一、 全雙工技術(shù)概述

FDD（頻分雙工）和TDD（時分雙工）是從2G到5G的兩種主流半雙工方式。FDD采用兩個對稱的頻譜進(jìn)行發(fā)送和接收，中間通過保護(hù)頻段來隔離，其上行和下行傳輸可以同時進(jìn)行。FDD在上下行業(yè)務(wù)量不對稱時，頻譜利用率偏低。TDD可在同一個頻譜上通過不同的時隙進(jìn)行發(fā)送和接收，其上行和下行傳輸無法同時進(jìn)行，上下行之間需要轉(zhuǎn)換間隔。TDD無需對稱頻譜資源，可靈活設(shè)置上下行資源比例，適配非對稱的業(yè)務(wù)需求，但是上下行轉(zhuǎn)換會帶來額外的傳輸?shù)却龝r延，而上行資源在時域上不連續(xù)也會造成上行覆蓋受限。

同時同頻全雙工IBFD（InBand Full Duplex）是指在同一個頻譜上同時進(jìn)行發(fā)送和接收，兼具FDD和TDD的優(yōu)勢，理論上頻譜效率可以翻倍，但是會引入額外的自干擾（即基站自身發(fā)送信號對自身接收信號的干擾）。以同時同頻全雙工基站為例，由于基站的自干擾遠(yuǎn)強(qiáng)于接收到的終端上行信號，所以基站需要具備極強(qiáng)的自干擾消除能力。

子帶全雙工SBFD（SubBand non-overlapping Full Duplex）是基站在同一個頻譜內(nèi)的不同子帶上分別同時進(jìn)行發(fā)送和接收，結(jié)合了TDD和FDD的優(yōu)勢，無需對稱頻譜資源，同時可以降低傳輸?shù)却龝r延和提升上行覆蓋性能。相比同時同頻全雙工，子帶全雙工無法實(shí)現(xiàn)頻譜效率的倍增，但是上下行子帶的頻率隔離降低了自干擾消除的難度，子帶全雙工是邁向同時同頻全雙工的關(guān)鍵一步。

二、 全雙工技術(shù)工程實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)及研究現(xiàn)狀

在進(jìn)行全雙工組網(wǎng)時，將面臨復(fù)雜嚴(yán)峻的干擾挑戰(zhàn)，包括：①基站同時收發(fā)的自干擾（基站A的下行信號發(fā)送干擾基站A的上行信號接收）；②基站間的交叉鏈路干擾（基站A的下行信號發(fā)送干擾基站B的上行信號接收）；③終端間的交叉鏈路干擾（終端A的上行信號發(fā)送干擾終端B的下行信號接收）。首先要解決的是基站自干擾，組網(wǎng)時需要額外解決基站間和終端間的交叉鏈路干擾。

對于基站自干擾，業(yè)界通常聯(lián)合采用空間域（如收發(fā)天線分離、零陷濾波）、射頻域（如射頻干擾消除電路）、數(shù)字域（基帶信號處理）等干擾抑制方法進(jìn)行解決。根據(jù)業(yè)界部分高校公布的同時同頻全雙工原型樣機(jī)數(shù)據(jù)，目前基站自干擾綜合抑制能力可以達(dá)到約110~122dB級別（前提條件：基站發(fā)射功率約20~30dBm級別，收發(fā)通道數(shù)通常為2T2R，帶寬通常約為20MHz級別），只在室內(nèi)等基站發(fā)射功率極低的部署場景具備可行性。在實(shí)際應(yīng)用中，不同的部署場景（主要是不同的基站發(fā)射功率）對基站自干擾抑制能力有不同的要求。宏站場景（以發(fā)射功率53dBm為例）要求基站自干擾抑制能力達(dá)到約148dB（空間域和射頻域需要達(dá)到約96dB），微站場景（以發(fā)射功率38dBm為例）要求基站自干擾抑制能力達(dá)到約133dB（空間域和射頻域需要達(dá)到約76dB），室內(nèi)場景（以發(fā)射功率24dBm為例）要求基站自干擾抑制能力達(dá)到約119dB（空間域和射頻域需要達(dá)到約59dB）。

空間域和射頻域干擾消除主要用于避免接收機(jī)射頻器件阻塞（如低噪放LNA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC），數(shù)字域進(jìn)一步消除由于射頻放大器和ADC的非線性以及振蕩器的相位噪聲帶來的殘余自干擾。目前，空間域干擾消除能力可做到75-95dB（參考3GPP Rel-18 FR1子帶全雙工研究結(jié)論），但在實(shí)際樣機(jī)中性能可能會有所下降。射頻域干擾消除需要增加額外的射頻器件（延時線、移相器、衰減器等），且器件規(guī)模隨著MIMO通道數(shù)的增加而大幅增長，并且可能難以跟蹤環(huán)境的快速變化，業(yè)界有高校實(shí)現(xiàn)到10~35dB。數(shù)字域干擾消除能力大約0-20dB（參考3GPP Rel-18 FR1子帶全雙工研究結(jié)論），但是也有高校在樣機(jī)中實(shí)現(xiàn)到約40dB。成都電子科技大學(xué)2019年開發(fā)的2T2R同時同頻全雙工樣機(jī)在20MHz帶寬上可實(shí)現(xiàn)122.1dB的自干擾抑制能力（空間域70.5dB、射頻域10.2dB、數(shù)字域41.4dB）。

基站間和終端間交叉鏈路干擾會影響吞吐量和頻譜效率的提升，這種干擾無法直接消除，只能盡量避免。對于基站間交叉鏈路干擾，需要犧牲基站的波束賦形自由度，通過天線迫零等技術(shù)降低基站間干擾。對于終端間交叉鏈路干擾，需要基站間進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)調(diào)調(diào)度。

相比于同時同頻全雙工，子帶全雙工由于上行子帶和下行子帶不重疊，可以額外提供大約45dB的頻域隔離能力，還可通過子帶射頻濾波器實(shí)現(xiàn)大約15~30dB的射頻域干擾抑制能力，因此可以顯著降低基站自干擾、基站間和終端間交叉鏈路干擾的消除難度，在微站、室內(nèi)等基站發(fā)射功率較低的部署場景有較高的可行性，但在宏站等基站發(fā)射功率較高的部署場景依然存在較大挑戰(zhàn)。子帶全雙工近幾年在工業(yè)界受到關(guān)注，根據(jù)3GPP在Rel-18對于子帶全雙工技術(shù)可行性的研究，該技術(shù)在基站發(fā)射功率較低的場景有較高的可行性（如微站場景、室內(nèi)場景，發(fā)射功率約40dBm以下），中興、三星、高通也發(fā)布了子帶全雙工SBFD原型樣機(jī)。但是在基站發(fā)射功率較高的場景存在較大挑戰(zhàn)（如宏站場景，發(fā)射功率約為53dBm），業(yè)內(nèi)也沒有相關(guān)原型樣機(jī)。

三、 全雙工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

3GPP國際標(biāo)準(zhǔn)化方面。3GPP于2022年8月至2023年12月開展了Rel-18版本子帶全雙工SBFD的研究項(xiàng)目（study item），中國移動擔(dān)任該項(xiàng)目報告人。該研究項(xiàng)目主要評估了子帶全雙工SBFD在不同部署場景下的技術(shù)可行性和網(wǎng)絡(luò)性能，研究了干擾管理方案、系統(tǒng)流程設(shè)計、射頻指標(biāo)等。中國移動作為主編發(fā)布了該項(xiàng)目的研究報告3GPP TR 38.858，為后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)制定工作奠定基礎(chǔ)。3GPP于2023年12月進(jìn)一步立項(xiàng)Rel-19子帶全雙工SBFD的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目（work item），該項(xiàng)目從2024年1月開始，預(yù)計持續(xù)到2025年年底，將在Rel-18研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行子帶全雙工SBFD的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

ITU國際標(biāo)準(zhǔn)化方面。ITU目前尚未開展子帶全雙工SBFD的標(biāo)準(zhǔn)研究和制定工作。

CCSA國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化方面。CCSA TC5/WG8于2023年1月開始子帶全雙工全球共存研究和相關(guān)法規(guī)現(xiàn)狀調(diào)研的研究課題項(xiàng)目，預(yù)計2024年底結(jié)項(xiàng)，由中國移動和中信科牽頭。該項(xiàng)目旨在調(diào)研最新的子帶全雙工技術(shù)特性、應(yīng)用和使用場景，以及子帶全雙工當(dāng)前相關(guān)的共存研究進(jìn)展；收集和梳理國內(nèi)外TDD頻率，并對國際相關(guān)研究和趨勢進(jìn)行分析，為我國無線電主管機(jī)構(gòu)提供技術(shù)支撐和參考。

來源：全雙工技術(shù)相關(guān)介紹