網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來的新技術(shù),它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機(jī)整體,實現(xiàn)資源的全面共享和有機(jī)協(xié)作,使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機(jī)、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等。 當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)只限于信息共享,網(wǎng)絡(luò)則被認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三階段。 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”,F(xiàn)DD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(xì)。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(fā)射和接收信號.
TDD(時分雙工):發(fā)射和接收信號是在同一頻率信道的不同時隙中進(jìn)行的.

有人說,F(xiàn)DD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(xiàn)在同一頻率信道下同時進(jìn)行發(fā)射和接收信號。
今天我們介紹的NDD,可以實現(xiàn)發(fā)射和接收信號在同一頻率同一時間進(jìn)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 )”。

難道以前我們就沒有想到過這么牛的全雙工方式?當(dāng)然不是。由于無線系統(tǒng)中發(fā)射信號會對接收信號產(chǎn)生強(qiáng)大的自干擾,如果按NDD那樣的玩法,系統(tǒng)根本無法工作。在NDD那樣的全雙工模式下,如果發(fā)射信號和接收信號不正交,發(fā)射端產(chǎn)生的干擾信號比接收到的有用信號要強(qiáng)數(shù)十億倍(大于100dB)。
那么,NDD是怎么做到的?NDD最核心的就是消除了這100dB的自干擾。
先來看一看發(fā)射信號是怎樣對接收信號產(chǎn)生強(qiáng)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(fā)射信號摻雜進(jìn)接收信號,產(chǎn)生了強(qiáng)大的自干擾。
怎樣消除這些干擾呢?幸運(yùn)的是,由于發(fā)射信號是已知的,那么就可以用發(fā)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(shù)字基帶域獲得。當(dāng)數(shù)字信號轉(zhuǎn)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(shù)如果要想成功,必須要考慮發(fā)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(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率限制,因此,輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的自干擾信號強(qiáng)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(jù)說NDD的主人已經(jīng)解決了。
來自斯坦福大學(xué)的Sachin Katti和他的團(tuán)隊突破了以上難題,并在2012 年成立了 Kumu Networks初創(chuàng)公司,目前正在部署將這一技術(shù)應(yīng)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。

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

得益于強(qiáng)大的自干擾消除技術(shù),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(yīng)用,這無疑是一次顛覆性的創(chuàng)新。
1)比較FDD/TDD,頻譜效率將提升一倍。

2)比較TDD,大幅度縮短時延。
 
因為TDD是時分雙工,不能在同一時間收發(fā)數(shù)據(jù),NDD則有效解決了這個問題,發(fā)送完數(shù)據(jù),即刻接收反饋信息,減少時延。
另外,在傳送數(shù)據(jù)包的時候,無需等待數(shù)據(jù)包完全到達(dá)才發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包,特別是在重傳的時候,大大減小時延。
這一技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于微波回程、WIFI接入、移動設(shè)備和LTE接入等,目前最快捷的應(yīng)用是作為“Self-Backhaul Small cell”部署于現(xiàn)網(wǎng)。

網(wǎng)絡(luò)的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中,正因如此,網(wǎng)絡(luò)的承受能力也面臨著越來越嚴(yán)峻的考驗―從硬件上、軟件上、所用標(biāo)準(zhǔn)上......,各項技術(shù)都需要適時應(yīng)勢,對應(yīng)發(fā)展,這正是網(wǎng)絡(luò)迅速走向進(jìn)步的催化劑。
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