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
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
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
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
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
Sliding Window Spectrum Sensing for Full-Duplex Cognitive Radios with Low Access-Latency
在认知无线电系统中，次用户（SU）收发器未能及时腾出信道可能会为主用户或高优先级用户（PU）引入显著的接入延迟。在传统的认知无线电系统中，回退延迟由于仅允许以周期性间隔进行感测的帧结构而加剧。已经建议使用自干扰抑制的并发传输和感测来提高认知无线电系统的性能，从而允许在帧内的多个点处进行决策。在本文中，我们提出了一个滑动窗口全双工模型，允许决定采取一个样本一个样本的基础上扩展这种方法。我们还推导出现有的和建议的计划的访问延迟。我们的结果表明，与现有的时隙全双工方案相比，滑动方案的接入延迟降低了2.6倍，与半双工认知无线电系统相比，降低了约16倍。此外，所提出的方案是显着更有弹性的残余自干扰的破坏性影响相比，以前的方法。
2016-09-05 cs.IT math.IT
Fundamental Properties of Full-Duplex Radio for Secure Wireless Communications
本文在简单实用的条件下，给出了全双工无线保密通信的一些基本特性。特别是，我们考虑两个单天线无线电（Alice和Bob）之间的无线信道对来自未知位置的未知数量的单天线窃听者（Eves）的保密容量领域，其中Alice和Bob对Eves的大规模衰落信道状态信息的知识为零（除了模型）。这些属性显示了保密容量如何根据任何Eve的位置分布，全双工无线电应用的最佳干扰功率如何随各种参数而变化，以及最坏的情况有多坏或多好。特别是，这些属性示出了自干扰消除/抑制的质量如何影响保密能力领域的各个方面。串通的夏娃和非串通的夏娃的情况下，分别处理，但连贯。对于非合谋的Eves，渐近恒定领域的保密能力。对于这两种情况下，我们也处理子情况或没有小规模衰落。
2017-11-27 cs.IT 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
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
Hybrid Precoding and Combining for mmWave Full-Duplex Joint Radar and Communication Systems under Self-Interference
本文针对毫米波全双工联合雷达与通信系统，提出基于广义特征值的混合预编码与模拟合并设计，在保证雷达增益和通信速率的同时有效抑制自干扰，并通过OFDM雷达实现高精度目标距离与速度估计。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Duplex Mobile Device - Pushing the Limits
在本文中，我们解决了\emph{mobile full-duplex devices}中发射机-接收机隔离的挑战，该解决方案基于共享天线的收发机架构。首先，需要自适应模拟RF消除电路，因为跟踪时变自干扰耦合特性的能力在移动设备中至关重要。此外，由于移动规模的设备通常在高度非线性的低成本RF组件下工作，因此还需要新颖的自适应非线性DSP方法来实现数字基带的最终自干扰抑制。除了描述上述先进的电路和信号处理解决方案外，还提供了完整演示器实施的全面RF测量结果，证明了在80 MHz波形带宽上使用高度非线性发射机功率放大器的有源RF消除超过40 dB。测量的例子也证明了良好的自愈特性的控制回路对快速变化的耦合通道。此外，当与非线性数字消除处理互补时，尽管自干扰具有苛刻的非线性性质，但残余自干扰水平被推低至演示系统的本底噪声。这些发现表明，部署全双工原理在移动设备中确实也是可行的，因此是一种潜在的技术，例如，5G及以上无线电系统
2016-05-16 cs.IT math.IT
Low-complexity End-to-End Performance Optimization in MIMO Full-Duplex Relay Systems
在本文中，我们处理的部署全双工中继放大转发（AF）合作网络与多天线终端。与以往的研究相比，集中在中继节点处的干扰（LI）的空间缓解，联合预编码/解码设计，最大限度地提高端到端（E2 E）的性能进行了研究。建议的预编码采用秩1迫零（ZF）LI抑制在中继节点，并通过求解适当的优化问题推导出封闭形式。为了进一步降低系统复杂度，研究了全双工AF协作系统的天线选择问题。我们调查不同的AS计划选择一个单一的发射天线在源和中继，以及一个单一的接收天线在中继和目的地。为了便于比较，精确的中断概率表达式和渐近近似的建议AS计划。为了克服零分集效应与AS操作，一个简单的功率分配方案在中继节点也被调查，其最佳值解析推导。数值和仿真结果表明，联合ZF预编码显着提高e2 e的性能，而AS方案是有效的解决方案，具有严格的计算约束的情况下。
2013-11-14 cs.IT math.IT
Throughput Analysis and Optimization of Wireless-Powered Multiple Antenna Full-Duplex Relay Systems
我们考虑一个全双工（FD）解码和转发系统，其中的时间交换协议是由多天线中继接收能量从源和发送信息到目的地。瞬时吞吐量最大化，通过优化接收和发送波束形成器在中继和时间分割参数。我们研究最优和次优方案。在某些情况下，最优方案中的重新表达的问题在发射波束形成器方面实现了封闭形式的解决方案。在其他情况下，优化问题被制定为半定松弛问题，并且总是保证秩一最优解。在次优方案中，波束形成器使用最大比合并、迫零和最大比传输来获得。当波束形成器有封闭形式的解决方案，可实现的瞬时和延迟约束的吞吐量的分析特征。我们的研究结果表明，波束成形增加了FD中继的能量收集和环路干扰抑制能力。此外，仿真结果表明，选择的线性处理方案以及时间分裂起着关键作用，在确定FD增益。
2016-01-30 cs.IT math.IT
Can Dynamic TDD Enabled Half-Duplex Cell-Free Massive MIMO Outperform Full-Duplex Cellular Massive MIMO?
我们考虑一种支持动态时分双工（DTDD）的无小区大规模多输入多输出（CF-mMIMO）系统，其中每个半双工（HD）接入点（AP）基于用户设备（UE）的数据需求被调度为在上行链路（UL）或下行链路（DL）模式下操作，目标是最大化总UL-DL频谱效率（SE）。我们开发了一种新的，低复杂度，贪婪算法的组合AP调度问题，与理论上建立的最优性保证，通过显示的下限的总和UL-DL SE是子模块化。我们还考虑了UE之间的导频序列重用以限制信道估计开销。在CF系统中，所有AP估计来自每个UE的信道，使得导频分配问题不同于蜂窝情况。我们开发了一种新的算法，迭代最大限度地减少跨UE的导频污染。我们比较我们的解决方案的性能，无论是理论上和通过模拟，对全双工（FD）多小区mMIMO系统。我们的研究结果表明，由于在中央处理单元的信号的联合处理，CF-mMIMO与动态高清AP调度显着优于蜂窝FD-mMIMO的总和SE和90%的可能SE。因此，DTDD使能的HD CF-mMIMO是蜂窝FD-mMIMO的有前景的替代方案，而无需用于自干扰抑制的硬件成本。
2022-05-21 cs.IT eess.SP 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
Joint Beamforming for RIS Aided Full-Duplex Integrated Sensing and Uplink Communication
本文针对全双工上行ISAC系统，提出联合优化波束赋形、RIS配置和用户功率分配的迭代算法，利用MM和PDD方法求解，并通过数值结果验证RIS对自干扰抑制和感知性能的提升。
2023-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation and Rate Gains in Practical Full-Duplex Systems
全双工通信具有大幅提高无线网络吞吐量的潜力。然而，全双工的好处仍然没有得到很好的理解。在本文中，我们描述了单通道和多通道使用情况下的全双工速率增益。对于单信道的情况下，我们量化的剩余的自干扰和SNR值的函数的速率增益。我们还提供了一个充分条件下，在全双工信道上的上行链路和下行链路速率的总和是凹的发射功率电平。基于这些结果，我们考虑多通道的情况。对于这种情况，我们引入了一个新的小形状因子的现实模型（例如，智能手机）全双工接收器，并通过测量证明其精度。我们研究的问题，联合分配功率电平到不同的信道，并选择最大的自干扰抑制的频率，其中的目标是最大化的总和，在上行链路和下行链路的OFDM信道的速率。我们开发了一个多项式时间的算法，这是几乎在实践中最优的非常温和的限制。为了减少运行时间，我们开发了一个高效的近似最优算法下的高信干噪比近似。最后，我们通过数值评估展示了不同用例中的容量增益，并深入了解了剩余自干扰和无线信道状态对性能的影响。
2016-06-08 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Millimeter-Wave Communication
全双工（FD）传输的频谱效率翻倍的潜力促使我们研究FD毫米波（FD-mmWave）通信。为了在毫米波波段中实现FD传输，我们首先介绍用于FD-mm波传输的可能的天线配置。结果表明，与微波频段FD通信的情况下，与单独的Tx/Rx天线阵列的配置出现更灵活的自干扰（SI）的抑制，但它可能会增加一些成本和面积与相同的阵列。然后，我们用单独的Tx/Rx阵列对毫米波SI信道进行建模，其中视线（LOS）路径采用近场传播模型，并且发现用单独的Tx/Rx阵列建立的LOS-SI信道也显示出空间稀疏性。基于SI信道，我们进一步探索通过信号处理来减轻SI的方法，并且我们专注于FD-mmWave通信中的新的消除方法，即，波束形成抵消围绕波束形成向量的恒定幅度（CA）约束，我们提出了几种候选解决方案。最后，我们考虑了FD-mmWave多用户场景，并表明即使在FD-mmWave蜂窝系统中没有FD用户，FD基站中仍然可以利用FD优势。还讨论了候选解决方案，以同时减轻SI和多用户干扰（MUI）。
2017-09-23 cs.IT math.IT
Pinching Antenna-Assisted Full-Duplex Communication Systems
Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）
针对全双工通信中自干扰抑制难题，提出夹捏天线系统辅助的FD架构，通过动态调整天线位置与波束赋形协同，联合优化天线位置、波束赋形和功率分配，显著提升和速率并有效抑制自干扰。
2026-09-25 cs.IT math.IT
Exploiting Full-duplex Receivers for Achieving Secret Communications in Multiuser MISO Networks
我们考虑一个广播信道，其中一个多天线发射机（爱丽丝）发送$K$机密信息信号的$K$合法用户（鲍勃）在存在的$L$窃听者（伊夫）。Alice使用MIMO预编码来生成信息信号以及她自己的（基于Tx的）友好干扰。通过MIMO迫零来去除每个Bob处的干扰。然而，这在每个Bob周围留下了一个“脆弱区域”，可以被附近的Eve利用。我们解决这个问题，通过增强Tx为基础的友好干扰（TxFJ）与Rx为基础的友好干扰（RxFJ），由每个鲍勃。具体地，每个Bob使用自干扰抑制（SIS）来发送友好干扰信号，同时在相同信道上接收信息信号。我们最小化的权力分配给信息，TxFJ，和RxFJ信号在给定的保证下，对每个鲍勃的个人保密率。当窃听者的信道状态信息是已知的/未知的情况下，该问题得到解决。仿真结果表明了该方法的有效性。此外，我们讨论了如何调度传输时的速率要求需要得到满足的平均，而不是瞬间。在特殊情况下，调度算法，只服务于最强的接收器的性能优于一个调度所有接收器。
2017-01-09 cs.IT 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
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
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
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
Partial-Duplex Amplify-and-Forward Relaying: Spectral Efficiency Analysis under Self-Interference
我们提出了一种新的放大转发继电器的操作模式，其中继电器的输入和输出信号的频谱部分重叠。该部分双工中继模式包括作为特定情况的半双工和全双工。通过将部分双工中继视为一个带宽保持的线性周期时变系统，分析了存在自干扰时的频谱效率。与以前的作品相比，自干扰被认为是一个有用的信息承载组件，而不是简单地同化为噪声。这种方法表明，之前关于自干扰对（全双工）中继性能影响的结果过于悲观。基于频域解释的自干扰的影响，一些次优解码架构在目的节点也进行了讨论。据发现，部分双工中继模式可以提供一个有吸引力的折衷之间的频谱效率和接收机的复杂性。
2017-08-21 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
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
Successive Decode-and-Forward Relaying with Reconfigurable Intelligent Surfaces
连续中继（SR）网络的主要优点是它们能够用半双工（HD）中继来模拟全双工（FD）操作。然而，这种方案带来的主要挑战是相关的中继间干扰（IRI）。在这项工作中，我们提出了一个可重构的智能表面（RIS）增强SR网络，其中一个RIS部署在两个中继节点附近，以提供IRI的空间抑制，并最大限度地提高所需信号的增益。由此产生的最大最小优化问题，联合相移设计的两个RISs首先通过半定规划（SDP）的方法来解决。在此基础上，提出了一种适合于实时实现的低复杂度粒子群优化算法。数值结果表明，即使是相对较小的RISs可以提供显着的增益在SR网络的可实现的速率，和建议的PSO计划可以实现接近最优的性能。
2021-09-11 cs.IT math.IT
Digital Self-Interference Cancellation for In-Band Full-Duplex Systems Based on Transformer Neural Operators
Sichuan University（四川大学）
本文针对带内全双工系统的数字自干扰消除问题，提出基于Transformer神经算子的算子学习框架，在30 dB SIR下较传统方法提升5--15 dB消除性能，可在宽干扰范围实现稳定消除。
2026-10-15 cs.IT cs.LG 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
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
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
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
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 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
Hybrid Duplex Switching in Heterogeneous Networks
本文提出了一种基于接收功率的混合双工方案。在所提出的方案中，每个用户的双工模式（半双工或全双工）可以根据来自其服务基站（BS）的接收功率进行切换。利用\emph{inhomogeneous}泊松点过程分析了下行信道和上行信道的信干噪比和频谱效率。此外，确定双工模式切换的功率阈值的和速率最大化，这是一个非线性整数规划问题，并提出了一种贪心算法来解决这个问题。理论分析和所提出的算法进行了评估，通过数值模拟。仿真结果表明，所提出的混合双工方案优于半双工或全双工HetNet方案。
2016-08-22 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
