带内全双工水声通信系统自干扰抵消技术研究框架与思路
【摘 要】水声通信技术已经被广泛应用于水下信息交互、海洋环境监测数据回传等方面，但受限于半双工体制，频率效率难以获得突破性的提升。首先对目前IBFD-UWAC技术研究现状进行了简述；然后重点阐述并分析了自干扰信道估计过程中遇到的问题与信道特征，并以真正实现IBFD-UWAC为目标，结合外场实测自干扰信号与信道估计结果，对IBFD-UWAC系统中自干扰抵消结构与自适应滤波器性能要求进行了总结；最后基于现有研究基础与实验结果，提出了具有一定实用性的IBFD水声通信系统自干扰抵消理论研究框架以及思路。
【关键词】带内全双工；水声通信；自干扰抵消；干扰信道估计
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作为6G潜在关键技术中增强型无线空口技术的分支——带内全双工（IBFD, In-Band Full-Duplex）技术[1-2]，因其频率效率提升显著、传输资源可高灵活度配置等优势，受到了广泛的关注。相较于无线电通信系统，水声通信（UWAC, UnderWater Acoustic Communication）系统在面临着更恶劣的信道条件的同时[3]，频谱资源也更加紧缺，仅为几kHz至几十kHz。如何在UWAC系统带宽严重受限的情况下进一步提高水声通信系统的频谱效率，是目前水声通信技术研究领域面临的核心问题之一[4]。
IBFD技术为该问题带来了新的解决途径，在上述背景下具有极高的研究意义与应用价值，因此IBFD-UWAC技术[5]逐渐成为目前水声通信领域的研究热点之一。除提升频率效率外，IBFD-UWAC还具有诸多优势，如可降低节点间信息交互所需时间、按需灵活调整节点间通信系统双工体制、在主动发射干扰下可增加节点信息安全性等。