全双工通信的高效双向解码转发中继设计与性能分析

本文是一篇发表在2016年9月《IEEE Transactions on Vehicular Technology》的研究论文，标题为“全双工通信的频谱有效双向解码转发中继”。作者Li Li、Chen Dong、Li Wang（均为IEEE会员）和Lajos Hanzo（IEEE Fellow）探讨了随着复杂干扰消除技术的发展，全双工（FD）收发器设计在5G无线通信系统中的可行性，甚至可能在短时间内成为主流。他们在此基础上，对传统的两向半双工（HD）中继辅助的协作网络进行了深入研究，将其转变为完全由全双工实体组成的系统，以适应日益兴起的全双工通信场景。 论文的核心内容聚焦于提出了一种基于解码转发（DF）方式的双向中继辅助的全双工网络。网络利用先进的网络编码（NC）理念，旨在提升频谱效率。作者分析了这种系统能够达到的无错误数据速率，特别考虑了自干扰（SI）的影响以及中继节点（RN）地理位置变化可能带来的影响。此外，论文还探讨了网络性能随这些因素变动的潜在变化，以及如何通过优化策略来最大化频谱效率和通信可靠性。 全双工通信的优势在于它允许发送和接收同时进行，理论上能提高通信系统的整体吞吐量。然而，克服自干扰是一项关键挑战，因为全双工设备必须同时发射和接收信号，可能导致信号之间的相互干扰。网络编码作为一种多用户信息处理技术，可以将来自不同用户的信号合并，形成新的编码，从而在一定程度上抵消了自干扰的影响。 研究者们通过理论分析和可能的仿真结果，揭示了如何在实际的地理环境下部署全双工中继节点，以最大程度地减少SI，并确保数据的准确传输。这不仅对5G网络设计具有重要意义，也为未来的无线通信系统，如6G，提供了重要的参考依据和技术发展方向。 这篇论文对全双工通信中的频谱有效双向解码转发中继技术进行了深入探讨，为提升无线通信系统的效率和可靠性提供了解决方案，是5G和未来无线通信研究的重要里程碑。