In-Band Full-Duplex Wireless Communications - From Echo Cancellation to Self-lnterference Cancellation

• Autorzy: Ling F.

Warianty tytułu

PL

In-Band Full-Duplex Wireless Communications - From Echo Cancellation to Self-lnterference Cancellation

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In-band full-duplex (IBFD) technology for wireless Communications is considered in this paper. Its predecessors, operation principles and basic building blocks are presented. Specifically, one of its key blocks, self-interference canceller (SIC), is discussed in detail and compared with the well-studied echo canceller (EC) used in wireline modems. Their similarities and differences are discussed. Their structure, design, characteristics and implementation considerations are presented. Considering the time varying nature of wireless channels, the impacts of time variation to SIC's performance are analyzed by establishing a novel linearized model of the canceller. The optimal selections of its adaptation time constants are considered based on the analysis. Moreover, it is shown that non-lineartties in the transmitter and receiver are main limiting factor for SIC. Based on these results, various factors that impact the overall performance of SIC are summarized. The methods of improving its performance are also discussed. Rozważa się technikę transmisji dupleksowej z wykorzystaniem tego samego pasma w obu kierunkach transmisji. Zaprezentowano techniki poprzedzające tę nową metodę, jej zasadę działania, jak i bloki funkcjonalne w niej występujące. W szczególności omówiono najbardziej istotny blok funkcjonalny - kompensator interferencji własnych, który porównano z dobrze znanym kompensatorem echa stosowanym w modemach przewodowych. Przedyskutowano ich podobieństwa i różnice między nimi. Zaprezentowano struktury, zasady projektowania, charakterystykę oraz szczegóły implementacyjne. Przeanalizowano wpływ zmienności kanałów radiowych na jakość działania kompensatora, przedstawiając jego nowy, zlinearyzowany model. Na podstawie tej analizy rozważono optymalny wybór jego starych czasowych. Co więcej, pokazano, że nieliniowości w nadajniku i odbiorniku są podstawowym czynnikiem ograniczającym w działaniu kompensatora interferencji własnych. Na podstawie wyników rozważań podsumowano różne czynniki wpływające na jakość działania kompensatora. Przedyskutowano również metody jej poprawy.

PL

Rozważa się technikę transmisji dupleksowej z wykorzystaniem tego samego pasma w obu kierunkach transmisji. Zaprezentowano techniki poprzedzające tę nową metodę, jej zasadę działania, jak i bloki funkcjonalne w niej występujące. W szczególności omówiono najbardziej istotny blok funkcjonalny - kompensator interferencji własnych, który porównano z dobrze znanym kompensatorem echa stosowanym w modemach przewodowych. Przedyskutowano ich podobieństwa i różnice między nimi. Zaprezentowano struktury, zasady projektowania, charakterystykę oraz szczegóły implementacyjne. Przeanalizowano wpływ zmienności kanałów radiowych na jakość działania kompensatora, przedstawiając jego nowy, zlinearyzowany model. Na podstawie tej analizy rozważono optymalny wybór jego starych czasowych. Co więcej, pokazano, że nieliniowości w nadajniku i odbiorniku są podstawowym czynnikiem ograniczającym w działaniu kompensatora interferencji własnych. Na podstawie wyników rozważań podsumowano różne czynniki wpływające na jakość działania kompensatora. Przedyskutowano również metody jej poprawy.

Słowa kluczowe

EN

In-band full duplex; wireless; self-interference cancellation; echo cancellation

PL

transmisja dupleksowa w pojedynczym paśmie; transmisja bezprzewodowa; kompensacja interferencji własnych; kompensacja echa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 8-9
• Strony: 728--734
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ling F.

• Twinclouds Consulting, LLC, USA

Bibliografia

• [1] O'Hara F. and Moore G.: A high performance CW receiver using feedthru nulling, Microwave Journal, p. 63, September. 1963
• [2] Stowe A. G.: Linear FMCW radar techniques, IEE Proceedings F (Radar and Signal Processing), vol. 139, no. 5,1992
• [3] Sondhi M.M. and Presti A.J.: A self-adaptive echo canceller, BSTJ. 45, no. 10, Dec. 1966
• [4] Koli V.G. and Weiinstein S.B.: Simultaneous two-way data transmission over a two-wire circuit, IEEE Trans. Comm. vol. COMM-21, no. 2, Feb. 1973
• [5] Miller K. H.,: A new digital echo canceller for two-wire full-duplex data transmission, IEEE Trans. Comm. vol. COMM-24, No. 9, Sept. 1976
• [6] Li N., Zhu W., Weihong, Han H.: Digital Interference Cancellation in Single Channel, Full Duplex Wireless Communication, Proc. Wireless Communications, Networking and Mobile Computing (WICOM), 2012 8th International Conference, 2012
• [7] Choi Y, Shirani-Mehr H.: Simultaneous Transmission and Reception: Algorithm, Design and System Level Performance, IEEE Trans, on Wireless Comm., vol. 12, no. 19, 2013
• [8] Sahai A., Patel G., Dick C., Sabharwal A.: On the Impact of Phase Noise on Active Cancelation in Wireless Full-Duplex, IEEE Trans, on Vehicular Tech., vol. 62, no. 9, 2013
• [9] Sabharwal A. et al: In-band Full-duplex Wireless: Challenges and Opportunities, http://arxiv.org/abs/1311.0456
• [10] Ling F.: Echo Cancellation, Adaptive System Identification and Signal Processing Algorithms, Ch. 10, editors: N. Kalouptsidis and S. Theodoridis, Printice-Hall International (UK) Limited, 1993.
• [11] Haykin S.: Adaptive Filter Theory, Prentice Hali, Fourth Edition, 1996
• [12] Ling F. and Proakis J. G.: Nonstationary Learning Characteristics of Least Squares Adaptive Algorithms, IEEE Proceedings of ICASSP'84, San Diego, Ca., March, 1984
• [13] Lin J., Proakis J. G., Ling F, and Lev-Ari H.: Optima! Tracking of Time-Varying Channels: A Frequency Domain Approach for Known and New Algorithms, IEEE Journal on Selected Areas in Comm., Vol. 13, No. 1, Jan. 1995
• [14] Ling F.: Optimal reception, performance bound and cut-off rate analysis of reference assisted coherent CDMA Communications with applications, lEEE Transactions on Comm. vol. COM-47 Oct. 1999
• [15] Ling R: Digital Rate Conversion with a Non-Rational Ratio for High Speed Echo-Cancellation Modems, IEEE Proc. ICASSP'93, Vol. III, Apr. 1993, Minneapolis, MN
• [16] Proakis J. G., et. al: Advanced Digital Signal Processing, Macmillan Publishing Co., 1992
• [17] Rabiner L. R., Crochiere R. E.: Multirate Digital Signal Processing, Prentice Hali PTR, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983
• [18] Ling R: Timing synchronization, http://vwvw.slideshare.net/FuyunLJng/timing-synchronization-f-lingv1, Slideshare, 2013