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同频同时全双工白皮书

信息技术2025-04-09-未来移动通讯论坛A***

AI智能总结

一、概述

无线通信的目标是实现跨越时空的自由信息交互。随着社会发展，通信业务迅速扩展，频谱资源成为制约其进一步发展的瓶颈。提高频谱效率成为可持续发展的唯一途径。同频同时全双工（CCFD）技术通过将双工通信的发射信号和接收信号设置在重叠的频域和时域，实现频谱效率翻倍，成为推进5G和6G发展的动力。CCFD技术特点是提高容量，强调支持双向独立数据流的通信技术。

二、国内外发展情况

CCFD技术将收发信号在频率和时域的重叠设置理论上可将带宽效率提升一倍，但实现2倍的频谱效率需要通信节点具有强大的自干扰消除能力。CCFD技术发展可以分为工业界和学术界两部分。学术界针对CCFD存在的干扰问题开展了理论研究，多家高校同时开展了原型系统的研发。国内外CCFD研究的基本情况如下：

国内研究现状：北京大学、电子科技大学等高校开展了CCFD理论研究，并研发了原型系统。北京大学于2011年完成了国内第一个CCFD原型机，通信距离为2米，自干扰消除能力为35dB。
国外研究现状：斯坦福大学、莱斯大学、加州大学等高校也开展了CCFD技术研究，并取得了显著成果。

三、应用模式

CCFD技术将通信节点发射信号和接收信号设置在同一频率和同一时隙上，其效果是将通信的带宽效率加倍，而代价是通信节点的发射机信号直接泄露至接收机，导致了发射机对接收机的强大干扰，即所谓的自干扰。

移动通信中的应用模式：包括中继模式、半双工混合模式、组网模式。
低轨CCFD卫星通信：CCFD非常适合在低轨卫星通信中发挥，可以提高频谱效率，缓解频谱资源匮乏的现状。

四、同频自干扰技术

CCFD技术的关键问题在于自干扰消除。自干扰消除技术可以分为被动自干扰抑制和主动自干扰消除两大类。主动自干扰消除又可以被分为模拟自干扰消除和数字自干扰消除。

系统架构：包括天线类型、中继方案和空间数据流数量。
自干扰抑制技术：主要包括空间域、模拟域以及数字域的自干扰抑制。
全双工系统的组网技术：包括中继选择，资源分配等。
全双工系统的物理层安全技术：包括安全编码技术、多天线安全技术、以及协作干扰技术。

五、技术应用场景

通感一体化：将感知和通信功能在同一硬件平台中进行联合优化，实现无线感知的功能。
集成接入回传(IAB)：通过IAB节点的方式对业务数据进行转发，提高频谱资源利用率。
同频组网：优先支持基站侧的实现，终端侧可以从半双工慢慢向全双工进行过渡。
子带全双工：基站侧使用子带全双工，终端侧半双工，主要用于需要大上行和低时延的场景。
移动的星载平台：实现星载CCFD卫星通信，可以将频谱效率提高一倍。

六、产业发展现状

目前产业界对于全双工的研究和实现主要集中在子带不重叠（SBFD）的全双工研究，尚无全双工相关产品发布的公开消息。CCFD技术将迅速进入应用阶段，并为我国通信事业占据领先地位发挥关键性作用。

七、国际标准制定及专利

国际标准制定：子带全双工SBFD已在3GPPR18立项，目前正处于SI（StudyItem）阶段，预计到2025年才会冻结，商用预计要到2026年以后。
专利：各大通信公司对全双工技术专利都有一定的储备。

八、基础理论及前沿技术

CCFD带来的系统自干扰及解决方法：CCFD技术使得无线终端能够在相同的频带上同时发送和接收，但同时也带来了严重的自干扰问题。自干扰消除技术可以分为被动自干扰抑制和主动自干扰消除两大类。
全双工天线技术：全双工天线需要实现30dB甚至40dB以上的自干扰抑制能力。
先进的自干扰消除及应用：包括射频域自干扰消除和数字域自干扰消除。
时频两维演进方法：包括频分双工（FDD）、时分双工（TDD）、子带非重叠全双工（SBFD）、子带重叠全双工等。
相关频谱资源问题，全双工资源分配方法：需要新的政策才能使用全双工。
与MIMO的结合：包括毫米波、波束全双工和MIMO，可以更好地提升系统的性能。
低轨卫星应用展望：CCFD技术可以成功地在卫星通信领域的应用，可以大大提高频谱效率，继而缓解目前频谱资源匮乏的现状。
全双工缓存方法和技术：全双工通信技术是在相同时间和频率资源上接收和发送信号，有望成倍提升频谱效率。
全双工中继技术：全双工中继协作传输技术，是未来实现广覆盖、高频谱利用率的无线通信技术之一。
RIS结合全双工：RIS技术通过主动塑造无线传播环境，为干扰受限的系统提供有效的解决方案，也有望为全双工组网通信系统的改进提供新的技术支撑。

目录一、同频同时全双工(CCFD)概述....................................................................................................1 （1）北京大学....................................................................................................................2（2）电子科技大学............................................................................................................4（3）其他研究机构............................................................................................................6 （1）斯坦福大学................................................................................................................6（2）莱斯大学....................................................................................................................8（1）加州大学....................................................................................................................9（2）其他研究机构............................................................................................................9 三、CCFD应用模式........................................................................................................................12 1、在移动通信中的应用模式..................................................................................................12 （1）移动通信中CCFD中继模式.................................................................................12（2）移动通信中CCFD半双工的混合模式.................................................................13（3）移动通信中CCFD组网模式.................................................................................14 2、低轨CCFD卫星通信..........................................................................................................15 四、同频自干扰技术........................................................................................................................17 （1）系统架构..................................................................................................................17（2）全双工系统的自干扰抑制技术..............................................................................20（3）全双工系统的组网技术（中继选择，资源分配等）.........................................21（4）全双工系统的物理层安全技术..............................................................................21 3、单天线CCFD终端..............................................................................................................274、雷达发射信号的消除..........................................................................................................285、全双工系统与毫米波MIMO的结合................................................................................28 五、技术应用场景............................................................................................................................31 1、通感一体化..........................................................................................................................312、集成接入回传(IAB).............................................................................................................313、同频组网..............................................................................................................................31 4、子带全双工..........................................................................................................................325、移动的星载平台..................................................................................................................32六、产业发展现状............................................................................................................................33七、国际标准制定及专利................................................................................................................371、国际标准制定......................................................................................................................37（1）潜在部署场景..........................................................................................................38（2）子带自干扰分类......................................................................................................38（3）自干扰抑制技术......................................................................................................40（4）交叉链路干扰CLI抑制技术.................................................................................44（5）系统设计初步考虑..................................................................................................45（6）RAN1性能评估.......................................................................................................46（7）RAN4邻频共存性能评估......................................................................................49（8）小结..........................................................................................................................502、专利......................................................................................................................................50八、基础理论及前沿技术................................................................................................................541、全面分析CCFD带来的系统自干扰及解决方法.............................................................54（1）CCFD中的自干扰.....................................................................

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