电磁波作为无线通信信息传输的核心载体，其可用频谱资源经过划分后形成有限的独立频段。随着无线通信技术的迅猛发展，频谱资源日益紧张的局面已成为制约行业发展的瓶颈。

由于无法通过拓展物理边界来增加频率资源，提升频谱利用效率便成为解决这一难题的根本途径。同频同时全双工技术（Co-frequency co-time full duplex，CCFD）通过将传统频分双工（FDD）系统的发射与接收频段合二为一（或将时分双工（TDD）系统的上下行时隙合并），理论上可使频谱效率实现倍增。这一技术突破可以形象地比作将原本分隔的双向高速公路合并为同一车道，实现车辆的双向并行通行：

CCFD技术的关键难点在于其将发射信号与接收信号配置在完全相同的频点上，导致发射机信号对接收机产生严重的自干扰问题（Self-Interference, SI）。由于发射信号功率通常比接收信号功率高出数十甚至上百dB，如何有效消除这一巨大功率差带来的自干扰，成为CCFD技术实现的核心挑战。下图展示了两个CCFD节点间的通信场景及其面临的自干扰问题。

为有效抑制自干扰，采用收发天线物理分离方案是CCFD系统的关键设计之一。图（a）（b）分别表示了天线设计和实际测试照片：

采用64单元阵列天线架构，其中32个辐射单元发射水平极化（H波），另外32个单元发射垂直极化（V波），通过正交极化实现收发隔离。天线阵列实物图如图2（a）所示，对应的发射信号特征如图2（b）所示：

当发射天线发射左旋椭圆自干扰电磁波时，接收天线精细调制为一个正交右旋波状态时，则可以完全消除自干扰。

传统方法遇到的困难是当自干扰功率接近热噪声功率时，消除器无法清晰识别自干扰，从而无法准确消除。我们提出了一种突破性的低于底噪的自干扰消除技术，通过创新性地采用128符号长度的自相关处理方法，成功解决了传统方案在干扰功率接近热噪声时失效的关键难题。该技术具有两大核心优势：首先，在干扰功率低于热噪声10dB的条件下仍能保持10dB以上的相关增益；其次，结合椭圆极化正交技术，在射频域实现了高达120dB的干扰消除深度。如图所示（标注"Signal"为自干扰信号），这一突破性进展使得全双工通信系统首次具备了在噪声功率以下继续消除自干扰的能力，为提升频谱效率提供了重要的技术支撑。

下图展示了我们研制成功的CCFD工程样机实物，该设备采用紧凑型设计（25cm×25cm×8cm），整机重量仅3.5kg，具有优异的空间适应性。目前已完成全部环境可靠性测试（包括热真空试验和力学振动试验），各项指标均满足星载要求。本设备由北京大学-时空道宇联合实验室牵头研制，计划于2025年8月搭载卫星发射入轨。