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FDD/TDD突遇勁敵 NDD才是最牛的“DD”

來源:網絡

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: FDD,TDD,NDD

      話說FDD和TDD兩兄弟為了爭寵吵得不可開交時,突然從石頭里蹦出個NDD,宣稱自己才是世上最牛的“DD”,FDD和TDD兩兄弟頓時驚慌失措、黯然失色,私下里打探了一下NDD的底細。今天我們就來揭揭NDD的底,看看他到底牛在哪里?

      首先要從雙工方式說起。

      FDD(頻分雙工):采用兩個對稱的頻率信道來分別發射和接收信號。

      TDD(時分雙工):發射和接收信號是在同一頻率信道的不同時隙中進行的。

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      有人說,FDD是全雙工,TDD是半雙工。從一定意義上,這兩個都不是全雙工,因為都不能實現在同一頻率信道下同時進行發射和接收信號。

      今天我們介紹的NDD,可以實現發射和接收信號在同一頻率同一時間進行傳輸,就是一個真正的全雙工。不過,我更喜歡叫它“沒有分工(No Division Duplex,NDD )”。

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      難道以前我們就沒有想到過這么牛的全雙工方式?當然不是。由于無線系統中發射信號會對接收信號產生強大的自干擾,如果按NDD那樣的玩法,系統根本無法工作。在NDD那樣的全雙工模式下,如果發射信號和接收信號不正交,發射端產生的干擾信號比接收到的有用信號要強數十億倍(大于100dB)。

      那么,NDD是怎么做到的?NDD最核心的技術就是消除了這100dB的自干擾。

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      先來看一看發射信號是怎樣對接收信號產生強大的自干擾的。

      由上圖可知,由于雙工器泄露、天線反射、多徑反射等因素,發射信號摻雜進接收信號,產生了強大的自干擾。

      怎樣消除這些干擾呢?幸運的是,由于發射信號是已知的,那么就可以用發射信號作為參考來消除自干擾。但是,這個參考信號只能從數字基帶域獲得。當數字信號轉換為模擬信號后,由于線性失真和非線性失真的影響,很難從中獲得參考。因此,任何自干擾消除技術如果要想成功,必須要考慮發射信號的非線性失真。

      另外,為了避免接收飽和,必須要考慮接收端模/數轉換器的分辨率限制,因此,輸入模/數轉換器的自干擾信號強度必須確保小于一個確定值。

      解決了這些問題,就能有效的分解出干擾信號,將它消除。

      這個問題,據說NDD的主人已經解決了。

      來自斯坦福大學的Sachin Katti和他的團隊突破了以上難題,并在2012 年成立了 Kumu Networks初創公司,目前正在部署將這一技術應用于small cell。

      他們是怎樣突破的?Kumu給出了一些簡單的原理介紹。

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      其實Kumu的自干擾消除技術并非首創,但Kumu的電路算法是目前性能最強的,能夠消除110dB的干擾信號。

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      得益于強大的自干擾消除技術,使得真正的全雙工通信成為可能,無線頻譜效率和時延將會得到大大提升,如果能夠完美應用,這無疑是一次顛覆性的創新。

      1)比較FDD/TDD,頻譜效率將提升一倍。

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      2)比較TDD,大幅度縮短時延。

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      因為TDD是時分雙工,不能在同一時間收發數據,NDD則有效解決了這個問題,發送完數據,即刻接收反饋信息,減少時延。

      另外,在傳送數據包的時候,無需等待數據包完全到達才發送下一個數據包,特別是在重傳的時候,大大減小時延。

      這一技術可以廣泛應用于微波回程、WIFI接入、移動設備和LTE接入等,目前最快捷的應用是作為“Self-Backhaul Small cell”部署于現網。

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      Self-Backhaul Small cell部署只需要在基站側加裝板件,而現網其它硬件部分無需改動。

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      目前,Kumu Networks已經獲得了大量融資,但要真正實現落地,還面臨著一些挑戰。

      1)電路板件設計。

      自干擾消除電路設計需要支持寬頻(>100MHZ),多MIMO(>32天線),且要求尺寸小,功耗低,成本不能太高。

      2)物理層、MAC層的優化設計。比如編碼、調制、同步、檢測、偵聽、沖突避免、ACK等,尤其是針對MIMO的物理層優化。

      3)對全雙工和半雙工之間動態切換的控制面優化,以及對現有幀結構和控制信令的優化。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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