Communications sans fil en duplex intégral : défis, solutions et orientations futures de recherche

La famille des systèmes sans fil conventionnels en demi-duplex (HD) reposait sur la transmission et la réception dans des créneaux temporels ou des sous-bandes de fréquence différentes. Ainsi, la communauté de recherche sans fil aspire à concevoir un fonctionnement en duplex intégral (FD) pour soutenir la transmission et la réception simultanées dans un seul canal temporel/fréquentiel, ce qui améliorerait l'efficacité spectrale atteignable par un facteur de deux. Le principal défi rencontré dans la mise en œuvre d'un dispositif sans fil FD est la grande différence de puissance entre l'auto-interférence (SI) imposée par les propres transmissions du dispositif et le signal d'intérêt reçu d'une source distante. Dans cette enquête, nous présentons une liste complète des techniques FD potentielles et soulignons leurs avantages et inconvénients. Nous classons les techniques de suppression de SI en trois catégories, à savoir la suppression passive, l'annulation analogique et l'annulation numérique, en comparant les avantages et inconvénients de chaque technique. Plus précisément, nous analysons les principales dégradations (par exemple, le bruit de phase, la non-linéarité de l'amplificateur de puissance, ainsi que le déséquilibre en phase et en quadrature (I/Q), etc.) qui détériorent l'annulation de SI. Nous discutons ensuite de la conception du protocole de contrôle d'accès au média (MAC) basé sur le FD afin de répondre à certains des problèmes critiques, tels que le problème des terminaux cachés, le délai de bout en bout qui en résulte et le taux de pertes de paquets (PLR) élevé dû à la congestion du réseau. Après avoir élaboré sur une variété de techniques physiques/de couche MAC, nous discutons des solutions potentielles conçues pour répondre aux défis imposés par les techniques mentionnées ci-dessus. De plus, nous abordons également une série de questions critiques liées à la mise en œuvre, à l'amélioration des performances et à l'optimisation des systèmes FD, y compris des sujets importants tels que le schéma hybride FD/HD, la sélection optimale des relais et l'allocation optimale de puissance, etc. Enfin, une variété de nouvelles orientations et de problèmes non résolus associés à la technologie FD sont soulignés. Notre espoir est que cet exposé stimulera les efforts de recherche futurs dans le domaine émergent des communications FD.