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全双工(FD)无线通信已被视为第五代无线通信系统的关键技术之一。它使得两个节点能够在相同的时间和频率资源上进行双向通信,在提高容量和频谱效率以及增加吞吐量方面具有极大潜力,因此获得了工业和学术界的很多关注。作为电磁波的一个重要属性,基于极化的全双工通信能够逼近信道容量成倍增长的理论极限而获得了很多关注。在单个信道中同一时间相同频率的传输和接收性能受限于自干扰,即接收方从自身传输器中接收了大量的干扰信号。由于收发器之间存在线性和非线性损伤等因素,如何消除自干扰成为全双工通信的关键问题。本论文分析了全双工通信的限制因素,并给出了两种自干扰消除方案以实现更好的性能。本论文选题于国家自然科学基金项目(61501050和61271177),主要工作如下:1)首先综述了全双工通信技术,着重强调了其在实现过程中的限制因素和问题。然后详细阐述了已有的自干扰消除技术,包括被动、模拟和数字消除技术。此外,为了研究基于极化的全双工通信,重点讨论了极化信号处理相关理论及性质。2)通过设置天线的定向隔离和交叉极化等参数,对基于极化的天线自干扰消除进行了性能分析。在搭建的极化全双工通信平台上,设计了定向隔离和交叉极化的不同设置方式,通过实验测试分析了接收机上自干扰消除的增益情况。这些技术实验分析了自干扰信号直射路径的限制因素并对其性能进行评估,有利于FD系统采用合理的定向隔离和交叉极化实现高效全双工通信。3)提出了一种基于极化最优检测(polarization based optimal detection,POD)的数字自干扰消除方案。在基于极化的天线自干扰消除基础上,考虑存在残留自干扰信号和噪声的情况下如何检测二进制相移键控期望信号。POD方案利用极化域来估计和分离自干扰信号和期望信号,然后消除SI以获得无干扰的期望信号。给出了在极化域估计和分离自干扰信号和期望信号的似然比表达式,当剩余自干扰最大时分离出期望信号,从而获得无干扰的期望信号。仿真结果表明,POD方案能够有效降低自干扰信号,并在低信噪比和低信干噪比环境中增强接收机的自干扰消除性能。