[發明專利]無線全雙工多輸入多輸出通信模擬自干擾信號消除裝置

有效

• 申請號: 201310750505.5
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103701510B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 唐愛民;王旭東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B1/10;H04L5/14
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種無線全雙工多輸入多輸出通信模擬自干擾信號消除裝置。

背景技術

傳統的無線通信采用頻分雙工和時分雙工，頻分雙工采用在不同頻段上同時上行和下行通信，而時分雙工采用把連續時間分為小的時隙，在同一頻段不同時隙上行和下行通信，因此頻分雙工和時分雙工本質上都是半雙工通信。全雙工通信指的是在同一頻段上同時上行和下行通信。

相比于半雙工技術，全雙工技術可以有效地提高頻率的利用率并增強無線收發機的功能。實現無線全雙工通信技術需要消除自身發射信號對需要接收的信號的影響，稱之為自干擾信號消除。而其中的最大的難點在于對模擬自干擾信號的消除，即在信號進入數字模擬轉換器(ADC)之前的自干擾消除。

多輸入多輸出(MIMO)通信指的是同一收發機采用多根天線在同一時間進行多個信號輸入和多個信號輸出的通信。多輸入多輸出通信也可有效的提高通信的速率，目前該技術已經得到了普遍的應用。而無線全雙工多輸入多輸出通信是指無線收發機在同一頻帶上同時進行多路輸入和多路輸出，充分利用無線雙工通信和多輸入多輸出的優點，進一步提高通信速率和頻譜利用率，增強收發機的功能。

實現無線全雙工多輸入多輸出通信需要在收發機的每一路接收鏈路實現對所有發射天線發出的自干擾信號消除，相比于單輸入單輸出的無線雙工通信，自干擾信號的消除變得更加困難，而其中的模擬自干擾信號的消除是消除的重點。

目前無線全雙工多輸入多輸出通信在國內尚未有相關研究成果，在國外僅有NEC實驗室提出了一種無線全雙工多輸入多輸出消除裝置(ACM,Mobicom，2012:257-268，“MIDU:enabling MIMO full duplex”)，在該方法中，通過四根天線的相互垂直的擺放方法實現單輸入單輸出的模擬自干擾信號消除，實現一個3輸入3輸出的模擬自干擾信號消除需要12根天線，并且所有發射天線和接收天線的擺放必須相互垂直。實現該消除裝置需要的天線數量很多，且天線的擺放方式固定，不靈活，天線擺放占用空間較多，因此很難應用到實際裝置中。

傳統的信號消除方法對于實現無線全雙工多輸入多輸出通信并不適用，因此實現無線全雙工多輸入多輸出通信模擬自干擾信號消除仍然是一個難題。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種無線全雙工多輸入多輸出通信模擬自干擾信號消除裝置。

本發明所采用的技術方案如下：

一種無線全雙工多輸入多輸出通信模擬自干擾信號消除裝置，其特點在于：收發機的每一路發射鏈路和接收鏈路共享兩根天線組成一個天線對，所述的兩根天線同時發送和接收信號，且對于每一路發射的信號，兩根天線分別發射功率相同相位相反的信號；

多對所述的天線對以星形對稱形式擺放，即每對天線對的中點相交于一點；或者以鏡像對稱形式擺放，即每對天線對的中垂線重合。

所述的天線對包括：信號發射端、180度功率分配器、第一環形器、第二環形器、第一天線、第二天線、功率合成器和信號接收端；

所述的信號發射端與180度功率分配器的輸入端連接，該180度功率分配器將發送信號分成功率相等、相位相反的兩路對稱信號分別由180度功率分配器的第一輸出端和第二輸出端輸出，第一路發送信號進入第一環行器的1號端口，然后由第一環行器的2號端口輸出，通過連接在第一環行器2號端口上的第一天線發射出去，第二路發送信號進入第二環行器的1號端口，然后由第二環行器的2號端口輸出，通過連接在第二環行器2號端口上的第二天線發射出去；

所述的第一天線接收到的第一路接收信號進入第一環行器的2號端口，然后經由第一環行器的3號端口輸出后，進入功率合成器的第一輸入端，所述的第二天線接收到的第二路接收信號進入第二環行器的2號端口，然后由第二環行器的3號端口輸出后，進入功率合成器的第二輸入端，所述的第一路接收信號和第二路接收信號經功率合成器合并為一路，由功率合成器的輸出端輸出，并由信號接收端接收。

本發明使用多根天線實現在同一頻段同時進行多路無線信號的發射和多路信號的接收。對于天線對以星形對稱形式擺放，所有天線對的中點相交于一點，其中：每一組天線對的兩根天線之間的距離可以相等，也可以不相等，不同天線對之間的夾角可以相同，也可以不相同。對于天線對以鏡像對稱形式擺放，所有天線對的中垂線相互重合，其中：每一組天線對的兩根天線之間的距離可以相等，也可以不相等，不同天線對之間的距離可以相等，也可以不相等。每組天線對的兩根天線和環行器相同。發射鏈路的發射信號到達接收鏈路時，信號強度大幅降低。