[发明专利]基于有源准环形器和自干扰抵消的全集成全双工收发机

说明书

本发明公开了一种基于有源准环形器和自干扰抵消的全集成全双工收发机，基带信号经正交上变频混频器后分两路，一路经功率放大器和有源准环形器与天线连接，另一路通过正交压控跨导放大器进入接收机，与有源准环形器泄露的信号一起经低噪声放大器和下变频混频器降频后经比较器电路与控制器连接，有源准环形器仅在发射机输出到天线以及天线到接收机输入两个方向上导通，接收机的输入端与接收到的泄漏信号相减实现干扰信号的抵消；采用梯度下降算法计算所需的正交合成矢量的幅度I和Q，实现自干扰抵消。本发明不仅具有最高的射频域自干扰抵消比，同时还具有目前最大的工作带宽，适合5G无线通信系统，尤其适合短距离蓝牙通信。

技术领域

本发明属于射频集成电路技术领域，具体涉及一种基于有源准环形器和自干扰抵消的全集成全双工收发机。

背景技术

过去二十年，移动电子产品对高速数据需求的日益增长促使通信系统和电路必须具有更高的带宽和更高的数据传输速率。以往的4G通信标准不能很好地满足人们对数据的需求，因而产生了5G通信标准。第五代无线技术包括了全双工无线(Full-Duplex，FD)、大规模天线技术(Multi-In-Multi-Out，MIMO)和毫米波移动通信。全双工无线基于新型的无线通信技术，可以同时以相同的频率进行发送和接收；大规模MIMO和毫米波移动通信的天线数量和载频数量增加了几个数量级，从而重塑了我们对移动应用干扰管理和无线电传播的理解。因此，与过去开发的MAC和PHY层技术不同，这些具有变革性的第五代技术需要对传统无线通信进行重新思考，并且需要在MAC和PHY层之间进行交互设计。

全双工无线通信能够实现同一时间同一频带上的双向通信(即同频带全双工)，将有利于缓解数据传输率日益上涨的要求和频谱资源极度稀缺间的矛盾，在不增加额外频带的基础上，将使网络吞吐量加倍，因而可提高频谱的利用率。同时，同频带全双工通信模式和自干扰抵消技术在频谱监听、电子对抗等领域也将发挥巨大的作用。由此不难看出，同频带全双工通信无疑将成为通信领域一项变革性技术，并将彻底改变现有的无线网络格局。同一时间、同一频率的全双工无线通信中最具有挑战性的问题之一为收发机内部发射信号耦合到接收端而给接收机带来的自干扰(Self-Interference，SI)。

目前解决同频带全双工通信中的自干扰问题采用的方案有：天线抵消、射频域抵消、模拟域抵消以及数字基带域抵消。自干扰抵消(Self-InterferenceCancellation，SIC)技术需要解决的问题就是如何在宽带范围内，实现高的自干扰抵消比。这就要求天线抵消(环形器)必须能在宽带内实现高的隔离度，且在射频域、模拟域和数字基带域内必须提供宽带的抵消。

现有技术都可以芯片集成，且都获得不错的自干扰抵消比，但是抵消带宽相对较窄，无法满足未来通信对宽带的需求。同时为了获得更高的自干扰抵消性能，必须结合多种抵消技术同时进行自干扰抵消，尤其对于发射功率较大的发射机，则需要结构天线抵消技术(天线接口)、射频域抵消技术和数字域抵消技术，来实现最优的自干扰抵消。总之，为了满足宽带通信的需求，必须实现宽带自干扰抵消和高的自干扰抵消比，尤其在射频域的自干扰抵消比，因为射频域抵消放宽对全双工接收机线性度的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于有源准环形器和自干扰抵消的全集成全双工收发机，涉及5G无线通信以及蓝牙通信系统，将有源准环形器和基于正交矢量合成原理的自干扰射频抵消技术应用于全双工收发机电路设计，以提高全双工收发机在宽带范围内的射频域自干扰抵消比。

本发明采用以下技术方案：