综述|光子射频干扰消除技术——点亮6G之路

大连理工大学赵明山教授、韩秀友教授团队在Chinese Optics Letters 2021年第19卷第7期 (X. Han et al., RF self-interference cancellation by using photonic technology) 发表了光子射频干扰消除技术研究的综述文章，介绍了该技术的工作原理，并对最新研究进展进行了评述。文章还讨论了光子射频干扰消除技术的发展趋势，并指出面向6G实际应用中亟需解决的问题。

Chinese Optics Letters 2021年第7期Editors’ Pick：

Xiuyou Han, Xinxin Su, Shuanglin Fu, Yiying Gu, Zhenlin Wu, Xiaozhou Li, Mingshan Zhao. RF self-interference cancellation by using photonic technology [Invited][J]. Chinese Optics Letters, 2021, 19(7): 073901

背景介绍

现代信息社会对于无线通信传输速率的需求越来越高，有限的频谱资源成为无线通信技术，尤其是B5G和6G通信所面临的最大挑战之一。因此，增加网络容量、提高频谱利用效率尤为迫切，成为无线通信技术研究的热点。

与传统的频分双工和时分双工相比，同时同频全双工技术在同一频带上同时进行信号的发送和接收，可以使频谱利用率和数据传输速率倍增，在新一代移动通信和卫星通信等领域具有极大的应用潜力。然而，在全双工通信过程中，由于发射天线和接收天线的排列较近，发射天线发送的高功率信号会进入到接收天线，从而对接收天线接收的低功率有用信号产生干扰，甚至完全淹没低功率有用信号，这称为射频自干扰（RF Self-Interference）。这种干扰与有用信号处于相同的频率，因此无法采用陷波滤波器将其滤除或采用窄带带通滤波器将有用信号选出。因此，射频自干扰是同时同频全双工技术应用必须解决的关键问题。

射频自干扰消除可以采用空间消除、模拟域消除和数字域消除等方式。其中，模拟域消除是射频自干扰消除的重要环节，一方面需要将射频自干扰抑制到足够低的功率，以保障模数转换器工作在可允许的动态范围之内；另一方面模拟消除需要能够在足够大的带宽内对射频自干扰实现有效的抑制，以满足大带宽全双工通信应用的需求。然而，电学模拟域干扰消除方法受限于射频器件的工作带宽和幅相调节精度等限制，难以在大带宽内获得足够高的干扰抑制度。

光子射频干扰消除技术的产生和发展

光子射频干扰消除技术是光子技术在射频信号处理领域的重要应用，其充分发挥了光域微波信号处理的大带宽、高精度延时与幅度调控等优势，且该技术可以与微波光子变频、微波光纤传输等相结合，在基于同时同频全双工技术的移动通信、卫星通信、宽带无线接入网等领域极具性能优势和应用潜力，受到国内外科研人员和工业部门的极大关注。

基于光子射频干扰消除的同时同频全双工通信系统框图

大连理工大学赵明山教授、韩秀友教授团队从射频干扰消除相位反相匹配条件的实现、面向实际场景的多路径干扰消除、基于光子集成平台的干扰消除等三个方面，对光子射频干扰消除技术的最新研究进展进行了评述。

光子射频干扰消除系统的片上集成是该技术应用发展的必然趋势。硅基光电子利用高折射率对比的材料制造光子集成回路，具有大规模集成的优势，并与目前成熟的互补金属氧化物半导体（CMOS）技术兼容。随着硅基光电子技术的快速发展，未来将有望在单个芯片上集成光子射频干扰消除系统。

硅基光子集成射频干扰消除芯片（a）结构示意图，（b）芯片照片

前沿展望

光子射频干扰消除技术具有带宽大、对消深度高、工作频带宽等优点，随着射频干扰消除自适应反馈控制算法的优化、全双工通信功能的场景验证及其与宽带无线系统的融合，该技术将推动同时同频全双工通信在B5G和6G网络中的应用。

作者团队简介

大连理工大学赵明山教授、韩秀友教授团队面向新一代信息技术领域国家重大需求和国际学科前沿，重点开展微波光子技术、光子集成技术及新一代通信技术等领域的创新研究，在微波光传输与处理、光电融合电磁感知、集成微波光子芯片与器件等方向形成了特色优势。团队有教授3名，副教授3名，讲师和工程师2名，在读博士、硕士研究生50余人。