[發明專利]共享式全雙工大規模天線陣列及自干擾的隔離和抑制方法

有效

• 申請號: 201510333498.8
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104980203B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 劉琚;邢朋波;翟超;王新華
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明公開了一種共享式全雙工大規模天線陣列及其自干擾的隔離和抑制方法，屬于無線通信、天線技術領域。

背景技術

隨著人們對無線通信的服務質量和速度體驗的要求不斷提升，無線通信也迅猛發展。近幾年出現的大規模天線多輸入多輸出(large-scale antenna，massive MIMO)技術和全雙工(full-dupelx)技術在頻譜資源一定的情況下可以充分地提高頻譜利用率，提高用戶的傳輸速率和系統的吞吐量，明顯改善用戶的體驗。共享式全雙工大規模天線系統能夠利用大規模天線信號處理技術抑制全雙工系統中的自干擾(self-interference)，同時又具備時分雙工(TDD)系統的上下行信道互易特性，所以是一種能夠很好的滿足人們將來需求的通信技術。

然而全雙工技術的最大問題在于前端自干擾過于強大，常常使接收器出現飽和，從而影響后繼其它信號處理技術對自干擾的抑制。接收器飽和是因為發射器發出的射頻信號很強，鄰近的接收器接收到這些強度遠高于遠端有用信號的干擾信號，導致其無法識別出遠端發送來的弱有用信號。因此，如何減小系統發射端對接收端的前期自干擾，保證全雙工大規模天線通信系統順利進行自干擾抑制后期處理，是全雙工技術中的關鍵問題。

目前全雙工大規模天線陣列自干擾隔離和抑制的研究的大多是針對于分離天線陣列，對于共享式全雙工大規模天線陣列的自干擾隔離和抑制方面的研究報道很少。

發明內容

本發明提供了共享式全雙工大規模天線陣列及自干擾的隔離和抑制方法。該方法采用物理隔離，簡便且容易實現，可以有效防止接收器進入飽和狀態。在使用一幅大規模天線陣同時作為發射和接收天線的基礎上，明顯減少天線陣內天線間的自干擾，同時又不會影響到天線陣本身的特性。

本發明的技術解決方案如下：

一種共享式全雙工大規模天線陣列，所述天線陣列為使用同一副天線陣列和同一頻率資源并且同時發射和接收射頻信號的大規模天線，還包括共享式環行器全雙工器件，天線間的隔離通過淺隔離箱或隔離格來實現，天線陣列中的各個天線單元安裝于淺隔離箱或隔離格內，隔離箱或隔離格朝向移動終端側呈開放狀態，無屏蔽遮擋，隔離箱側面的高度稍超過天線伸出的高度，使得在減小天線間直線視距干擾的前提下盡可能擴大天線陣的視角，隔離箱采用對電磁波有明顯吸收作用的吸波材料制成。

本發明還提出一種采用上述共享式全雙工大規模天線陣列的自干擾隔離和抑制方法，該方法包括以下過程：

過程1.射頻信號經環行器饋送給天線陣，天線向外發送電磁波；

過程2.天線陣列各天線同時在接收遠端信號和天線陣列自身發射的信號；

過程3.隔離箱隔離天線間直線視距上的自干擾，在很大程度上減小鄰近天線間對發射信號的吸收；

過程4.環行器送回的信號包括遠端有用信號和被隔離衰減后的自干擾信號，衰減后的自干擾信號防止接收器進入接收飽和狀態；

過程5.系統對接收器混合信號做后繼的信號處理，分離有用的遠端信號。

該方法可以有效減小天線陣列中各天線相互間對發射信號的吸收，防止接收器進入飽和狀態，保證系統對接收到的混合信號的后繼處理，便于分離出有用信號。

附圖說明

圖1：本發明原理示意圖；

圖2：本方法的工作過程。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，對本發明進行進一步的說明，但不限于此例。

本發明的實施方式涉及一種共享式全雙工大規模天線陣列，如圖1所示。該天線陣列包括大規模天線陣和環行器。天線間的自干擾是通過隔離箱進行衰減。隔離箱由吸波材料制成，比如結構型或涂層型等吸波材料。

該隔離方法包括以下過程：

過程1.基站的基帶信號經過射頻調制后，形成可以發送的下行射頻信號，該信號經過環行器饋送給天線陣列，天線陣列各天線子單元向用戶發送下行射頻電磁波；

過程2.陣列天線的子單元會接收遠端用戶發來的上行射頻信號,該信號包含用戶的通信信息。此時該天線子單元也會接收到鄰近的其他天線子單元發送的下行射頻信號，該信號對天線陣列接收的上行射頻信號來說是一種強自干擾；

過程3.自干擾中最嚴重的部分為直線視距(LOS)干擾，位于天線子單元間的隔離箱可以吸收和隔離各天線子單元間在直線視距上的自干擾。剩余的如繞射和反射等自干擾信號，雖然仍會進入到接收天線，但相對于LOS干擾，其強度大大減小。吸收和隔離后的自干擾信號可以有效防止接收器處于飽和狀態；