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同時同頻全雙工的發展歷程

早在1997年,G. R. Kenworthy申請了美國專利“Self-Cancelling Full-Duplex RF Communication System”。專利中明確描述了壹種全雙工通信系統,該系統采用射頻幹擾抑制、數字幹擾抑制兩級進行自幹擾消除,達到同時同頻收發信號的效果。

近年來,斯坦福大學、萊斯大學、加州大學等國際知名院校均進行了同時同頻全雙工的理論探索以及工程實現,發表了多篇IEEE頂級會議及期刊論文,並制作出了相關的實驗平臺,得到了明確的實驗數據(見下表)。 項目 加州大學 萊斯大學 斯坦福2012 斯坦福2013 電子科大2012 電子科大2013 1 天線配置 1T1R 1T1R 1T1R 1T1R 1T1R 2T2R 2 頻率 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 1.6~4.0 GHz 2.5~2.7 GHz 3 信號帶寬 30MHz 10 MHz 10 MHz 80 MHz 20 MHz 20 MHz 4 發射天線功率 10dBm 10 dBm 10 dBm 20 dBm 10 dBm 23 dBm 5 空域自幹擾抵消能力 無 20dB 20 dB 15 dB 20 dB 45 dB 6 射頻域自幹擾抵消能力 47 dB 35 dB 45 dB 63 dB 55 dB 35 dB 7 數字域自幹擾抵消能力 無 26 dB 30 dB 35 dB 31 dB 27 dB 8 總抵消能力 47 dB 55 dB 90~95 dB 105~110 dB 91 dB 107 dB 9 實驗環境 微波暗室無多徑 實驗室

多徑環境 實驗室

多徑環境 實驗室

多徑環境 實驗室

多徑環境 實驗室

多徑環境 10 實驗設備 安捷倫儀器 Warplab 儀器與自制硬件混合 儀器與自制硬件混合 自制uSDR 自制uSDR 電子科技大學

2005年,電子科技大學唐友喜教授申請了國防專利“XXX通信系統中的壹種XX接收方法”,2010年3月授權。該專利給出了在相同時間、相同頻率上工作的兩個設備進行自幹擾抑制的壹種方法。2010年以來,唐友喜團隊針對同壹載體中多個設備的同時同頻工作方法、同時同頻全雙工自幹擾消除方法等方面申請多個專利,並發表多篇IEEE頂級期刊、會議論文。

2013年1月18日,電子科技大學唐友喜教授團隊完成了4G(第4代移動通信系統)中的同時同頻全雙工(CCFD)技術實驗驗證(實驗視頻請搜索“CCFD_電子科技大學唐友喜團隊同時同頻全雙工演示視頻_V.2.0”,具體實驗數據見上表),在相同的時間及頻率資源條件下,使4G空中接口提高了壹倍的頻譜效率,業務速率從30Mbps提升到60Mbps,是國內第壹個4G CCFD實驗床測試場景。這標誌著我國CCFD技術實現了從理論研究到工程實現驗證的飛躍。

2013年12月,唐友喜教授團隊進壹步完成了兩發兩收LTE全雙工實驗驗證,將自幹擾總抑制能力提高至107dB。該實驗驗證完成了國內首個多天線LTE全雙工實驗平臺,自幹擾對消能力在國際處於領先地位。

北京大學

2006年,北京大學焦秉立教授申請了同時同頻全雙工的相關專利,從2006年至2013年,北京大學持續進行了同頻同時全雙工的研究,***申請相關專利10余項,並發表多篇IEEE頂級期刊和會議文章。

近年來,北京大學在同頻同時全雙工組網技術上進行了持續深入的研究,提出了蜂窩小區采用同頻同時全雙工的演進方案,即:基站發射天線采用中心式布局,而基站接收天線采用分布式。這樣在幹擾消除能力受限情況下仍可實現系統容量的大幅提升。在此基礎之上,焦秉立教授團隊實現了蜂窩小區同頻同時全雙工硬件演示系統原型機,迄今為止,已有包括華為、大唐、美國普林斯頓大學、臺灣新竹交通大學等20余家公司和科研院所前來參觀演示系統,並給予了高度的評價。

2013年6月,北京大學率先實現了同頻同時雙工單小區試驗演示系統,該系統包括壹個基站和兩個移動終端:基站工作方式為同頻同時全雙工,其覆蓋直徑為100米,終端為TDD模式,其帶寬效率為TDD系統的兩倍。 同時同頻全雙工,將革命移動通信、衛星通信、數據鏈、軍用電臺、微波接力等等技術對應的設備,市場前景巨大,將是未來十年最核心的無線通信技術變革!

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