CN111512558A

CN111512558A - 全双工收发机装置

Info

Publication number: CN111512558A
Application number: CN201880082709.7A
Authority: CN
Inventors: 阿斯卡·拉梅兹; 威尔海姆·考伊施根; 托马斯·赫斯腾
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: KR102346608B1; CN111512558B; KR102525154B1; WO2019077122A1; EP3698477B1; US11533074B2; US20200244301A1; KR20220003646A; KR20200072517A; EP3698477A1

Abstract

一种全双工收发机装置，包括：多个天线，所述多个天线包括第一天线和第二天线；第一发送前端，用于向第一天线馈送信号；第一接收前端，用于经由第二天线接收远程生成的信号；以及多个天线与发送前端和接收前端之间的匹配网络，用于从第一发送前端向第一天线馈送信号，并且用于将远程生成的信号从第二天线传递到第一接收前端。匹配网络是使得消除第二天线处的自干扰的无损互易网络。该无损互易网络具有连接到第一天线的第一天线端口、连接到第二天线的第二天线端口、连接到第一发送前端的第一前端端口、以及连接到第一接收前端的第二前端端口。

Description

全双工收发机装置

说明书

本申请涉及无线通信的领域，更具体地涉及全双工收发机装置，其可以被包括在无线通信网络或***的一个或多个实体中。实施例涉及实现基于节能RF的自干扰(SI)消除技术的全双工收发机装置。

图1是包括核心网络102和无线电接入网络104的无线网络100的示例的示意图。无线电接入网络104可以包括多个基站gNB₁至gNB₅，每个基站服务于基站周围的、由各个小区106₁至106₅示意性表示的特定区域。提供基站以为小区内的用户提供服务。用户可以是固定设备或移动设备。此外，连接到基站或用户的移动或静止的IoT设备可以接入无线通信***。移动设备或IoT设备可以包括：物理设备、诸如机器人或汽车之类的地面交通工具、诸如有人驾驶或无人驾驶飞行器(UAV)(后者也称为无人机)之类的飞行器、建筑物、以及其中嵌入有电子器件、软件、传感器、执行器等以及使这些设备能够在现有网络基础设施上收集和交换数据的网络连接的其他物品。图1示出了仅五个小区的示例性视图，但是无线通信***可以包括更多这样的小区。图1示出了两个用户UE₁和UE₂，也称为用户设备(UE)，它们位于小区106₂中，并且由基站gNB₂提供服务。另一用户UE₃被示为位于由基站gNB₄提供服务的小区106₄中。箭头108₁、108₂和108₃示意性地表示用于从用户UE₁、UE₂和UE₃向基站gNB₂、gNB₄发送数据或从基站gNB₂、gNB₄向用户UE₁、UE₂、UE₃发送数据的上行链路/下行链路连接。此外，图1示出了小区106₄中的两个IoT设备110₁和110₂，它们可以是固定设备或移动设备。IoT设备110₁经由基站gNB₄接入无线通信***，以接收和发送数据，如箭头112₁示意性所示。IoT设备110₂经由用户UE₃接入无线通信***，如箭头112₂示意性所示。各基站gNB₁至gNB₅可以连接到核心网络102，例如，经由S1接口，经由相应的回传链路114₁至114₅，其在图1中由指向“核心”的箭头示意性表示。核心网络102可以连接到一个或多个外部网络。此外，例如，相应的基站gNB₁至gNB₅的一些或全部可以例如经由X1或X2接口通过相应的回传链路116₁至116₅相互连接，这些回传链路在图1中由指向“gNB”的箭头示意性所示。图1所示的无线网络或通信***可以是具有两个不同的重叠网络的异构网络、宏小区(每个宏小区均包括宏基站，例如基站gNB₁至gNB₅)的网络、以及小型基站(图1中未示出)(如毫微微基站或微微基站)的网络。

例如，在如图1所示的无线通信网络(例如LTE或5G/NR网络)中，对更高数据速率和更低延迟服务的不断增长的需求要求无线通信网络更有效地操作并明智地利用无线电资源。为了满足这样的需求，无线通信网络的相应实体(如基站和/或用户设备)可以包括全双工收发机。全双工是一种使频谱利用效率翻倍，并简化无线电资源分配，允许网络实体或节点在相同频带上进行通信而不会在时间上不连续的双工方案。

然而，全双工方案的实现受到所谓的自干扰现象的阻碍，该自干扰现象导致从发射机到接收机的泄漏。例如，在具有单个天线(该单个天线具有与发射机和接收链的循环器连接)的第一全双工收发机天线星座中，天线阻抗失配和循环器缺陷导致从发射机到接收机的显著泄漏(参见参考文献[1])。在具有发送天线和接收天线的第二全双工收发机天线星座中，自干扰信号可能耦合到接收天线中。

当考虑第二全双工收发机天线星座时，可以借助于发送天线和接收天线之间的互耦现象来描述自干扰信号的耦合(参见参考文献[2])。自干扰信号可能由反向散射信号引起，即，由全双工收发机的发送天线发送的部分信号引起的，其例如由于多径信道反射而反射回到全双工收发机的接收天线。自干扰信号也可能由发送天线(也称为本地发射机)与接收天线(也称为本地接收机)之间的物理邻近引起，这可能导致发送信号的很大一部分直接耦合到本地接收机中。无论如何，除了由后向散射引起的自干扰之外，由于本地发射机和本地接收机之间的物理邻近而造成的自干扰也可能导致自干扰信号在很大的动态范围上扩展。因此，在全双工收发机中实现RF自干扰消除，以将自干扰减小到可接受的水平。

在本领域中用于实现无线通信网络的两个节点或实体之间的物理上安全的无线链路的各种自干扰消除技术是已知的。图2是示出了根据在哪里发生自干扰信号消除的自干扰消除(SIC)技术的总体类别的图。沿着该图，示出了接收链200，以示出在哪一位置通过相应的消除类别来消除自干扰。接收链200在RF域202中包括接收天线204和与接收天线202耦合的低噪声放大器206。在模拟域210中进一步处理在接收天线204处接收并由低噪声放大器206放大的信号。模拟域210包括本地振荡器212、混频器214、低通滤波器216和模数转换器218。从RF域202接收的信号被下混频、低通滤波并转换到数字域220以用于进一步处理。

在图2中，在最近发布的文献中引起广泛关注的类别是数字域消除和RF域消除。与在模拟RF域202中基于上变频信号来执行SIC所依据的RF域消除不同，模拟域消除基于模拟基带信号来执行SIC。然而，与RF域消除相比，在下变频214之后并且在ADC 218之前在模拟域210中消除SI信号(参见参考文献[3]中)的模拟域消除没有提供任何有竞争力的优势。

数字自干扰消除

在所公开的文献中已经探索了许多算法和信号模型来实现数字自干扰消除。一些方法出于简单性而考虑线性模型。然而，线性模型仅抑制数字域中的残余自干扰信号的线性部分，这在实际***中是不够的(参见参考文献[18])。其他方法基于宽线性模型来增加数字抑制量(参见参考文献[24])。又一些其他方法甚至利用非线性模型来改善数字域中的残余自干扰抑制的性能(参见参考文献[27]、[26]、[25]和[18])。

RF域消除

RF域消除技术通过衰减自干扰信号而可以是无源的(在下文中称为衰减方法)，或者通过将SIC信号添加到RF接收信号中而可以是有源的(在下文中称为信号注入方法)。

衰减方法：

基于衰减的SIC方法提供第一阶段的自干扰抑制方法，并且因此减少任何后续消除阶段的干扰需求。在全双工(FD)研究的开始时，提出了一种基于天线的特定设置的SIC技术(参见参考文献[4]和[5])。这种消除技术需要将两个发送天线与接收天线间隔开距离d和

这样，两个发送天线在接收机天线位置处在其天线图案中产生零点(null)。但是，这种消除技术仅对于窄带***良好地工作，并且在中心频率处实现约30dB的自干扰抑制。其他方法试图克服上述缺点，并减少所需天线的数量(参见参考文献[6]、[7]、[8]和[9])。这些方法还结合其他技术(例如，天线的物理分离、不同的极化和额外的RF吸收材料)使用天线的方向性(参见参考文献[10]、[11]、[12]和[13])。

无源消除方法在发送天线和接收天线朝向两个相反方向的情况下实现最高的消除结果，这可能适用于中继站方案(参见参考文献[14]和[15])，并且在～165MHz上测量到超过65dB的抑制。

通过拓宽SIC带宽，实现了进一步的改善。根据参考文献[16]，提供了一种如下天线结构：其中八个发送单极天线以环形等距地放置，并且接收单极天线被安装在环形结构的中心的升高位置处。与上面提到的

两天线相对距离方法不同，借助于RF 180°混合(模拟波束成形器电路)，将180°的渐进式相移应用于每一相对的发送单极对。对于这种实现，在2.4GHz和2.5GHz之间的频带上实现了大于55dB的整体自干扰抑制。

将一个天线与发射和接收链连接的另一种已知元件是3端口RF循环器，其通过受益于RF循环器的各向异性来衰减Tx到Rx泄漏(自干扰无线电信道的第一抽头分量)(参见参考文献[17])。RF循环器元件可以用作整个自干扰机制的一部分，并且可以实现10dB至15dB的无源自干扰抑制(参见参考文献[18]、[19]和[20])。

上述无源技术对主要(第一抽头)自干扰分量显示出高SIC结果，但是，它们容易受到来自无线信道的反射和反向散射的影响，从而导致自干扰信号的频率选择性行为。RF循环器方法的主要缺点是由于阻抗失配而导致的天线端口处的反射。在实际***中，自干扰分量可能主导循环器泄漏，并且因此将抑制性能限制在附连的天线的反射因子上。

信号注入方法：

在RF注入技术领域，参考文献[6]引入了RF Balun(平衡-不平衡变换器)，以产生自干扰信号的负版本–如过去用于电话中的回声消除的那样。可以通过包括用于适配(负)消除信号的衰减和延迟的有源电路(QHx220芯片)来增强这一概念。对于40MHz的带宽，借助于Balun设置可以达到超过45dB的SIC，其中链路预算中的损耗约为6dB。然而，由于有源电路引入到SIC信号中的额外的非线性，因此这种方法具有严重的实际限制。

与使用Balun相比，参考文献[7]、[8]和[9]建议使用180°混合变换器来生成自干扰信号的反转版本。借助于数字控制的阻抗匹配电路，可以使天线的反射因子匹配，以通过RF混合接合连接来抑制自干扰。但是，类似于基于balun的方法，这种方法也使链路预算折损6dB。此外，两种方法都受限于主要(第一抽头)自干扰分量的消除。

RF注入类别中最突出的方法之一是使用辅助发射机，如参考文献[21]、[13]、[22]、[19]、[23]、[9]和[20]中所述。这种方法需要普通发送链旁边的附加或辅助发送链。附加链专用于复制自干扰信号的反向版本，并在接收机RF前端将其注入以消除自干扰。生成SIC信号从数字域处的I/Q样本开始。这使得实现在SIC信号的波形中包括多径自干扰无线信道的几种数字信号处理(DSP)算法。尽管有源消除技术通过考虑整个自干扰无线信道而建立了灵活性，但是该技术遭遇由于典型的无线收发机RF链中通常遇到的硬件损害(例如，I/Q不平衡(参见参考文献[23]、[24]和[20])、组件的非线性行为(参见参考文献[19]、[25]、[26]和[27])和本地振荡器相位噪声(参见参考文献[28]、[3]和[29])而产生的问题。实际上，这些损害(例如相位噪声)的不确定性质是有源消除机制的瓶颈。例如，本地振荡器的相位噪声限制了有源消除机制的性能(参见参考文献[28]和[3])，即使是将同一本地振荡器用于两个发送链(普通发射机和辅助发射机)。这是由于如下事实造成的：自干扰信号行进通过普通发送链然后通过多径无线电信道，并且因此与仅行进通过辅助发送链的SIC信号相比，经历不同的延迟值。发射机生成的噪声是这种方法的另一限制，因为它是在普通发射机链和辅助发射机链上独立生成的(参见参考文献[30])。

为了克服辅助发射机方法的缺点，另一种RF注入技术关注于相关消除信号的直接生成。这种消除技术基于具有多条路由的印刷电路板(PCB)，该多条路由具有不同的长度，以便提供若干个延迟。通过数字控制的可调整衰减器来支持多条路由(带式延迟线)。整个设计用于模拟循环器泄漏和天线阻抗失配反射(参见参考文献[18]和[31])。但是，这种设置无法补偿多径自干扰无线信道的其余部分。这种方法的另一缺点是SIC信号的去耦，这可能损害发送功率的很大一部分。就消除自干扰而言，这种方法在包括循环器抑制在内的RF处可能达到约72dB(参见参考文献[18])的值，但是，其仅用于证明这一概念。遵循此方法的现实世界中的无线收发机必须将物理延迟路由的实现处理为渐进式延迟线，这在实践中极难实现。这种方法扩展到多个天线配置使RF结构(参见参考文献[32])更加复杂。

另一种方法建议以簇形形状来重新布置PCB结构上的延迟路由，从而使复杂的信道系数能够应用于RF域的SIC信号(参见参考文献[33]、[34]和[35])。已经指出，通过减小对载波频率的依赖性，用于可调整延迟抽头的成簇布置具有优于均匀布置的优点(参见参考文献[18])。但是，没有研究成簇结构在消除发射机生成的噪声中的可行性。

又一种方法采用使用如下RF消除电路的相同消除原理：除了固定的延迟抽头之外，该RF消除电路还包括可变衰减器和移相器(参见参考文献[36]和[37])。四抽头延迟结构在30MHz频段上实现至少30dB的SIC。

上述用于RF域消除的常规方法具有以下缺点。

尽管依赖于附加的发送前端来在射频(RF)域中注入SIC信号的SIC具有处理反向散射无线信道的多径分量的能力，但其无法应对自干扰信号的整个动态(参见参考文献[19]、[22]和[9])。此外，该技术对无线收发机硬件损害很敏感(参见参考文献[38]和[20])，并且无法复制自干扰信号的不确定性分量，例如由本地振荡器引起的相位噪声(参见参考文献[3]和[39])。换句话说，与所有其他SIC技术一样，该机制必须用其他技术加以补充，以便满足全双工收发机中苛刻的SIC要求。

RF电路技术将能量平均划分，以将二分之一用于自干扰消除目的。这些技术中的一些依赖于混合RF元件(参见参考文献[9]、[8]和[40])，而其他技术使用3dB功率划分器来将发送信号的一部分去耦以实现SIC目的(参见参考文献[18]、[32]和[35])。但是，这使全双工操作的收发机的发送功率损失了一半，因此，当假设点对点连接时(这是具有对称业务的全双工双向链路的主要情况)，链路预算被减少6dB。此外，用于恢复辐射功率要求的功率增量的对应量导致将功率放大器操作点推向非线性区域。

从上文讨论的现有技术开始，本发明的目的是提供一种全双工收发机装置，其实现解决上述现有技术方法的缺点的改进的基于RF的自干扰(SI)消除技术。

该目的通过独立权利要求中限定的主题来实现，并且在所附权利要求中限定了有利的进一步发展。

现在参考附图进一步详细描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了无线通信***的示例的示意表示；

图2是示出了根据在哪里发生自干扰信号消除的自干扰消除技术的总体类别的图；

图3是示出了根据本发明实施例的全双工收发机装置的框图；

图4示出了彼此紧邻的发送天线和接收天线之间的交互；

图5示出了根据本发明实施例的使用无损自干扰消除网络的SISO收发机配置；

图6示出了用于在图5的SISO收发机配置中实现无损自干扰消除网络的电抗组件的全星座网络的实施例；

图7示出了根据本发明实施例的使用无损自干扰消除网络的MIMO收发机配置；

图8示出了MIMO全双工收发机装置的实施例，该MIMO全双工收发机装置包括用于使用循环器连接进行发送和接收的共享天线，并且包括用于消除天线间的自干扰的无损网络；

图9示出了MIMO全双工收发机装置的另一实施例，该MIMO全双工收发机装置包括用于使用循环器连接进行发送和接收的共享天线，并且包括用于消除天线间的自干扰和前端间的自干扰的无损网络；

图10示出了MIMO全双工收发机装置的另一实施例，该MIMO全双工收发机装置包括用于使用循环器连接进行发送和接收的共享天线，并且包括用于消除天线间的自干扰和发送和接收关联对间的自干扰的分布式无损网络，

图11是用于在包括根据本发明的全双工收发机装置的发射机TX与接收机RX之间传送信息的无线通信***的示意表示；以及

图12示出了可以在其上执行根据本发明方法描述的单元或模块以及方法步骤的计算机***的示例。

现在参考附图更详细地描述本发明的实施例，在附图中，相同或相似的元件具有相同的附图标记。

本发明提供了一种全双工收发机装置，包括：多个天线，所述多个天线包括第一天线和第二天线；第一发送前端，用于向第一天线馈送信号；第一接收前端，用于经由第二天线接收远程生成的信号；以及多个天线与发送前端和接收前端之间的匹配网络，用于从第一发送前端向第一天线馈送信号，并将远程生成的信号从第二天线传递到第一接收前端，其中，匹配网络是使得消除第二天线处的自干扰的无损互易网络，该无损互易网络具有连接到第一天线的第一天线端口、连接到第二天线的第二天线端口、连接到第一发送前端的第一前端端口、以及连接到第一接收前端的第二前端端口。

根据本发明，提供了一种基于RF的自干扰消除技术，该技术基于提供无损网络来连接相关联的前端的天线结构，该无损网络使发送天线与接收天线解耦。

本发明的方法提供了一种使用无损网络的射频域中的自干扰抑制技术，其具有优于上述常规方法的以下优点：

-可以避免为了消除目的而浪费额外的能量。

-不需要额外的天线来用于SIC目的，例如在某些常规技术中(参见参考文献[6]和[4])。

-因为本发明的方法是基于解耦的，所以可以实现自干扰消除信号功率需求的显著降低，并且因此，不需要为了SIC而去除一部分发送信号。

-可以提供隐式阻抗匹配处理，其使去往/来自发送/接收天线元件的能量传输最大化(参见参考文献[41])，从而在天线阵列元件和收发机前端之间提供优化的功率传递。

-可以获得多输入多输出(MIMO)天线配置的可扩展性，其包括全双工作为双工方案。

-可以实现可以支持频率调谐功能的频率捷变(frequency-agile)无线收发机(软件定义的无线电)(参见参考文献[1])。

根据实施例，本文描述的自干扰消除技术可以用于捷变(agile)全双工无线收发机中，并且依赖于将收发机的链与天线元件互连的无损解耦网络。无损网络可以包括电抗组件，其可以被计算以针对一个或多个目标频率抑制本地接收机处的自干扰。

根据实施例，多个天线相对于彼此定位，使得由第一天线发送的信号的一部分耦合到第二天线中。

根据实施例，由第一天线发送的信号的一部分散射回全双工收发机装置，并且该散射回的信号耦合到第二天线中。

根据实施例，匹配网络被配置为使第一天线和第二天线的驱动阻抗匹配。

根据实施例，匹配网络包括多个电抗组件，例如线圈、电容器、微带部件、或具有是纯电抗性或主要电抗性的阻抗的其他组件，使得在匹配网络内基本上没有能量耗散。自然地，在实际实现中，网络的电抗组件还具有一些(寄生)电阻部分，这些部分造成一定的耗散。

根据实施例，一个或多个电抗网络组件是可调整的，以补偿电抗网络组件的容差和/或匹配全双工收发机要使用的一个或多个频率。

根据实施例，全双工收发机装置包括：基带处理器，该基带处理器被配置为选择用于一个或多个可调整电抗网络组件的值，以补偿电抗网络组件的容差和/或匹配要使用的一个或多个频率；以及控制器，如DSP(数字信号处理器)、DSP内核或微控制器，该控制器连接到基带处理器和匹配网络的接口，该控制器被配置为响应于来自基带处理器的所选择的值，经由接口提供用于一个或多个可调整电抗网络组件的一个或多个控制信号，以便相应地调谐一个或多个可调整电抗网络组件。例如，在实际的收发机实现中，***设计者可以构建可调谐无损网络以覆盖所有所需频率，并且元件可以具有一定的调谐范围以覆盖意在使用或部署收发机的情况下的预期值。因此，调谐网络可以基于(训练后的)迭代算法。基带处理器可以具有网络的一些或全部响应(每个网络配置的响应)的先前知识，其可以通过(例如，生产期间的)校准过程或通过测试来获取。

根据实施例，该全双工收发机装置包括至少一个另外的发送前端，用于向另外的天线馈送信号，其中，该另外的天线连接到匹配网络的另外的天线端口，并且其中，该另外的发送前端连接到匹配网络的另外的前端端口。

根据实施例，全双工收发机装置包括至少一个另外的接收前端，用于从另外的天线接收远程生成的信号，其中，另外的天线连接到匹配网络的另外的天线端口，并且其中，另外的接收前端连接到匹配网络的另外的前端端口。

根据实施例，该全双工收发机装置包括：第二接收前端，用于从第一天线接收远程生成的信号；以及非互易设备，其第一端子连接到匹配网络的第一前端端口，第二端子连接到第一发送前端，并且第三端子连接到第二接收前端。

根据实施例，该全双工收发机装置包括：第二发送前端，用于向第二天线馈送信号；以及非互易设备，其第一端子连接到匹配网络的第二前端端口，第二端子连接到第一接收前端，并且第三端子连接到第二发送前端。

根据实施例，该全双工收发机装置包括：第二接收前端，用于从第一天线接收远程生成的信号；第二接收前端，连接到匹配网络的另外的前端端口；以及非互易设备，其第一端子连接到第一天线，第二端子连接到匹配网络的第一天线端口，并且第三端子连接到匹配网络的另外的天线端口。

根据实施例，该全双工收发机装置包括：第二发送前端，用于向第二天线馈送信号；第二发送前端连接到匹配网络的另外的前端端口；以及非互易设备，其第一端子连接到第二天线，第二端子连接到匹配网络的第二天线端口，并且第三端子连接到匹配网络的另外的天线端口。

根据实施例，该全双工收发机装置包括：第二接收前端，用于从第一天线接收远程生成的信号；以及非互易设备，其中，匹配网络包括分布式网络，该分布式网络包括第一网络和第二网络，第一网络具有多个天线端口和多个输出端口，该多个天线端口包括第一天线端口和第二天线端口，并且第二网络具有多个输出端口和多个前端端口，该多个前端端口包括第一前端端口和第二前端端口，其中，第二接收前端连接到第二网络的另外的前端端口，并且其中，非互易设备的第一端子连接到第一网络的输出端口，第二端子连接到第二网络的第一输入端口，并且第三端子连接到第二网络的第二输入端口。

根据实施例，该全双工收发机装置包括：第二发送前端，用于向第二天线馈送信号；以及非互易设备，其中，匹配网络包括分布式网络，该分布式网络包括第一网络和第二网络，第一网络具有多个天线端口和多个输出端口，该多个天线端口包括第一天线端口和第二天线端口，并且第二网络具有多个输出端口和多个前端端口，该多个前端端口包括第一前端端口和第二前端端口，其中，第二发送前端连接到第二网络的另外的前端端口，并且其中，非互易设备的第一端子连接到第一网络的输出端口，第二端子连接到第二网络的第一输入端口，并且第三端子连接到第二网络的第二输入端口。根据示例，非互易设备可以是无源的，但是，一些研究工作表明，可以经由有源方法来实现非互易性(各向异性行为)，使得非互易设备也可以是有源设备。

根据实施例，非互易设备包括循环器。

根据实施例，多个天线包括一个或多个天线阵列，该天线阵列包括多个天线元件。

根据实施例，全双工收发机装置被配置为实现一种或多种附加的自干扰消除方法。

图3是示出了根据本发明实施例的全双工收发机装置的框图。全双工收发机装置300可以被提供作为无线通信网络(例如图1的无线通信网络)的一个或多个实体的一部分，例如，它可以是基站或用户设备的一部分。全双工收发机装置300包括：天线阵列302，具有多个发送天线和接收天线；多个发送前端或发送链304，用于向发送天线馈送信号；以及多个接收前端或接收链306，用于经由天线阵列302中的接收天线来接收信号。天线阵列302中的接收天线处的接收到的信号的一部分也被称为远程生成的信号，其由远程无线收发机装置生成，例如在远离全双工收发机装置300的发射机处生成。远离全双工收发机装置300的发射机可以是无线通信网络中与全双工收发机装置300通信的任何其他实体，如基站或用户设备。其他实体也可以包括如本文所述的全双工收发机。

根据实施例，天线阵列302的发送天线和接收天线阵列元件可以相对于全双工收发机装置300中的每个定位，使得除了远程生成的或接收信号之外，由发送天线发送的信号的一部分也耦合到接收天线中，即，SI是由直接耦合到接收天线中的发送信号引起的。此外，由发送天线发送的信号的一部分可以散射回全双工收发机装置300，并且散射回的信号耦合到接收天线中，即，SI由反向散射信道信号引起。因此，SI可以由直接耦合到接收天线的发送信号和反向散射信道信号引起。根据其他实施例，SI可以由直接耦合到接收天线中的发送信号或由反向散射信道信号中的仅一者引起。在任一情况下，由于SI，传递到接收链306的实际信号包括SI信号，该SI信号干扰远程生成的信号或接收信号，使得例如在全双工收发机装置300处接收到的远程生成的信号的水平基本上低于SI信号的情况下，可能无法正确检测到实际接收信号。

根据本发明的方法，为了解决自干扰现象，匹配网络308被耦合在天线阵列302的多个天线与发送前端304和接收前端306之间，以从发送前端304向发送天线馈送信号，并将信号从接收天线传递到接收前端306。匹配网络308是无损互易网络，其使得消除接收天线处的自干扰。无损互易网络308具有连接到发送天线的第一天线端口308a、连接到接收天线的第二天线端口308b、连接到发送前端304的第一前端端口308c、以及连接到接收前端308d的第二前端端口308d。

匹配网络308(也称为解耦网络或无损网络)将无线收发机300的发送前端304和接收前端306互连到天线阵列302的专用发送天线阵列元件和接收天线阵列元件。在图3中示出了从解耦网络308和天线阵列302的角度来看的向内波和向外波。每个发送前端304均由与地连接并与特征阻抗Z₀串联的源304a表示，每个接收前端306由与地连接的特征阻抗负载Z₀表示。

无损网络308包括2×(M+N)个端口308a-308d，并且用于从相关联的发送链304向N个发送天线阵列元件馈送信号，并将接收信号从M个接收天线阵列元件传递到相关联的接收链306。无损网络308操纵行进通过无损网络308的波，以提供优化的双向功率传递。图3示出了朝向无损网络308的前向行进波和朝向发送链304和接收链306以及天线阵列元件的反向行进波。在图3中，

和

是前向和反向行进波对，其分别表示到发送链304、接收链306、发送天线和接收天线的接口。

尽管无损网络基本上是已知的(参见参考文献[41]和[42])，但是本发明的发明人已经发现，这样的网络适合于解决在接收天线处经历自干扰信号的全双工收发机装置中遇到的自干扰现象。已经发现这样的网络允许期望的自干扰消除(SIC)，同时实现本文中描述的优于现有技术的SIC方法的优点。现在描述用于在捷变全双工无线收发机中实现这种用于自干扰消除的无损网络的实施例。参照由于发送天线和接收天线之间的物理邻近而将发送信号直接耦合到接收天线中而引起的SI来描述实施例，但是，相同的考虑因素适用于由反向散射信道引起的自干扰。在下面的描述中，大写的粗体字母X表示矩阵，小写x表示向量。上标(·)^Tand(·)^H分别表示矩阵的转置和厄米特共轭(Hermitian)(转置共轭)。项x_i,j表示矩阵X中的第ij个元素。除非另有说明，否则字母a和b分别用于表示前向行进波和反向行进波。符号Z₀表示特征阻抗。

天线互耦

现在提供对自干扰的基于网络的分析，并对全双工MIMO收发机中的专用发送和接收天线配置进行分析。

造成自干扰的天线互耦

全双工收发机中的靠近发送天线的接收天线的存在导致一部分发射信号耦合到本地接收天线中。信号的这一部分(到目前为止在常规的双工***中已被表征为耦合损耗(参见参考文献[42])等同于全双工收发机中的自干扰。

图4示出了彼此紧邻地定位的N个发送天线302_a1…302_aN和M个接收天线302_b1…302_bM之间的交互(参见参考文献[2]、[42]–[44])。M个接收天线302_b1…302_bM每个均连接到特征阻抗负载Z₀，而N个发送天线302_a1…302_aN连接到内部阻抗等于特征阻抗Z₀的相应的信号源304_a1…304_aN。发送信号的前向或向内行进波a_t,a到达相关联的天线元件，并且一部分向内行进波a_t,a激励天线进行辐射，而另一部分向内行进波a_t,a由于发送天线阻抗和源阻抗之间的失配而被反射，从而形成反向行进波或向外行进波b_t,a。一部分辐射信号直接耦合到相邻天线中，从而产生自干扰现象，因为除了由于远程生成的信号而产生的期望接收信号部分之外，这部分辐射信号也耦合到接收天线中，并且造成反向行进波或向外行进波b_r,a。两个信号分量反向耦合到发送天线中，以产生向外行进波b_t,a：(1)由于相邻的发送元件的感应电流而引起的来自接收天线的辐射波，以及(2)接收天线的直接重新散射的发送信号。天线元件之间的这种能量交换无限地重复(参见参考文献[2])。

表示包括M个接收天线和N个发送天线的天线阵列元件之间的交互的散射参数(S参数)矩阵S_A可以被表示为：

其中，

被分为四个子矩阵：

其描述发送天线元件之间的交互；

其描述接收天线元件之间的交互；以及

其是表示子矩阵的自干扰。注意，S参数矩阵S_A描述天线到收发机前端的接口，以及天线之间的互耦。它没有描述天线的辐射接口。

天线元件之间的交互是互易的，子矩阵以及因此大矩阵是对称的：

和

天线元件正在耗散负载，因此，最大特征值小于

发送天线和接收天线处的前向行进波和反向行进波之间的关系可以以矩阵表示法表示为：

其中，

表示发射机处的向内行进波和反射行进波，而

表示接收机处的向内行进波和反射行进波。

天线阵列元件之间的互阻抗

物理上邻近的相邻天线的存在改变了天线元件的输入阻抗。输入阻抗与辐射到无边界介质的隔离元件的输入阻抗不同。天线阵列元件之间的耦合的对应阻抗是天线之间的内间隔(相对定位)以及天线几何形状的函数(参见参考文献[2]、[42])。这些交互可以通过阻抗矩阵

来全面地表征，该阻抗矩阵可以借助于Cayley变换直接根据散射矩阵S_A计算出来(参见参考文献[41])

Z_A＝Z₀(I+S_A)(I-S_A)^-1,

其中，

是单位矩阵。

自干扰描述部分由子矩阵

表示，其可以如下所示地从阻抗大矩阵中提取：

其中，

和

是发送和接收天线元件的相应的阻抗度量，其中对于隔离和最佳匹配的天线元件，z_A,T(i,i)＝z_A,R(i,i)＝Z₀。阻抗包括电阻部分R_A和电抗部分X_A,使得Z_A＝R_A+jX_A。

用于自干扰抑制的无损网络

如发明人所发现的，如上所述，通过利用将无线收发机前端互连到天线阵列元件的无损网络，可以消除或显著减少自干扰。假设以上参考图3所述的收发机架构，描述2×(M+N)端口网络308的S参数矩阵以及该矩阵如何规定网络端口308a-308d处的向内行进波和向外行进波之间的关系由下式给出

其中

其中，S_N包括以下子矩阵：

-

和

分别表示到发送天线和来自接收天线的***损耗传递。

-

和

表示发送路径和接收路径之间的串扰。

-

和

是对称的散射矩阵，其描述到发送和接收链以及天线的四个网络接口。

-

分别表示天线和前端接口处的发射机和接收机之间的耦合互换。

解耦网络在设计上是无损的，因为它仅包含电抗组件，因此其指定散射矩阵满足

和

其中

是S_N的特征值矩阵。此外，网络不包含具有各向异性特性的任何元件(参见参考文献[42])，这使其是互易的，即散射矩阵的项

自干扰消除条件

为了消除或减少自干扰，要在接收机处消除或减少来自无损网络的向外行进波b₁＝0。表示自干扰b_l的行进波项可以由下式给出

b_l＝C_SIC a_s＝C_RT a_s+S_RR a_l+X₂₃ a_t+L₂₄ a_r，

其中，当假定匹配的接收机负载并且不存在期望或实际的接收信号(即，远程生成的信号)时，S_RR a_l＝0。

为了在每个发射机的任意激励的情况下消除或减少自干扰，要满足以下条件：C_SIC＝0.上述等式中的项a_t和a_r可以被表示为a_t＝(B-ζA^-1β)^-1(γ+ζA^-1α)a_s，

a_r＝(A-αB^-1ζ)^-1(α+βB^-1γ)a_s，

其中

A＝I-C_SIC_C-S_A，RS_R，

和

是在没有反射信号的情况下实现到负载的最大功率传递的必要和满足条件(参见参考文献[41]和[45])，

其中，

是单位矩阵，并且

前述条件还包括A＝0和B＝0，因此，隐式地满足了消除自干扰信号的满足条件。

网络实现和性能

如上所述，本发明的发明人已经发现，用于全双工收发机的有利的自干扰消除技术可以基于包括电抗元件的网络，该电抗元件与发送和接收天线的驱动阻抗匹配(参见参考文献[43])，从而将接收机与发射机解耦。优选地，网络构建块仅是电抗元件，因此，在网络内不发生或基本上不发生耗散。因此，不同于所有常规的现有SIC技术，本发明的方法提供了一种基于RF的解决方案，该解决方案不浪费SIC的能量。

如上所述，为了消除或减少自干扰，需要满足条件

其中

是上文定义的数学集合。可以根据下式，依据已知或测量的天线散射参数S_A来计算无损网络的S参数矩阵S_N(参见参考文献[41])：

其中，

是矩阵S_A的奇异值分解(SVD)的结果。可以基于所计算的S参数矩阵来计算无损网络的导纳矩阵

类似地，对于阻抗矩阵的情况，可以调用Cayley变换来从已知散射中计算导纳：

其中，

是单位矩阵。

专用发送天线和接收天线

根据实施例，全双工收发机装置可以包括用于发送和接收的专用天线。包括发射机和接收机的每个收发机前端都连接到专用天线。收发机也可以采用SISO(单输入单输出)、SIMO(单输入多输出)、MISO(多输入单输出)或MIMO(多输入多输出)天线配置/前端计数。

用于SISO天线配置的无损SIC网络

图5示出了根据本发明实施例的使用无损自干扰消除网络的SISO收发机配置。全双工收发机装置300包括专用发送天线302a、专用接收天线302b、用于向发送天线302a馈送信号的发送前端304、以及接收前端306。为了解决自干扰现象，将匹配网络308耦合在天线302a、302b与发送前端304和接收前端306之间。无损互易网络308是4端口网络，其第一或发送天线端口308a连接到发送天线302a，第二或接收天线端口308b连接到接收天线302b，第一或发送前端端口308c连接到发送前端304，并且第二或接收前端308d连接到接收前端308d，使得无损网络308将收发机的前端304、306互连到天线302a、302b。SISO配置可以称为基本设置，其中两个天线(一个用于发送，另一个用于接收)经由网络308分别连接到发送前端和接收前端。

可以基于计算(见上文)来选择无损网络308的组件，以使接收天线与发送天线解耦，从而抑制或减少本地接收机处的自干扰。可以使用电抗组件308₁至308₁₀(例如，电容器和线圈)来实现无损网络308。图6示出了用于图5的SISO收发机配置的电抗组件的全星座网络308的实施例。用于SISO收发机配置的无损网络308是在每个连接处都具有电抗组件的全星座网络。

根据实施例，无损网络可以包括一个或多个可调谐元件，如在图6中由元件308₁至308₁₀所示。构成无损网络的元件308₁至308₁₀的一些或全部可以是可调谐的。例如，电抗组件可以是无损网络的构造块。这些电抗元件可以借助于电容器、线圈或带状线(如微带线)来实现。可调谐性为无线收发机提供了在广泛的频率或频带范围内消除或减少自干扰的功能。换句话说，假设无线收发机例如在SDR(软件定义的无线电)平台中支持某一范围的或一组频率或频带进行操作，则可以调整无损网络组件以与所选择的频带匹配，从而进行自干扰消除。可以经由DSP内核或微控制器控制的接口来调谐电抗元件。电抗组件的值可以由基带处理器估计，然后用于相应地调谐元件。除了将收发机调谐到期望频率之外，可调谐性还可以为无线收发机提供补偿电抗组件的公差的功能。

根据其他实施例，无损网络仅包括固定的不可调谐的元件。例如，当考虑其中元件308₁和308₁₀也是不可调谐的图6时，提供了一种能够在一个选定频率上消除自干扰的全星座网络拓扑。然而，可以将处理多个频率或/和子集(数量减少的电抗元件)的不同拓扑视为无损网络的可能实现。

用于MIMO天线配置的无损SIC网络

与以上参考图5和图6所述的SISO情况类似，根据其他实施例，本发明的方法可以提供用于MIMO配置的无损网络，该MIMO配置还包括SIMO和MISO配置作为子集。

图7示出了根据本发明实施例的使用无损自干扰消除网络的MIMO收发机配置。全双工收发机装置300包括彼此紧邻的N个发送天线302_a1…302_aN和M个接收天线302_b1…302_bM。发送天线可以包括N-元件发送天线阵列流形(array manifold)，接收天线可以包括M-元件接收天线阵列流形。借助于无损自干扰消除网络308，M个接收天线302_b1…302_bM每个均连接到特征阻抗负载Z₀,并且N个发送天线302_a1…302_aN连接到内部阻抗等于特征阻抗Z₀的相应的源304_a1…304_aN。无损网络308包括2×(M+N)个端口308a₁至308d_M，并且用于从相关联的发送链304向N个发送天线阵列元件馈送信号，并将来自M个接收天线阵列元件的接收信号传递到相关联的接收链306。如图7所示，无损网络308将发送前端和接收前端互连到至少N+M个天线。通过将天线接收元件与发送天线接收元件解耦来调谐无损网络，以抑制或减少接收机处的自干扰。

共享发送天线和接收天线

根据其他实施例，全双工收发机装置可以包括用于发送和接收的共享天线。每个发送和接收前端对的共享天线可以经由3端口循环器连接来实现。由于每个发射和接收对共享同一天线，因此将所需天线的数量减少了一半(在无线收发机中的对称的发射机和接收机星座图中)。

图8示出了MIMO全双工收发机装置的实施例，该MIMO全双工收发机装置包括用于使用循环器连接进行发送和接收的共享天线，并且包括用于消除天线间自干扰的无损网络。全双工收发机装置300包括M个共享天线302₁…302_M。借助于无损自干扰消除网络308，M个共享天线302₁…302_M连接到N个发送和接收前端对304/306，其包括相应的发送分支304₁…304_N和相应的接收分支306₁…306_N。无损网络308包括(M+N)个端口308a₁-308a_M、308b₁-308b_N，其用于向充当发送天线的天线馈送信号，并将来自充当接收天线的天线的接收信号传递到相关联的接收分支。为了共享天线以进行发送和接收，全双工收发机装置300还包括连接在无损网络308和N个发送和接收前端对304/306之间的相应的循环器310₁…310_N。更具体地，相应的循环器310₁…310_N的第一端子连接到相应的网络端口308b₁-308b_N，相应的循环器的第二端子312₁…312_N连接到发送和接收前端对304/306的相应的发送分支304₁…304_N，并且相应的循环器的第三端子314₁…314_N连接到发送和接收前端对304/306的响应的接收分支306₁…306_N。

网络308消除或减少由于天线之间的耦合而引起的天线间的自干扰，使天线输入阻抗(S₁₁)与循环器输出阻抗匹配，从而至少部分地抑制由发射机在其接收机对处造成的自干扰，并由于其阻抗匹配特性而改善了从天线到收发机前端/从收发机前端到天线的天线功率传递。

图9示出了MIMO全双工收发机装置的另一实施例，该MIMO全双工收发机装置包括用于使用循环器连接进行发送和接收的共享天线，并且包括用于消除天线间的自干扰和前端间的自干扰的无损网络。图9的实施例与图8的实施例的相似之处在于，全双工收发机装置300也包括经由无损自干扰消除网络308连接到N个发送和接收前端对304/306的M个共享天线302₁…302_M，该N个发送和接收前端对304/306包括相应的发送分支304₁…304_N和相应的接收分支306₁…306_N。与图8的实施例不同的是，无损网络308包括2N个端口，其用于向充当发送天线的天线馈送信号，并将来自充当接收天线的天线的接收信号传递到相关联的接收分支，并且为了共享天线以进行发送和接收，在天线302₁…302_M与无损网络308之间连接相应的循环器310₁…310_M。更具体地，相应的循环器310₁…310_M的第一端子311₁…311_M连接至相应的天线302₁…302_M，相应的循环器的第二端子312₁…312_M经由无损网络308被连接至发送和接收前端对304/306的相应的发送分支304₁…304_N，并且相应的循环器的第三端子314₁…314_M经由无损网络308被连接至发送和接收前端对304/306的相应的接收分支306₁…306_N。

因此，在图9的实施例中，网络将前端与循环器端子或输入互连。除了图8的实施例提供的功能之外，该实施例还用于消除或减少由不完善的循环器隔离引起的干扰。对于无损网络构造，与图8的实施例相比，可以考虑不同的拓扑、不同的结构和不同的构建组件，因为循环器(也被称为各向异性元件或非互易设备)造成自干扰现象，即，其也可能是自干扰的原因。

图10示出了MIMO全双工收发机装置的另一实施例，该MIMO全双工收发机装置包括用于使用循环器连接进行发送和接收的共享天线，并且包括分布式无损网络，以消除天线间的自干扰和前端间的自干扰。图10的实施例与图8和图9的实施例的相似之处在于，全双工收发机装置300包括M个共享天线302₁…302_M和N个发送和接收前端对304/306，N个发送和接收前端对304/306包括相应的发送分支304₁…304_N和相应的接收分支306₁…306_N。与图8和图9的实施例不同，M个共享天线302₁…302_M经由包括第一无损网络308和第二无损网络308'的分布式无损网络连接到N个发送和接收前端对304/306。第一无损网络308包括(M+N)个端口308a₁至308a_M以及311₁至311_N，其用于向充当发送天线的天线馈送信号，并传递来自充当接收天线的天线的接收信号。第二无损网络308'包括2N个端口312₁至312_N、314₁至314_N、308’c₁…308’c_N以及308’d₁…308’d_N，其用于向充当发送天线的天线馈送信号，并传递来自充当接收天线的天线的接收信号。为了共享用于发送和接收的天线，在第一无损网络308和第二无损网络308’之间连接相应的循环器310₁…310_N。更具体地，相应的循环器310₁…310_N的第一端子311₁…311_N经由第一无损网络被连接至相应的天线，相应的循环器的第二端子312₁…312_N经由第二无损网络308'被连接至发送和接收前端对304/306的相应的发送分支304₁…304_N，并且相应的循环器的第三端子314₁…314_N经由第二无损网络308’被连接至发送和接收前端对304/306的相应的接收分支306₁…306_N。

在图10的实施例中，配置中包括天线302、第一网络308和循环器310的上部具有与参考图8所述的实施例类似的功能。配置中包括循环器310、第二网络308'和发送和接收前端对304/306的下部提供对通常由不完善的循环器隔离引起的干扰的减少或消除。对于无损网络308’的第二部分或下部，可以考虑与以上参照图9所述的类似设计方面来解决各向异性元件的直接参与(造成自干扰)。

本发明的实施例可以在如图1所示的包括基站和用户(例如，移动终端或IoT设备)的无线通信***中实现。图11是用于在发射机TX和接收机RX之间传送信息的无线通信***320的示意图。如箭头321所示，信号经由诸如无线电链路之类的无线通信链路在发射机TX与接收机RX之间传送。

发射机TX包括根据本发明的全双工收发机装置300。全双工收发机装置300包括多个天线ANT_TX或具有多个天线元件的天线阵列。多个天线ANT_TX包括第一天线和第二天线。收发机电路322包括：第一发送前端304，用于向第一天线馈送信号；第一接收前端306，用于经由第二天线接收远程生成的信号；以及匹配网络308，其耦合在多个天线ANT_TX与发送前端和接收前端304/306之间，用于从第一发送前端向第一天线馈送信号，并且将来自第二天线的远程生成的信号或接收到的信号传递到第一接收前端。匹配网络308是使得消除自干扰的无损互易网络，如在以上实施例中详细描述的。根据实施例，发射机TX或收发机装置300还包括：基带处理器324，其接收/输出接收到的/要发送的数据；以及控制器326，如DSP内核或微控制器，其连接至基带处理器324，并连接到匹配网络308的接口328。根据实施例，基带处理器324选择用于一个或多个可调整电抗网络组件的值，以补偿电抗网络组件的公差和/或匹配要使用的一个或多个频率。响应于来自基带处理器324的所选择的值，控制器326经由接口328提供用于一个或多个可调整电抗网络组件的一个或多个控制信号，以便相应地调谐一个或多个可调整电抗网络组件。

接收机RX包括至少一个天线ANT_RX。在其他实施例中，接收机RX可以包括多于一个的天线。接收机RX还包括收发机电路330和用于处理接收到的/要发送的数据的信号处理单元332。

根据其他实施例，接收机RX还可以包括根据本发明的全双工收发机装置300。在其他实施例中，不是仅发射机TX包括根据本发明的全双工收发机装置300，而是接收机TX也可以包括根据本发明的全双工收发机装置300。

根据实施例，本发明的基于无损网络的自干扰消除方法可以与其他SIC方法或技术(例如，在开始时讨论的一种或多种常规SIC方法)组合。例如，本发明的基于无损网络的自干扰消除方法可以与数字SIC组合，以消除或减少数字基带中的残余自干扰(在接收机处应用于数字I/Q样本的SI)。换句话说，实施例提供了一种收发信机实现，其中将本发明的用于SIC的方法与一种或多种其他SIC方法(例如，数字自干扰消除)进行串接，以便进一步改善SIC，例如，以实现期望量(水平)的自干扰抑制。本发明的方法可以与任何其他SIC方法组合。

尽管已经在装置的上下文中描述了所述的构思的一些方面，但是显然这些方面也表示对应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对对应块或者对应装置的项或特征的描述。

本发明的各种元件和特征可以以使用模拟和/或数字电路的硬件、软件、通过一个或多个通用或专用处理器执行指令、或者作为硬件和软件的组合来实现。例如，本发明的实施例可以在计算机***或另一处理***的环境中实现。图12示出了计算机***350的示例。可以在一个或多个计算机***350上执行这些单元或模块以及由这些单元执行的方法的步骤。计算机***350包括一个或多个处理器352，如专用或通用数字信号处理器。处理器352连接到通信基础设施354，如总线或网络。计算机***350包括：主存储器356，例如随机存取存储器(RAM)；以及辅助存储器358，例如硬盘驱动器和/或可移动存储驱动器。辅助存储器358可以允许将计算机程序或其他指令加载到计算机***350中。计算机***350还可以包括通信接口360，以允许软件和数据在计算机***350和外部设备之间传输。通信可以是电、电磁、光或能够由通信接口处理的其他信号的形式。通信可以使用电线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话链路、RF链路和其他通信信道362。

术语“计算机程序介质”和“计算机可读介质”通常用于指代有形存储介质，例如可移动存储单元或安装在硬盘驱动器中的硬盘。这些计算机程序产品是用于向计算机***350提供软件的装置。计算机程序也被称为计算机控制逻辑，被存储在主存储器356和/或辅助存储器358中。也可以经由通信接口360接收计算机程序。计算机程序在被执行时使计算机***350能够实现本发明。特别地，计算机程序在被执行时使处理器352能够实现本发明的过程，例如本文所述的任何方法。因此，这样的计算机程序可以代表计算机***350的控制器。在使用软件实现本公开的情况下，软件可以存储在计算机程序产品中并使用可移动存储驱动器、接口(如通信接口360)加载到计算机***350中。

可以使用数字存储介质来执行硬件中或软件中的实现方式，数字存储介质例如云存储、软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器，其上存储有电子可读控制信号，其与可编程计算机***协作(或能够与之协作)，从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，其能够与可编程计算机***协作以便执行本文所述的方法之一。

通常，本发明的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码可操作用于在计算机程序产品在计算机上运行时执行这些方法之一。程序代码可以例如存储在机器可读载体上。

其他实施例包括存储在机器可读载体上的计算机程序，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。换言之，本发明的方法的实施例因此是具有程序代码的计算机程序，该程序代码用于在计算机程序在计算机上运行时执行本文所述的方法之一。

因此，本发明方法的另一实施例是包括、其上记录有计算机程序的数据载体(或者数字存储介质或计算机可读介质)，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。因此，本发明方法的另一实施例是表示计算机程序的数据流或信号序列，所述计算机程序用于执行本文所述的方法之一。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接(例如，经由互联网)传送。另外的实施例包括处理装置，例如，计算机或可编程逻辑器件，所述处理装置被配置为或适于执行本文所述的方法之一。另一实施例包括其上安装有计算机程序的计算机，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。

在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)可以用于执行本文所述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所述的方法之一。通常，方法优选地由任意硬件装置来执行。

上述实施例对于本发明的原理仅是说明性的。应当理解的是，本文所述的布置和细节的修改和变形对于本领域其他技术人员是显而易见的。因此，旨在仅由所附专利权利要求的范围来限制而不是由借助对本文的实施例的描述和解释所给出的具体细节来限制。

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Claims

1.一种全双工收发机装置，包括：

多个天线，所述多个天线包括第一天线和第二天线，

第一发送前端，用于向所述第一天线馈送信号，

第一接收前端，用于经由所述第二天线接收远程生成的信号，以及

所述多个天线与发送前端和接收前端之间的匹配网络，用于从所述第一发送前端向所述第一天线馈送信号，并且将来自所述第二天线的所述远程生成的信号传递到所述第一接收前端，

其中，所述匹配网络是使得消除所述第二天线处的自干扰的无损互易网络，所述无损互易网络具有连接至所述第一天线的第一天线端口、连接至所述第二天线的第二天线端口、连接至所述第一发送前端的第一前端端口、以及连接至所述第一接收前端的第二前端端口。

2.根据权利要求1所述的全双工收发机装置，其中，所述多个天线相对于彼此定位，使得由所述第一天线发送的信号的一部分耦合到所述第二天线中。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，其中，由所述第一天线发送的信号的一部分散射回所述全双工收发机装置，并且散射回的信号耦合到所述第二天线中。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，其中，所述匹配网络被配置为使所述第一天线和所述第二天线的驱动阻抗匹配。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，其中，所述匹配网络包括多个电抗组件，例如线圈、电容器、微带部件、或具有作为纯电抗性或主要电抗性的阻抗的其他组件，使得在所述匹配网络内基本上没有能量耗散。

6.根据权利要求5所述的全双工收发机装置，其中，电抗网络组件中的一个或多个是能够调整的，以补偿所述电抗网络组件的容差和/或匹配要由所述全双工收发机使用的一个或多个频率。

7.根据权利要求6所述的全双工收发机装置，包括：

基带处理器，被配置为选择用于一个或多个能够调整的电抗网络组件的值，以补偿所述电抗网络组件的容差和/或匹配要使用的所述一个或多个频率，以及

控制器，连接到所述基带处理器和所述匹配网络的接口，所述控制器例如是DSP内核或微控制器，所述控制器被配置为：响应于来自所述基带处理器的所选择的值，经由所述接口提供用于所述一个或多个能够调整的电抗网络组件的一个或多个控制信号，以便相应地调谐所述一个或多个能够调整的电抗网络组件。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

至少一个另外的发送前端，用于向另外的天线馈送信号，

其中，所述另外的天线连接到所述匹配网络的另外的天线端口，并且

其中，所述另外的发送前端连接到所述匹配网络的另外的前端端口。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

至少一个另外的接收前端，用于从另外的天线接收远程生成的信号，

其中，所述另外的接收前端连接到所述匹配网络的另外的前端端口。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

第二接收前端，用于从所述第一天线接收远程生成的信号，以及

非互易设备，所述非互易设备的第一端子连接到所述匹配网络的所述第一前端端口，第二端子连接到所述第一发送前端，并且第三端子连接到所述第二接收前端。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

第二发送前端，用于向所述第二天线馈送信号，以及

非互易设备，所述非互易设备的第一端子连接到所述匹配网络的所述第二前端端口，第二端子连接到所述第一接收前端，并且第三端子连接到所述第二发送前端。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

第二接收前端，用于从所述第一天线接收远程生成的信号，所述第二接收前端连接到所述匹配网络的另外的前端端口，以及

非互易设备，所述非互易设备的第一端子连接到所述第一天线，第二端子连接到所述匹配网络的所述第一天线端口，并且第三端子连接到所述匹配网络的另外的天线端口。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

第二发送前端，用于向所述第二天线馈送信号，所述第二发送前端连接到所述匹配网络的另外的前端端口，以及

非互易设备，所述非互易设备的第一端子连接到所述第二天线，第二端子连接到所述匹配网络的所述第二天线端口，并且第三端子连接到所述匹配网络的另外的天线端口。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

非互易设备，

其中，所述匹配网络包括分布式网络，所述分布式网络包括第一网络和第二网络，所述第一网络具有多个天线端口和多个输出端口，所述多个天线端口包括所述第一天线端口和所述第二天线端口，并且所述第二网络具有多个输出端口和多个前端端口，所述多个前端端口包括所述第一前端端口和所述第二前端端口，

其中，所述第二接收前端连接到所述第二网络的另外的前端端口，并且

其中，所述非互易设备的第一端子连接到所述第一网络的输出端口，第二端子连接到所述第二网络的第一输入端口，并且第三端子连接到所述第二网络的第二输入端口。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，包括：

第二发送前端，用于向所述第二天线馈送信号，以及

非互易设备，

其中，所述第二发送前端连接到所述第二网络的另外的前端端口，以及

16.根据权利要求8至13中的任一项所述的全双工收发机装置，其中，所述非互易设备包括循环器。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，其中，所述多个天线包括一个或多个天线阵列，所述天线阵列包括多个天线元件。

18.根据前述权利要求中的任一项所述的全双工收发机装置，其中，所述全双工收发机装置被配置为实现一种或多种附加的自干扰消除方法。