[发明专利]无线全双工多输入多输出通信模拟自干扰信号消除装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无线全双工多输入多输出通信模拟自干扰信号消除装置。

背景技术

传统的无线通信采用频分双工和时分双工，频分双工采用在不同频段上同时上行和下行通信，而时分双工采用把连续时间分为小的时隙，在同一频段不同时隙上行和下行通信，因此频分双工和时分双工本质上都是半双工通信。全双工通信指的是在同一频段上同时上行和下行通信。

相比于半双工技术，全双工技术可以有效地提高频率的利用率并增强无线收发机的功能。实现无线全双工通信技术需要消除自身发射信号对需要接收的信号的影响，称之为自干扰信号消除。而其中的最大的难点在于对模拟自干扰信号的消除，即在信号进入数字模拟转换器(ADC)之前的自干扰消除。

多输入多输出(MIMO)通信指的是同一收发机采用多根天线在同一时间进行多个信号输入和多个信号输出的通信。多输入多输出通信也可有效的提高通信的速率，目前该技术已经得到了普遍的应用。而无线全双工多输入多输出通信是指无线收发机在同一频带上同时进行多路输入和多路输出，充分利用无线双工通信和多输入多输出的优点，进一步提高通信速率和频谱利用率，增强收发机的功能。

实现无线全双工多输入多输出通信需要在收发机的每一路接收链路实现对所有发射天线发出的自干扰信号消除，相比于单输入单输出的无线双工通信，自干扰信号的消除变得更加困难，而其中的模拟自干扰信号的消除是消除的重点。

目前无线全双工多输入多输出通信在国内尚未有相关研究成果，在国外仅有NEC实验室提出了一种无线全双工多输入多输出消除装置(ACM,Mobicom，2012:257-268，“MIDU:enabling MIMO full duplex”)，在该方法中，通过四根天线的相互垂直的摆放方法实现单输入单输出的模拟自干扰信号消除，实现一个3输入3输出的模拟自干扰信号消除需要12根天线，并且所有发射天线和接收天线的摆放必须相互垂直。实现该消除装置需要的天线数量很多，且天线的摆放方式固定，不灵活，天线摆放占用空间较多，因此很难应用到实际装置中。

传统的信号消除方法对于实现无线全双工多输入多输出通信并不适用，因此实现无线全双工多输入多输出通信模拟自干扰信号消除仍然是一个难题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无线全双工多输入多输出通信模拟自干扰信号消除装置。

本发明所采用的技术方案如下：

一种无线全双工多输入多输出通信模拟自干扰信号消除装置，其特点在于：收发机的每一路发射链路和接收链路共享两根天线组成一个天线对，所述的两根天线同时发送和接收信号，且对于每一路发射的信号，两根天线分别发射功率相同相位相反的信号；

多对所述的天线对以星形对称形式摆放，即每对天线对的中点相交于一点；或者以镜像对称形式摆放，即每对天线对的中垂线重合。

所述的天线对包括：信号发射端、180度功率分配器、第一环形器、第二环形器、第一天线、第二天线、功率合成器和信号接收端；

所述的信号发射端与180度功率分配器的输入端连接，该180度功率分配器将发送信号分成功率相等、相位相反的两路对称信号分别由180度功率分配器的第一输出端和第二输出端输出，第一路发送信号进入第一环行器的1号端口，然后由第一环行器的2号端口输出，通过连接在第一环行器2号端口上的第一天线发射出去，第二路发送信号进入第二环行器的1号端口，然后由第二环行器的2号端口输出，通过连接在第二环行器2号端口上的第二天线发射出去；

所述的第一天线接收到的第一路接收信号进入第一环行器的2号端口，然后经由第一环行器的3号端口输出后，进入功率合成器的第一输入端，所述的第二天线接收到的第二路接收信号进入第二环行器的2号端口，然后由第二环行器的3号端口输出后，进入功率合成器的第二输入端，所述的第一路接收信号和第二路接收信号经功率合成器合并为一路，由功率合成器的输出端输出，并由信号接收端接收。

本发明使用多根天线实现在同一频段同时进行多路无线信号的发射和多路信号的接收。对于天线对以星形对称形式摆放，所有天线对的中点相交于一点，其中：每一组天线对的两根天线之间的距离可以相等，也可以不相等，不同天线对之间的夹角可以相同，也可以不相同。对于天线对以镜像对称形式摆放，所有天线对的中垂线相互重合，其中：每一组天线对的两根天线之间的距离可以相等，也可以不相等，不同天线对之间的距离可以相等，也可以不相等。每组天线对的两根天线和环行器相同。发射链路的发射信号到达接收链路时，信号强度大幅降低。