Amplify-and-Forward MIMO Relay
本文考虑全双工（FD）双向放大转发中继系统，在中继发射功率受限的情况下，研究了中继和接收波束联合设计以最小化均方误差的问题。由于信道估计误差和模数转换器的局限性，无法完全消除扩频码间干扰。中继站处的多个天线可以帮助抑制残留SI，但是需要波束成形来平衡残留SI抑制和期望的信号传输。此外，中继波束成形矩阵应该在每个时隙更新，因为前一时隙中的残余SI被当前波束成形矩阵放大并被添加到当前时隙中来自两个源的接收信号。我们推导出最佳平衡的中继波束形成和接收波束形成矩阵的封闭形式的基础上最小均方误差，考虑到传播的残留的CMOSSI从第一个到当前的时隙。我们还提出了波束成形设计，只使用的m个最新的时隙，而不是从第一个时隙的信道。根据我们的数值结果，我们还确定FD是有益的，并提出FD和半双工之间的选择，根据信号噪声比和干扰噪声比。
2016-06-27 cs.IT math.IT
On the Impact of Phase Noise on Active Cancellation in Wireless Full-Duplex
最近的实验结果表明，全双工通信对于短距离通信是可能的。然而，将全双工扩展到远程通信仍然是一个挑战，这主要是由于即使使用无源抑制和有源消除方法的组合也会产生残余自干扰。在本文中，我们调查的根本原因，目前的全双工系统的性能瓶颈。我们首先基于它们如何计算其消除信号以及在何处注入消除信号以消除自干扰来对所有已知的全双工架构进行分类。基于分类，我们分析解释了几个已发表的实验结果。当前系统中的关键瓶颈原来是全双工节点的发送和接收链中的本地振荡器中的相位噪声。作为我们的分析的一个关键副产品，我们提出了宽带和MIMO全双工系统的信号模型，捕获所有突出的设计参数，从而使未来的分析开发先进的编码和信号设计全双工系统。
2012-12-21 cs.IT math.IT
Inter-User Interference Coordination in Full-Duplex Systems Based on Geographical Context Information
我们提出了一种协调方案，以最大限度地减少用户之间的干扰，在蜂窝网络中的全双工基站和半双工用户设备。我们的计划利用信号衰减的障碍物之间的用户（i）提取空间隔离的区域从无线电地图和（ii）分配同时同信道上行链路和下行链路传输给用户在这些地区，使用户间的干扰最小化。虽然为现有部署增加了低计算复杂性和微不足道的信令开销，但与传统的半双工和全双工操作相比，使用真实覆盖数据评估我们的解决方案显示出令人印象深刻的收益。
2016-03-04 cs.IT math.IT
Compact Full Duplex MIMO Radios in D2D Underlaid Cellular Networks: From System Design to Prototype Results
本文考虑了紧凑型全双工多输入多输出（MIMO）架构的实现和应用可能性，其中用户之间存在直接通信，例如，设备到设备（D2D）和蜂窝链路共存于同一频谱上。对于紧凑型全双工无线电的架构，我们将基于双极化的模拟自干扰消除器与高交叉极化鉴别（XPD）和基于长期演进（LTE）的每子载波数字自干扰消除器相结合。虽然我们考虑的紧凑性和功率效率的模拟解决方案，我们专注于数字消除器的设计与鲁棒性的频率选择性信道和高兼容性与传统的LTE系统。针对一个具有两个用户对的全双工测试床的空中无线实验，我们在基于FPGA的软件定义无线电平台上实现了一个支持20 MHz带宽的全双工MIMO物理层（PHY）。此外，我们提出了一种新的定时同步方法来构建一个更可行的全双工MIMO链路。通过具有全双工链路原型完全实时操作，我们提出了第一个表征的建议紧凑型全双工MIMO性能取决于全双工节点的发射功率。我们还展示了节点之间的链路质量。这项工作的重要见解之一是，全双工操作的用户是能够获得的吞吐量增益，如果用户具有自干扰能力，保证性能。
2017-03-17 cs.IT math.IT
Full-Duplex Systems Using Multi-Reconfigurable Antennas
如果自干扰信号可以被显著地减轻，则全双工系统被期望相对于半双工系统实现100%的速率改进。在本文中，我们提出了第一个全双工系统，利用多可重构天线（MRA）与？与半双工系统相比，速率提高了90%。MRA是一种动态可重构的天线结构，能够根据特定的输入配置改变其特性。在典型的室内环境中进行了全面的实验分析，以表征系统的性能。使用制造的MRA进行实验，该MRA具有4096个可配置的辐射图案。研究了基于MRA的无源自干扰抑制方法，并对MRA训练开销进行了详细分析。此外，还提出了一种基于启发式的方法来减少MRA训练开销。实验结果表明，在典型的室内环境下，在1%的训练开销下，自干扰消除效果达到95dB。实验表明，95dB的自干扰消除是足够的90%的全双工速率改善相比，半双工系统。
2014-05-29 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Optimization and Power Control for Full-Duplex MIMO Two-way Relay Channel
在本文中，我们探讨了使用全双工无线电，以提高频谱效率的双向中继信道中，两个源交换信息，通过多天线中继，和所有的节点工作在全双工模式。全双工操作可以将整个通信减少到仅一个相位，但是遭受自干扰。而不是纯粹的抑制自干扰，我们的目标是最大限度地提高端到端的性能，通过联合优化波束成形矩阵在中继使用放大和转发协议，以及在源的功率控制。具体而言，我们提出了迭代算法和一维搜索来解决两个问题：找到可达速率区域和最大化总速率。在每一次迭代中，得到解析解或凸公式。我们比较了建议的全双工双向中继与传统的半双工双向中继，全双工单向中继和性能上限。数值结果表明，提出的全双工方案显着提高了可实现的数据率比传统的计划。
2014-11-21 cs.IT math.IT
Effects of Relay Selection Strategies on the Spectral Efficiency of Wireless Systems with Half- and Full-duplex Nodes
这项工作提出了一个分析框架，研究如何中继选择策略执行在半双工和全双工部署相结合的更新理论和随机几何。具体而言，我们假设网络节点-在半或全双工模式下工作-根据二维齐次泊松点过程分散，通过使用半马尔可夫过程来计算中继选择成本。我们的结果显示：（$i$）固定继电器在任何一种情况下都优于无功选择，（$ii$）反应性中继策略和固定中继策略两者的性能取决于全双工场景中的自干扰衰减，表明它们何时优于半双工选项，以及（$iii$）反应式中继选择受到以跳为基础选择中继的影响，而固定中继选择最受益于全双工通信。
2017-01-29 cs.IT math.IT
Adaptive Modulus RF Beamforming for Enhanced Self-Interference Suppression in Full-Duplex Massive MIMO Systems
针对全双工大规模 MIMO 系统的自干扰问题，提出一种结合 Tx/Rx 增益控制器的非常数模值射频波束成形方案，通过群体智能算法联合优化波束方向与增益系数，实现约 80 dB 的自干扰抑制。
2024-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Timely CSI Acquisition Exploiting Full Duplex
在本文中，我们提出了一种方法，通过利用全双工传输获取准确和及时的信道状态信息（CSI）。具体地，我们提出了一种移动通信系统，其中基站在上行链路频带中连续发送导频序列，而终端使用自干扰消除能力来随时获得CSI。我们的建议优于其半双工对应至少50%的吞吐量，同时确保相同（甚至更低）的中断概率。值得注意的是，对于下行链路带宽和接收功率的低值，它也优于使用全双工进行下行链路数据传输。
2017-02-21 cs.IT math.IT
Multi-Pair Two Way AF Full-Duplex Massive MIMO Relaying with ZFR/ZFT Processing
我们考虑双向放大和转发中继，其中多个全双工用户对通过共享的全双工大规模多输入多输出（MIMO）中继交换信息。我们推导出封闭形式的频谱效率与迫零处理的中继，通过使用最小均方误差信道估计。本文所考虑的系统模型的迫零下限，这是有效的任意数量的天线，尚未推导出在大规模MIMO中继文献。我们数值上证明了推导出的下界的准确性和使用迫零处理实现的性能改善。我们还数值演示了一个全双工系统实现的频谱增益超过一个半双工的各种天线制度。
2017-10-03 cs.IT math.IT
Joint User Scheduling and Power optimization in Full-Duplex Cells with Successive Interference Cancellation
本文考虑了一个具有全双工基站和半双工用户的蜂窝系统。基站可以在上行链路或下行链路中激活一个用户（半双工模式），或者同时在每个方向上激活两个不同的用户（全双工模式）。上行链路和下行链路中的同时传输在基站处引起自干扰，并且在下行链路用户处引起上行链路到下行链路干扰。虽然上行链路到下行链路的干扰通常被视为噪声，它表明，连续的干扰解码和消除（SIC模式）可以导致显着改善网络效用，特别是当用户分布集中在几个热点。所提出的时间公平用户调度算法和相应的功率优化利用全双工和SIC模式，以及半双工传输的基础上对网络效用的影响。仿真结果表明，该策略可以实现高达95%的平均小区吞吐量的改善，在典型的室内场景相对于传统的网络中，基站是半双工的。
2017-12-04 cs.IT math.IT
Bidirectional Integrated Sensing and Communication: Full-Duplex or Half-Duplex?
本文提出双向ISAC系统，针对窄带和宽带场景设计全双工与半双工操作及波束成形优化算法，揭示了感知干扰对双工性能的影响及信号复用差异。
2024-01-03 cs.IT math.IT
Full-Duplex Massive MIMO Multi-Pair Two-Way AF Relaying: Energy Efficiency Optimization
我们考虑双向放大和转发中继，其中多个全双工用户对通过共享的全双工大规模多输入多输出（MIMO）中继交换信息。大多数以前的大规模MIMO中继工作最大化频谱效率（SE）。相比之下，我们最大限度地提高非凸能源效率（EE）度量近似为一个伪凹问题，然后使用经典的Dinkelbach方法解决。我们还最大化的最低能效的用户依赖于最大最小的方法的EE。为了解决这些优化问题，我们推导出封闭形式的下限遍历可实现的速率最大比合并和迫零处理在中继，通过使用最小均方误差信道估计。我们数值特征的准确性的下界。我们还将拟议设计的SE和EE与现有全双工系统的SE和EE进行比较，并量化拟议算法所实现的显着改进。我们还比较了所提出的全双工系统的EE的半双工同行，并表征自环和用户间干扰制度，所提出的全双工系统成功地优于半双工的。
2017-10-04 cs.IT math.IT
Analysis of Statistical QoS in Half Duplex and Full Duplex Dense Heterogeneous Cellular Networks
统计QoS供应作为一个重要的性能指标，在分析下一代移动蜂窝网络，又名5G的研究。在这种情况下，通过量化的有效容量方面的性能，我们引入了一个下界的系统性能，有利于有效的分析。基于提出的下限，这主要是建立在每资源块分析，我们建立了一个基本的数学框架来分析在超密集异构蜂窝网络的有效容量。我们使用我们提出的可扩展的方法来提供见解的统计QoS体验的最终用户，如果异构蜂窝网络迁移从传统的半双工到一个不完美的全双工操作模式的可能增强。数值结果和分析提供，网络建模为一个Matern点过程。结果表明，该方案的准确性和计算效率，特别是在大规模的无线系统。此外，最低水平的自干扰消除全双工系统开始优于其半双工对应的调查。
2017-07-25 cs.IT math.IT
A New Hybrid Half-Duplex/Full-Duplex Relaying System with Antenna Diversity
混合半双工/全双工（HD/FD）中继方案是克服全双工（FD）中继模式自干扰的一种有效方法。然而，传统的HD/FD混合方案没有考虑系统工作在HD模式时FD节点的多个天线所带来的分集增益，导致系统资源的浪费。本文提出了一种新的混合HD/FD中继方案，当系统工作在HD模式时，该方案利用FD中继节点的两根天线进行接收和发送。在多天线情况下，中继节点采用最大比合并/最大比传输的方式对信号进行处理。基于此方案，我们推导出精确的封闭形式的系统中断概率，并进行各种数值模拟。仿真结果表明，与传统方案相比，该方案显著改善了系统中断性能，能够更有效地缓解剩余自干扰的不利影响。
2018-02-21 cs.IT math.IT
Full Duplex Emulation via Spatial Separation of Half Duplex Nodes in a Planar Cellular Network
全双工基站（FD-BS）可以用于同时服务两个半双工（HD）移动站（MS），一个分别工作在上行链路中，一个工作在下行链路中。相同的功能可以通过具有两个互连且空间分离的半双工基站（HD-BS）来实现，这是一种称为\emph{CoMPflex}（用于带内无线全双工的CoMP）的方案。FD-BS可以被看作是间隔距离为零的CoMPflex的特殊情况。在本文中，我们研究了CoMPflex的性能在一个二维的蜂窝场景中使用随机几何和比较它所实现的FD-BS。通过推导出的累积分布函数，我们表明，CoMPflex使BS更接近他们所服务的MS，同时增加了MS和干扰MS之间的距离。此外，结果表明，在通信可靠性方面，CoMPflex带来的好处超过FD-BS。顺应无线网络密集化的趋势，CoMPflex可以被视为一种具有巨大潜力的有效利用密集HD部署的方法。
2016-05-08 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relay based on Zero-Forcing Beamforming
在本文中，我们提出了一个全双工中继（FDR）的基础上迫零波束成形（ZFBF）的多用户MIMO中继系统。在基站处采用ZFBF来同时抑制中继的自干扰和多用户干扰。数值结果表明，所提出的FDR可以提高和速率性能相比，半双工中继（HDR），如果发送和接收天线之间的足够的隔离，确保在中继。
2010-06-09 cs.IT math.IT
Harvesting Full-Duplex Rate Gains in Cellular Networks with Half-Duplex User Terminals
全双工（FD）收发器在所有用户终端中实现的复杂度、功耗和价格方面可能是昂贵的。因此，需要利用与FD基站（BS）和半双工（HD）用户设备（UE）的带内全双工通信的技术。在这种情况下，最近已经提出了3节点拓扑（3NT），用于FD BS与同一小区内的HD终端重用上行链路（UL）和下行链路（DL）信道。在本文中，我们提出了一个易于处理的数学框架，基于随机几何，蜂窝网络中的3NT。为此，我们提出了一个设计范例，通过脉冲整形和UL和DL信道之间的部分重叠，以最大限度地提高收获的速率增益在3NT。结果表明，3NT实现了与具有FD BS和FD UE的网络（由2节点拓扑（2NT）网络表示）接近的性能。当3NT与具有有效自干扰消除（SIC）的2NT相比时，报告最大5个$\%$速率损失。如果2NT中的SIC不是有效的，则3NT大大优于2NT。因此，我们得出结论，不管UE的调度方案如何，具有FD BS来收获FD速率增益就足够了。
2016-02-28 cs.IT math.IT
Performance of Network-Assisted Full-Duplex for Cell-Free Massive MIMO
网络辅助全双工（NAFD）是一种适用于未来无线网络的空分双工技术，具有无小区的大规模多输入多输出在CF大规模MIMO（CF massive MIMO）网络中，使用半双工或全双工的大量远程天线单元（RAU）共同支持真正灵活的双工，包括时分双工，通过使用网络MIMO方法，根据上行链路和下行链路业务的需求，实现频分双工和全双工。利用NAFD，可以增加无线网络的双向数据率并且可以减少端到端延迟。该文研究了空间相关信道下，非理想信道状态信息（CSI）条件下CF大规模MIMO网络中NAFD通信的频谱效率。基于高维随机矩阵理论，推导了上行和速率最小均方误差（MMSE）接收机以及下行和速率迫零（ZF）和正则迫零（RZF）波束形成的确定性等价公式。数值结果表明，在不同的环境设置下，确定性的等效是准确的，在一个大规模的系统和系统与有限数量的天线。研究还表明，通过下行到上行干扰消除，可以提高具有NAFD的CF大规模MIMO的上行频谱效率。比较了带内全双工、半双工等不同双工配置下NAFD的频谱效率。在发射天线和接收天线总数相同的情况下，具有半双工RAU的NAFD提供了更高的频谱效率。为了减轻上下行干扰，提出了一种基于遗传算法的用户调度策略。仿真结果表明，与随机用户调度相比，采用GAS的下行链路可达和速率有了很大的提高。
2019-05-27 cs.IT math.IT
Joint Sparse Beamforming and Power Control for Large-scale DAS with Network-Assisted Full Duplex
本文研究了大规模分布式天线系统（L-DAS）中网络辅助全双工（NAFD）的稀疏波束形成和功率控制问题。在L-DAS中，远端天线单元可以工作在半双工模式或全双工模式，它们都通过高速回程链路连接到中央处理器（CPU）。NAFD通过CPU的联合处理，可以实现真正灵活的双工，包括灵活的半双工和全双工。交叉链路干扰和有限容量的回程是L-DAS中NAFD的主要问题。为了解决这些问题，我们的目标是最大化上行链路和下行链路的聚合速率服从服务质量约束和回程约束。已经提出了两种方法来解决优化问题，其中第一种方法将目标函数转换为两个具有半定松弛（SDR）的凸函数的差，然后应用迭代SDR-块坐标下降法来解决问题。第二种方法是基于序贯参数凸逼近。仿真结果表明，与传统的时分双工方案相比，所提出的算法产生了更高的速率增益。
2019-11-13 cs.IT math.IT
Signaling Design of Two-Way MIMO Full-Duplex Channel: Optimality Under Imperfect Transmit Front-End Chain
我们推导出最佳的多输入多输出（MIMO）全双工双向信道下的不完美的发射前端链的信令。我们使用博弈论的方法，在那里我们专注于帕累托边界的可实现的速率区域和纳什均衡（NE）的通道的双向速率的特征。对于MISO全双工双向信道，我们证明了波束成形是一种最优的传输策略，可以达到帕累托边界上的任何点。此外，我们提出了一个封闭形式的表达的最佳波束成形的权重。在我们的数值例子中，我们量化的增益在所提出的波束成形的可实现的速率在迫零波束成形。对于一般的MIMO全双工信道，我们建立了NE的存在性和NE的唯一性的条件。然后，我们提出了一个迭代注水算法，这是能够达到NE。通过仿真，找到了自干扰电平的阈值，在该阈值以下，全双工网元的性能优于半双工TDMA。
2015-06-01 cs.IT math.IT
Improper Signaling for Virtual Full-Duplex Relay Systems
虚拟全双工（VFD）是一种功能强大的解决方案，可以补偿半双工中继的速率损失，而无需具有全双工能力的节点。中继间干扰（IRI）对VFD中继系统的运行提出了挑战。最近，在VFD的两个继电器处采用不适当的信令，以通过对两个继电器施加相同的信号特性来减轻IRI。为了进一步提高可达速率性能，采用了非对称分时VFD中继系统，在半双工中继上采用不同的非正常信号。这三个设计参数的联合调整提高了在不同IRI范围和不同中继位置处的可实现速率性能。广泛的仿真结果和分析，以显示所提出的系统的可实现的速率增益，并了解系统的行为。
2017-02-14 cs.IT math.IT
Rate Gain Region and Design Tradeoffs for Full-Duplex Wireless Communications
在本文中，我们分析研究的制度，实际全双工系统可以实现更大的速率比一个等效的半双工系统。实际全双工系统中的关键挑战是未消除的自干扰信号，这是由硬件和实现不完善的组合引起的。因此，我们首先提出了一个信号模型，它捕获的影响，如振荡器相位噪声，低噪声放大器噪声系数，混频器噪声，模数转换器量化噪声的显着损害。使用详细的信号模型，我们研究的速率增益区域，这是定义为接收信号的兴趣强度，全双工系统优于半双工系统的可实现的速率方面的区域。速率增益区域是作为一个分段线性近似在对数域推导出来的，数值结果表明，近似密切匹配的确切区域。我们的分析表明，当相位噪声占主导地位的混频器和量化噪声，全双工系统可以使用有源模拟消除或基带数字消除，以实现几乎相同的速率增益区。最后，作为一个设计实例，我们数值研究全双工系统的性能和速率增益区域在典型的室内环境中的实际无线应用。
2014-01-24 cs.IT math.IT
RCFD: A Frequency Based Channel Access Scheme for Full Duplex Wireless Networks
最近，已经提出了带内全双工无线系统的几种工作实现，其中相同的节点可以在相同的频带中同时发送和接收。在物理层引入这种可能性可以提高性能，但也会在MAC层带来一些挑战。提出了一种新颖的全双工OFDM无线网络信道竞争机制。这种策略能够确保有效的传输调度，避免冲突的结果，并有效地利用全双工的机会。其结果是，相当大的性能改善，观察相对于标准和国家--
2016-05-31 cs.IT math.IT
Sum Secrecy Rate in Full-Duplex Wiretap Channel with Imperfect CSI
在本文中，我们考虑在全双工窃听信道中存在窃听者和不完美的信道状态信息（CSI）的可实现的和保密率。我们假设参与全双工通信的用户和窃听者都有单天线。用户具有各自的发射功率约束。它们还发射干扰信号以提高保密率。通过最大化和保密率得到可实现的完美保密率域。给出了相应的消息信号和干扰信号的最佳功率。数值结果表明，不完美的CSI上的可实现的保密率区域的影响。
2014-01-16 cs.IT math.IT
Analysis and Design Specifications for Full-Duplex Radio Transceivers under RF Oscillator Phase-Noise with Arbitrary Spectral Shape
在本文中，具有任意频谱特性的振荡器相位噪声的全双工无线电收发器的自干扰消除能力的影响进行了处理，并给出了振荡器设计师的设计考虑因素，为全双工无线电应用优化PLL设计。本文首先给出了一个全双工收发器模型，本质上减轻了自干扰信号的相位噪声的影响。然后分析相位噪声的剩余影响。然后推导出自干扰功率的封闭形式的解决方案。在仿真部分中，采用了一种基于任意掩模相位噪声模型的锁相环型振荡器。通过仿真验证了理论推导的正确性，并对不同参数下的自干扰消除性能进行了深入研究。最后给出了全双工无线电收发机振荡器设计的设计考虑，与有形参数的锁相环型振荡器的帮助。
2014-12-03 cs.IT math.IT
Hardware Impairments Aware Full-Duplex NOMA Networks Over Rician Fading Channels
研究了莱斯衰落信道下的一种协作全双工非正交多址接入方案。实际上，考虑收发器处的不完美连续干扰消除（ipSIC）和残余硬件损伤（RHI）。为了评估所考虑的系统的性能，所考虑的系统的中断概率（OP）和遍历率（ER）的解析近似表达式的推导，并探讨了渐近性能。仿真结果表明，与半双工（HD）模式相比，FD合作NOMA可以提高系统的遍历和速率（ESR）。
2020-04-24 cs.IT math.IT
Spatial Self-Interference Isolation for In-Band Full-Duplex Wireless: A Degrees-of-Freedom Analysis
带内全双工无线通信的挑战是管理自干扰。许多设计已经采用了空间隔离机制，例如屏蔽或多天线波束成形，以将自干扰波与接收器隔离。这样的空间隔离方法是有效的，但是通过将发送和接收信号限制到可用空间的子集，信道的全部空间资源未被充分利用，花费了可能使以全双工模式操作的净益处无效的成本。在本文中，我们利用基于天线理论的信道模型来分析空间自由度可用于全双工功能的基站，并观察到，空间隔离是否优于时分（即半双工）在很大程度上取决于散射体的几何分布。除非散射到预期用户的对象的角展度与反向散射到基站的对象的展度重叠，否则空间隔离优于时分，否则时分可能是最佳的。
2015-06-10 cs.IT math.IT
A Signal-Space Analysis of Spatial Self-Interference Isolation for Full-Duplex Wireless
带内全双工无线通信的挑战是管理自干扰。许多设计已经采用了空间隔离机制，例如屏蔽或多天线波束成形，以将自干扰波与接收器隔离。这样的空间隔离方法是有效的，但是通过将发送和接收信号限制到可用空间的子集，信道的全部空间资源未被充分利用，花费了可能使以全双工模式操作的净益处无效的成本。在本文中，我们利用基于天线理论的信道模型来分析空间自由度可用于全双工功能的基站，并观察到，空间隔离是否优于时分（即半双工）在很大程度上取决于散射体的几何分布。除非散射到预期用户的对象的角展度与反向散射到基站的对象的展度重叠，否则空间隔离优于时分，否则时分可能是最佳的。
2014-04-09 cs.IT math.IT
Uplink and Downlink Rate Analysis of a Full-Duplex C-RAN with Radio Remote Head Association
本文分析了全双工云无线接入网（C-RAN）在所有参与和单个最佳远程无线头端（RRH）关联方案下的上行链路（UL）和下行链路（DL）速率。具体地，假设根据泊松点过程分布的多天线装备的RRH。分别使用UL和DL RRH处的接收和发送波束成形器设计来最大化单个最佳RRH关联方案的UL和DL总和速率。在单一最佳策略的情况下，我们研究了基于最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）和迫零/MRT（ZF/MRT）处理的最优和次优方案。数值结果表明，显着的性能改善，可以通过使用全双工模式相比，半双工模式。此外，波束成形设计和RRH关联方案的选择对可实现的全双工增益具有主要影响。
2016-06-01 cs.IT math.IT
Optimal Hybrid Full-Duplex/Half-Duplex Scheme for Buffer Aided Relay Systems
全双工（FD）通信由于具有使频谱效率加倍的潜力，近年来受到极大的关注。然而，如何减轻由FD模式引起的残余自干扰（RSI）的不利影响仍然是一个具有挑战性的问题。在本文中，着眼于统计吞吐量最大化，我们提出了一个最佳的混合FD/半双工（HD）的单向FD缓冲辅助中继系统的方案。为了解决这个问题，我们将系统分为四种不同的传输模式，并制定了一个二进制整数规划问题。通过将二元变量松弛为连续变量，我们使用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）最优条件来解决问题。我们得到的选择概率的基础上的瞬时信道中断状态的每个模式。该方案不仅实现了FD或HD模式的最优选择，而且实现了自适应的源到中继或中继到目的链路选择。仿真结果表明，该方案提供了95%的最大增益比HD同行。
2018-03-05 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cloud-RAN with Uplink/Downlink Remote Radio Head Association
本文考虑了一种云无线接入网络（C-RAN），其中空间分布的远程无线电头端（RRH）与全双工用户通信。为了反映现实场景，假设上行链路（UL）和下行链路（DL）RRH配备有多个天线并且根据泊松点过程分布。我们考虑所有的参与和最近的RRH关联方案与分布式波束形成的最大比合并/最大比传输（MRC/MRT）和迫零/MRT（ZF/MRT）处理的形式。我们推导出解析表达式，用于比较关联方案之间的平均和速率作为RRH天线的数量和密度的UL和DL RRH的函数。数值结果表明，显着的性能改善，可以通过使用全双工模式相比，半双工模式，而波束成形设计的选择，以及RRH关联方案在确定全双工增益起着至关重要的作用。
2016-02-29 cs.IT math.IT
Transceiver Design to Maximize Sum Secrecy Rate in Full Duplex SWIPT Systems
这封信认为保密同时无线信息和功率传输（SWIPT）在全双工系统。在这样的系统中，具有全双工能力的基站（FD-BS）被设计为向一个下行链路用户发送数据并且同时从一个上行链路用户接收数据，而一个空闲用户收获射频（RF）信号能量以延长其寿命。此外，为了防止窃听，FD-BS利用人工噪声（AN）来降低空闲用户的信道，以及向空闲用户提供能量供应。以下行链路和上行链路保密率之和最大为目标，在FD-BS总发射功率和空闲用户能量最小的约束下，联合优化信息协方差矩阵、AN协方差矩阵和接收向量。由于问题是非凸的，对数指数的重新制定和序贯参数凸逼近（SPCA）方法。大量的仿真结果表明，我们提出的全双工方案大大优于半双工方案。
2015-11-18 cs.IT math.IT
Half-Duplex or Full-Duplex Communications: Degrees of Freedom Analysis under Self-Interference
带内全双工（FD）通信由于增加的频谱效率和容量而为无线系统的半双工（HD）提供了有前景的替代方案。在本文中，HD和FD无线电实现的双向，两跳和双向两跳通信的自由度（DoF）在一个现实的剩余自干扰（SI）模型下进行了比较。针对HD、天线节省（AC）和RF链节省（RC）FD无线电实现的每个通信场景执行DoF分析。DoF分析表明，对于双向信道，具有不完美SI消除的可实现AC FD严格地在HD以下执行，并且当SI可以被充分消除时，RC FD DoF权衡是优越的。对于两跳信道，当中继具有大量天线和足够的SI消除时，FD是更好的。对于双向两跳信道，当两个节点需要相似的吞吐量时，FD的可实现DoF对的性能并不优于HD。FD仍然可以实现比HD更好的DoF对，只要中继具有足够数量的天线和SI抑制。
2017-11-14 cs.IT math.IT
Distributed Full-duplex via Wireless Side Channels: Bounds and Protocols
在本文中，我们研究了一个三节点全双工网络，其中一个基站是从事在同一频带的两个半双工移动节点的同时上行和下行通信。为了减少两个移动节点之间的节点间干扰对系统容量的影响，我们研究了如何利用两个移动节点之间的正交边信道来实现类似全双工的复用增益。我们提出并表征了四种分布式全双工方案的可实现速率，标记为二进制和取消，压缩和取消，估计和取消和解码和取消。在这四个中，对于信道参数的所有值，示出了在容量区域的1比特/秒/Hz内实现的分箱和消除。相比之下，其他三种方案仅在特定的信道值范围内才能达到接近最优的性能。渐近复用增益的所有建议的计划推导出的侧信道是非常有效的制度，其中节点间的干扰具有最高的影响。
2014-05-14 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Spectrum Sharing Full-Duplex Multicell Networks
本文研究了全双工多小区网络的自由度，该网络在非正交设置中在多个小区之间共享频谱。在所考虑的网络中，我们假设具有多个发射和接收天线的{ \em全双工}基站与多个单天线移动用户通信。通过在多个小区之间共享频谱并且（同时）启用全双工无线电，网络可以更灵活地利用频谱，但是同时，与具有用于不同小区和上行链路-下行链路业务的单独专用频带的网络相比，网络受到多个干扰源的影响。因此，为了利用频谱使用的额外自由度，干扰管理是一个关键因素。在这项工作中，我们提出了一种新的策略，干扰对齐的基础上，考虑到小区间的干扰和小区内的干扰所造成的频谱共享和全双工建立一个一般的可扩展性结果的总和自由度的考虑网络。配对上的总和自由度，这是在一定条件下紧的上限，我们演示了如何频谱共享和全双工可以显着提高吞吐量超过传统的蜂窝网络，特别是对于网络与大量的用户和/或细胞。
2016-05-09 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Relaying Powered by Wireless Energy Transfer
我们考虑一个全双工解码和转发系统，其中无线供电中继采用时间交换协议从源接收功率，然后将信息传输到目的地。假设中继节点配备有两组天线以实现全双工通信。研究了三种不同的干扰抑制方案，即1）最佳2）迫零和3）最大比合并/最大比传输。我们开发了新的中断概率表达式来研究这些方案的延迟约束传输吞吐量。我们的分析表明，有趣的性能比较所考虑的预编码方案不同的系统和链路参数。
2015-05-01 cs.IT math.IT
Adaptive Self-Interference Cancellation for Full-Duplex Wireless Communication Systems
在这封信中，我们考虑单小区、单用户系统，其中上行链路和下行链路用户设备与全双工中继通信。由于远近问题，自干扰（SI）可以是接收信号功率的100- 1000倍。在这种情况下，我们认为自适应最小均方（LMS）算法估计SI信道，然后减去SI从所需的接收信号之前的模数转换器（ADC）。我们衡量的比特出错率（BER）和频谱效率方面的这种技术的鲁棒性。
2021-06-02 cs.IT math.IT
DMT of Multi-hop Cooperative Networks - Part II: Half-Duplex Networks with Full-Duplex Performance
我们考虑单源单汇（ss-ss）多跳中继网络，慢衰落链路和单天线半双工中继节点。在一个配套文件中，我们建立了一些基本的结果奠定了基础，在这里提出的结果。在本文中，我们考虑两个家庭的网络的半双工网络。KPP网络可以看作是K个节点不相交的并行中继路径的联合。这些网络的推广包括KPP（I）网络和KPP（D）网络，KPP（I）网络允许路径之间的干扰，KPP（D）网络在源和宿之间拥有直接链路。我们的特点，这些家庭的网络的DMT完全，并表明，他们可以实现割集界，从而证明，全双工性能可以得到，即使在存在的半双工约束。然后，我们考虑分层网络，并证明了最大分集和最大复用增益之间的线性DMT是可以实现的。本文中的所有协议都是显式的，并且只使用放大转发中继。我们还构造代码，实现所有建议的计划的最佳DMT。两个关键的影响，在该文件中的结果是，半双工约束不需要任何速率损失的一大类合作网络和AF协议往往是最佳的。
2008-08-02 cs.IT math.IT
Can Uplink Transmissions Survive in Full-duplex Cellular Environments?
带内全双工（FD）通信被认为是第五代（5G）蜂窝网络将采用的潜在候选。FD通信使得整个频谱可由上行链路和下行链路同时访问，并且因此被乐观地提升为传输速率的两倍。虽然这对于单个通信链路是正确的，但是交叉模式干扰（即，上行链路和下行链路之间的干扰）可能会减小全带宽增益。本文研究了FD操作在大规模蜂窝网络与真实的基站（BS）的位置和3GPP传播环境。结果表明，由于来自BS的压倒性的跨模式干扰，上行链路是FD操作的瓶颈。以FD方式在公共信道集上操作上行链路和下行链路提高了下行链路速率，但显著降低了上行链路速率（超过1000倍）。因此，我们提出了$α$双工方案，通过可调的部分重叠的上行链路和下行链路信道之间的上行链路和下行链路速率之间的权衡。$α$双工方案可以在上行链路和下行链路速率中的每一个中提供同时的$30\%$改进。为此，我们讨论了向后兼容的$α$双工方案与半双工用户终端。最后，我们指出了未来的研究方向，FD使蜂窝网络。
2016-04-09 cs.IT math.IT
Full-Duplex Cloud Radio Access Networks: An Information-Theoretic Viewpoint
蜂窝系统的传统设计规定了经由时分或频分双工的上行链路和下行链路传输的分离。模拟和数字域自干扰干扰消除的最新进展挑战了这种安排的需求，并开辟了以全双工模式操作基站（尤其是低功率基站）的可能性。作为应对基站间下行到上行干扰的一种手段，这封信调查了云无线接入网络（C-RAN）架构的影响。分析遵循基于经典Wyner模型的信息论方法。这里的分析结果证实了C-RAN架构在全双工基站存在的情况下的显著潜在优点，只要足够的前传容量可用并且实现了适当的移动站调度或在移动站处的连续干扰消除。
2014-05-08 cs.IT math.IT
