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
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
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
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
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
Wireless Information and Power Transfer with Full Duplex Relaying
考虑了一个能量受限的全双工双跳中继系统，其中中继节点由来自源端的射频信号供电，采用时间交换结构，研究了放大转发和解码转发两种中继协议。具体而言，我们提供了三种不同的通信模式，即瞬时传输，延迟约束传输和延迟容忍传输的可实现的吞吐量的分析表征。此外，还研究了不同传输模式下的最佳时间分配。我们的研究结果表明，当时间分割优化，全双工中继可以大大提高系统吞吐量相比，传统的半双工中继架构的所有三种传输模式。此外，它表明，瞬时传输模式达到最高的吞吐量。然而，与延迟约束传输模式相比，吞吐量差距相当小。与需要瞬时信道状态信息的瞬时时间分割优化不同，延迟约束传输模式中的最优时间分割仅取决于信道的统计信息，因此适合于实际实现。
2014-09-13 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
Transmission Policies for Interference Management in Full-Duplex D2D Communication
全双工（FD）无线和设备到设备（D2D）通信是两种有前景的技术，其期望增强无线网络的频谱和能量效率，从而满足第五代（5G）移动网络的关键要求。然而，这两种技术都会产生过多的干扰，如果不加以有效管理，可能会损害系统性能。在这个方向上，我们提出了两个传输策略，增强了两个干扰FD使能D2D对的通信，来自博弈论和优化理论。博弈论的政策允许对独立地选择他们的传输模式和最佳的政策，以最大限度地提高他们的吞吐量，实现显着的收益时，对彼此强烈干扰。
2016-11-27 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 Radio for Uplink/Downlink Transmission with Spatial Randomness
我们考虑具有全双工（FD）接入点（AP）的无线系统，其在下行链路（DL）信道中向调度的用户发送，同时在相同频率上在上行链路（UL）信道中同时从用户接收数据。在该系统中，AP处的干扰（LI）以及上行链路（UL）用户与下行链路（DL）用户之间的用户间干扰会导致性能下降。为了表征LI和用户间干扰的影响，我们推导出系统的中断概率和可达到的和速率的封闭形式的表达式。此外，渐近分析，揭示了系统的行为和性能退化的见解。我们的研究结果表明，在某些条件下，FD传输产生的性能增益超过半双工（HD）的操作模式。
2015-03-29 cs.IT math.IT
Effective capacity maximization of two-way full-duplex and half-duplex relays with finite block length packets transmission
为了满足通信系统对时延的要求，本文提出了一种在瑞利衰落信道下进行短分组传输的协作网络。期望的中继可以实现为双向半双工（HD）或双向全双工（FD）。此外，为了更准确地满足和减少通信延迟，考虑使用短分组进行发送和接收。有效容量适当地测量延迟约束下的传输速率。因此，在此将其视为性能评估标准。通过双向中继，两个节点同时使用中继彼此交换数据。两个节点的优先级和要求不一定相同。因此，为了提高性能，系统被建模和解决作为一个多目标问题。通过这种方式，网络中的可用功率在中继和两个节点之间分配，并且两个节点的有效容量被最大化。根据不同的条件，分配给中继和节点的最佳功率量的计算。然而，由于计算的复杂性和耗时，提出了一种近似的方法，以加快计算。近似解具有非常接近的性能的最优分配功率。最后，在不同的条件下，对双向HD和双向FD继电器的性能进行了各种比较。多目标功率分配的改善已经被示出，特别是当中继不位于两个节点的中间。
2022-01-08 cs.IT math.IT
Is Self-Interference in Full-Duplex Communications a Foe or a Friend?
本文研究了从全双工基站的自干扰中获取能量的可能性。基站配备有自干扰消除开关，该开关在传输周期的一部分内关闭，以从由于下行链路传输而产生的自干扰中收集能量。对于剩余的传输时段，开关接通，使得上行链路传输与下行链路传输同时发生。提出了一种新的能量效率最大化问题，用于联合设计下行波束形成器、上行功率分配和传输时间分割因子。优化问题是非凸的，因此，提出了一种快速收敛的迭代算法，采用逐次凸逼近方法。数值模拟结果表明，允许自能量回收的能量效率显着改善。
2018-02-02 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
Sum-Rate Analysis and Optimization of Self-Backhauling Based Full-Duplex Radio Access System
在本文中，研究和分析了具有服务于传统半双工移动设备的自回程全双工接入节点的无线电接入系统。特别地，假设接入节点正在使用相同的中心频率用于所有传输，这意味着回程也使用与上行链路和下行链路传输相同的频率资源来完成。进一步假设接入节点具有大规模阵列以促进其自己的接收器中的有效波束成形和自干扰调零。作为起点，首先导出所考虑的接入节点的信号模型，包括小区内的所有发送和接收信号。然后，这被用作获得和速率表达式的基础，该和速率表达式描述了由接入节点服务的移动用户所经历的总体速率。此外，还导出了双向回程链路的数据率，因为接入节点必须能够无线地回程自身。然后，通过数值求解由数据率表达式构造的优化问题来确定最大可实现的和速率。全双工方案还比较了两个替代的传输方案，其中执行所有或部分的传输在半双工模式。结果表明，接入节点的全双工能力有利于最大化总速率，这意味着简单的半双工传输方案通常不是最佳的。特别地，最高和速率通常由中继类型解决方案提供，其中接入节点充当移动台与回程节点之间的全双工中继。
2016-04-22 cs.IT 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
Quality-Driven Resource Allocation for Full-Duplex Delay-Constrained Wireless Video Transmissions
本文研究了在全双工信道上，在总带宽和最小质量要求约束下的无线视频传输问题。为了在实时视频传输中向终端用户提供期望的性能水平，还考虑了诸如统计延迟约束的服务质量（QoS）要求。有效容量（EC）被用来作为吞吐量的度量，在存在这样的统计延迟约束，因为确定性的延迟界限是很难保证由于无线衰落信道的时变性质。一个通信场景中的多对用户，其中不同的用户有不同的延迟要求的解决。根据率失真（R-D）理论的特征，质量-速率关系的对数模型用于在接收器侧根据峰值信噪比（PSNR）来预测重构视频的质量。由于优化问题不是凹的或凸的，最优的带宽和功率分配策略，最大化的加权和视频质量的总带宽，最大发射功率水平和最小要求的质量约束下，推导出使用单调优化（MO）理论。
2017-07-25 cs.IT math.IT
Transmission Mask Analysis for Range-Doppler Sensing in Half-Duplex ISAC
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Southeast University（东南大学）
本文研究了半双工ISAC中MASM的周期性传输掩码，推导了范围-多普勒响应，并分析了不同动态条件下多普勒旁瓣与主瓣波动的优化权衡。
2026-01-16 cs.IT math.IT
Securing Full-Duplex Amplify-and-Forward Relay-Aided Transmissions Through Processing-Time Optimization
我们调查的全双工（FD）放大转发（AF）中继信道的物理层安全性。我们提供了一个新的角度来看这个问题，并表明，在继电器的处理时间（延迟）可以利用，以提高系统的安全性。我们发现，FD AF中继信道可以被看作是一个符号间干扰（ISI）的信道，因此，离散傅立叶变换（DFT）可以用于数据调制和解调转换的频率选择性信道平坦衰落信道的每个子信道/子载波。通过利用需要通过插入循环前缀来清除信道存储器的事实，Alice注入了仅伤害窃听节点的人工噪声（AN）信号。该AN信号的强度及其干扰等级由中继的处理时间控制。
2021-01-25 cs.IT math.IT
Full-Duplex Transmission Optimization for Bi-directional MIMO links with QoS Guarantees
我们考虑双向全双工（FD）多输入多输出（MIMO）通信系统，其中节点能够执行发送器（TX）-接收器（RX）数字预编码/组合和多抽头模拟消除，并且具有单独的信号与干扰加噪声比（SINR）要求。我们提出了一个迭代算法的TX功率最小化，其中包括在每个算法迭代步骤的TX/RX数字波束形成器的封闭形式的表达式。我们的代表性的仿真结果表明，该算法可以减少残留的自干扰（SI）由于FD操作到低于-110 dB，这是典型的噪声本底水平的无线通信。此外，我们的设计优于最近提出的2用户MIMO系统（所谓的MIMO X信道）的功率效率和计算复杂性的解决方案。
2018-09-24 cs.IT math.IT
Distributed Spectral Efficiency Maximization in Full-Duplex Cellular Networks
三节点全双工是具有全双工能力的无线节点与分别使用半双工发送和接收的两个其他无线节点之间的有前途的新传输模式。虽然三节点全双工传输可以在不需要用户设备的全双工能力的情况下提高频谱效率，但是除了固有的自干扰之外，节点间干扰也会严重降低性能。因此，随着提供有效自干扰减轻的方法的发展，节点间干扰的管理变得越来越重要。本文考虑了一个蜂窝系统，其中一个全双工能力的基站服务于一组半双工能力的用户。由于上行链路和下行链路传输所实现的频谱效率固有地交织在一起，因此目标是使上行链路-下行链路传输的加权和最大化的设备信道分配和功率控制算法。为此，提出了一种基于分布式拍卖的信道分配算法，其中调度的上行链路用户和基站共同确定用于全双工传输的下行链路用户的集合。实际系统仿真表明，频谱效率可以比使用传统的半双工模式提高高达89%。此外，当自干扰消除水平高时，除非适当管理，否则用户间干扰的影响是严重的。
2016-03-06 cs.IT cs.NI 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
Classes of Full-Duplex Channels with Capacity Achieved Without Adaptation
全双工通信允许终端同时发送和接收信号，并且因此，通常使发送适应于接收到的信号是有帮助的。然而，这往往需要负担不起的复杂性。这项工作的重点是简单的非自适应传输，并提供了两类信道的香农的信息容量区域实现无适应。第一种是单射半确定性双向信道，其包括具有各种类型的噪声建模无线、同轴电缆和其他设置的加性信道。另一个是泊松双向通道，我们表明，非自适应传输是渐近最佳的高暗电流制度。
2020-03-14 cs.IT 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
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
Optimal Resource Allocation in Full-Duplex Ambient Backscatter Communication Networks for Green IoT
环境反向散射通信（AmBC）使得无线供电的反向散射设备（BD）能够在不使用RF发射器的情况下通过环境射频（RF）载波传输信息，因此已经成为绿色物联网的有前途的技术。本文考虑了一种AmBC网络，其中全双工接入点（FAP）同时向其传统用户（LU）发送下行正交频分复用（OFDM）信号，并以时分多址方式接收从多个BD反向散射的上行信号。为了从多个设计维度提高系统性能并确保公平性，我们通过联合优化BD的后向散射时间部分、BD的功率反射系数和FAP的子载波功率分配来最大化所有BD之间的最小吞吐量，这受到LU的吞吐量约束、BD的收获能量约束和其他实际约束。因此，我们提出了一个有效的迭代算法来解决制定的非凸问题，利用块协调下降和连续凸优化技术。我们进一步证明了算法的收敛性，并分析了其复杂性。最后，大量的仿真结果表明，所提出的联合设计实现了显着的吞吐量增益相比，基准计划与平等的资源分配。
2018-05-03 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
Relay Control for Full-Duplex Relaying with Wireless Information and Energy Transfer
本研究探讨双跳放大转发全双工中继系统的无线信息与能量传输。通过将能量效率（EE）最大化问题转化为传输功率的凹分式规划，分别设计了三种中继控制方案，实现能量收集和全双工信息中继.在Rician衰落模型下，给出了最大中继、信干噪比（SINR）中继和目标中继的中断概率和各态历经容量的解析表达式。证明了最大继电器的EE最大化问题对于时间开关因子是凹的，从而应用二分法得到最优值。通过结合瞬时信道信息，SINR中继与附带的时间切换因子实现了改进的EE在延迟限制和延迟容忍传输中的最大中继。在不需要第二跳的信道信息的情况下，目标中继确保了中断概率，遍历容量和EE的竞争性能。与直接源-目的地传输相比，数值结果表明，所提出的中继方案是有益的，在实现低速率延迟限制传输的可比EE。
2015-11-01 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
Throughput Analysis for Wireless Networks with Full-Duplex Radios
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。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，最大的吞吐量总是通过调度所有并发发送节点工作在FD模式，而不是混合FD/HD模式或HD模式，无论网络配置。此外，在HD传输上使用FD传输的吞吐量增益在分析上有下限和上限。
2014-09-25 cs.IT cs.NI math.IT
X-duplex Relaying: Adaptive Antenna Configuration
在这封信中，我们提出了一个联合传输模式和发送/接收（Tx/Rx）天线配置方案称为X双工中继网络中的一个源，一个放大转发（AF）中继和一个目的地。中继器配备有两个天线，每个天线都能够接收和发送。在所提出的方案中，中继自适应地选择其Tx和Rx天线，在全双工（FD）或半双工（HD）模式下操作。所提出的方案是基于最小化中继系统的符号出错率（SER）。推导了累积分布函数（CDF）对端到端信干噪比（SINR）、平均误码率（SER）和分集阶数的渐近表达式，并通过仿真进行了验证。结果表明，X双工方案实现了额外的空间分集，显著降低了高信噪比下的性能地板，提高了系统性能。
2017-01-25 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
Full-Duplex Wireless-Powered Relay with Self-Energy Recycling
这封信研究了无线供电的放大转发中继系统，其中能量受限的中继节点使用从源收集的能量来帮助从源到目的地的信息传输。我们提出了一种新型的两阶段协议，用于高效的能量传输和信息中继，其中中继器以全双工模式运行，同时进行能量收集和信息传输。与现有的协议相比，所提出的设计具有两个主要优点：i）它确保不间断的信息传输，因为在中继处不需要时间切换或功率分割来进行能量收集; ii）它实现所谓的自能量回收，即，除了由源发送的专用能量之外，中继器用于信息传输的部分能量（环路能量）可以被收集和再利用。在多输入单输出（MISO）信道设置下，推导了中继站的最优功率分配和波束成形设计。数值结果表明，我们提出的设计实现了显着的吞吐量增益超过现有的时间交换为基础的中继协议。
2014-11-12 cs.IT math.IT
Secure Compute-and-Forward Transmission With Artificial Noise and Full-Duplex Devices
我们考虑一个窃听频道，有一个窃听者（夏娃）和一个诚实但好奇的中继（雷）。Ray和目的地（Bob）是全双工（FD）设备。由于我们的目的是不透露信息的秘密消息的中继，我们考虑缩放的计算和转发（SCF），其中缩放的网格编码是用于传输的源（爱丽丝）和鲍勃，以允许雷解码只有一个线性组合的两个消息。与此同时，雷发射人工噪声（AN）来迷惑夏娃。当Ray中继解码的线性组合时，Alice和Bob正在针对Eve发送AN。这可以是5G蜂窝通信场景，其中移动终端（MT）旨在在网络FD中继的帮助下向FD基站（BS）发送秘密消息。相对于现有文献，本文的创新之处在于：a）Bob和Ray是FD设备; b）Alice、Ray和Bob也发送AN;以及c）Alice、Bob和Ray不知道到Eve的信道。对于这种情况下，我们推导出在瑞利衰落条件下的信道夏娃的保密中断概率的界限，和可实现的保密中断率。
2016-06-14 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
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
Full-Duplex Heterogeneous Networks with Decoupled User Association: Rate Analysis and Traffic Scheduling
点对点（P2P）链路中的全双工（FD）传输（其中双向业务流同时共享相同频谱）具有通过完全去除自干扰而使链路速率加倍的能力。然而，由于网络中复杂的FD和半双工（HD）传输行为引起的干扰，在干扰受限网络中FD传输的速率增益不如P2P链路那么清楚。为了深入研究具有解耦用户关联的异构网络（HetNet）中用户和基站（BS）的可实现链路速率，提出了一种通用方法来建模HetNet，其中所有BS和用户可以根据其业务模式执行HD或FD传输。我们首先描述了解耦的速率最优用户关联方案，并使用它来定义HetNet中的下行链路和上行链路速率。FD用户和BS的链路速率上的紧下限被发现在一个整洁的形式，其特征在于一般的信道衰落，用户和BS强度和不完善的自干扰消除。这些边界勾勒出FD用户的速率区域，激发提出机会FD调度算法，最大化每个双向流量的总速率，并稳定HetNet中的每个队列。
2018-10-04 cs.IT math.IT
Symbol-Level Selective Full-Duplex Relaying with Power and Location Optimization
本文提出了一种用于全双工中继网络的符号级选择性传输方法，以减轻错误传播效应，提高系统频谱效率。该想法是允许FD中继节点基于广义平方偏差方法预测每个帧的正确解码的符号，并且丢弃错误解码的符号，从而导致更少的错误被转发到目的地节点。利用在FD中继节点同时发送和接收的能力，我们提出的策略可以提高传输效率，而无需额外的信令开销。此外，针对推导出的中断概率表达式，将其与半双工中继情况进行了比较，并给出了传输功率和中继位置的优化策略，以进一步提高系统性能。结果表明，该方案在中断概率和误码率方面优于基于循环冗余校验的选择性解码转发（S-DF）中继和基于门限的S-DF中继等经典中继协议。此外，最优功率分配的性能优于等功率分配的性能，特别是当FD中继节点遇到较强的自干扰和/或距离目的节点较近时。
2018-06-02 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
Achieving Covert Wireless Communications Using a Full-Duplex Receiver
隐蔽通信隐藏消息的传输，同时确保在接收器处的特定解码性能。在这项工作中，衰落信道下的无线通信系统被认为是通过使用全双工（FD）接收机实现隐蔽性。更确切地说，隐蔽信息的接收器产生具有变化功率的人工噪声，导致对手威利关于接收信号的统计的不确定性。考虑到威利的最佳检测器是一个阈值测试的接收功率，我们推导出一个封闭的形式的表达式威利平均衰落信道实现的最佳检测性能。此外，我们提供的人工噪声功率范围的最佳选择，以及最佳的隐蔽信息的传输概率，以最大限度地提高在威利检测错误的指导方针。我们的分析表明，人工噪声的传输，虽然会导致自干扰，提供了实现隐蔽性的机会，但其发射功率水平需要小心管理。我们还证明，先验传输概率为0.5并不总是最好的选择，以实现最大可能的隐蔽性，当隐蔽传输概率和人工噪声功率可以联合优化。
2018-10-15 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
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
On the Feasibility of Full-duplex Large-scale MIMO Cellular Systems
研究了全双工大规模多输入多输出（MIMO）蜂窝系统的可行性。我们首先提出了一个导频传输方案，并评估其性能，特别是遍历和速率。所提出的方案--同步导频传输（SPT）--能够减少导频开销，其中导频开销取决于基站（BS）处的天线数目，因为必须估计自干扰信道。我们考虑两个多小区的情况下-合作和非合作多小区系统-，并推导出解析模型的遍历可实现的和速率为小区边界用户。该模型是通过应用一个简单的线性滤波器，即，匹配滤波器或迫零滤波器。在分析模型中，我们还考虑了大尺度衰落，导频污染，发射机噪声和接收机失真。利用推导出的分析模型，全双工大规模MIMO系统的可行性示出相对于系统参数。最后，我们证实了我们的解析模型与数值结果吻合得很好，并且SPT比其他导频传输方法具有优势。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Masked Modulation: High-Throughput Half-Duplex ISAC Transmission Waveform Design
针对半双工ISAC系统，提出掩蔽调制（MASM）波形设计，在约50%占空比下实现高通量通信并最小化主瓣波动，且可灵活适应帧级设计。
2025-05-25 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation Strategies in Full-duplex Relay Networks
在这项工作中，我们考虑一个双跳，解码和转发网络中的中继可以工作在全双工（FD）或半双工（HD）模式。我们将残留自干扰建模为加性高斯噪声，其方差与中继发射功率成比例，并且我们假设源处的输入分布为高斯分布。与以前的工作不同，我们假设源只知道中继在给定的时间范围内通过的发射功率分布，但不知道中继当前正在发送的符号。该假设更好地反映了中继节点也转发信令业务或由其他源发起的数据的实际情况。在这些条件下，我们确定了最佳的功率分配策略在源和中继，这在某些情况下符合半双工传输模式。特别是，我们证明，这种策略意味着无论是FD传输在整个帧，或FD/HD传输在一个可变的部分帧。我们确定的最佳发射功率电平在源和中继为每帧，或其部分。我们比较所提出的方案对参考FD和HD技术的性能，它假设源是知道的中继瞬时传输的符号。我们的研究结果强调，我们的计划密切接近或优于这些参考策略。
2017-08-04 cs.IT math.IT
Simultaneous Downlink Data Transmission and Uplink Channel Estimation with Reduced Complexity Full Duplex MIMO Radios
在本文中，我们研究全双工（FD）多输入多输出（MIMO）无线电同时数据通信和控制信息交换。利用最近提出的FD MIMO架构，结合数字发射和接收波束成形与降低复杂度的多抽头模拟自干扰（SI）消除，我们提出了一种新的传输方案，利用信道互易性联合下行链路波束成形信息数据通信和上行链路信道估计，通过训练数据传输。我们采用了一个通用的导频辅助信道估计模型，并提出了一个统一的优化框架，所有涉及FD MIMO设计参数。我们的代表性的Monte Carlo模拟结果的波束形成器以及模拟和数字SI消除的一个示例算法的解决方案表明，所提出的基于FD的联合通信和控制方案提供了1.4倍的下行链路速率的半双工对应。与具有全连接模拟消除的传统FD MIMO架构相比，模拟消除器的硬件复杂度降低了50%，从而实现了这种性能改进。
2020-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
Towards Optimal Schemes for the Half-Duplex Two-Way Relay Channel
研究了小型全连通网络中的受限双向通信问题。该网络由三个节点组成，所有节点都可以访问具有半双工约束的公共信道。两个节点想要建立对话，而第三个节点可以协助双向传输过程。所有节点都事先同意传输协议，并且问题限于不允许对话编码器通过使用先前的接收信号来建立协作。该信道被称为受限半双工双向中继信道。在这里的信道的定义和可实现的速率的外界是由应用割集定理。这表明问题由六个部分组成。我们提出了一个传输协议，它考虑到所有可能的传输-接收配置的网络，并执行部分解码的消息在中继以及顺序解码的对话节点。通过使用随机码和次优译码器，得到了可达速率的两个内界。限制到建议的策略和固定的输入分布，它被认为是可能的，以确定最佳的传输方案相对于各种合理的目标，在低复杂性。与没有中继的双向通信相比，AWGN信道模型的仿真结果表明，可以同时提高两个对话消息的通信速率，并优于忽略可用直接路径的中继策略。
2014-09-04 cs.IT math.IT
