Virtual Full-Duplex Wireless Communication via Rapid On-Off-Division Duplex
本文介绍了一种新的范式设计的物理层和介质访问控制（MAC）层的移动自组织或对等网络形成的半双工无线电。配备有这种无线电的节点不能以相同的频率同时发送和接收有用的信号。与传统设计不同，在传统设计中，节点的传输帧被调度为远离其接收，每个节点在每个帧间隔上通过随机生成的开-关双工掩码（或签名）来发送其信号，并通过其自己的每个关时隙来接收信号。这被称为快速开关分双工（RODD）。在单个帧的时段上，每个节点可以向其对等体中的一些或全部对等体发送消息，并且可以同时从每个对等体接收消息。因此，RODD使用半双工无线电实现虚拟全双工通信，并且可以显著简化网络协议栈的更高层的设计。RODD的吞吐量进行了评估，在一些一般的设置，这是显着大于ALOHA。RODD是特别有效的情况下，占主导地位的业务是同时广播从节点到他们的一跳对等，如在自发的无线社交网络，紧急情况下或在战场上。重要的设计问题的对等发现，分布的开关签名，同步和错误控制编码也得到了解决。
2010-10-13 cs.IT cs.NI 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
Semantics-Division Duplexing: A Novel Full-Duplex Paradigm
本文提出语义分割双工（SDD）这一新型带内全双工范式，利用语义域处理抑制自干扰、区分期望语义并恢复信源，结合数字与语义域处理实现智能简洁通信，并通过理论与可视化结果验证其有效性。
2024-08-01 cs.IT eess.SP math.IT
Random Linear Network Coding For Time Division Duplexing: When To Stop Talking And Start Listening
提出了一种新的用于时分双工信道可靠通信的随机线性网络编码方案。该设置假设分组擦除信道，并且节点不能同时发送和接收信息。发送器在停止等待接收器确认（ACK）正确解码信息所需的自由度的数量（如果有的话）之前，连续地发送编码数据分组。我们提供了这个问题的分析表明，有一个最佳数量的编码数据包，在平均完成时间方面，要发送之前停止听。该数目取决于延迟、数据包擦除和ACK擦除的概率以及接收器解码数据所需的自由度的数目。该方案在完成固定数量的数据分组的传输的平均时间方面是最优的。我们表明，它的性能是非常接近的全双工系统，而传输不同数量的编码数据包可能会导致大的性能下降，特别是如果延迟很高。此外，我们研究了我们的方案的吞吐量性能，并将其与现有的半双工Go-back-N和选择性重传ARQ方案进行比较。数值结果表明，在大多数情况下，我们的方案具有相似的性能选择性重复和相当的性能增益时，延迟和分组错误概率高。
2008-09-13 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of Spatial Self-Interference Suppression for In-Band Full-Duplex with Inter-node Interference
我们研究了一个三节点网络，其中一个全双工基站与一个上行链路和一个下行链路半双工节点通信。在该网络中，存在自干扰和节点间干扰。我们使用基于天线理论的信道模型来研究这种网络的空间自由度，并研究空间隔离是否以及在多大程度上优于时分（即半双工）对应。使用自由度分析，我们表明，空间隔离优于时间分割，除非散射到预期用户的对象的角展重叠的对象，背散射到接收器的传播。
2016-06-18 cs.IT math.IT
Multicarrier-Division Duplex for Solving the Channel Aging Problem in Massive MIMO Systems
训练和数据传输的分离以及频繁的上行链路/下行链路（UL/DL）切换使得基于时分双工（TDD）的大规模多输入多输出（mMIMO）系统由于导致严重的信道老化而在快速时变场景中不太胜任。为此，引入了与两种类型的精心设计的帧结构相关联的多载波分双工（MDD）mMIMO方案，用于在快速时变信道上通信时对抗信道老化。为了与TDD进行比较，给出了与3GPP标准相关的相应帧结构及其变体形式。引入MDD特定的通用维纳预测器和决策指导维纳预测器来分别在时域中基于UL导频和在频域中基于检测到的UL数据预测信道状态信息，考虑残余自干扰（SI）的影响。此外，通过应用迫零预编码和最大比合并，推导出了时变信道下TDD和MDD系统所能达到的速率下界的闭式近似。我们从这项研究的主要结论是，MDD，赋予全双工的能力，但比带内全双工（IBFD）的SI消除的需求较少，优于传统的TDD和IBFD在对抗信道老化。
2022-05-05 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
On Dynamic Time Division Duplex Transmissions for Small Cell Networks
出于动态时分双工（TDD）的好处，在本文中，我们使用一个统一的框架来研究在同构小小区网络（HomSCN）中应用动态TDD的技术问题，以及将动态TDD引入异构网络（HetNets）的可行性。首先，分析了HomSCN，并且提出了动态地并且独立地调度DL和UL子帧的小小区BS调度器，使得可以实现DL和UL业务之间的负载均衡。此外，各种链路间干扰抑制（ILIM）计划，以及它们的组合，的有效性进行了系统的研究和比较。此外，部分干扰消除（IC）的有趣的可能性也进行了探讨。其次，基于所提出的方案，研究了动态TDD与小区范围扩展（CRE）和几乎空白子帧（ABS）在HetNet中的联合操作。在这方面，提出了小小区中的调度策略和用于在动态TDD操作下导出适当的宏小区业务卸载和ABS占空比的算法。此外，全IC和部分IC计划的动态TDD在HetNet的调查。用户设备（UE）的数据包吞吐量性能的建议/讨论的计划基准使用系统级仿真。
2020-06-26 cs.IT math.IT
Channel Covariance Estimation in Massive MIMO Frequency Division Duplex Systems
在频分双工（FDD）模式下的多用户Massive MIMO系统中，信道协方差是获取瞬时信道状态信息（CSI）的关键因素。在此上下文中，信道互易性不成立，并且通常预期关于下行链路信道的协方差信息必须由用户设备（UE）估计并反馈。作为另一种CSI获取技术，我们建议根据观测到的上行链路协方差来推断下行链路协方差。该推断过程依赖于上行链路/下行链路协方差矩阵的字典，以及对应的黎曼空间中的插值;一旦字典已知，估计就不依赖于来自UE的任何形式的反馈。在这篇文章中，我们提出了几种不同的插值方法，并通过模拟对它们进行基准测试。
2016-02-18 cs.IT math.IT stat.AP
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
Spectral-Efficiency of Cell-Free Massive MIMO with Multicarrier-Division Duplex
提出了一种基于多载波分双工（MDD）的无小区（CF）方案，即MDD-CF，其使得下行链路（DL）数据和上行链路（UL）数据或导频能够在分布式CF大规模MIMO（mMIMO）系统中在相互正交的子载波上并发地传输。为了证明MDD-CF的优势，我们首先研究了一个相干间隔（CT）与接入点（AP）的选择，功率和子载波分配的频谱效率（SE）的性能。由于制定的SE优化是一个混合整数非凸问题，是NP-难解决的，我们利用所涉及的变量之间的固有关联，将其转化为一个连续整数凹凸问题。然后，提出了一种二次变换（QT）辅助的迭代算法，以实现SE最大化。接下来，我们扩展我们的研究的情况下，一个无线电帧由几个CT间隔。在这方面，一种新的两相CT间隔（TPCT）的计划被设计为不仅提高SE在无线电帧，但也提供一致的数据传输在快速时变信道。相应地，为了便于优化，我们提出了一个两步迭代算法，通过建立TPCT中的两个阶段之间的连接，通过迭代因子。仿真结果表明，MDD-CF可以显着优于带内全双工（IBFD）-CF由于有效的干扰管理。此外，与时分双工（TDD）-CF相比，MDD-CF对高移动性场景更鲁棒，并且实现更好的SE性能。
2022-08-14 cs.IT eess.SP math.IT
Waveform Design Using Half-duplex Devices for 6G Joint Communications and Sensing
联合通信和感知是一种很有前途的6 G技术，挑战在于如何有效地将它们集成。现有的频分和时分共存的方法很难带来积分增益。直接使用正交频分复用（OFDM）进行感测需要复杂的带内全双工来消除自干扰（SI）。为了解决这些问题，本文提出了新的共存方案，以获得超感测范围（SSR）和简单的SI消除。SSR使JCS能够获得仅感知方案的感知范围，并与通信共享资源。提出了一种随机时分的超多普勒测距方法。还提出了柔性感测植入OFDM（FSIOFDM）。FSI-OFDM利用随机的检测时机获得超多普勒范围，利用固定的拖尾检测时机获得超距离范围。仿真结果表明，所提出的方案可以在有限资源的情况下获得SSR。
2022-01-04 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Duplex and Dynamic-TDD: Pushing the Limits of Spectrum Reuse in Multi-Cell Communications
虽然在蜂窝网络中全双工和动态时分双工有望提高频谱效率，但到目前为止，它们的潜力受到干扰增加的挑战。虽然以前的研究已经表明，自干扰可以被抑制到足够的水平，我们表明，交叉链路干扰的两种传输模式，特别是从基站到基站，是在多小区网络的剩余的挑战，限制了上行链路的性能。使用低复杂度的波束成形技术，我们表明，这种干扰可以减轻，全双工和动态时分双工可以大大增加多小区网络的容量。我们的研究结果表明，如果我们可以控制全双工的交叉链路干扰，那么我们可以几乎增加一倍的多小区网络容量以及用户吞吐量。因此，本文中的技术有潜力，使一个顺利的全双工引入蜂窝系统。
2020-10-21 cs.IT cs.NI eess.SP
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
Spatial-Temporal BEM and Channel Estimation Strategy for Massive MIMO Time-Varying Systems
针对时变环境下的多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种新的信道估计方法。我们引入了一种离散傅里叶变换（DFT）辅助的空时基扩展模型（ST-BEM）来降低上下行信道的有效维数，从而大大降低了训练开销和反馈开销。新提出的ST-BEM由于角度互易性而适用于时分双工（TDD）系统和频分双工（FDD）系统，并且可以通过快速傅立叶变换（FFT）有效地部署。各种数值结果证实了所提出的研究。
2016-10-29 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
Efficient use of paired spectrum bands through TDD small cell deployments
传统上，无线蜂窝系统已经被设计为在频分双工（FDD）配对频带中操作，该频分双工（FDD）配对频带为下行链路（DL）和上行链路（UL）通信两者分配相同量的频谱。这种设计在对称DL/UL业务条件下非常方便，因为它曾经是语音传输是主要服务的情况。然而，随着数据服务的大量出现，带来了DL和UL之间的大的不对称性，传统的FDD解决方案变得低效。在这方面，灵活的频谱分配概念旨在通过根据实际业务需求调整资源来导出用于改善频谱利用率的过程。在这项工作中，我们回顾了这些概念，并提出了在用于小eNB（SeNB）的未使用的资源上使用未配对的时分双工（TDD）频谱，使得与那些SeNB相关联的用户设备（UE）可以在DL或UL中被服务。该建议通过用户向基于TDD的系统卸载来消除基于FDD的系统中的饱和DL。从三个角度分析了灵活组网的概念：a）监管，b）长期演进（LTE）标准化，以及c）技术解决方案。
2016-12-07 cs.IT math.IT
Half-Duplex Base Station with Adaptive Scheduling of the in-Band Uplink-Receptions and Downlink-Transmissions
在本文中，我们提出了一种新的接收/发送方案的半双工基站（BS）。特别是，我们提出了一个半双工BS，采用带内上行链路接收从用户1和下行链路传输到用户2，这发生在不同的时隙。此外，我们提出了最佳的自适应调度的带内上行链路接收和下行链路传输的BS，使上行链路-下行链路的速率/吞吐量区域被最大化，上行链路和下行链路信道的中断概率被最小化。实际上，这导致根据带内上行链路接收和下行链路传输信道的质量来选择在给定时隙中BS应该从用户1接收还是向用户2发送。与利用传统全双工划分（FDD）基站实现的性能相比，可以突出两个主要增益：1）增加的上行链路-下行链路速率/吞吐量区域; 2）上行链路和下行链路信道两者的分集增益加倍。
2019-09-07 cs.IT math.IT
Full-Duplex Relaying in MIMO-OFDM Frequency-Selective Channels with Optimal Adaptive Filtering
当与传统的半双工或带外全双工对应物相比时，带内全双工传输允许中继站通过在相同频带中同时接收和发送而在理论上使其频谱效率加倍。因此，中继站所遭受的感应自干扰可能达到相当大的功率电平，这降低了解码转发（DF）中继站中的信号与干扰加噪声比（SINR），导致中继站性能下降。提出了一种宽带多输入多输出（MIMO）中继中自干扰问题的解决方法。所提出的方法在DF中继中使用时域消除，其中干扰信号的副本借助于估计干扰频率选择性信道的递归最小二乘（RLS）算法来创建。仿真结果表明，与典型的正交频分复用（OFDM）序列长度相比，其收敛平均时间可以忽略不计。此外，在OFDM传输的误码率（BER）和SINR进行评估，确认所提出的方法显着扩展的自干扰功率的范围，中继是有弹性的，当与其他缓解方案相比。
2015-07-29 cs.IT math.IT
Small Cell In-Band Wireless Backhaul in Massive MIMO Systems: A Cooperation of Next-Generation Techniques
大规模多输入多输出（MIMO）系统、密集小小区（SC）和全双工是下一代通信系统的三种候选技术。下一代技术的合作可以提供更多的好处，例如，大规模MIMO系统中的SC带内无线回程。本文介绍并比较了大规模MIMO系统中SC带内无线回程的三种策略，完全时分双工（CTDD）、零分双工（ZDD）和具有干扰抑制的ZDD（ZDD-IR）。仿真结果表明，SC带内无线回程具有提高大规模MIMO系统吞吐量的潜力。具体来说，在这三种策略中，CTDD是最简单的一种，可以实现可观的吞吐量提高。根据条件，利用SC处的自干扰消除能力，ZDD可以实现比CTDD更好的吞吐量，即使具有残留自干扰。此外，与ZDD相比，ZDD-IR需要BS处的额外干扰抑制过程，但其通常可以实现比CTDD和ZDD更好的吞吐量。
2015-12-09 cs.IT 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
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
Two Models for Noisy Feedback in MIMO Channels
在文献中已经广泛地研究了分别适用于FDD（频分双工）和TDD（频分双工）系统的两种不同的反馈模型。在本文中，我们比较了这两种模式的反馈的多样性复用的权衡在终端处的信道状态信息的变化量。我们发现，当所有的不完善占，在FDD系统中的最大可实现的分集阶数匹配的TDD系统中的分集阶数。TDD系统在更高的复用增益下实现更好的分集阶数。在FDD系统中，最大分集阶数可以仅用单个比特的反馈来实现。如果接收机不知道信道状态信息，则额外的反馈比特（完美或不完美）不影响分集阶数。
2008-11-26 cs.IT math.IT
Fast-Forward Relaying Scheme to Mitigate Jamming Attacks by Full-Duplex Radios
在这项工作中，我们解决了可靠的低延迟数据包的通信中存在的全双工对手，能够执行干扰攻击，同时也能够测量各种频段上的功率电平。由于存在一个强大的对手，首先，我们指出，传统的跳频没有帮助，因为未使用的频带可能无法使用，而且，受害者的频带之间的过渡将被检测到的全双工对手。识别这些挑战，我们提出了一个新的合作缓解策略，称为半相干快速转发全双工（SC-FFFD）中继技术，其中受害者节点，切换到一个新的频带时，寻求其现任用户的帮助，这也是一个全双工无线电，即时转发其消息到目的地使用他们的权力的一部分。同时，两个节点合作使用它们在被干扰频带上的剩余功率，以便吸引对手继续在同一频带上执行干扰攻击。使用开关键控（OOK）和相移键控（PSK）的调制方案在受害者和帮助节点，分别，我们推导出联合解码的两个节点的信息符号的错误概率的上限，并随后推导出解析解，以达到在两个频带之间的功率分配因子，以尽量减少两个节点的错误。我们还提出了广泛的仿真结果，各种信号噪声比的值和PSK星座，以展示所提出的方法的有效性。
2020-05-29 cs.IT math.IT
Full-Duplex eNodeB and UE Design for 5G Networks
自干扰消除（SIC）设计领域的最新进展使得能够开发全双工（FD）单天线和多天线系统。在本文中，我们提出了一种用于5G网络的FD eNodeB（eNB）和用户设备（UE）的设计。FD操作的使用使得能够同时进行带内上行链路和下行链路操作，从而将频谱需求减少一半。FD操作要求在上行链路和下行链路中对UE的相同子载波分配。长期演进（LTE）使用正交频分多址（OFDMA）用于下行链路。为了实现FD操作，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常规方法。利用信道互惠性，下行链路中基于奇异值分解（SVD）的波束成形允许多个用户（MU）在同一组子载波上操作。在上行链路中，使用频域最小均方误差（MMSE）均衡器以及最优排序连续干扰消除（SSIC-OO）算法来解耦在同一组子载波中操作的用户的信号。该工作包括分别针对下行链路和上行链路在UE和eNB处示出高效FD操作的仿真。
2015-06-06 cs.IT cs.NI math.IT
Lightweight Machine Learning for Digital Cross-Link Interference Cancellation with RF Chain Characteristics in Flexible Duplex MIMO Systems
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Key Laboratory of Universal Wireless Communications, Ministry of Education（教育部通用无线通信重点实验室）；State Key Laboratory of Network and Switching Technology（网络与交换技术国家重点实验室）；China Mobile Research Institute（中国移动研究院）
针对灵活双工 MIMO 系统中受射频链路非线性影响的交叉链路干扰，提出纳入 RF 特性的基站间信道模型及轻量级 FNN 干扰抵消器，在提升抵消性能的同时显著降低计算复杂度。
2023-04-23 cs.AI cs.IT math.IT
Multi-Objective Optimization for Energy-and Spectral-Efficiency Tradeoff in In-band Full-Duplex (IBFD) Communication
针对带内全双工（IBFD）正交频分多址接入（OFDMA）网络，考虑上下行链路用户的QoS，提出了一种同时实现能量效率（EE）和频谱效率（SE）最大化的功率和子信道联合分配方法.由此产生的优化问题是一个非凸的混合整数非线性规划（MINLP），这是一般难以解决的。为了达到EE和SE之间的平衡，我们重申这个问题作为一个多目标优化问题（MOOP），旨在最大限度地提高系统的吞吐量和最小化系统的功耗，同时。为此，采用ε约束方法将多目标优化问题转化为单目标优化问题（SOOP）。通过优化最小化（MM）方法的基础上，通过一个有效的解决方案来解决根本问题。此外，为了处理二进制子信道分配变量的约束，引入了惩罚函数。仿真结果揭示了有趣的权衡EE和SE之间。
2019-07-18 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
Achievable Sum Rates of Half- and Full-Duplex Bidirectional OFDM Communication Links
虽然全双工（FD）传输具有使系统容量加倍的潜力，但其实质性益处可能被实际收发器的自干扰（SI）和非理想性所抵消。在本文中，我们研究了半双工（HD）和FD传输的正交频分复用（OFDM），其中的非理想性考虑的可达和速率（ASR）。考虑了四种传输策略，即具有均匀功率分配（UPA）的HD、具有非UPA（NUPA）的HD、具有UPA的FD和具有NUPA的FD。对于四种传输策略中的每一种，制定优化问题以最大化其ASR，并相应地导出具有低复杂度的（次优/最优）解决方案。针对对称频率平坦/选择性信道和非对称频率选择性信道这三种典型信道进行了性能评估和比较。结果表明，所提出的解决方案的HD和FD传输可以实现接近最佳的性能。对于FD传动，在典型条件下可以得到最优解。此外，几个观察上的ASR性能的HD和FD传输。
2016-04-26 cs.IT math.IT
Optimal Resource Allocation in Full-Duplex Wireless-Powered Communication Network
研究了无线供电通信网络（WPCN）中的最优资源分配问题，其中一个混合接入点（H-AP）在下行链路（DL）向一组分布式用户广播无线能量，同时在上行链路（UL）通过时分多址（TDMA）接收来自用户的独立信息。我们设计了一个有效的协议，以支持同时无线能量传输（WET）在DL和无线信息传输（WIT）在UL的建议FD-WPCN。我们联合优化针对DL WET的H-AP和针对UL WIT的不同用户的时间分配以及在H-AP处随时间的发射功率分配，以最大化具有所收获能量的UL信息传输的用户的加权和速率。我们认为这两种情况下，完美和不完美的自干扰消除（SIC）在H-AP，我们获得最佳和次优的时间和功率分配的解决方案，分别。此外，我们认为半双工（HD）WPCN作为一个基线计划，并得出其最佳的资源分配解决方案。仿真结果表明，FD-WPCN优于HD-WPCN时，有效的SIC可以实现和更严格的峰值功率约束应用在H-AP。
2014-09-15 cs.IT math.IT
Achievable Rates of FDD Massive MIMO Systems with Spatial Channel Correlation
众所周知，具有i.i.d.与时分双工（TDD）系统相比，由于在发射机处获取信道状态信息（CSIT）的开销过大，因此，在本文中，我们研究了空间相关信道的FDD大规模MIMO系统的可达速率，考虑CSIT捕获维数损失，CSIT的不完善性和正则化迫零线性预编码器。通过合理设计下行信道训练序列和用户CSIT反馈码本，利用多用户空间信道相关性，优化了可达速率。我们比较我们的可实现的速率与TDD大规模MIMO系统，i.i.d. FDD系统和联合空分复用（JSDM）方案，通过基于流行的信道模型导出可实现速率的确定性等效。结果表明，基于所提出的特征空间信道估计方案，FDD系统和TDD系统之间的速率差距显着缩小，甚至在适度数量的基站天线接近。与JSDM方案相比，我们的方案实现了降维信道估计而无需信道预投影，并且在中等数量的天线和中等到大的信道相干时间下具有更高的吞吐量，尽管具有更高的计算复杂性。
2014-06-29 cs.IT math.IT
An Overview of Generalized Frequency Division Multiplexing (GFDM)
作为下一代无线通信的候选波形，广义频分复用（GFDM）具有一些良好的特性，使其具有良好的应用前景。本文系统地综述了GFDM的研究现状。我们从GFDM收发器及其主要组件开始，其中包括原型滤波器设计，低复杂度收发器实现和符号检测算法。然后，我们研究了GFDM的一些非理想问题，包括同步问题、信道估计和同相/正交（I/Q）不平衡补偿。最后，我们研究了基于GFDM的认知无线电和全双工无线电的应用，这两种无线电具有很高的频谱效率。
2020-08-20 cs.IT eess.SP math.IT
A Scalable Framework for CSI Feedback in FDD Massive MIMO via DL Path Aligning
与时分双工（TDD）系统不同，在频分双工（FDD）的情况下，下行链路（DL）和上行链路（UL）信道不再是互逆的。然而，一些长期参数，例如信道路径的时间延迟和到达角（AoA），仍然具有互易性。在本文中，通过有效地利用上述有限的互易性，我们解决了DL信道状态信息（CSI）反馈在一个实际的宽带大规模多输入多输出（MIMO）系统中工作在FDD模式。利用正交频分复用（OFDM）波形并假设频率选择性衰落信道，我们提出了一个可扩展的框架，用于DL导频设计、DL CSI获取以及UL中相应的CSI反馈。具体地，基站（BS）可以发送具有精心选择的相移的基于FFT的导频。然后，用户可以依赖于所谓的时域聚合信道（TAC），以根据其自己的关于DL信道的统计的知识或来自服务BS的指令来导出降低的维数的反馈。我们证明，每个用户可以只反馈一个标量数每个DL信道路径的BS恢复DL CSI。全面的数值结果进一步证实了我们的设计。
2016-12-30 cs.IT math.IT
On the Uplink Spectral Efficiency of Full-Duplex Cooperative OFDMA Systems
提出了一种适用于带内全双工蜂窝网络上行链路的资源分配算法。FD蜂窝网络被假设为基于正交频分多址（OFDMA）并且由与多个用户通信的基站组成。网络中的一些用户充当其他用户的中继，并帮助他们将数据传输到基站。这些继电器是FD并且基于放大和转发（AF）协议工作。通过合理选择中继节点，优化分配子载波和功率，使网络总速率最大化。在优化过程中，我们还对用户的服务质量（QoS）和功率施加了一些约束。提出了一种基于用户最大数据率的中继选择算法，并采用线性分配算法进行子载波分配。证明了所得到的优化问题可以转化为凸问题，因此可以用标准的数值方法求解。仿真结果验证了该方案对网络总速率和覆盖范围的影响。
2016-11-08 cs.IT math.IT
A Novel Hybrid Beamforming Algorithm with Unified Analog Beamforming by Subspace Construction Based on Partial CSI for Massive MIMO-OFDM Systems
混合波束成形（HB）已被广泛研究，以减少大规模多输入多输出（MIMO）系统中昂贵的射频（RF）链的数量。然而，先前关于HB的工作限于单个用户设备（UE）或单个UE组，采用不能应用于正交频分复用（OFDM）系统中在不同频率资源中服务的多个UE组的频率平坦的第一级模拟波束成形（AB）。针对大规模MIMO-OFDM系统，提出了一种基于所有用户空间协方差矩阵（SCM）知识的统一AB的HB算法，以支持多组用户。所提出的HB方法具有更少数量的RF链，可以实现超过95%的全数字波束成形性能。此外，提出了一种新的实用的子空间构造（SC）算法的基础上的部分信道状态信息来估计所需的SCM。所提出的SC方法可以提供超过97%的性能的完美SCM的情况下。利用所提出的方法，可以实现显著的成本和功率节省，而不会造成大的性能损失。此外，所提出的方法可以应用于大规模MIMO-OFDM系统中的时分双工和频分双工。
2016-11-02 cs.IT math.IT
Channel Estimation for Full-Duplex RIS-assisted HAPS Backhauling with Graph Attention Networks
İstanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Balıkesir University（巴勒克埃西尔大学）；Carleton University（卡尔顿大学）
本文首次将图注意力网络（GAT）用于信道估计。按照6G的期望，我们考虑了高空平台站（HAPS）安装的可重构智能表面辅助双向通信，并获得低开销和高归一化均方误差性能。该方法的性能进行了研究的双向回程链路上的RIS集成HAPS。仿真结果表明，GAT估计器在全双工信道估计中优于最小二乘估计器。与之前介绍的方法相反，在一个节点处的GAT可以单独估计级联的信道系数。因此，在全双工通信中的导频信令期间不需要使用时分双工模式。此外，它示出的GAT估计是强大的硬件缺陷和小尺度衰落特性的变化，即使训练数据不包括所有这些变化。
2021-04-03 cs.IT cs.LG math.IT
Max-Min Fairness User Scheduling and Power Allocation in Full-Duplex OFDMA Systems
在全双工（FD）多用户网络中，系统性能不仅受到自干扰的限制，而且受到由于同时的上行链路和下行链路传输而引起的同信道干扰的限制。在频分复用多用户网络中，用户的上行/下行传输方向和功率分配的联合设计是获得高系统性能的关键。本文研究了FD多用户正交频分多址接入（OFDMA）系统中联合上行/下行传输方向分配（TDA）、用户配对（UP）和功率分配问题，以最大化系统最大最小公平性（MMF）速率。该问题是制定与两个时间尺度的结构，其中的TDA和UP变量是用于优化长期的MMF速率，而功率分配是用于优化瞬时的MMF速率在每个信道相干间隔。我们研究的联合MMF速率最大化问题是NP-困难的一般。为了获得高质量的次优解，我们提出了基于简单松弛和贪婪舍入技术的有效方法。仿真结果表明，所提出的算法是有效的，并取得更高的MMF率比现有的探试法。
2019-04-08 cs.IT math.IT
Full-Duplex Wireless-Powered Communication Network with Energy Causality
在本文中，我们考虑一个无线通信网络与全双工混合接入点（HAP）和一组无线用户的能量收集能力。HAP通过两个天线实现全双工：一个用于在下行链路中向用户广播无线能量，另一个用于同时在上行链路中通过时分多址（TDMA）接收来自用户的独立信息。所有用户可以从HAP连续地获取无线功率，直到其传输时隙，即，通过假设将来收集的能量不能用于传输来对能量因果关系约束进行建模。因此，后面的用户的能量收集时间与前面的用户的传输时间耦合。在这种设置下，我们调查的总和吞吐量最大化（STM）的问题和总时间最小化（TTM）的建议多用户全双工无线供电网络的问题。STM问题被证明是一个凸优化问题。最优解的策略，然后获得封闭形式的表达式，可以计算与线性复杂度。它还表明，总吞吐量是不随用户数的增加而减少。对于TTM问题，通过利用耦合约束的性质，我们提出了一个两步算法来获得最优解。然后，对于每个问题，两个次优的解决方案，提出和调查。最后，通过仿真研究了用户调度对STM和TTM的影响。它还表明，不同的用户调度策略，应使用STM和TTM。
2014-04-02 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
Energy efficient D2D communications in dynamic TDD systems
网络辅助的设备到设备通信是用于改善基于邻近的服务的性能的有前景的技术。本文展示了设备到设备通信和动态时分双工的集成如何提高未来蜂窝网络的能源效率，从而实现更环保的系统操作并延长移动设备的电池寿命。我们共同优化的模式选择，传输周期和功率分配，以最大限度地减少能源消耗（从系统和设备的角度来看），同时满足一定的速率要求。将无线资源管理问题转化为混合整数非线性规划问题。虽然他们被称为是NP-困难的一般情况下，我们利用问题的结构来设计高效的算法，最佳地解决几个问题的情况下。对于其余的情况下，一个启发式算法，计算接近最优的解决方案，同时尊重实际约束的执行时间和信令开销。仿真结果表明，设备到设备和灵活的时分双工技术的结合，可以显着提高下一代蜂窝系统的频谱和能量效率。
2015-06-01 cs.IT 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
Non-Coherent Fast-Forward Relays for Full-Duplex Jamming Attack
本文提出了一种在快衰落信道条件下，抑制全双工（FD）攻击者对低延迟通信的干扰攻击的策略。威胁模型是这样的，即FD对手可以干扰频带并测量被干扰频带的功率电平。我们首先指出，由于这个FD对手的存在，跳频（FH）失败。然后，我们提出了一个快速转发的合作中继方案，其中受害者节点跳到附近的FD助手节点的频带，快速转发受害者的符号连同其符号。与此同时，受害者和帮助者合作，将他们的一部分能量注入被干扰的频段，以与对手交战。由于快衰落信道条件，受害者和帮助者使用基于幅度的非相干信令，称为非相干快速转发全双工（NC-F2 FD）中继。为了最大限度地减少这种策略的错误率，我们共同设计的星座在帮助节点和受害者节点制定一个优化问题。使用非平凡的结果，我们首先分析的目标函数，然后，基于分析结果，提出了一个低复杂度的算法来合成的快进星座。通过仿真，我们表明，受害者的错误性能改善后，采用我们的对策。
2021-04-28 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for RIS-Enabled Full-Duplex Communications with User Relaying
College of Information Science and Technology, Donghua University（东华大学信息科学与技术学院）；Department of Information and Computer Science, Keio University（庆应义塾大学信息计算机科学系）；Department of Engineering, Nottingham Trent University（诺丁汉特伦特大学工程系）
本文提出由RIS和用户中继辅助的协作RSMA传输框架，通过联合优化基站与RIS的波束成形，实现了优于多种对比方案的总速率性能。
2026-10-14 cs.IT math.IT
Full-Duplex Wireless for 6G: Progress Brings New Opportunities and Challenges
本文综述带内全双工从实验室验证到标准化的进展，分析其在6G通感一体、集成接入回传和可重构智能表面中的机遇及部署挑战。
2023-04-24 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rates and Outer Bound for the Half-Duplex MAC with Generalized Feedback
本文给出了广义反馈半双工多址信道（MAC-GF）的综合编码和外界。两个用户使用时分在离散无记忆信道上与一个目的地通信。每个传输块被分成3个时隙，具有可变的持续时间：目的地总是处于接收模式，而每个用户在前2个时隙期间交替发送和接收，然后在最后一个时隙期间两者合作发送信息。本文提出了两种基于解码-前向的编码方案，分析了它们的速率域，并推导了两个与可达域相似的速率约束外界。这两种方案都不需要块Makovity，允许目的地在每个块的末尾解码而没有任何延迟。在第一方案中，第三时隙中的码字叠加在前两个时隙的码字上，而在第二方案中，这些码字是独立的。虽然第二种方案更简单，但第一种方案有助于强调在目的地处的多个时隙之间联合解码超过单独解码的重要性。对于高斯信道，具有联合解码的两个方案是等价的，两个外边界也是等价的。对于物理退化的高斯信道，所提出的方案实现的容量。提供了对m用户半双工MAC-GF的扩展。高斯信道的数值结果表明，与经典MAC相比，速率区域有了显著的改善，并且随着用户间链路质量的提高，外部边界变得越来越紧
2011-07-29 cs.IT math.IT
Enhancing massive MIMO: A new approach for Uplink training based on heterogeneous coherence time
大规模多输入多输出（MIMO）是下一代网络的关键技术之一。由于其可观的频谱和能量效率增益，大规模MIMO系统提供了所需的性能，以应对不断增长的无线容量需求。然而，在时分双工（TDD）和频分双工（FDD）系统中的大规模MIMO中，调度用户的数量仍然有限。这是由于TDD系统中有限的相干时间，以及FDD模式中有限的反馈容量。在当前系统中，TDD模式中的时隙持续时间对于所有用户是相同的。这是一种次优方法，因为用户受到异构多普勒扩展的影响，因此受到不同相干时间的影响。在本文中，我们研究了一个大规模的MIMO系统工作在TDD模式下，上行链路的训练频率不同的用户之间的实际信道相干时间的基础上。我们认为，利用这种多样性优化上行链路训练可以导致相当大的频谱效率增益。然后，我们提供了一个用户调度算法，利用相干间隔为基础的分组，以最大限度地提高可实现的加权和速率。
2017-10-06 cs.IT math.IT
Nonlinear Frequency-Division Multiplexing in the Focusing Regime
在相同的功率和带宽约束条件下，计算了非线性频分复用（NFDM）和波分复用（WDM）的可复用速率随标准单模光纤中发射功率的变化。NFDM实现了比WDM更高的速率。
2016-11-01 cs.IT math.IT
Sum-MSE performance gain of DFT-based channel estimator over frequency-domain LS one in full-duplex OFDM systems with colored interference
研究了在有色干扰和噪声环境下，全双工OFDM系统中基于DFT的最小二乘（LS）信道估计器相对于频域LS信道估计器的均方误差和（sum-MSE）性能增益。给出了系统性能增益和均方误差的闭合表达式。利用矩阵特征值不等式，导出了其简单的上、下界。通过仿真和分析，随着子载波数N与循环前缀长度L之比的增大和有色干扰相关因子的增大，MSE增益的上下界接近于MSE增益的精确值。更重要的是，我们还发现，随着有色干扰之间的相关性逐渐降低，MSE增益从1变化到N/L。根据理论分析，我们还发现，在两种极端情况下，MSE增益有非常简单的形式。在所有子信道上的有色干扰完全相关的第一极端情况下，即，它们的协方差矩阵是全1的矩阵，则和MSE增益减小到1。换句话说，没有性能增益。在第二种极端情况下，即有色干扰协方差矩阵是单位矩阵，即它们是相互独立的，可实现的和MSE性能增益是N/L。大的N/L比率将实现显著的和MSE增益。
2017-05-02 cs.IT math.IT
Generalized Cross-Layer Designs for Generic Half-Duplex Multicarrier Wireless Networks with Frequency-Reuse
在本文中，联合设计的数据路由和资源分配开发的通用半双工多载波无线网络中，每个子载波可以重用的多个链路。考虑两种情况。第一种情况属于一般情况，其中每个子载波可以由多个链路分时共享，而第二种情况属于特殊情况，其中不允许分时，并且子载波一旦被分配给一组链路，则在整个信令间隔中由那些链路使用。新的框架开发，以优化数据路由，子载波调度和功率分配的联合设计。这些设计问题是非凸的，因此难以解决。为了规避这个困难，有效的技术的基础上几何规划的发展，以获得局部最优解。数值结果表明，在这两种情况下开发的设计产生的性能优于他们的同行，其中频率复用是不允许的。
2015-08-24 cs.IT cs.NI math.IT
Convolution Attack on Frequency-Hopping by Full-Duplex Radios
我们提出了一种新的对抗攻击的跳频无线通信的两个用户之间，即爱丽丝和鲍勃。在这种攻击中，被称为Eve的对手立即修改Alice发送的信号，然后在符号周期内将其转发给Bob。我们表明，这种攻击迫使鲍勃将夏娃的信号在解码过程中，否则，将其视为噪声将进一步降低性能类似于干扰。通过这种攻击，我们表明，Eve可以通过独立修改每个发送的符号，将Alice和Bob之间的慢衰落信道转换为快衰落信道。因此，导频辅助相干检测技术和盲检测方法都不能直接用作对抗措施。作为潜在的缓解策略，我们探索了跳频以及（i）开关键控（OOK）和（ii）二进制频移键控（FSK）作为调制方案的适用性。在OOK的情况下，攻击者试图在携带信息比特的音调上引入深衰落，而在BFSK的情况下，攻击者在携带比特- $0$和比特- $1$的音调上倾注相当的能量水平，从而降低性能。基于广泛的分析和实验结果，我们表明：（i）当使用OOK，鲍勃必须配备大量的接收天线，以可靠地检测爱丽丝的信号，（ii）当使用BFSK，爱丽丝和鲍勃必须同意一个秘密密钥随机化的音调携带的位的位置，除了随机化的载波频率的通信。
2019-03-27 cs.IT math.IT
Weyl-Heisenberg Spaces for Robust Orthogonal Frequency Division Multiplexing
用于稳健的正交频分复用（OFDM）的Weyl-Heisenberg波形集的设计一直是相当大的工作量的主题。本文给出了正交Weyl-Heisenberg集及其相应的双正交集的完全参数化。使用这种参数化设计的Weyl-Heisenberg集的几个例子，在模拟中显示出很高的潜力，使OFDM鲁棒的频率偏移，定时失配，和窄带干扰。
2013-11-24 cs.IT math.IT
Orthogonal Frequency Division Multiplexing: An Overview
正交频分复用（OFDM）是一种多载波调制方案，其提供有效的带宽利用率和对时间分散信道的鲁棒性。本文讨论了OFDM系统的基本系统模型，以及OFDM系统中的自干扰，即期望信号的自破坏。提出了一种基于OFDM调制的简单收发器。对OFDM系统中的重要损伤进行了数学分析
2007-03-16 cs.IT math.IT
In-Band Full-Duplex Wireless: Challenges and Opportunities
带内全双工（IBFD）操作已经成为用于增加无线通信系统和网络的吞吐量的有吸引力的解决方案。利用IBFD，允许无线终端在相同频带中同时发送和接收。本教程回顾了IBFD无线的主要概念。因为IBFD操作的最大实际障碍之一是自干扰的存在，即，由于IBFD节点自身的传输对其所需接收造成的干扰，本教程调查了广泛的IBFD自干扰缓解技术。还讨论了许多其他研究的挑战和机会，在设计和分析的IBFD无线系统。
2014-05-20 cs.IT math.IT
Graph Theory Based Approach to Users Grouping and Downlink Scheduling in FDD Massive MIMO
大规模MIMO被认为是下一代5G网络的关键推动因素之一。通过在BS处使用大量天线，可以提高频谱和能量效率。不幸的是，下行链路信道估计开销与天线的数量成线性比例。这不会在时分双工（TDD）系统中产生复杂性，因为上行链路方向的信道估计可以直接用于下行链路方向上的链路自适应。然而，这种信道互易性对于其中上行链路和下行链路存在不同物理传输信道的频分双工（FDD）系统是不可行的。为了减少FDD系统中信道状态信息（CSI）的反馈量，提出了一种很有前途的两阶段波束成形传输方法。然而，这种传输方案的性能受到用户分组和选择机制的高度影响。在本文中，我们首先介绍了一种新的相似性度量加上一种新的聚类技术，以实现适当的用户分区。我们还使用图论开发了一个低复杂度的组调度方案，优于目前现有的方法在总速率和吞吐量公平性。这种性能增益是通过计算机模拟证明的。
2017-12-08 cs.IT math.IT
