盖世汽车讯 据外媒报道，东京科学大学（Institute of Science Tokyo，简称“Science Tokyo”）的研究人员开发出全双工无线收发器架构，解决了长期存在的自干扰（self-interference, SI）问题。

研究团队采用了一种创新的切换策略，通过以快于无线信号周期的速率交替进行发射与接收，在时域上隔离自干扰，从而实现高效的同步收发。基于400 MHz带宽毫米波信号（兼容5G）的实验结果表明，该技术在未来Beyond 5G/6G基础设施中具有重要应用潜力，包括扩展现实（XR）系统和智能工厂。

随着全球逐步深入5G时代并迈向6G过渡阶段，无线流量持续增长且没有放缓迹象。人工智能（AI）、扩展现实（XR）、自主系统和智能工厂等新兴技术，对超高速、低时延且能够承载海量数据的无线链路提出了更高要求。满足这一需求的一种有前景方案是带内全双工（in-band full-duplex, FD）通信，即设备在同一频率信道上同时进行信号发送和接收。从理论上讲，与传统半双工无线系统相比，这种方式可将频谱利用效率提高一倍。

图片来源：东京科学大学

然而，尽管FD通信具有巨大潜力，但由于自干扰（SI）问题，其实际应用仍然困难重重。在FD系统中，发射机自身的信号容易泄漏到接收机中，从而淹没微弱的输入信号。传统的自干扰消除方法通常依赖于自干扰消除电路，但这些电路会占用大量的芯片面积，并显著增加系统的整体复杂性和功耗，导致效率降低。

为了克服这一挑战，由日本东京科学大学电气电子工程系Kenichi Okada教授领导的研究团队开发了一种可重构的24-28 GHz时分全双工收发器，完全无需专用的SI抵消电路。

该收发器以快于无线信号周期的速率在发射与接收之间切换，从而有效实现同步发射与接收。同时，在发射与接收之间插入保护间隔（guard interval），可在时域上隔离自干扰，使所提出的架构无需专用消除电路即可抑制自干扰。

通过这种方式，该架构消除了额外自干扰消除路径和组件的需求，大幅简化了收发器硬件，同时支持宽带运行。研究人员使用符合5G New Radio（5G NR）标准的400 MHz带宽毫米波信号对该设计进行了实验验证。空中（over-the-air）测量结果显示，该系统实现了42–59 dB的自干扰抑制。

Kenichi Okada表示：“相比以往基于自干扰消除的全双工架构，其性能在100至160 MHz以上带宽时会显著下降，我们的方法展现出更优异的宽带可扩展性。”

值得注意的是，该实验芯片采用标准65纳米CMOS工艺制造，这意味着其设计完全兼容现有制造流程。Kenichi Okada指出：“总体来看，实验结果表明，我们的策略能够显著提升有限频谱资源的利用效率。我们预计，这项技术将成为下一代无线基础设施的基础技术之一，满足超高速、低时延通信需求，例如智能工厂中的实时控制，以及高分辨率XR应用中的双向通信。”

除了上述应用场景外，该方案还可支持6G新兴技术，例如通信感知一体化（Integrated Sensing and Communications, ISAC），即在单一系统中融合无线通信与感知功能。这类实现最终有望惠及交通运输、城市规划、制造业以及公共安全等多个领域。