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
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
Widely-Linear Digital Self-Interference Cancellation in Direct-Conversion Full-Duplex Transceiver
本文讨论了全双工直接变频无线电收发器在实际不完善的射频（RF）组件下工作时的自干扰建模和消除。首先，进行详细的自干扰信号建模，考虑到最重要的RF缺陷，即发射机功率放大器非线性失真以及发射机和接收机IQ混频器幅度和相位不平衡。分析表明，现实的天线隔离和RF消除后，在接收机数字基带的主导自干扰波形可以通过原始发射数据的宽线性变换来建模，而不是经典的纯线性模型。这种宽线性自干扰波形在物理上源于发射机和接收机IQ成像，并且不能通过经典的线性数字消除来有效地抑制。受此启发，新的宽线性数字自干扰消除处理，然后提出和制定，结合有效的参数估计方法。广泛的仿真结果表明，所提出的宽线性消除处理明显优于现有的线性解决方案，因此，使实际的低成本RF前端使用的全双工收发器中的IQ混频。
2014-10-13 cs.IT math.IT
Robust Transceiver Design for Full-Duplex Decode-and-Forward Relay-Assisted MIMO Systems
针对不可分辨的系统不确定性的鲁棒收发器设计对于可靠通信至关重要。例如，全双工通信在消除自干扰时遭受这样的不确定性，因为一些残余自干扰（RSI）由于不完善的信道知识而保持未被消除。我们考虑一个MIMO多跳系统，其中的源，中继和目的地都配备了多个天线。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。我们研究了一个鲁棒的收发器设计问题，最大化的吞吐率的最坏情况下的自干扰信道的不确定性约束。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。在不失一般性的前提下，我们利用优化理论将问题简化为多个标量参数的优化问题。此外，我们提出了一个有效的算法，以获得局部最优解迭代。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。有趣的是，给定中继器处的天线数量，如果分配给接收的天线多于分配给传输的天线，则鲁棒性提高。
2019-12-30 cs.IT math.IT
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
Performance Analysis of In-Band-Full-Duplex Multi-Cell Wideband IAB Networks
本文用随机几何和 MHCPP 建模多小区宽带毫米波 IBFD-IAB 网络，推导关联概率、覆盖与容量闭式结果，证明成功自干扰消除下 IBFD 优于半双工。
2024-03-25 cs.IT eess.SP 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
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
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
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
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
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
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
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
Stacked Intelligent Metasurface-Based Transceiver Design for Near-Field Wideband Systems
针对近场宽带SIM辅助全息MIMO，提出逐层交替相移优化、MMSE预编码、误差统计缓解与迭代注水功率分配方案，提升多用户可达速率。
2025-02-16 cs.IT math.IT
Design and Analysis of Wideband In-Band-Full-Duplex FR2-IAB Networks
本文设计并分析了一种FR2频段带内全双工IAB网络，采用子阵列混合波束赋形和三级自干扰消除，实现约25 dB的射频消除，提升频谱效率和覆盖范围。
2021-11-17 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
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
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
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 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
Design of Full-Duplex Millimeter-Wave Integrated Access and Backhaul Networks
未来蜂窝网络的关键技术之一是在毫米波（mmWave）频率下操作的支持全双工（FD）的集成接入和回程（IAB）网络。实现FD-IAB网络的主要挑战是减轻宽带毫米波频率中自干扰（SI）的影响。在本文中，我们首先介绍了3GPP IAB网络架构和宽带毫米波信道模型。通过在FD-IAB节点处利用基于子阵列的混合预编码方案，在发射机处使用迫零来减轻多用户干扰，而在接收机处通过最小均方误差基带组合器来消除成功部署天线和模拟消除之后的残余SI。针对不同类型移相器和信道不确定性的RF插入损耗（RFIL），评估了频谱效率（SE）。仿真结果表明，在RFIL的存在下，几乎双SE，这是接近从全连接混合预编码，可以实现相比，半双工系统时的不确定性是低强度。
2021-04-01 cs.ET cs.IT math.IT
Low Latency Scheduling Algorithms for Full-Duplex V2X Networks
车载通信系统多年来一直是一个活跃的研究课题，是5G和后5G时代的重要技术。一个重要的用例是排队，这似乎是迈向完全自动驾驶系统的第一步。此外，所有车辆通信系统中的关键性能参数是端到端分组延迟。为了实现这一目标，全双工（FD）收发器可能是一个有效和实用的解决方案，以减少排队网络的延迟。在本文中，我们研究了动态和基于TDMA的调度算法的延迟性能，并评估了具有不完美自干扰消除（SIC）的FD使能车辆的效果。通过仿真，我们证明了这些算法的性能复杂度的权衡，并表明，TDMA集中式方案具有低复杂度和开销，可以实现与全动态，集中式算法相当的性能。
2021-01-13 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
Deep Learning of Near Field Beam Focusing in Terahertz Wideband Massive MIMO Systems
采用大天线阵列和利用大带宽具有为未来无线通信系统带来非常高的数据率的潜力。然而，这将系统带入近场区域，并且也使得传统的收发器架构遭受宽带效应。为了解决这些问题，在本文中，我们提出了一个低复杂度的频率感知波束形成解决方案，是专为混合的时间延迟和移相器的RF架构。为了降低复杂度，将时延和相移的联合设计问题分解为两个子问题，提出了基于信号模型的在线学习框架来学习量化模拟移相器的相移，并利用低复杂度的几何辅助方法来配置时延单元的时延设置.仿真结果突出了所提出的解决方案在大天线阵列系统的宽频率范围内实现鲁棒性能的有效性。
2023-01-01 cs.IT eess.SP 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
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
Robust Transceiver Design for Reciprocal M*N Interference Channel Based on Statistical Linearization Approximation
本文重点研究了在不完全信道状态信息（CSI）下，干扰信道（IC）上吞吐量增强的鲁棒收发器设计。提出了两种提高多输入多输出（MIMO）芯片吞吐量的算法。每个发射器和接收器分别具有M和N个天线，并且IC以时分双工模式操作。在第一种算法中，每个收发器调整其滤波器以最大化信号干扰噪声比（SINR）的期望值。另一方面，第二种算法试图使SINR的方差最小化，以对冲由于CSI误差而引起的变化。泰勒展开被用来近似CSI不完美的均值和方差的影响。所提出的鲁棒算法利用无线网络的互易性来优化两种不同工作模式下的估计统计特性。蒙特卡洛模拟研究和速率性能的建议算法和将变化最小化的收发器设计的优点。
2018-03-30 cs.IT math.IT
$Y$-$Δ$ Product in 3-Way $Δ$ and Y-Channels for Cyclic Interference and Signal Alignment
在全双工3路$Δ$信道中，三个收发器相互通信，从而交换六个消息。然而，在$Y$信道中，这三个收发机连接到中间全双工中继。环回自干扰得到完美抑制。中继转发网络编码的消息到他们的专用用户通过干扰对齐（IA）和信号对齐。一个概念性的信道模型与循环移位所描述的多项式环被认为是这两个相关的信道。最大可实现的速率方面的自由度的措施推导出来。我们观察到Y通道和3路$Δ$通道提供了$Y$ - $Δ$乘积关系。此外，我们简要地讨论了这种分析与空间IA和MIMO IA。
2014-01-16 cs.IT math.IT
Optimizing Movable Antennas in Wideband Multi-User MIMO With Hardware Impairments
本文研究了宽带多用户MIMO系统中可动天线的优化，通过粒子群优化调整天线位置以最大化平均总速率，发现其性能提升取决于硬件损伤水平、多径丰富度和子载波数。
2025-06-02 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Multi-User MIMO Communications and Multi-Target Tracking with Full Duplex Radios
在本文中，我们提出了一个集成传感和通信（ISAC）系统，使能带内全双工（FD）无线电，其中一个大规模的多输入多输出（MIMO）基站配备了混合模拟和数字（A/D）波束形成器是与多个下行链路（DL）用户通信，并且通过相同的信令波形同时估计到达方向（DoA）以及在其覆盖区域内随机分布的雷达目标的距离。利用最近降低复杂度FD混合A/D波束形成架构，我们设计了一个联合雷达目标跟踪和DL数据传输协议。提出了一种大规模A/D波束形成器和自干扰（SI）抵消单元联合设计的优化框架，以最大化雷达跟踪精度和下行通信性能为双重目标。我们使用5G NR宽带波形在毫米波频率下的仿真结果展示了所提出系统的雷达目标跟踪性能的准确性，同时与基准方案相比，该系统提供了更高的和速率。
2022-05-17 cs.IT eess.SP math.IT
A Partial Channel Reciprocity-based Codebook for Wideband FDD Massive MIMO
频分双工（FDD）大规模MIMO系统中信道状态信息（CSI）的获取是一个巨大的挑战。在本文中，我们解决这个问题，一个新的CSI反馈框架，使部分互易性的上行链路和下行链路信道在宽带制度。首先，我们推导出了一个给定的角度延迟分布的宽带大规模MIMO信道协方差矩阵的秩的封闭形式的表达。一个低秩性质的识别，这推广了著名的结果的窄带均匀线阵设置。然后，我们提出了一个部分信道互易性（PCR）码本，启发的低秩行为和事实，即上行链路和下行链路信道具有相似的角度延迟分布。与5G中的最新码本相比，所提出的PCR码本方案在用户侧实现了更高的性能、更低的复杂度，并且需要更少量的反馈。我们推导出实现渐近无差错CSI反馈所需的反馈开销。还提出了两种低复杂度的替代方案，以进一步降低基站侧的复杂度。实际3GPP信道模型的仿真结果表明，与最新的5G码本相比，我们提出的方法具有显着的增益，这证明了我们提出的方法是5G及以后的实用解决方案。
2022-01-26 cs.IT eess.SP math.IT
Fluid Antenna System-Assisted Self-Interference Cancellation for In-Band Full Duplex Communications
本文提出流体天线系统辅助的自干扰消除框架，通过接收端动态选择无干扰端口抑制带内全双工系统中的自干扰，并在多种信道条件下验证了其优于传统方案的性能。
2025-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning for RIS-aided Multiuser Full-Duplex Secure Communications with Hardware Impairments
在本文中，我们研究了一个可重构智能表面（RIS）辅助的多用户全双工安全通信系统的收发器和RIS的硬件损伤，其中多个窃听者偷听的双向传输信号同时，和RIS应用，以提高保密性能。以最大化和保密率（SSR）为目标，在基站发射功率约束和移相器单位模约束下，建立了基站发射波束形成和反射波束形成的联合优化问题。由于环境是时变的，系统是高维的，这种非凸优化问题在数学上是难以解决的。探索了一种基于深度强化学习（DRL）的算法，通过与动态环境的反复交互和学习来获得满意的解。大量的仿真结果表明，基于DRL的安全波束形成算法被证明是显着有效的改善SSR。研究还发现，通过选择合适的神经网络参数，可以大大提高DRL方法的性能，加快神经网络的收敛速度。
2022-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Dimensional AoD and AoA Acquisition for Wideband mmWave Systems with Cross-Polarized MIMO
针对宽带毫米波多输入多输出系统，提出了一种基于交叉极化天线阵元的二维的【形】超分辨出射角和到达角估计方法。所提出的方法的关键成分是形成定制设计的波束对，并设计一个可逆的函数的AoD/AoA从相应的波束对进行估计。此外，一个新的多层参考信号结构的开发所提出的方法，以促进角度估计的宽带信道与交叉极化天线元件。针对闭环频分跟踪系统中反馈问题，提出了一种新的微分反馈控制策略，用于二维的【形】角度估计。数值结果表明，该方法在不同信噪比、信道条件和天线阵列配置下均能获得较好的方位角/仰角AoD和AoA估计性能。
2017-02-08 cs.IT math.IT
Efficient Channel Autoencoders for Wideband Communications leveraging Walsh-Hadamard interleaving
WaveCoRE, Department of Electrical Engineering (ESAT), Katholieke Universiteit Leuven（荷语鲁汶大学电气工程系（ESAT）WaveCoE）
本文提出利用沃尔什-哈达玛交织的高效通道自编码器，实现节能的高吞吐量宽带通信，通过平衡计算复杂度、SNR和模拟功率消耗，达到与极码相近的性能并提升能效。
2026-01-20 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial- and Frequency-Wideband Effects in Millimeter-Wave Massive MIMO Systems
在大规模MIMO系统中，当天线数量较多时，发射的宽带信号会对电磁波在大阵列孔径上的物理传播延迟敏感，即空间宽带效应。在这种情况下，收发器的设计是不同于大多数现有的作品，这假定的传输信号的带宽不是那么宽，忽略了空间宽带效应，只解决频率选择性。本文从阵列信号处理的角度研究了大规模MIMO系统中的空间宽带效应和频率宽带效应，称为双宽带效应。以毫米波通信为例，我们描述了传输过程，以解决双宽带效应。通过利用信道在角度域和延迟域的稀疏性，我们开发了高效的上行链路和下行链路信道估计策略，需要更少的训练开销，不会导致导频污染。由于采用了阵列信号处理技术，该方法适用于TDD和FDD大规模MIMO系统。数值算例表明，所提出的大规模MIMO系统的传输设计可以有效地处理双宽带效应。
2018-04-26 cs.IT math.IT
FullPASS: Geometry Optimization for Full-Duplex Pinching-Antenna Systems
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Tampere University（坦佩雷大学）
研究全双工夹点天线系统FullPASS架构，通过推导信道模型将联合激活问题转化为二元优化，提出两阶段算法求解，仿真表明该方法在候选网格上平均和频谱效率与穷举搜索接近，运行时间大幅减少且适用于更大候选集。
2026-07-23 cs.IT math.IT
Power Splitting for Full-Duplex Relay with Wireless Information and Power Transfer
研究了具有无线信息和能量传输的全双工中继网络的功率分配问题。通过将功率分配应用为中继收发器架构，全双工信息中继可以由从源发射的射频信号收集的能量供电。为了最小化中断概率，功率分配比分别根据完整信道状态信息（CSI）和部分CSI进行动态优化。在强环路干扰下，基于完全CSI和部分CSI的功率分配方案比固定功率分配方案具有更好的中断性能，而基于部分CSI的功率分配方案在不需要第二跳链路的CSI的情况下能够确保具有竞争力的中断性能。它也被观察到，最坏的中断性能时，实现中继位于中间的源和目的地之间，而中断性能的部分CSI为基础的功率分配方案的方法，完全CSI为基础的方案时，中继被放置在靠近目的地。
2015-04-18 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
Full Duplex Massive MIMO Architectures: Recent Advances, Applications, and Future Directions
对下一代无线通信的日益苛刻的目标已经刺激了最近对多天线收发器硬件架构和相关智能通信方案的研究活动。其中属于全双工（FD）多输入多输出（MIMO）架构，其提供在整个频带中同时上行链路和下行链路操作的可能性。然而，随着天线元件数量的增加，从FD无线电的发射机泄漏到其接收机的干扰信号变得更加严重。在这篇文章中，我们提出了一个统一的FD大规模MIMO架构，包括模拟和数字发送和接收波束成形（BF），以及模拟和数字SI消除，它可以联合优化各种性能目标和复杂性要求。性能评估结果的建议架构的应用程序，以全数字和混合模拟和数字BF操作使用最近的算法设计，以及同时通信的数据和控制信号。结果表明，所提出的架构，对于小的和大量的天线，使改善的频谱效率FD通信与更少的模拟消除元件相比，各种基准计划。文章最后列出了未来FD大规模MIMO通信系统及其有前途的应用面临的挑战和研究方向。
2022-05-17 cs.IT eess.SP 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
Joint Beamforming and Power Allocation for RIS Aided Full-Duplex Integrated Sensing and Uplink Communication System
本文研究RIS辅助的全双工ISAC上行通信系统中的联合波束成形与功率分配问题，提出基于MM和PDD的迭代优化算法及基于ADMM的低复杂度解析算法，数值结果验证了算法有效性和RIS带来的性能提升。
2023-09-07 cs.IT eess.SP math.IT
Scalable Transceiver Design for Multi-User Communication in FDD Massive MIMO Systems via Deep Learning
针对FDD大规模MIMO系统中联合收发器设计的可扩展性问题，提出含RVQ-VAE和EGAT的DL框架，通过一次训练适配不同反馈容量与用户数，结合渐进训练策略，在真实数据集上性能与可扩展性优于现有方法。
2025-04-15 cs.IT eess.SP 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
Computationally -Efficient Algorithms for Multiuser Detection in Short Code Wideband CDMA (TDD) Systems
论文推导并分析了一种新的基于分块快速傅立叶变换（FFT）的联合检测算法.本文比较了新的基于块FFT的联合检测器的性能和复杂度的Cholesky的联合检测器和单用户检测算法。与现有算法不同，新算法可以以码片速率采样以及更高的采样率操作。对于性能/复杂度分析，考虑宽带码分多址（WCDMA）的时分双工（TDD）模式。结果表明，基于快速FFT的联合检测器的性能与基于Cholesky的联合检测器相当，而远优于单用户检测算法。另一方面，基于快速FFT的联合检测器的复杂度明显低于基于Cholesky的联合检测器，也低于单用户检测算法。对于基于Cholesky的联合检测器，应用近似Cholesky分解。此外，新方法也可以应用到任何一般的多输入多输出（MIMO）系统。
2014-10-20 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
