各位老师好！
电子系博士生郑立卓（指导老师：肖石林教授）学位论文通过通讯评议，将于2022年3月11日（周五）举行答辩，具体信息如下：
答辩人：郑立卓
指导老师：肖石林 教授
答辩时间：2022年3月11日（周五）9:30
答辩地点：腾讯会议
答辩委员会成员名单：
主席：义理林，教授，上海交通大学
委员：陈荷，研究员，上海卫星工程研究所
委员：唐晓东，研究员，上海御威通信科技有限公司
委员：诸葛群碧，教授，上海交通大学
委员：杨学林，教授，上海交通大学
秘书：周娅丽，上海交通大学
【论文题目】基于带内全双工通信的自适应光学自干扰消除技术及应用研究
【论文摘要】
随着5.5G/6G研究的兴起，和网络直播、虚拟现实等业务与技术的广泛应用，用户对于通信速率和通信容量的需求正在经历前所未有的爆发性增长。带内全双工（In-band Full-duplex, IBFD）通信可以同时、同频进行用户之间的双向通信，具有倍增频谱利用率、提高系统通信容量的优势，符合未来大容量通信的发展趋势，在近年来获得了业界的广泛研究和关注。
在IBFD模式下，通信终端需要同时同频地进行信号发射与接收，其发射天线会不可避免的对物理距离邻近的接收天线产生大功率的同频自干扰，严重影响有用信号的接收。该同频自干扰信号与有用接收信号处于同一频段，无法通过传统的电滤波方法有效去除。所以，需要研究专门的同频自干扰消除（Self-interference Cancellation, SIC）技术，以保障IBFD通信的正常进行。
相较于传统的纯电学信号处理方法，基于微波光子技术的光学自干扰消除（Optical SIC, OSIC）方法具有大带宽、高调谐精度和高频段的优势，是模拟自干扰消除的重要技术。现有的OSIC大多为静态模式，即需要通过人工手动调节完成参考信号和自干扰信号的延时、幅度匹配，系统无法及时地在无线信道出现变化、导致消除效果恶化时，做出快速的自我反馈调整，极大地限制了OSIC技术在实际IBFD通信系统中的应用。
动态自适应OSIC技术可以根据系统当前的实时干扰消除情况，运行自适应反馈调节算法，不断动态更新自身参数，在算法收敛时实现最佳干扰消除效果，恢复有用信号。然而，如何以最快的速度正确完成自适应干扰消除过程、恢复正常的IBFD通信，是当前自适应OSIC技术研究的关键难点问题。因此，本论文基于带内全双工通信，重点研究、实现更高自适应速度的快速响应OSIC技术，并扩展、探索基于自适应OSIC技术的系统应用。主要研究内容如下：
1、自适应OSIC系统理论建模
分别基于相干双驱动马赫曾德尔调制器（Dual-drive Mach-Zehnder Modulator, DDMZM）OSIC系统和非相干电吸收调制器（Electro-absorption modulated distributed feedback laser, EML）OSIC系统，深入剖析基于IBFD的OSIC系统消除原理，在延时和幅度的调节范围内，将自适应OSIC系统调节匹配的过程统一建模为二维、无约束凸优化问题，为后续自适应OSIC算法的提出奠定了理论基础。
2、基于IBFD的自适应OSIC技术
在建模的基础上，以OSIC系统的输出功率为目标函数，提出了基于基本正三角形算法（Basic Regular Triangle, BRT）的自适应OSIC技术。该算法根据当前系统输出信号功率的变化情况，反馈调节参考信号的幅度与相位，完成参考信号与自干扰信号的匹配，向着输出功率的最小点搜索前进，算法结束时实现最佳消除。通过开展背靠背IBFD实验，相比于已有的自适应OSIC算法，该算法能够以最少的采样次数（≤13次）正确收敛，彻底消除自干扰信号，最高可将自适应收敛速度提升60%，大幅缩短了自适应OSIC系统的自我调节时间，更符合动态时变的IBFD无线通信场景。
进一步地，为了更符合IBFD双向通信的本质，衡量有用信号的传输质量，首次将有用信号引入自适应过程，以其误码率（Bit Error Rate, BER）作为自适应OSIC的目标函数，提出了基于改良正三角形算法（Improved Regular Triangle, IRT）的自适应OSIC技术。通过提前设置训练阶段传输已知的训练数据计算BER，IRT算法可以直接衡量干扰消除过程中有用信号的恢复程度，精确判断IBFD的通信情况。通过在IBFD无线高频（18.35GHz）处开展实验，IRT算法以最少的采样次数（≤11次）正确收敛，是第一个在无线高频IBFD通信场景下实现的自适应OSIC技术，也是收敛速度最快的自适应OSIC算法，进一步将自适应收敛速度提升了15%。使OSIC系统可以在无线自干扰信道发生变化、导致消除性能恶化时，以最快的速度自我调节、重回最佳消除状态，保障带内全双工通信的持续、高效进行。
3、基于自适应OSIC技术的多径信道IBFD-RoF干扰消除
带内全双工-光载无线（IBFD-Radio-over-fiber, IBFD-RoF）系统是IBFD通信模式与光传输系统的有机结合。为了提升该系统应对多径时变信道的自我调节能力、在多径信道下的消除性能和RoF的传输带宽，本论文一方面基于改良正三角形算法，在多径信道下完成快速自适应收敛，提升系统应对更加复杂的时变多径信道的能力，完成基本自干扰消除；另一方面，提出了基于最小均方算法（Least Mean Square, LMS）的自适应OSIC多径预处理技术，根据有用信号的恢复程度对参考信号进行自适应预处理，增加参考信号与多径自干扰信号的内容匹配程度，进一步提升消除效果。最终在多径场景下，实验实现了带宽最高（1.65GHz中频处、2.7GHz带宽范围32dB抑制比）的宽带OSIC自干扰消除，IBFD-RoF系统的可用通信和传输带宽因为宽带消除的实现而大幅提高，更符合通信系统大容量、宽带化的发展趋势。因为有用信号在被完全恢复后才通过光纤回传至中心站，因此传输后信号的误码率大幅降低，实现了多径信道IBFD-RoF系统的高可靠性传输。
4、基于自适应OSIC技术的光模拟噪声加密
基于IBFD和OSIC原理的光模拟噪声加密是物理层的一项光学加密技术。为了提升其在密钥动态更新场景下的安全性和灵活性，扩展加密和传输带宽，本论文提出了发送端基于DDMZM相干OSIC系统的加密架构与接收端基于EML非相干OSIC系统的宽带噪声消除架构，并基于自适应OSIC技术，通过提前一次性在合法发送与接收端之间分发两个指纹信息——模拟噪声与训练数据，合法接收端可以使用基于改良正三角形算法的自适应OSIC技术，根据解密信号的实时BER情况运行自适应算法，自主恢复加密的二维密钥，不再需要发送端密钥分发，因此加密系统可以更加安全的工作在密钥动态更新的灵活场景下，避免了密钥分发被窃取的风险和每次更新都要分发的复杂。通过实验验证，不仅第一次在基于IBFD和OSIC原理的光模拟噪声加密系统中实现了密钥的动态自适应恢复，突破了密钥分发过程对系统安全性和灵活性的限制，还完成了宽带的模拟噪声加密（加密带宽提升500MHz至3.5GHz），系统的加密安全性和可用通信带宽都因为加密带宽的提高而提升。
祝好！