Modeling and Efficient Cancellation of Nonlinear Self-Interference in MIMO Full-Duplex Transceivers
本文讨论了带内全双工（FD）收发器中多个发射和接收天线的自干扰的建模和数字消除。自干扰建模和所提出的非线性时空数字消除器结构通过设计考虑了I/Q调制器不平衡和具有记忆的功率放大器（PA）非线性的影响，以及多径自干扰传播信道和模拟RF消除级。所提出的解决方案是文献中的第一个消除技术，可以处理这样的自干扰情况。通过使用真实的RF元件参数和两种不同的PA模型进行全面的仿真，可以明显优于当前最先进的数字自干扰消除器，并明显扩展了可用的发射功率范围。
2014-10-10 cs.IT math.IT
Reference Receiver Based Digital Self-Interference Cancellation in MIMO Full-Duplex Transceivers
在本文中，我们提出并分析了一种新的带内MIMO全双工收发器的自干扰消除结构。所提出的结构利用参考接收机链来获得用于数字自干扰消除的参考信号，这意味着所有发射机引起的非理想性将被包括在数字消除信号中。据我们所知，在全双工收发器的上下文中，以前没有讨论过这种类型的结构。首先，我们将分析所提出的取消方案的整体可实现的性能，同时也提供一些可能的瓶颈。我们还提供了一个详细的制定实际的消除过程中，并进行分析到自干扰耦合信道估计的接收信号的影响。所提出的基于参考接收机的数字消除过程的实现的性能，然后评估和验证与全波形仿真。分析和波形仿真结果表明，在实际发射机RF/模拟损伤水平下，所提出的基于参考接收机的消除架构可以提供比任何现有解决方案更好的自干扰抑制，尽管仅部署低复杂度的线性数字处理。
2014-10-10 cs.IT math.IT
Diversity of Linear Transceivers in MIMO AF Half-duplex Relaying Channels
在MIMO放大转发（AF）中继系统中，中继站和目的站之间的线性切换方案由于实现复杂度低而引起了人们的广泛兴趣。本文对线性迫零（ZF）和最小均方误差（MMSE）收发器的分集阶数进行了全面的分析。首先，我们得到了一个紧凑的封闭形式的表达分集复用折衷（DMT）通过严格的上限和下限。虽然我们的DMT分析准确地预测了ZF收发器的性能，但观察到MMSE收发器表现出复杂的速率相关行为，因此对于有限速率情况，通过DMT是非常不可预测的。其次，我们强调MMSE收发器的这种有趣的行为，并在所有有限速率的分集阶数的特征。这导致了一个封闭形式的表达的分集率权衡（DRT），揭示了分集，速率和天线的数量在每个节点之间的关系。我们的DRT分析补充我们以前的工作DMT，从而提供了一个完整的理解MIMO AF中继信道的线性交织方案的分集阶数。
2014-03-09 cs.IT math.IT
Full-Duplex Transceiver System Calculations: Analysis of ADC and Linearity Challenges
尽管最近对无线单信道全双工通信进行了深入的研究，但对全双工设备的收发器链非理想性知之甚少。本文分析了发射机功率放大器（PA）和接收机链路中发生的非线性失真的影响以及模数转换器（ADC）的动态范围要求。这是通过详细的系统计算来完成的，该计算结合了各个电子元件的特性，以联合建模完整的收发器链，包括自干扰消除。它们还量化了由模数接口处的自干扰引起的感兴趣信号的动态范围的减小。使用这些系统计算，我们提供了全面的数值结果，典型的收发器参数。分析结果也证实了全波形仿真。我们观察到，由发射机PA产生的非线性失真是全双工收发器中的一个重要问题，并且当使用更便宜和更少的线性元件时，接收机链的非线性也变得相当大。还表明，对于数字密集型自干扰消除，ADC的量化噪声是另一个重要问题。
2014-08-04 cs.ET cs.IT math.IT
Hardware Impairments Aware Transceiver for Full-Duplex Massive MIMO Relaying
本文研究了大规模MIMO全双工中继（MM-FDR），其中多个源-目的对在一个配备超大天线阵列的全双工中继的帮助下同时通信。与传统的MM-FDR协议不同，本文提出了一种允许源/目的地配置多天线的通用模型。与传统的MIMO系统相比，大规模MIMO系统必须使用易于受到硬件损害的低成本组件来构建。在本文中，硬件损伤的影响被考虑在内，并使用发送/接收失真噪声建模。我们提出了一种低复杂度的硬件损伤感知收发器方案（命名为HIA方案），以减轻失真噪声，利用统计知识的信道和天线阵列在源和目的地。为了进一步优化基于HIA的MM-FDR的频谱效率，提出了一种自由度和功率联合优化算法。仿真结果表明，如果源端和目的端的天线数与中继端的天线数成比例，HIA方案可以有效地抑制传统MM-FDR协议中出现的"天花板效应"。
2015-09-18 cs.IT math.IT
Hardware Impairments Aware Transceiver Design for Bidirectional Full-Duplex MIMO OFDM Systems
在本文中，我们解决的线性预编码和解码设计问题的双向正交频分复用（OFDM）通信系统，两个多输入多输出（MIMO）全双工（FD）节点之间。同时考虑了硬件失真和信道状态信息误差的影响。在第一步中，我们通过线性傅立叶变换将FD MIMO收发器的硬件失真的可用时域特征变换到频域。因此，硬件不准确性对残余自干扰（RSI）和载波间泄漏（ICL）的明确影响是相对于预期的发射/接收信号来制定的。然后，线性预编码和解码的设计，提出了提高系统性能的最小均方误差（MMSE）和总和速率最大化的策略，假设完美或错误的CSI的可用性。所提出的设计是基于对系统参数的交替优化的应用，导致必要的收敛。数值结果表明，失真感知设计的应用程序是必不可少的系统具有高的硬件失真，或为系统具有低的热噪声方差。
2018-02-08 cs.IT math.IT
Impact of Received Signal on Self-interference Channel Estimation and Achievable Rates in In-band Full-duplex Transceivers
在本文中，我们分析了影响的校准周期，或缺乏，在数字域的带内全双工无线电收发机的自干扰信道估计。特别地，我们考虑必须在没有单独的校准周期的情况下执行信道估计的情况，这意味着从估计的角度来看，感兴趣的接收信号将充当额外的噪声源。我们将明确分析其影响，并量化参数估计方差或样本量的增加，如果要实现与单独校准周期类似的信道估计精度。此外，我们还将分析校准周期或校准周期的缺失如何影响总体可实现速率。全波形模拟，然后用于确定所获得的结果的有效性，以及提供有关的可实现的速率的数值结果。它示出，即使在参数样本量的大幅增加是必需的，如果没有校准期，可实现的速率仍然是可比的两种情况。
2014-09-04 cs.IT math.IT
Low Complexity Full Duplex MIMO: Novel Analog Cancellation Architectures and Transceiver Design
在多输入多输出（MIMO）系统中实现全双工操作提供了提高吞吐量性能的潜力。然而，新兴全双工MIMO设计中的模拟自干扰消除器的硬件复杂度主要与发射和接收天线的数量成比例，因此利用模拟消除的益处对于全双工MIMO收发器来说变得不切实际，即使对于中等数量的天线也是如此。在本文中，我们提出了两种新型模拟消除器架构，与现有技术相比，消除元件数量减少，并且使用简单的多路复用器在发送和接收射频链之间进行高效信号路由。一种架构基于模拟抽头（抽头指的是固定延迟、可变移相器和衰减器的线路），另一种架构基于在本地生成消除信号的辅助（AUX）发射机（TX）。与可用的模拟消除架构相比，每个抽头或每个AUX TX的值以及多路复用器的配置根据某些性能目标与数字发送和接收波束成形滤波器联合设计。以窄带平坦衰落信道模型为例，提出了一种模拟自干扰抵消和数字波束形成联合设计的通用优化框架。我们还详细介绍了总和速率优化目标及其派生的解决方案，后者的架构组件。代表性的计算机模拟结果表明，无论是在硬件复杂度和可实现的性能的建议的低复杂度全双工MIMO方案比最近可用的。
2018-09-22 cs.IT math.IT
QoS-Based Linear Transceiver Optimization for Full-Duplex Multi-User Communications
在本文中，我们考虑了一个全双工（FD）基站（BS）服务于一组半双工（HD）移动用户的多用户无线系统，为了解决带内自干扰（SI）和同信道干扰，我们建立了一个基于服务质量（QoS）的线性收发器设计问题。该问题联合优化BS的下行链路（DL）和上行链路（UL）波束成形向量以及UL用户的传输功率，以便使用最小UL和DL传输和功率为DL和UL用户提供有保证的信号干扰噪声比性能。所考虑的系统模型不仅考虑了由非理想RF电路引起的噪声，这不仅可以实现模拟/数字SI消除，而且还限制了模数转换器（ADC）的输入处的最大信号功率，以避免由于有限的ADC精度而导致的信号失真。公式化的设计问题不是凸的，一般来说很难解决。首先证明了在SI信道估计误差独立同分布的特殊情况下，基于QoS的线性收发器设计问题可以用多项式时间二分法全局求解;在一般情况下，提出了一种基于交替优化（AO）的次优算法.为了降低AO算法的复杂度，将经典的HD系统中的上下行对偶性推广到FD系统中，提出了一种不动点算法，并通过仿真验证了所提算法的性能，并与HD系统进行了比较.
2016-12-15 cs.IT math.IT
An Augmented Nonlinear LMS for Digital Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Direct-Conversion Transceivers
在未来的全双工通信中，消除硬件非理想性引起的自干扰（SI）将在移动规模设备的设计中发挥重要作用。为此，我们介绍了一个最佳的数字SI消除解决方案，基于共享天线的直接转换收发器。为了建立基本的宽线性信号模型是不足够的强发射信号，各种电路缺陷，包括功率放大器（PA）失真，频率相关的I/Q不平衡，量化噪声和热噪声的影响，对传统的增强最小均方（LMS）为基础的SI消除器的性能进行了分析。为了实现足够的信号干扰加噪声比（SINR）时，非线性SI组件是不可忽略的，我们提出了一种增强的非线性LMS的SI消除器的联合消除的线性和非线性SI组件凭借广泛的非线性模型拟合。一个严格的平均值和均方性能评估进行证明所提出的方案比传统的增强LMS解决方案的性能优势。基于正交频分复用（OFDM）的无线局域网（WLAN）标准兼容波形的仿真支持的分析。
2018-07-17 cs.IT math.IT
Full-Duplex Transceiver for Future Cellular Network: A Smart Antenna Approach
在本文中，我们提出了一种用于全双工（FD）eNodeB（eNB）和FD用户设备（UE）收发器的收发器架构。对于FD通信，即，同时的带内上行链路和下行链路操作，可以在上行链路和下行链路中向UE分配相同的子载波。因此，与传统LTE相反，我们提出将单载波频分多址（SC-FDMA）用于下行链路以及将其用于上行链路的传统方法。在eNB处使用多个天线以及在下行链路中使用奇异值分解（SVD）允许多个用户（MU）在相同的子载波集合上操作。在上行链路中，使用具有最优排序的连续干扰消除（SSIC-OO）算法来解耦在相同子载波集合中操作的UE的信号。采用智能天线方法，其防止在UE的下行链路中来自共享相同子载波的其它UE的上行链路信号的干扰。该方法包括在UE处使用多个天线来形成朝向eNode的定向波束和朝向其他UE的空值。所提出的架构导致蜂窝网络的每个小区的整体频谱效率的显著提高。
2015-09-10 cs.IT cs.NI math.IT
Full Duplex Hybrid A/D Beamforming with Reduced Complexity Multi-Tap Analog Cancellation
虽然全双工多输入多输出（MIMO）设计中的模拟自干扰消除器的硬件复杂度不一定随收发器天线的数量而缩放，但是在具有数百个天线元件的大规模MIMO系统中利用模拟消除的益处仍然是相当不切实际的。混合模拟和数字（A/D）波束成形架构最近被认为是用于实现具有非常大数量的天线元件但具有少得多数量的射频（RF）链的大规模MIMO收发器的候选技术。在本文中，我们提出了一种新的架构，全双工混合A/D波束成形收发器，包括多抽头模拟消除与减少的抽头和简单的多路复用器之间的收发器RF链的有效信号路由的数量。利用建议的收发器架构，我们提出了一个联合设计的模拟消除和A/D波束成形的目标，以最大限度地提高可实现的全双工速率性能。代表性的毫米波仿真结果证明了所提出的架构和算法框架的有效性，用于实现具有降低的复杂度的模拟自干扰消除的同时上行链路和下行链路通信。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Self-Interference Cancellation with Nonlinear Distortion Suppression for Full-Duplex Systems
在全双工系统中，由于强自干扰信号，系统非线性成为限制可能的可消除自干扰功率的重要限制因素。本文提出了一种全双工正交频分复用系统的自干扰消除方案。该方案通过抑制发射机和接收机非线性引起的失真，增加了可消除的自干扰功率。迭代技术被用来联合估计自干扰信道和抑制失真信号所需的非线性系数。性能的数值研究表明，所提出的方案实现的性能是小于0.5dB的线性全双工系统的性能。
2013-09-23 cs.IT 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
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
Self-Interference Cancellation in Multi-hop Full-Duplex Networks via Structured Signaling
本文讨论了在多跳无线网络中，节点采用全双工通信方式时，处理自干扰问题的传输策略。对最简单的这种多跳网络：两跳源-中继-目的地网络的信息理论研究导致了一种称为结构化自干扰消除（或简称“结构化消除”）的新传输策略。在结构化消除策略中，源抑制在某些信号电平上进行发送，并且中继器结构化其发送信号，使得其可以通过观察其自己的发送信号的出现在源留下的空信号电平处的部分来学习残余自干扰信道，并且消除自干扰。结果表明，在某些非平凡的制度，结构化的消除策略优于不仅半双工，但也全双工计划中，时间正交训练用于估计残留的自干扰信道。
2011-11-03 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Large-Scale MIMO Systems
本文对全双工大规模多输入多输出系统中的自干扰消除方法进行了性能分析。为了减轻自干扰（SI），我们假设全干扰基站（BS）使用SI减法或空间抑制。分析和数值结果证实，SI减法优于空间抑制SIC在一个完美的信道估计的情况下。它也得出结论，在不完美的信道估计的情况下，在给定的系统约束，如上行链路/下行链路和速率和在BS的总发射功率的空间抑制的上行链路和整体遍历速率性能分别优于那些SI减法。
2016-04-15 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
Technical Supplement Report on Full-Duplex FBMC/QAM MIMO Systems: Transceiver Design and Optimization
IEEE
本报告设计并分析了FBMC/QAM多用户MISO系统，提出在线随机逐次凸逼近框架实现遍历和速率最大化，仿真表明FBMC/QAM在残余载波频偏下优于CP-OFDM。
2026-06-12 cs.IT math.IT
Hardware Impairments Aware Transceiver Design for Full-Duplex Amplify-and-Forward MIMO Relaying
在这项工作中，我们研究了全双工（FD）和放大转发（AF）中继与多个天线的行为，其中FD中继收发器的硬件损伤被考虑在内。由于每个天线上的发射中继功率和FD-AF中继中的残余自干扰的相互依赖性，当中继动态范围不高时，我们观察到降低系统性能的失真环路。在这方面，我们分析了中继功能存在的硬件不准确性和优化问题，制定最大化的信号失真加噪声比（SDNR），中继和源发射功率的约束下。由于问题的复杂性，我们提出了一个基于梯度投影（GP）的算法来获得最优解。此外，提出了一个非交替的次优解决方案，假设秩为1的中继放大矩阵，并将中继过程的设计分为多个阶段（MuStR 1）。建议MuStR 1方法，然后通过引入一个交替更新的优化变量，表示为AltMuStR 1算法增强。据观察，与GP相比，（Alt）MuStR 1算法显着降低了所需的计算复杂性的代价是轻微的性能下降。最后，所提出的方法进行评估，在各种系统条件下，并与现有文献中的方法进行比较。特别地，观察到随着硬件损伤增加，或者对于具有高发射功率的系统，应用失真感知设计的影响是显著的。
2017-08-15 cs.IT math.IT
All-Digital Self-interference Cancellation Technique for Full-duplex Systems
如果自干扰信号可以被显著地减轻，则全双工系统与传统的半双工系统相比预期将使频谱效率加倍。数字消除是全双工系统中复杂度最低的自干扰消除技术之一。然而，它的缓解能力是非常有限的，主要是由于发射机和接收机电路的损伤。在本文中，我们提出了一种新的数字自干扰消除技术的全双工系统。所提出的技术示出，以显着减轻自干扰信号以及相关的发射机和接收机的损害。在所提出的技术中，辅助接收机链用于获得所发送的射频（RF）自干扰信号的数字域副本。然后在数字域中使用自干扰副本来消除自干扰信号和相关联的损伤。此外，为了减轻接收机相位噪声影响，辅助接收机链和普通接收机链之间共享一个公共振荡器。一个彻底的分析和数值分析的影响，发射机和接收机损伤的消除能力的建议的技术。最后，整体性能的数值研究表明，使用所提出的技术，自干扰信号可以减轻到~3dB高于接收机噪声本底，这导致高达76%的速率提高相比，传统的半双工系统在20 dBm的发射功率值。
2014-06-20 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
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
Wideband Self-Adaptive RF Cancellation Circuit for Full-Duplex Radio: Operating Principle and Measurements
本文提出了一种新的RF电路结构，用于带内全双工无线电收发机中的自干扰消除。所开发的消除器能够提供宽带消除，波形带宽在100 MHz或更高的顺序，还包含自适应或自愈功能，使自动跟踪随时间变化的自干扰信道特性。除了架构和工作原理描述外，我们还提供了2.4 GHz ISM频段的实际RF测量结果，展示了在不同带宽、不同天线配置和低成本高度非线性功率放大器下可实现的消除水平。在具有100 MHz波形带宽的非常具有挑战性的示例中，获得了大约41 dB的总消除，而对于更传统的20 MHz载波带宽，对应的消除数字接近60 dB。此外，有效的跟踪随时间变化的反射情况下证明。
2015-03-10 cs.IT math.IT
Energy- and Spectral-Efficiency Tradeoff in Full-Duplex Communications
本文研究了全双工（FD）蜂窝网络的能量效率（EE）和频谱效率（SE）之间的权衡，假设小小区基站工作在FD模式，而用户设备仍然工作在传统的半双工（HD）模式。首先，一个必要的条件，FD收发器，以实现更好的EE-SE权衡比HD之一。然后，我们分析了单对用户场景下FD收发器的EE-SE关系，并得到了一个封闭形式的表达式。接下来，我们将结果扩展到多用户场景，并证明了EE是一个准凹函数的SE在一般情况下，并开发了一个优化算法，以实现最大的EE的拉格朗日对偶方法的基础上。我们的分析最终验证了广泛的数值结果。
2016-07-13 cs.IT math.IT
Joint Design of Multi-Tap Analog Cancellation and Digital Beamforming for Reduced Complexity Full Duplex MIMO Systems
在多输入多输出（MIMO）系统中实现全双工操作提供了提高吞吐量性能的潜力。然而，模拟自干扰消除器的硬件复杂度与发射天线和接收天线的数量成比例，因此利用模拟消除的益处对于全双工MIMO收发器来说变得不切实际。在本文中，我们提出了一种新的架构，包括减少数量的抽头（抽头指的是固定延迟和可变移相器和衰减器的线）和简单的多路复用器之间的发送和接收射频链的有效信号路由的模拟消除器。与可用的模拟消除架构相比，每个抽头的值和多路复用器的配置根据某些性能目标与数字波束成形滤波器联合设计。以窄带平坦衰落信道模型为例，提出了一种模拟抵消和数字波束形成联合设计的通用优化框架。我们还详细介绍了一个特定的优化目标，连同其派生的解决方案，后者的架构组件。代表性的计算机模拟结果表明，所提出的低复杂度全双工MIMO系统的优越性，最近可用的。
2017-05-15 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Small-Cell Networks with Interference Cancellation
全双工（FD）技术由于其提高频谱效率的能力而被设想为未来移动宽带网络的关键组件。与半双工（HD）传输相比，FD系统可以以残余自干扰（SI）和对网络的额外干扰为代价在相同频率上同时发送和接收。本文利用随机几何分析了FD多天线基站（BS）和HD用户设备（UE）的无线网络性能。我们的分析结果量化的成功概率和可实现的频谱效率，并指示有益的FD操作所需的SI取消量。示出了多天线BS/UE的优点，并且导出了通过平衡期望信号功率增加和干扰消除而实现的性能增益。所提出的框架旨在阐明FD模式相对于HD模式在网络吞吐量方面的系统级增益，并为FD技术在大型小型小区网络中的实际实施提供设计指导。
2017-05-11 cs.IT math.IT
Joint Analog and Digital Transceiver Design for Wideband Full Duplex MIMO Systems
在本文中，我们提出了一种宽带全双工（FD）多输入多输出（MIMO）通信系统，包括一个FD MIMO节点同时与两个多天线上行链路（UL）和下行链路（DL）节点利用相同的时间和频率资源进行通信。为了抑制FD MIMO系统中由于同时发送和接收而产生的强自干扰（SI）信号，提出了一种基于基带正交频分复用（OFDM）信号建模的模拟和数字（A/D）相消以及发送和接收波束形成的联合设计。考虑到实际的发射机损伤，我们提出了一种多抽头宽带模拟消除器的架构，其抽头的数量不与收发器天线和多径SI组件的数量成比例。我们还提出了一种新的自适应数字抵消截断奇异值分解的基础上，减少残留SI信号估计参数。为了最大化FD和速率，提出了一种用于A/D抵消和数字波束形成的联合优化框架。最后，我们广泛的波形仿真结果表明，所提出的宽带FD MIMO设计具有更高的SI消除能力，降低了复杂度相比，现有的消除技术，从而提高可实现的速率性能。
2021-12-16 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Analysis for Full-Duplex Wireless Networks with Imperfect Self-interference Cancellation
利用随机几何方法研究了全双工无线网络的吞吐量。全双工（FD）无线电可以彼此同时交换数据。另一方面，FD传输的缺点是与半双工（HD）传输相比，它将不可避免地对网络造成额外的干扰。此外，残余自干扰对网络吞吐量有负面影响。在本文中，我们专注于一个无线网络的节点与HD和FD的能力，并推导和优化在这样的网络的吞吐量。我们的分析结果表明，如果网络是适应ALOHA协议，最大的吞吐量是通过调度所有并发发送节点工作在FD模式或HD模式取决于一个简单的条件。此外，我们的数学模型的基础上，不完美的自干扰消除的信号干扰比（SIR）损失和吞吐量的影响进行了分析。我们严格量化不完美的自干扰消除对吞吐量增益，传输范围和其他指标的影响，我们建立的最小量的自干扰抑制需要FD是有益的。
2015-02-25 cs.IT math.IT
Integrated sensing and full-duplex communication: Joint transceiver beamforming and power allocation
针对具有全双工（FD）感测和半双工（HD）通信的集成感测和通信（ISAC）系统，已经广泛研究了波束成形设计。为了实现更高的频谱效率，在本文中，我们扩展现有的ISAC波束形成设计，考虑FD能力的雷达和通信。具体来说，我们考虑一个ISAC系统，其中基站（BS）执行目标检测，并与多个下行链路用户和上行链路用户重用相同的时间和频率资源进行通信。我们联合优化下行链路双功能发射信号和上行链路接收波束形成器在BS和在上行链路用户的发射功率。该问题被制定为最小化系统的总发射功率，同时保证通信和传感的要求。下行链路和上行链路传输紧密耦合，使得联合优化具有挑战性。为了处理这个问题，我们首先确定接收波束成形器在封闭的形式相对于BS发射波束成形和用户发射功率，然后提出一个迭代的解决方案，其余的问题。我们通过数值计算结果表明，优化的FD通信为基础的ISAC导致功率效率的改善相比，传统的ISAC与HD通信。
2023-02-19 cs.IT eess.SP math.IT
Cancellation of Power Amplifier Induced Nonlinear Self-Interference in Full-Duplex Transceivers
近来，已经提出了在同一信道上同时发送和接收的全双工（FD）通信。然而，FD接收器遭受来自更强大的发射信号的不可避免的自干扰（SI）。已经提出了用于抑制SI的射频（RF）和基带以及数字基带抵消技术，但是到目前为止，大多数研究都没有考虑发射机和接收机前端的固有非线性。为了填补这一空白，本文提出了一种新的数字非线性干扰消除技术，以减轻功率放大器（PA）引起的FD收发器中的非线性SI。该技术是基于建模的非线性SI信道，这是由非线性PA，线性多径SI信道，和RF SI消除器，与并行Hammerstein非线性。从建模，并适当的参数估计，已知的发送数据，然后处理与开发的非线性并行Hammerstein结构和抑制从接收机路径在数字基带。结果表明，与现有的线性SI消除方法相比，在PA的给定IIP3图的情况下，所提出的技术能够使用更高的发射功率。或者，对于给定的最大发射功率电平，可以使用较低质量的PA（即，低IIP3）。
2014-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Non-Linear Digital Self-Interference Cancellation for In-Band Full-Duplex Radios Using Neural Networks
全双工系统需要非常强的自干扰消除以便正确地操作，并且自干扰信号的很大一部分是由于各种收发器损伤所产生的非线性效应。因此，单独的线性消除通常是不够的，并且在文献中已经提出了复杂的非线性消除算法。在这项工作中，我们研究了使用神经网络作为替代传统的非线性消除方法，是基于多项式基函数。全双工测试平台的测量结果表明，一个小而简单的前馈神经网络抵消器的工作非常好，因为它可以匹配的多项式非线性抵消器的性能与显着降低计算复杂度。
2018-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Self-Interference Cancellation Using Time-Domain Phase Noise Estimation in OFDM Full-Duplex Systems
在全双工系统中，振荡器相位噪声（PN）问题被认为是自干扰消除（SIC）阶段可能面临的瓶颈挑战，特别是当部署正交频分复用（OFDM）传输方案时。相位噪声如果在SIC技术之前或期间不被减轻，则会显著降低SIC性能。振荡器相位噪声的存在对传输的数据符号具有不同的影响，如共同相位误差（CPE）和载波间干扰（ICI）。然而，相位噪声可以在时域或频域中以数字方式估计和减轻。通过这项工作，我们提出了一种新的和简单的时域自干扰（SI）相位噪声估计和缓解技术。该算法的灵感来自于时域中的维纳滤波。仿真结果表明，与现有的时域或频域PN抑制方案相比，该算法在计算复杂性上有明显的降低，具有更好的性能。
2016-03-17 cs.IT math.IT
Nonlinear Self-Interference Cancellation for Full-Duplex Radios: From Link- and System-Level Performance Perspectives
LTE演进的一项有前途的技术是全双工无线电，这一创新有望使频谱效率翻倍。为了在实践中实现全双工，主要的挑战是克服自干扰，为了做到这一点，研究人员已经开发了自干扰消除技术。由于大多数无线收发器使用功率放大器，特别是在蜂窝系统中，研究人员揭示了非线性自干扰消除的重要性。在这篇文章中，我们首先探讨了几种非线性数字自干扰消除技术。然后，我们提出了一个低复杂度的预校准为基础的非线性数字自干扰抵消技术。接下来，我们讨论关于参考信号分配和每种技术的开销的问题。对于性能评估，我们通过实时原型和链路/系统级仿真进行了广泛的测量。对于链路级分析，我们测量每种技术的消除自干扰量。我们还通过基于3D光线跟踪的模拟来评估系统级性能。数值结果证实了显着的性能改善，即使在干扰有限的室内环境中的半双工系统。
2017-02-15 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Low-Complexity Self-Interference Cancellation for Full-Duplex MIMO Small Cells
自干扰（SI）如果不被适当地消除，则会显著地限制全双工（FD）无线电设备的性能。接收链处的现有技术SI消除（SIC）技术隐式地设置设备的发射功率的上限。本文从这一观察出发，提出了一种FD多天线无线电的发射波束成形设计：i）利用接收机的固有SIC功能和信道状态信息; ii）利用多天线在空间SIC方面的潜力。所提出的解决方案不仅最大化吞吐量，同时符合FD器件的SIC要求，而且还具有非常低的复杂性，使其在处理时间和功耗要求方面优于最先进的同行。数值结果表明，我们的发射波束成形设计实现了显着的增益相对于应用迫零SI信道时，发射天线的数量是小到中等，这使得它特别吸引人的FD小小区基站。
2016-02-19 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
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
Robust Transceiver Design for IRS-Assisted Cascaded MIMO Systems
针对无法解决的系统不确定性的稳健收发器设计对于可靠通信至关重要。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继，和目的地配备了多个天线。此外，智能可重构表面（IRS）的建立，以消除RSI尽可能。所考虑的解码和转发（DF）混合中继可以工作在半双工或全双工模式，和模式的变化自适应地依赖于RSI强度。我们研究了一个强大的收发器的设计问题，最大限度地提高吞吐率对应的最坏情况下的RSI下的自干扰信道的不确定性约束。据我们所知，这是第一个工作，使用IRS的RSI消除MIMO全双工DF中继系统。所得到的问题是一个非凸优化问题，其中非凸目标是在半定矩阵锥上优化的。我们提出了一个封闭的下限IRS最坏情况下的RSI取消。最后，我们展示了一个重要的结果，对于最坏的情况下，IRS可以是有益的，只有当IRS元素的数量至少是一样大的干扰信道的大小。此外，提出了一种新的方法，基于优化理论的最佳响应的发射机和继电器对最坏情况的RSI。此外，我们提出了一个多层次的注水算法，以获得一个局部最优解迭代。最后，我们得到的见解在中继输入前端和输出前端的最佳天线分配，中继接收和传输，分别。
2022-08-04 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Full-Duplex MIMO Ad-Hoc Network with Limited Self-Interference Cancellation
在本文中，我们提出了一种联合收发器波束成形设计，同时减轻自干扰（SI）和部分节点间干扰的全双工多输入多输出的ad-hoc网络，然后推导出相应的网络的传输容量上限（TC-UB）。在特定收发天线配置的条件下，我们允许SI效应在发射端被消除，并且在接收端提供额外的自由度以用于更多的节点间干扰消除。此外，由于所提出的波束成形设计和不完美的SI信道估计，获得TC-UB的传统方法是不适用的。这促使我们利用占主导地位的区域加上牛顿-拉夫森方法迭代制定TC-UB。结果表明，当接收天线数目较少时，推导的TC-UB与实际的TC-UB非常接近。此外，我们提出的波束形成设计优于现有的波束形成策略，FD模式的工作比HD模式在低信噪比区域。
2018-09-09 cs.IT math.IT
A Comparative Study of Analog/Digital Self-Interference Cancellation for Full Duplex Radios
自干扰（SI）是全双工无线电的主要障碍。为了克服SI，研究人员提出了几种模拟和数字域自干扰消除（SIC）技术。数字消除的效果取决于模拟消除的结果。因此，要分析SIC的整体性能，应该以综合的方式进行分析。在本文中，我们建立了一个模拟器，可以分析模拟和数字SIC技术的性能。通过该模拟器，我们可以分析各种系统参数下的整体SIC性能，例如模数转换器（ADC）的分辨率和/或功率放大器（PA）的非线性。我们的模拟器，我们期望的配置和调整算法的有源模拟消除器可以在真正的硬件实现之前进行优化。
2019-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
Self-Interference Cancellation for Full-Duplex Massive MIMO OFDM with Single RF Chain
本文针对单射频链全双工大规模MIMO OFDM系统中的相位噪声问题，提出一种加权线性自干扰信道估计器以最小化残余自干扰功率，仿真表明其在强自干扰和低振荡器质量下显著优于传统最小二乘估计器。
2023-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Application of ICA on Self-Interference Cancellation of In-band Full Duplex Systems
本文提出了一种改进的快速独立分量分析（FICA）算法来解决带内全双工（IBFD）通信系统中的自干扰消除（SIC）问题。为了适应实值盲源分离（BSS）算法，对复混合问题进行了数学描述。此外，我们提出了一种方法来估计模糊因子与ICA集总在一起的通道和剩余的分离误差。在FD平台上进行了实验，其中基于FICA的BSS被应用于频域中的SIC。实验结果表明，优越的性能相比，最小二乘SIC高达6 dB的SNR增益。
2020-01-03 cs.IT eess.SP 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
Full Duplex Assisted Inter-cell Interference Cancellation in Heterogeneous Networks
研究异构网络中宏基站对微微用户设备的跨层小区间干扰抑制问题。不同于现有的ICI避免方案，如增强型ICI消除（eICIC）和协调波束成形，通常在MBS上操作，我们提出了一个全双工（FD）辅助ICI消除（fICIC）方案，它可以在每个微微BS（PBS）单独操作，是透明的MBS。fICIC的基本思想是在PBS处应用FD技术，使得PBS可以发送期望的信号并同时将监听的跨层ICI转发给PUE。我们首先考虑窄带单用户情况，其中MBS服务单个宏UE，并且每个PBS服务单个PUE。我们得到了最优fICIC方案的封闭解，并分析了其在ICI占优情形下的渐近性能。然后，我们调查一般的窄带多用户的情况下，MBS和PBS服务于多个UE。我们设计了一个低复杂度的算法来优化fICIC，旨在最大化的下行链路和速率的PUE受到用户公平性约束。最后，研究了fICIC在宽带系统中的推广。仿真验证了分析结果，并证明了fICIC在减轻跨层ICI方面的优势。
2015-10-26 cs.IT math.IT
State-Space Adaptive Nonlinear Self-Interference Cancellation for Full-Duplex Communication
全双工传输包括在相同频带上同时发送和接收的能力。它允许更有效地利用频谱资源，但提出了强自干扰（SI）的挑战。SI的消除通常被实现为多阶段方法。本文提出了一种新的数字域自适应SI抵消算法，并对现有的自适应抵消技术进行了全面的分析。受回声控制研究进展的启发，本文提出了一种级联结构非线性SI通道的复合状态空间模型。我们推导出一个SI消除算法，该算法可以识别复合状态的线性和非线性元素。在每个自适应周期中，通过DFT域中的卡尔曼滤波器分别连续地估计它们。我们表明，这种适应可以支持先验信号正交化和解码的信号的兴趣（SoI）。在我们的仿真结果中，我们通过评估残留干扰，系统辨识精度和通信速率来分析性能。根据结果，我们提供了系统设计的建议。在输入正交化的情况下，级联结构的卡尔曼滤波器解决方案以低计算复杂性提供最佳性能。在这种配置中，性能与单片（并行）卡尔曼滤波器或递归最小二乘（RLS）算法的性能一致。我们表明，基于卡尔曼的算法是优于RLS在时变条件下，如果SoI解码，并以这种方式所需的协方差信息的卡尔曼滤波器可以提供给它。
2018-06-04 cs.IT math.IT
Secure Beamforming in Full-Duplex SWIPT Systems With Loopback Self-Interference Cancellation
由于无线信道的广播性质，安全性是全双工（FD）通信系统中的关键问题。针对具有自干扰抵消功能的频分多址无线信息与功率同步传输（FD-SWIPT）系统，提出了信息与人工噪声波束赋形向量的联合设计方法。为了保证FD-SWIPT系统的高安全性和能量收集性能，所提出的设计被公式化为能量传送率约束下的保密率最大化问题。虽然保密率最大化问题是非凸的，我们解决它通过半定松弛和二维搜索。我们证明了我们所提出的算法的最优性，并通过模拟展示其性能。
2018-01-08 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Operations in Wireless Powered Communication Networks
在本文中，无线供电通信网络（WPCN）组成的混合接入点（H-AP）和多个用户设备（UE），所有这些都在全双工（FD），进行了描述。我们首先提出一种收发器结构，其使得每个UE的FD操作能够同时在下行链路（DL）中接收能量并在上行链路（UL）中发送信息。然后，我们在所提出的UE收发器中提供能量使用模型，该模型考虑了从发送链到接收链的能量泄漏。它示出了使用建议的FD UE的FD WPCN的吞吐量可以最大化通过最优地分配UL传输时间的UE通过解决凸优化问题。仿真结果表明，所提出的FD UE的使用有效地提高了吞吐量的WPCN与实际的自干扰消除（SIC）能力在H-AP。通过当前的SIC技术将残余自干扰的功率降低到背景噪声的水平，与使用HD UE和HD WPCN的传统FD WPCN相比，使用FD UE的拟议FD WPCN分别实现了18%和25%的吞吐量增益。
2017-06-27 cs.IT math.IT
Resilient Full-Duplex ISAC in the Face of Imperfect SI Cancellation: Globally Optimal Timeslot Allocation and Beam Selection
针对非理想自干扰消除下的全双工ISAC系统无线资源管理问题，提出将联合时隙分配与波束选择的MINLP重构为MILP的方法，可得到全局最优解，提升系统效率与抗残余自干扰能力。
2025-10-22 cs.IT eess.SP 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
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
DSIC: Deep Learning based Self-Interference Cancellation for In-Band Full Duplex Wireless
带内全双工无线通信由于其频谱利用率的巨大潜力，在未来的无线通信和网络中受到极大的关注。然而，IBFD无线受到其关键挑战的限制，即自干扰。因此，有效的自干扰消除是实现IBFD无线的关键。本文提出了一种基于深度学习的实时非线性自干扰抵消解决方案。在该解决方案中，自干扰信道由深度神经网络（DNN）建模。首先收集同步的自干扰信道数据以训练自干扰信道的DNN。之后，训练的DNN用于消除无线节点处的自干扰。该解决方案已在USRP SDR测试平台上实现，并在现实世界中的多个场景中进行了评估，在传输信息（包括数字，文本以及图像）时具有各种调制。它导致在数字消除中的17dB的性能，这非常接近于自干扰功率，并且几乎消除了测试床中SDR节点处的自干扰。该解决方案在许多情况下和不同的调制方案下产生平均8.5%的比特出错率（BER）。
2018-11-05 cs.IT cs.NI math.IT
Achievable Degrees of Freedom for Closed-form Solution to Interference Alignment and Cancellation in Gaussian Interference Multiple Access Channel
已经提出了一种干扰对准（IA）和干扰消除（IC）的组合技术，称为干扰对准和消除（IAC）方案，以改善IA上的总可实现自由度（DoF）。由于在给定的DoF元组下求解收发器或通过IA（或IAC）最大化一般系统配置中的总可实现DoF是NP难的，因此不能在多项式时间内获得最佳收发器。同时，已知通过采用符号到符号（STS）对准结构，可以为IAC设计封闭形式但次优的收发器。由于其性能还不知道，我们的目标是获得总的自由度，可以实现这样的次优，但封闭形式的IAC收发器的高斯干扰多址接入信道与K个接收机和J个用户（发射机），每个M个天线。我们的分析表明，所考虑的封闭形式的IAC收发器可以实现2 M的最大总可实现DoF，这比经典IA中实现的DoF更大，例如，2 MK/（K+1）DoF，其中每个链路具有相同的目标DoF。此外，考虑到NP-困难的推导最大的总可实现的自由度与最佳的IAC收发器，其上限已被推导出与我们的封闭形式的IAC收发器的结果进行比较。数值结果表明，当多址接入信道数较小时，K <=4。
2019-08-01 cs.IT eess.SP 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
Full Duplex Wireless Communications for Cognitive Radio Networks
动态频谱接入作为认知无线电网络（CRN）中的一个关键技术，需要对动态频谱接入进行精心设计，以最小化对\emph{primary}（licensed）用户的干扰和时延。动态频谱接入中的主要挑战之一是确定\emph{secondary}（未许可）用户何时可以使用频谱。特别地，当次用户正在使用频谱时，如果主用户变得活跃以使用频谱，则次用户通常难以即时检测到主用户，从而对主用户造成意外的干扰和延迟。次用户不能立即检测到主用户的存在，因为次用户不能在其传输的同时检测到频谱。为了解决这个问题，我们提出了全双工无线通信方案的CRN。特别是，我们采用的干扰消除（AC），射频干扰消除（RIC），和数字干扰消除（DIC）技术的次要用户，使次要用户可以扫描活动的主要用户，而它正在发送。一旦检测到主用户的存在，次用户将立即释放频谱，以避免对主用户的干扰和延迟。分析了全双工无线CRN中主用户的丢包率，并与半双工无线CRN中主用户的丢包率进行了比较。我们的分析和模拟表明，使用我们开发的无线全双工CRN，与使用半双工CRN的主用户相比，主用户的分组丢失率可以显着降低。
2011-04-30 cs.IT math.IT
