同孔径任何频率同时发送和接收的通信系统技术方案

同孔径任何频率同时发送和接收(STAR)系统包括具有电耦接到天线的第一端口、电耦接到发送信号路径的第二端口和电耦接到接收信号路径的第三端口的信号连接器。信号连接器将发送信号在发送信号路径中传递到天线，并且在接收信号路径中传递接收信号。信号隔离器位于发送信号路径中，以从发送信号路径中去除接收信号的残留部分。信号隔离器的输出提供去除了接收信号的残留部分的发送信号的一部分。具有电耦接到信号隔离器的输出的第一输入和电耦接到信号连接器的第三端口的第二输入的信号差分器件减去接收信号路径中的发送信号的一部分，由此提供更精确的接收信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同孔径任何频率同时发送和接收的通信系统在本文中使用的段落标题仅用于组织的目的，并且不应当被解释为以任何方式限制在本申请中描述的主题。相关申请的交叉引用本申请要求享有于2013年3月15日提交的名称为“Same-ApertureAny-FrequencySimultaneousTransmitandReceiveCommunicationSystem”的第13/844,180号美国专利申请、于2013年1月22日提交的名称为“Single-Aperture,FullDuplexCommunicationSystem”的第61/755,044号美国临时专利申请、以及于2012年7月30日提交的名称为“SignalCancellerandSimultaneousTransmitAndReceiveSystemwithSignalProcessing”的第61/677,366号美国临时专利申请的优先权。通过引用将第13/844,180号美国专利申请、以及第61/755,044号和第61/677,366号美国临时专利申请的全部内容并入本文。
技术介绍
通常假设在通信中不能以相同的频带同时发送和接收(STAR)。最近，该基本原则开始受到已经报告了原型STAR系统的若干团体的挑战。普渡的研究员(例如，A.Wegener和W.Chappell，“Simultaneoustransmitandreceivewithasmallplanararray”，IEEEMTT-SInt.MicrowaveSymp.Dig.,Montreal,2012年6月)以及斯坦福的研究员(例如，J.Choi等人,“AchievingSingleChannel,FullDuplexWirelessCommunication,”Proc.Int.Conf.MobileComputingandNetworking,NewYork,2010)提出了将接收天线置于发送天线图案的零位以实现～40dB的发送对接收(T/R)隔离的多个天线元件的排列。然后使用信号处理将T/R隔离扩展至～60-70dB。莱斯大学的团队使用单个分开的发送和接收天线，计算出所需的抵消信号，并且使用抵消信号在发送信号到达模数转换器之前抵消发送信号。参见A.Sahai,B.Patel和A.Sabharwal,“Asynchronousfull-duplexwireless,”Proc.Int.Conf.onCommunicationSystemsandNetworks,pp.1-9,2012。该团队报告了高达79dB的抑制。这些方法的关键限制是可以达到足够的T/R隔离的受限的带宽。附图说明结合附图在下面的详细描述中根据优选和示例性的实施例，更具体地描述本教导及其进一步的优点。本领域的技术人员将理解到，在下面描述的附图仅用于例示目的。附图未必是成比例的，而是通常在例示教导的原理时放置以进行强调。附图不是要以任何方式限制申请人的教导的范围。图1例示使用已知技术的同孔径任何频率同时发送和接收(STAR)系统的框图。图2示出根据本教导的同孔径任何频率STAR系统的框图。图3A例示RF阻抗在三个端口中的每一个处匹配的信号连接器。图3B例示到差分器件的路径在被标记为端口3的端口处呈现高RF阻抗的信号连接器，这使端口1和端口2之间的连接器中的信号损失最小。图3C例示发送信号路径的输出在被标记为端口1的端口处呈现高RF阻抗的信号连接器，这使端口2和端口3之间的连接器中的信号损失最小。图3D例示包括快速开关的信号连接器。图4A和4B例示取得两个电压和两个电流的差的有源电子差分器件。图4C例示无源电子差分器件。图4D例示包括生成经调制的输出的平衡驱动光调制器的光子差分器件的一个实施例，所述经调制的输出与被施加到电极的信号之间的差或和成比例。图5A例示可以与本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的电子电压源型隔离器。图5B例示与本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的电流源型信号隔离器。图5C例示包括可以与本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的非互易RF二端口器件的无源电子隔离器。图5D例示可以与根据本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的光子隔离器。图5E例示可以与根据本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的定向耦合器隔离器。图5F例示可以与根据本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的有源电子隔离器。图6A-6D例示可以与根据本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的信号处理器。图7A示出可以与根据本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的调整发送信号的幅度和相位的调整电路。图7B示出可以与根据本教导的同孔径任何频率STAR系统一起使用的调整发送信号的同相和正交分量的调整电路。图8例示前端系统的一个示例性实施例的框图，该前端系统包括在本文中描述的匹配阻抗信号连接器、光子差分电路和电子电压源型隔离器。图9例示前端系统的一个示例性实施例的框图，该前端系统包括在本文中描述的发送信号路径的输出呈现高阻抗的信号连接器、无源电子差分器件和电流源型隔离器。图10例示前端系统的一个示例性实施例的框图，该前端系统包括在本文中描述的由有源电子差分器件的“+”端口向输出接收信号端口施加的高阻抗的连接器和电压源型隔离器。图11示出使用快速开关作为信号连接器的同孔径任何频率STAR系统。图12示出使用数字信号处理1202来增强在图10中示出的示例前端系统的同孔径任何频率STAR系统1200的框图。图13示出例示可以如何将模拟信号处理用于增强在图10中示出的示例前端系统的同孔径任何频率STAR系统的框图。图14例示结合图2描述的同孔径任何频率STAR系统中的硬件的子集，当发送信号强度仅仅与接收信号一样强或者弱于接收信号时所述硬件的子集对于某些实施例是有用的。图15例示在图14中描述的系统的包括信号连接器的一个示例性实施例，对于所述信号连接器由光子隔离器的输出在发送信号路径中呈现高阻抗，并且在所述信号连接器中，在所有信号被下变频并且然后从模拟域转换到数字域之后，使用传统数字信号处理来从接收路径中去除发送信号。图16例示根据本教导的产生干扰信号的参考副本的系统。图17例示图16中的架构的仿真的结果，由此1比特量化器的输出生成100MHz的高功率干扰的副本，允许在差分器件中从较低功率107-MHzSOI的减去它。图18是示出在天线处的信号干扰比与在不必担心抑制SOI的情况下可以使用的量化比特的数量之间的关系的图表。图19例示根据本教导的在干扰抵消器中使用自己产生的参考的系统的框图。图20例示根据本教导的系统，所述系统用于在N个辐射元件的阵列中不仅减轻由附接到通过虚线框内部的硬件集合示出的前端的天线元件发送的信号的影响，而且减轻由N-1个其他辐射元件发送的信号的影响。图21例示根据本教导的系统，所述系统用于向减法器提供多个、适当地延迟的发送信号副本。具体实施方式在说明书中提及的“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本教导的至少一个实施例中。在说明书中多处出现的短语“在一个实施例中”未必都指同一个实施例。应当理解的是，可以以任何次序和/或同时地执行本教导的方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同孔径任何频率同时发送和接收(STAR)系统，所述系统包含：a.信号连接器，具有电耦接到天线的第一端口、电耦接到发送信号路径的第二端口和电耦接到接收信号路径的第三端口，所述信号连接器将发送信号在发送信号路径中传递到天线，并且在接收信号路径中传递接收信号；b.位于发送信号路径中的信号隔离器，所述信号隔离器从发送信号路径中去除接收信号的残留部分，所述信号隔离器的输出提供去除了接收信号的残留部分的发送信号的一部分；以及c.信号差分器件，具有电耦接到信号隔离器的输出的第一输入和电耦接到信号连接器的第三端口的第二输入，所述信号差分器件减去接收信号路径中的发送信号的一部分，由此提供接收信号的更精确的副本。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.30 US 61/677,366;2013.01.22 US 61/755,044;1.一种同孔径任何频率同时发送和接收STAR系统，所述系统包含：a.信号连接器，具有电耦接到天线的第一端口、电耦接到发送信号路径的第二端口和电耦接到接收信号路径的第三端口，所述信号连接器将发送信号在发送信号路径中传递到第一端口，并且将接收信号从第一端口传递给接收信号路径，其中发送信号和接收信号在同一时间占用同一信号频带；b.信号差分器件，具有电耦接到发送信号路径的第一输入和电耦接到信号连接器的第三端口的第二输入，所述信号差分器件减去接收信号路径中的发送信号的部分，由此提供接收信号的更精确的副本；以及c.信号处理器，具有耦接到信号差分器件的输出的输入，所述信号处理器使发送信号的副本与差分器件的输出相关，并且产生接收信号的更精确的表示。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号连接器对第一端口、第二端口和第三端口中的至少一个提供匹配阻抗。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号连接器在第三端口处提供比在第一端口以及第二端口处更高的阻抗。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号连接器包含快速开关。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号差分器件是从由有源差分器件、无源差分器件和光子差分器件组成的组中选择的。6.根据权利要求1所述的系统，还包括位于发送信号路径中的信号隔离器，所述信号隔离器从发送信号路径中去除接收信号的残留部分，所述信号隔离器的输出提供去除了接收信号的残留部分的发送信号的部分。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述信号隔离器是从由电子电压源型隔离器、电流源型信号隔离器、非互易RF隔离器和光子隔离器组成的组中选择的。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理器产生在被加到发送信号路径时从得到的差分信号中更完全地减去发送信号的残留部分的信号。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理器是从由模拟信号处理器和数字信号处理器组成的组中选择的。10.根据权利要求1所述的系统，还包含反馈系统，所述反馈系统具有耦接到所述信号差分器件的输出的输入和耦接到信号差分器...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·H·考克斯，E·I·阿克曼，
申请(专利权)人：光子系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US