【ISAC+抗干扰】频域差分干扰抵消技术让全双工OFDM ISAC系统更高效【附MATLAB+...

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✿全双工 OFDM ISAC 系统中 F-DIC 干扰抵消技术突破✿

一、文章题目

全双工OFDM ISAC系统的频域差分干扰抵消技术

二、摘要

近年来，带内全双工（IBFD）集成感知与通信（ISAC）系统因能提升频谱效率、降低感知时延，受到广泛关注。但在IBFD模式下，发射信号会对接收端造成严重干扰。本文提出一种低复杂度的频域差分干扰抵消（F-DIC）方案，无需信道状态信息（CSI），利用干扰的不变特性抵消静态干扰并提取移动目标回波信号。本文评估了该方法的残余干扰，分析了干扰抵消比（ICR），并推导了基于奈曼-皮尔逊（NP）准则的目标检测概率闭合表达式。仿真结果表明，所提F-DIC方法计算复杂度低，性能与基于最小二乘（LS）和递归最小二乘（RLS）算法的传统频域干扰抵消方法相当。

三、引言

随着工业物联网（IIoT）、车联网（V2X）等新兴应用的发展，对高质量无线连接和高性能感知能力的需求日益增长，基于正交频分复用（OFDM）波形的集成感知与通信（ISAC）技术已成为下一代无线网络（如超5G、6G）的研究热点。为实现高频谱效率和低时延感知，带内全双工（IBFD）模式的OFDM ISAC系统受到广泛关注，该系统可同时发射通信信号并接收环境反射信号。

然而，IBFD模式会给接收端带来严重干扰。接收端同时接收三类信号：发射端直接自干扰（SI）、环境物体反射的多径干扰（回声干扰）、目标反射的目标回波信号。直接自干扰功率高，可能掩盖近距离低速目标；多径干扰虽功率较低，但仍可能导致目标误判，因此必须在接收端进行干扰抵消以提升感知能力。

现有干扰抵消方法包括空域隔离、射频域抵消和数字域抵消（时域、频域、空域），但存在不足：时域方法复杂度高、无法抵消超出最大抵消范围的多径干扰；传统频域方法依赖CSI，且部分算法复杂度较高；空域方法对设备天线部署要求高，不适用于小型化、低功耗设备。基于此，本文提出无需CSI的低复杂度F-DIC方法，以解决静态干扰抵消与移动目标回波提取的核心问题。

四、方法简介

核心原理

利用静态干扰与移动目标回波的多普勒特性差异——静态干扰（直接自干扰+大部分多径干扰）无多普勒频移或频移极小，信道特性在连续OFDM符号间保持不变；移动目标回波因多普勒频移，信道特性随符号变化。通过频域差分操作，抵消不变的静态干扰，同时保留变化的移动目标回波信号。

关键步骤

1. 1

   频域差分序列计算：在同一子载波上，对连续OFDM符号的接收信号进行差分运算，初步分离静态干扰与移动目标信号。

2. 2

   递归平滑处理：通过递归公式对差分序列进行平滑，降低噪声和残余干扰的影响，优化信号提取效果。

3. 3

   目标信号估计：基于平滑后的序列，估计移动目标回波信号的初始值，并推导后续符号的目标信号估计值，最终输出抵消干扰后的有用信号。

   
   

优势特性

• 无需CSI：无需提前获取信道状态信息，简化系统部署与信号处理流程。

• 低复杂度：复用OFDM雷达现有处理模块（如FFT、元素级除法），无需额外复杂乘法运算，计算负担远低于传统LS/RLS算法。

• 兼容性强：适用于小型化、低功耗ISAC设备，且与OFDM系统天然兼容。

  
  

五、结论

本文针对全双工OFDM ISAC系统的静态干扰问题，提出一种基于干扰不变特性的低复杂度频域差分干扰抵消（F-DIC）方法。该方法无需信道状态信息，通过频域差分与递归平滑操作，有效抵消静态干扰并提取移动目标回波信号。

性能分析与仿真验证表明：F-DIC方法的干扰抵消比（ICR）随OFDM符号数增加趋近于静态干扰噪声比（INR），目标检测概率随符号数增加而提升；在移动目标速度大于2m/s的场景下，其干扰抵消性能与传统LS/RLS频域方法相当，且计算复杂度仅为传统方法的1/3左右。

该方法成功解决了静态干扰掩盖移动目标的核心问题，适用于下一代无线网络中的ISAC场景，尤其适配小型化、低功耗设备，为全双工ISAC系统的工程化应用提供了高效解决方案。

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