全双工技术一方面从理论上能大幅提升无线通信系统的总吞吐量,然而另一方面对传统蜂窝系统的组网带来巨大挑战。主要在于系统间的干扰更加复杂,传统系统干扰主要在于小区间和用户之间的干扰;对于TDD系统为了避免用户和基站间的交叉干扰,小区之间较多采用完全相同的时隙配比。然而全双工技术的应用,使得既有邻小区用户对本小区用户带来的干扰,同时也有邻小区基站对本小区用户的干扰。此时的干扰环境更加复杂,网络总体性能有恶化的风险。然而,另一方面,全双工技术可以在某些特殊应用中为解决现有无线网络中的问题提供一个全新的思路,主要包括隐藏终端问题、多跳无线网络端到端时延问题等[20]。
隐藏终端问题,主要面对的是WIFI系统,如图7-33所示。当节点N1正在向AP发送数据时,N2由于侦听不到N1和AP之间的通信,于是同时向AP发送数据,从而引起AP接收数据冲突,导致N1和N2的数据分组都不能够被正常接收。如果使用全双工技术,当N1开始向AP发送数据时,AP同时也开始向N1回送数据,这时N2听到来自AP的发送数据延迟其原计划的发送,避免了冲突。
多跳无线网络中存在端到端时延比较高的问题,通过不断的干扰消除,当接收和转发同时进行时,这类问题能够得到解决。如图7-34所示,当N2开始接收来自N1的分组时,N2同时将接收的信息传送给N3,同样的方式,N3开始转发数据包给N4。这时N3的发送会干扰N2的接收,由于N2此时已知N3发送的数据,并据此可以使用数字干扰消除技术消除N3的干扰。使得系统能够以较低的时延传递下去,需要消除的干扰数量和全双工系统自身干扰抑制的能力是一种折中的关系。
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图7-33 全双工解决隐藏终端示意图
图7-34 全双工多跳中继示意图
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