收发机和用于减少收发机的自干扰的方法技术

收发机(1000)包括天线装置(100)，天线装置(100)被配置用于与无线传输信道接口连接并包括用于接收发送信号(202)的接口(110)和用于提供接收信号(106)的接口。该收发机包括被配置为执行数字信号操作的主发射器(200)、模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)、辅助发射器(400)、射频干扰消除级(500)、主接收器(600)、反馈接收器(700)和处理器(800；800’)。该收发机(1000)被配置用于在射频域和数字域中对接收信号执行干扰消除。

Transceiver and method for reducing self interference of transceiver

The transceiver (1000) includes an antenna device (100), an antenna device (100) configured to connect with a wireless transmission channel interface and include an interface (110) for receiving a transmission signal (202) and an interface for providing a reception signal (106). The transceiver includes the main emitter (200), analog domain filter (300; 300 ', 300, 300, 300, 300 \), auxiliary transmitter (400), radio frequency interference cancellation stage (500), main receiver (600), feedback receiver (700) and processor (800; 800'). The transceiver (1000) is configured to perform interference cancellation in the radio frequency domain and the digital domain.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】收发机和用于减少收发机的自干扰的方法
本专利技术涉及一种用于无线地访问传输信道的收发机、包括这种收发机的系统以及用于减少收发机的自干扰的方法。本专利技术还涉及一种灵活的全双工无线收发机。
技术介绍
全双工无线通信方案-或者在一些已发表的文献中描述的带内全双工-最近引起了学术界和工业界的广泛关注，作为当前部署的半双工无线通信系统的替代。全双工系统的目标是彻底重复利用所使用的频段，以便更有效地利用有限的频谱资源。例如在点对点场景中的两个全双工节点将在相同的频带上进行通信，且不会有任何时间不连续性。这就是全双工无线通信系统应该如何工作，因此它将通过自己的传输信号来干扰自己，这在文献中称为自干扰信号。在无线通信研究人员中，普遍认为自干扰消除是全双工方案的关键实现方法。在许多技术和收发机架构的文献中已经实现了自干扰消除。所提出的技术和收发机架构变化的多样性仍然不能完全满足自干扰消除需求的贪婪需要。尽管事实上几个实验测试平台已经显示出几乎完美的自干扰消除水平[1，2]，但它们对于现实世界的实现是不切实际的，并且仅用于学术目的来验证概念。缺乏具有适当的自干扰消除机制的完全可操作的全双工收发机架构激励了本专利申请。迄今为止所做的工作都没有提供全双工无线收发机的实用概念。在本文档的其余部分将要描述的本专利技术明确了未来派灵活全双工无线收发机的体系结构和应该在其上运行的连续自干扰消除算法。将在由连续自干扰消除机制启用的多个实施例中覆盖灵活全双工收发机的若干替代方案。有关全双工主题的已发表文献中已经讨论了许多技术。此外，在专利申请[3，4]中提出了一些收发机解决方案。所有这些技术都试图消除自干扰，这是实现全双工系统的关键一步。尽管所有这些技术的共同目标是消除自干扰，但实际上它们以许多不同的方式实现。然而，在大多数已发表的工作中，使用了一系列的若干技术来构建完整鲁棒的自干扰消除机制。在任何全双工系统中，射频(RF)域自干扰消除是强制性的。另外，在大多数自干扰消除机制中实施了数字消除以进一步抑制自干扰。在图9中示出了对现有技术中涉及的自干扰消除技术进行分类的树状图。消除技术可以分为两大类：RF域的消除和应用于数字化取样的数字消除。RF消除技术或者通过衰减自干扰信号来无源地进行，或者通过向RF干扰信号添加自干扰消除信号(如图9中树状图中所称的信号注入方法)来有源地进行。已经在文献[5，6，7]中研究了RF衰减消除技术。这些技术基本上依靠天线的方向与一些其他方法的组合，例如天线物理分离、双极化或RF吸收材料。这些技术在实验上证明了对于视线(LoS)的良好无源消除结果，而它们对于其余的多路径无线信道组件是脆弱的。但是，这些消除技术的一个主要缺点是全双工节点的上行链路和下行链路不占用相同的空间域。相反，它们是针对两个不同的位置。这使得这种技术不适用于两个通信节点均以全双工模式操作的点对点场景。基于自干扰信号如何产生，信号注入自干扰消除具有不同的方法。例如，[8，9]和[10]中的工作已经提出了基于天线组的条件式布局的自干扰消除技术。这种消除技术需要两个发射天线分别与接收天线分开距离d和(d+λ/2)。这样，两个发射天线通过在接收天线位置处叠加而导致空值。这种机制受到许多实际和性能限制。这些限制之一是天线之间的布局校准，这应该非常准确，以确保来自第二发射天线的在接收天线处碰撞的信号正好被移相180°。即使在校准过程在物理上可行的假设下，该技术也提供对中心频率处的自干扰信号的抑制。当频率偏离中心频率时，抑制值会大大降低。正如预期的那样，并且通过实验证明，这种消除技术只适用于窄带系统。[11]中的进一步工作试图克服[8]中自干扰消除的上述缺点，并且另外减少所需天线的数量。[11]中的作者在全双工系统设计中引入了一个元素，即射频巴伦(RFBalun)。通过将射频巴伦集成到全双工收发机主体中，自干扰信号的负版本已经生成。借助噪声消除芯片，将所需的衰减和延迟应用于消除信号。射频巴伦实现的结果比之前的天线布局工作要好得多，特别是在扩大自干扰消除带宽方面。虽然这种方法仍然没有达到自干扰消除的要求，即使在数字自干扰消除的连续阶段。此外，这种方法还存在实际限制，例如噪声消除芯片对消除信号引入的附加非线性和射频巴伦不完善性，例如泄漏和频率不平坦。Rice大学的科学家提出了完全不同的消除技术[7，12，13]。由于其全双工收发机需要额外传输链的机制，这种技术在文献中被描述为有源消除技术-在此处以辅助传输链方式进行信号注入。辅助传输链自干扰消除方法在数字域中提供了适当的空间来实现和测试若干复杂的数字信号处理算法，其中在自干扰消除信号的波形中考虑多路径自干扰无线信道[14，15]。尽管这种消除技术通过在其多路径通用模型中包括自干扰无线信道而具有灵活性，但该技术对自干扰消除机制具有一些有害后果。文献中较早研究了其中一些后果。事实上，其中一些已被定性为有源消除机制的瓶颈。本地振荡器的相位噪声是限制辅助传输链消除方法的性能的其中一种效应[16，17]，即使对于两个发射链使用相同的本地振荡器。另一个通常在半双工系统中被忽略的影响是发射机产生的噪声[18]。通常，在传统的半双工系统中，接收机远程位于通信的另一侧。与全双工系统中的自干扰情况相反，自干扰的接收机位于全双工节点处。因此，如在半双工系统的情况下，发射机噪声电平不会低于接收机的本底噪声(noisefloor)。最近，斯坦福大学研究人员的一些可扩展工作表明在全双工通信系统中取得了可喜的成果[1，2，19]。这些成果表明，在某些情况下，全双工系统有可能实现与半双工系统一样双倍的频谱效率。这种消除技术基于具有多个路径的印刷电路板(PCB)，这些路径具有不同的长度以提供若干延迟。这些多路径支持有可调衰减器。整个设计用于模拟环形器泄漏和天线不匹配反射。具有数字自干扰消除的级联级的这种技术能够将自干扰几乎抑制到接收机本底噪声。在商用无线硬件中应该考虑许多其他因素，例如在全双工节点周围有相对较近的障碍物或者在全双工设备内部有紧凑的收发机设计。另外，由于射频环形器的限制以及需要大量PCB板，系统扩展为MIMO配置时，收发机的结构复杂化[2]。数字自干扰消除可用于进一步抑制残余自干扰。数字消除方法的多样化发生在发射机产生的噪声限制因素被发现之后。[18]中的文献介绍了借助附加接收链的解决方案。辅助接收链已被用于对自干扰信号进行下变换和数字化，这用于抑制数字域中的自干扰信号。通过将数字消除信号与发射机产生的噪声混合，这种技术胜过依赖于数字基带采样的纯数字技术。在任何双向无线收发机中，发射链生成要无线发射到通信链路的另一节点的RF信号。同时，同一节点必须收听无线通信链路的另一端以接收所需的远程信号。有源发射信号会干扰远程信号的接收，并阻止收发机在其有源发射时进行接收。迄今为止，这个问题已经通过利用两个相邻频带或不同时隙的双工方案之一而得以解决。这些常规方案-频分双工(FDD)或时域双工(TDD)-浪费有限的频率时间资源，因此，最近提出了使系统连续使用时间资源并且在相同频带上的构思[20]。这种无线双工方案被称为全双工或带内全双工，不要与双向类型通信的通用术语混淆。在带内全双工模式下，通信节点在相同的频带上发送和接收数据，并且当然在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收发机，包括：天线装置(100)，被配置用于与无线传输信道接口连接并且包括用于接收发送信号(202)的接口(110)和用于提供接收信号(106)的接口；主发射器(200)，连接到所述天线装置(100)并且被配置用于基于数字传输信号(802)生成所述发送信号(202)；模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)，被配置用于从所述发送信号(202)生成第一干扰消除信号(302)；辅助发射器(400)，被配置用于基于数字辅助信号(804)生成第二干扰消除信号(402)；射频干扰消除级(500)，用于使用所述第一干扰消除信号(302)和所述第二干扰消除信号(402)对所述接收信号(106)执行干扰消除，以获得初步增强信号(502)；主接收器(600)，被配置用于接收所述初步增强信号(502)并用于提供数字接收信号(602)；反馈接收器(700)，被配置用于在第一操作模式下基于所述初步增强信号(502)提供反馈信号(702)并且在第二操作模式下基于所述发送信号(202)提供反馈信号(702)；以及处理器(800；800’)，被配置用于接收所述数字接收信号(602)，接收所述反馈信号(702)，基于输入信息信号(806)提供所述数字传输信号(802)，并且基于所述输入信息信号(806)提供所述数字辅助信号(804)；其中所述处理器(800；800’)包括线性预均衡器(810)，所述线性预均衡器(810)被配置用于基于所述数字接收信号(602)对所述数字辅助信号(804)进行预均衡；其中所述处理器(800；800’)包括数字自干扰消除器(820)，所述数字自干扰消除器(820)被配置用于基于所述输入信号(806)并且基于所述数字接收信号(602)确定数字干扰消除信号(822)；其中所述处理器(800；800’)包括数字干扰消除级(830)，所述数字干扰消除级(830)被配置用于使用所述数字干扰消除信号(822)对所述数字接收信号(602)执行数字干扰消除以获得增强的接收信号(808)；以及其中所述处理器(800；800’)被配置用于在第一操作模式下和在第二操作模式下基于从所述反馈接收器(700)接收的所述反馈信号(702)的评估来对所述模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)进行参数化，并且基于所述数字接收信号(602)对所述线性预均衡器(810)进行参数化。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种收发机，包括：天线装置(100)，被配置用于与无线传输信道接口连接并且包括用于接收发送信号(202)的接口(110)和用于提供接收信号(106)的接口；主发射器(200)，连接到所述天线装置(100)并且被配置用于基于数字传输信号(802)生成所述发送信号(202)；模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)，被配置用于从所述发送信号(202)生成第一干扰消除信号(302)；辅助发射器(400)，被配置用于基于数字辅助信号(804)生成第二干扰消除信号(402)；射频干扰消除级(500)，用于使用所述第一干扰消除信号(302)和所述第二干扰消除信号(402)对所述接收信号(106)执行干扰消除，以获得初步增强信号(502)；主接收器(600)，被配置用于接收所述初步增强信号(502)并用于提供数字接收信号(602)；反馈接收器(700)，被配置用于在第一操作模式下基于所述初步增强信号(502)提供反馈信号(702)并且在第二操作模式下基于所述发送信号(202)提供反馈信号(702)；以及处理器(800；800’)，被配置用于接收所述数字接收信号(602)，接收所述反馈信号(702)，基于输入信息信号(806)提供所述数字传输信号(802)，并且基于所述输入信息信号(806)提供所述数字辅助信号(804)；其中所述处理器(800；800’)包括线性预均衡器(810)，所述线性预均衡器(810)被配置用于基于所述数字接收信号(602)对所述数字辅助信号(804)进行预均衡；其中所述处理器(800；800’)包括数字自干扰消除器(820)，所述数字自干扰消除器(820)被配置用于基于所述输入信号(806)并且基于所述数字接收信号(602)确定数字干扰消除信号(822)；其中所述处理器(800；800’)包括数字干扰消除级(830)，所述数字干扰消除级(830)被配置用于使用所述数字干扰消除信号(822)对所述数字接收信号(602)执行数字干扰消除以获得增强的接收信号(808)；以及其中所述处理器(800；800’)被配置用于在第一操作模式下和在第二操作模式下基于从所述反馈接收器(700)接收的所述反馈信号(702)的评估来对所述模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)进行参数化，并且基于所述数字接收信号(602)对所述线性预均衡器(810)进行参数化。2.根据权利要求1所述的收发机，其中所述反馈接收器(700)包括复用器(710)，所述复用器(710)被配置用于接收所述初步增强信号(502)和所述发送信号(202)，并且当处于第一操作模式时在所述复用器(710)的输出(712)提供所述初步增强信号(502)，以及当处于第二操作模式时在所述输出(712)提供所述发送信号(202)。3.根据权利要求1或2所述的收发机，其中所述处理器(800；800’)被配置用于确定与所述数字干扰消除信号(822)有关的度量是确定性的，以在该度量高于阈值或等于阈值时控制所述数字自干扰消除器(820)基于所述输入信号(806)并基于所述数字接收信号(602)确定所述数字干扰消除信号(822)，并且在该度量低于阈值时控制所述数字自干扰消除器(820)基于所述反馈信号(702)并基于所述数字接收信号(602)确定所述数字干扰消除信号(822)。4.根据权利要求3所述的收发机，其中所述处理器(800；800’)被配置用于基于所述输入信号(806)和所述数字接收信号(602)的相关性来确定与所述数字干扰消除信号(822)有关的度量是确定性的。5.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中，在第一时间间隔期间，所述处理器(800；800’)被配置为向所述主发射器(200)提供所述数字传输信号(802)并且控制所述反馈接收器(700)使得所述反馈接收器(700)以第一操作模式操作，其中所述处理器(800；800’)被配置用于确定所述线性预均衡器(810)的参数并且基于所述反馈信号(702)对所述模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)进行参数化；以及其中，在第二时间间隔期间，所述处理器(800；800’)被配置为向所述辅助发射器(400)提供所述数字辅助信号(808)并且控制所述反馈接收器(700)使得所述反馈接收器(700)以第二操作模式操作，其中所述处理器(800；800′)包括被配置用于基于所述数字反馈信号(702)对所述数字传输信号(802)进行预均衡的另一线性预均衡器(835)。6.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述处理器(800；800’)被配置用于基于所述反馈信号(702)对所述模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)进行参数化。7.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述反馈接收器(700)被配置用于在第三操作模式下基于所述第二干扰消除信号(402)提供所述反馈信号(702)；其中所述处理器(800；800’)被配置用于基于所述反馈信号(702)对所述数字传输信号(802)进行预均衡。8.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述反馈接收器(700)包括射频复用器(710)，所述射频复用器(710)被配置用于接收所述初步增强信号(502)和所述发送信号(202)，并且在所述反馈接收器的第一操作模式期间提供所述初步增强信号(502)而不提供所述发送信号(202)，以及在所述反馈接收器的第二操作模式期间提供所述发送信号(202)而不提供所述初步增强信号(502)。9.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述处理器(800；800’)包括另一线性预均衡器(835)，所述另一线性预均衡器(835)被配置用于基于所述数字接收信号(602)或基于所述反馈信号(702)对所述数字辅助信号(804)进行预均衡。10.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述处理器(800；800’)被配置用于使用所述反馈接收器(700)来确定所述模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)的参数，并且用于在所述收发机(1000；2000；3000；4000)和另一收发机(6004)之间的有效传输阶段期间去激活所述反馈接收器(700)。11.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)被配置用于基于信号反相、基于衰减以及基于相位操纵来生成所述第一干扰消除信号(302)，其中所述处理器(800；800’)被配置用于调整所述衰减的参数或所述相位操纵的参数。12.根据权利要求11所述的收发机，其中所述模拟域滤波器(300；300’；300”；300”’)包括被配置用于衰减接收到的信号的衰减网络(320)和被配置用于延迟接收到的信号以获得相位操纵的延迟网络(320)或用于对接收到的信号进行移相以获得相位操纵的移相器。13.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述处理器(800；800’)被配置用于调整所述主接收器(600)或所述反馈接收器(700)的下变换频率，或者用于调整所述主发射器(200)或所述辅助发射器(400)的上变换频率，以调整所述收发机用于进行发射和/或发送的频带。14.根据前述权利要求中任一项所述的收发机，其中所述天线装置(100)包括用于将所述发送信号(202)发射到...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉梅兹·阿斯卡，本杰明·舒伯特，威尔海姆·考伊施根，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE