什么是同時同頻全雙工通信模式呢？

還是上次的例子。河流的水很急，兩邊的人都想著過河。之前是河中間有2條獨木橋，把它改為單行道，就是一條獨木橋從A地到B地，另外一條獨木橋從B地到A地。如果一個方向的人很多，另外一個方向的人很少，會導致一條獨木橋都是人，另外一條獨木橋寥寥幾人，這樣的率用率不高。那么如果把兩條獨木橋合并到一起，且不分方向，這樣兩地的人就可以按照人流需求自由通行。但缺點也有，會出現(xiàn)A地到B地和B地到A地的人互相干擾。

以上的例子就是類似同時同頻全雙工。

目前，在無線通信中，主要采用半雙工方式通信，且常用的半雙工通信方式有兩種，即之前介紹的頻分雙工( FDD: Frequency Division Duplex )通信方式和時分雙工(TDD: Time Division Duplex)的通信方式。

頻分雙工:我們回顧下，頻分雙工是為每個用戶提供兩個獨立的頻段，且在該對獨立的頻段之間設置保護間隔。這兩個獨立頻段分別用于發(fā)射、接收數(shù)據(jù)信息。而保護間隔的作用為了防止發(fā)射機和接收機的相鄰頻段相互干擾。

時分雙工:預先將時間資源分割為固定的時間片段，是最小時間間隔，稱為時隙。用戶分別在相同頻段、不同時隙內(nèi)完成發(fā)送和接收信息。

上述兩種雙工方式的基本思想為:將頻譜資源或時間資源劃分為互不重疊的正交資源，并在此正交資源上完成發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

隨著5G移動通信的發(fā)展，除了分別采用FDD和TDD雙工方式外，為了提高頻率利用率和頻率配置的靈活性，又演變出新的雙工方式，針對D2D通信采用CCFD雙工方式，顧名思義就是采用相同時間、相同頻率進行發(fā)射和接收的全雙工通信。

什么是同時同頻全雙工通信模式呢？

如果有一種雙工通信模式能不分頻段、不分時隙的進行雙工通信，無疑將提高頻譜利用率。因此，同時同頻全雙工( CCFD: Co-Time Co-Frequency Full Duplex )通信模式成為研究關鍵點。

同時同頻全雙工通信是指通信設備在某一頻段內(nèi)，同時發(fā)送送和接收信息，頻譜資源利用率相對于半雙工通信方式提高了一倍，因此，CCFD 是一種前景美好的通信技術。然而，同時同頻全雙工系統(tǒng)中，在同一頻段內(nèi)，發(fā)送信號和接收信號同時存在，這導致接收端本地發(fā)送信號會對經(jīng)過空間信道衰減后到達本端的接收信號產(chǎn)生很強的自干擾，因此，必須預先對該自干擾信號進行抑制，才能完成對遠端接收信號的解調(diào)等后續(xù)操作。

同時同頻全雙工的技術特點是什么

近年來，萊斯大學、斯坦福大學、加州大學等國際知名研究單位均進行了全雙工的理論探索和工程實現(xiàn)，并發(fā)表了多篇IEEE 頂級IEEE頂級會議及期刊論文，同時，還制作出相關的實驗平臺，用實驗數(shù)據(jù)明確驗證系統(tǒng)性能。所有的研究核心為:如 何高效抑制自干擾信號?？傮w研究方向主要包括三個方面:天線自干擾抑制、模擬域自干擾抑制和數(shù)字域自干擾抑制。

1、天線被動抑制技術

(a) 天線隔離法：主要采取增加收發(fā)天線間距，或者在接收、發(fā)射天線間放置隔離物，目的是增加同一節(jié)點收發(fā)天線間的路徑損耗。

(b) 正交極化法：將收發(fā)天線設計為正交極化天線，使彼此間互耦最小?；虿捎每p隙環(huán)雙極化天線，或采用介質(zhì)共振雙極化天線。這幾種方法采用的方式都是天線正交極化。

(c) 方向圖設計法：使用定向天線，設計發(fā)射、接收天線的波束方向圖，使得二者波瓣交叉最小。波束方向圖設計，包括固定波束方向圖和自適應波束方向圖兩類。

(d) 環(huán)路隔離：通過環(huán)路器/雙工器隔離收發(fā)路徑。

2、模擬干擾抑制

(a) 射頻模擬抑制：射頻模擬抑制可分為直接射頻耦合干擾抑制和間接射頻耦合干擾抑制兩種類型。

(b) 模擬基帶干擾抑制：消除信號在模擬基帶生成并用于抵消自干擾信號，被稱為基帶模擬抑制技術?；鶐M消除器的自干擾信號 經(jīng)過處理， 再注入到接收信號中，達到抑制效果。

事實上，接收信號會先經(jīng)過被動抑制，再進入主動模擬消除器再次抑制自干擾信號。目前全雙工通信系統(tǒng)中，大部分主動模擬消除器設計為射頻干擾抑制。理想情況下，主動模擬抑制：射頻干擾抑制和模擬基帶干擾抑制，可完全消除自干擾信號。

3、數(shù)字干擾抑制

全雙工通信系統(tǒng)中，由于接收、發(fā)射位于同一個節(jié)點上，因此，在本地接收端， 認為發(fā)射信號是已知的。數(shù)字自干擾抑制就是根據(jù)該已知信號，估計出自干擾信號信道的延遲時間、 頻率誤差、 相位誤差、徑等特性， 再將已知發(fā)射信號經(jīng)過一定處理，重建出，最后將其從接收信號中減去，以此達到自干擾抑制自干擾信號的目的。

現(xiàn)有數(shù)字自干擾抑主要分為三類：

(a)基于特定導頻的自干擾信號抑制，利用發(fā)射端已知導頻，估計出到達接收天線的自干擾信號。

(b) 自適應干擾抑制，利用自適應濾波技術，不停地對自干擾信號進行跟蹤和學習， 以此完成自干擾抑制。

(c) 數(shù)字控制天線方向圖，利用數(shù)字信號處理法，使得發(fā)射天線陣的零陷方，直接指向接收天線陣，同時也讓接收天線陣的零，直接指向發(fā)射天線，使系統(tǒng)中發(fā)射天線陣與接收天線陣天生相互隔離，以此實現(xiàn)自干擾抑制功能。

以下圖片是斯坦福大學全雙工自干擾抑制結構圖

斯坦福大學基于802.15.4標準， 在2.4G 頻率上，進行單信道全雙工( SCFD: Signal Channel Full Duplex )的試驗演示。自干擾抑制能力為 60dB，與傳統(tǒng)半雙工通信系統(tǒng)相比，其吞吐率提高了84%。