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一个终结TDD和FDD的创意

(2011-03-26 02:53:39)
标签:

tdd

fdd

无线通信

斯坦福

wpan

wlan

wwan

it

分类: 谈谈技术

一般来说,无线系统的双向链路不是TDD就是FDD的。不知道搞无线的人是否曾想过这样一个问题,为什么一定要TDD或者FDD,为什么不能同时同频,那不是资源利用率高了一倍吗?其实原因很简单,如果同时同频,设备的接收端会被自己的发送端信号所淹没,发送的信号要比经过空中衰减的接收信号强很多,所以为了保护设备接收端,无线系统总要让同一设备的发送信号或者在时间上错开,或者在频率上错开。

 

近期正流行着由斯坦福大学的几位学生写的一篇文章《Achieving Single Channel, Full Duplex Wireless Communicationhttp://sing.stanford.edu/pubs/mobicom10-duplex.pdf该文章描述了一种双向链路同时、同频运行的无线系统,该系统在无线个人区域网技术(WPAN)上终结了TDDFDD

 

这篇极具创造性的文章描述的思路其实很简单,设备的接收端会被自己的发送端信号所淹没,这没错,但只要想办法在设备接收端把自己的发送信号给抵消掉,接收端就可以保证质量。为了把发送信号处理干净,文章的办法就是分三级逐步处理,通过特殊的天线设计让天线零陷抵消一部分,通过射频模拟信号处理再抵消一部分,最后通过数字处理信号处理再抵消一部分。据说,文章作者们还把这个方法申请了专利。

 

看到这里,肯定有人想,如果这样能行的话,把现在的TDDFDD系统都这样处理一下,资源不是翻倍了?其实免费的午餐是没有的,任何接收端的处理算法都有一定抗干扰能力极限,这部分能力首先要去对抗热噪声和多用户干扰,把这些对抗完了,如果还有剩余的能力,就可以再去对抗一下由“同时同频”所产生的发射端干扰,但前提是这部分“同时同频”干扰不能太大。

 

而“同时同频”干扰的强度直接取决于“发送的信号比经过空中衰减的接收信号强”的程度,即直接取决于空中衰减,而无线设备之间的距离越远,空中衰减越大,“同时同频”干扰就越强,所以文章的方法只能在极短距离的无线通信中使用。文章中也说明了目前这个系统是针对802.15.4技术(即10米左右的个人区域网络,WPAN)所设计的,同时也说明了这个方法是否能对802.11(设备间距离更远的无线局域网,WLAN)有作用还不确定。而对于设备间距离更远的无线广域网技术(比如3G4GWWAN),可以说这篇文章所描述的方法是不起作用的。

 

但这篇文章确实指明了一个重要的研究方向,那就是通过干扰抵消算法的不断增强,去扩大“同时同频”技术所支持的设备间距离,这篇文章已经说明了,“同时同频”双工的WPAN技术是完全可以设计出来的,那么更远的距离呢?

 

所以这篇文章值得所有通信专业大学生和无线通信从业者读一读,当教科书里写着“无线系统的双向链路分为TDDFDD两种”这样的话时,有多少人会问一问“为什么不能设计成同时同频呢”这样的“傻”问题呢。

 

最后一段,是专门写给对这个方向感兴趣的大学生的。就这篇文章而言,显然还有改进的余地,比如:第一,可以进一步在天线上做文章,比如利用天线类型的设计,加大Tx1Rx的衰减;第二,射频干扰消除部分可以考虑发射信号的时延;第三,数字干扰抵消部分可以使用更复杂的算法。或者更进一步,可以重新设计上下行信号形式,使之具备一定的正交性,从信号设计上增强上下行干扰抵消的性能。

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