用于在MIMO系统中发送和接收电磁信号的收发器设备和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在多输入多输出MIMO系统中发送和接收电磁信号的收发器设备(20，30，40)，收发器设备(20，30，40)包括：天线阵元(10，11，16)，其被旋转对称地布置在共同平面中的圆形线(12，13)上，其中所述天线阵元(10，11，16)分别具有相同的形状，所述形状为轴对称的；编码装置(21)，其适于用正交向量对要经由天线阵元(10，11，16)发送的电磁信号进行编码；以及解码装置(22)，其适于用所述正交向量对经由所述天线阵元(10，11，16)接收的电磁信号进行解码，所述正交向量被选择成减少由所述天线阵元之间的寄生耦合引起的干扰。本发明专利技术还涉及对应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在多输入多输出MIMO系统中发送和接收电磁信号的收发器设备和方法。本专利技术特别地涉及其中通信系统的前端即天线阵元及相关电路可以在全双工配置下操作的MIMO系统，在全双工配置下，可以在同一时间以相同频带或至少相似或交叠的频带同时发送和接收电磁信号。
技术介绍
通常，在具有利用相同的发送频率和接收频率的至少一个发送天线阵元和至少一个接收天线阵元的无线通信系统的收发器设备中，存在发送天线阵元与接收天线阵元之间的寄生耦合的问题。克服该问题的一种可能方案是通过增大发送部与接收部之间的物理距离。然而，这意味着收发器设备特别是天线阵列的总体尺寸的增大，这对于现代的紧凑型装置而言是不能接受的。在现有技术中，为了克服上述的寄生耦合的问题，已经提出了在信号被发送之前在发送侧对信号进行分支并且将该信号耦合至接收侧。该耦合在无线电频率水平下完成。在接收支路中，来自发送侧的信号则通过两种方式被接收天线接收，即通过上述的分支发送信号以及通过天线耦合被接收天线接收。通过调整分支信号的衰减水平和延迟或相移，可以形成使天线之间的寄生耦合抵消的信号。然而，在N个发送天线和N个接收天线的情况下，即在多输入多输出MIMO情况(N为大于1的整数)下，需要引入N2个这样的分支电路或耦合电路，即在每个发送支路与接收支路之间引入一个分支电路或耦合电路，以隔离发送天线阵元与接收天线阵元之间的每个可能或潜在的耦合。结果是系统变得非常复杂且难懂。因而需要提出使得能够减少必要的补偿电路和元件的数目的收发器设备。
技术实现思路
因而本专利技术的目的是提供使得能够以简单的方式来减少天线阵元之间的干扰的用于在多输入多输出MIMO系统中发送和接收电磁信号的收发器设备和方法。本专利技术的目的还在于提出一种在无线电信系统中在同一时间通过独立的MIMO信道同时发送和接收MIMO数据流的方式。以上目的通过在所附独立权利要求中提供的解决方案来实现。在相应的从属权利要求中限定了有利的实现方式。本专利技术的第一方面提供了一种用于在多输入多输出MIMO系统中发送和接收电磁信号的收发器设备，所述收发器设备包括：天线阵元，所述天线阵元被旋转对称地布置在共同平面中的圆形线上，其中所述天线阵元分别具有相同的形状，所述形状是轴对称的；以及编码装置，所述编码装置适于用正交向量对要经由所述天线阵元发送的电磁信号进行编码；以及解码装置，所述解码装置适于用所述正交向量对经由所述天线阵元接收的电磁信号进行解码，所述正交向量被选择成减少由所述天线阵元之间的寄生耦合引起的干扰。本专利技术的收发器设备提供了以下优点：以简单的方式来减少例如由所述天线阵元之间的寄生耦合引起的天线阵元之间的干扰。另外的具体优点是：本专利技术使得能够提供具有简单且紧凑的结构的专利技术性收发器设备，同时又能够减少天线阵元之间的干扰并且提供补偿，特别是在同时且可选地甚至在相同或至少相似/交叠的频带发送和接收电磁信号的双工模式下。在根据第一方面的收发器设备的第一实现形式中，所述正交向量形成波束形成矩阵，所述波束形成矩阵使得能够生成具有不同的轨道角动量OAM状态的电磁信号波束。有利地，正交向量形成能够生成具有两个或四个OAM状态的电磁信号的波束形成矩阵。在根据第一方面的第一实现形式的收发器设备的第二实现形式中，波束形成矩阵B是在根据第一方面本身或者根据第一方面的任一前述实现形式的收发器设备的第三实现形式中，所述天线阵元包括：四个第一天线阵元，所述四个第一天线阵元被旋转对称地布置在所述共同平面中的第一圆形线上并且具有所述相同的形状；以及四个第二天线阵元，所述四个第二天线阵元被旋转对称地布置在所述共同平面中的第二圆形线上并且具有所述相同的形状，其中，所述第二圆形线与所述第一圆形线是同心的。在根据第一方面的第三实现形式的收发器设备的第四实现形式中，所述四个第一天线阵元和所述四个第二天线阵元中的每个天线阵元包括(仅)单个馈送点，并且所述四个第一天线阵元专用于发送电磁信号，所述四个第二天线阵元专用于接收电磁信号。在根据第一方面的第三实现形式或第四实现形式的收发器设备的第五实现形式中，四个第二天线阵元分别被布置成相对于第一圆形线和第二圆形线的共同中心与四个第一天线阵元成45度角。在根据第一方面的第三实现形式、第四实现形式或第五实现形式的收发器设备的第六实现形式中，四个第一天线阵元和四个第二天线阵元分别适于以沿相同方向的线性极化进行辐射。在根据第一方面的第三实现形式至第六实现形式之一的收发器设备的第七实现形式中，编码装置包括四个输入，每个输入对应于不同的轨道角动量OAM状态，并且解码装置包括四个输出，每个输出对应于所述OAM状态中的不同OAM状态。有利地，所述四种不同的OAM状态是“0”、“+1”、“-1”和“2”。在根据第一方面本身或者根据第一方面的第一实现形式或第二实现形式的收发器设备的第八实现形式中，所述天线阵元包括四个第三天线阵元，所述四个第三天线阵元被旋转对称地布置在所述共同平面中的所述圆形线上并且具有所述相同的形状。在根据第一方面的第八实现形式的收发器设备的第九实现形式中，所述四个天线阵元分别包括(仅)两个馈送点并且适于发送和接收电磁信号。在根据第一方面的第八实现形式或第九实现形式的收发器设备的第十实现形式中，编码装置包括两个输入，每个输入对应于不同的轨道角动量OAM状态，并且解码装置包括两个输出，每个输出对应于所述OAM状态中的不同OAM状态。有利地，这两个不同的OAM状态是“0”和“1”。在根据第一方面本身或者根据第一方面的任一前述实现形式的收发器设备的第十一实现形式中，收发器设备还包括基带抵消电路和/或无线电频带抵消电路，所述基带抵消电路适于执行基带干扰抵消，所述无线电频带抵消电路适于执行无线电频带干扰抵消。这些附加的抵消电路提供附加的干扰抵消以进一步增强本专利技术在减少干扰方面的性能。在根据第一方面本身或者根据第一方面的任一前述实现形式的方法的第十二实现形式中，收发器设备还包括抛物面反射器，其中所述天线阵元被定位在抛物面反射器的焦平面中。这样的实现允许较大的通信距离，特别是在视线LOS实现中。本专利技术的第二方面提供了一种用于在多输入多输出MIMO系统中发送和接收电磁信号的方法，其中，天线阵元被旋转对称地布置在共同平面中的圆形线上，其中，所述天线阵元分别具有相同的形状，所述形状为轴对称的，所述方法包括以下步骤：用正交向量对要经由所述天线阵元发送的电磁信号进行编码；以及用所述正交向量对经由所述天线阵元接收的电磁信号进行解码，其中，所述正交向量被选择成减少由所述天线阵元之间的寄生耦合引起的干扰。一般地，根据本专利技术的第二方面的方法通过本专利技术的第一方面的收发器设备的功能来实施。在根据本专利技术的第二方面的方法的第一实现形式中，所述正交向量形成波束形成矩阵，所述波束形成矩阵使得能够生成具有不同的轨道角动量OAM状态的电磁信号波束。在根据本专利技术的第二方面的第一实现形式的方法的第二实现形式中，所述波束形成矩阵B是本专利技术的上述第一方面和第二方面以有利的方式解决了上述目的。具体地，本专利技术的第一方面和第二方面提供了以简单且有效的方式来减少天线阵元之间的干扰的有利且有效的方式。在上述的各种实现形式中限定了另外的有利而可选的实现。本专利技术提供了一种特别有利的方式以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在多输入多输出MIMO系统中发送和接收电磁信号的收发器设备(20，30，40)，所述收发器设备(20，30，40)包括：天线阵元(10，11，16)，所述天线阵元(10，11，16)被旋转对称地布置在共同平面中的圆形线(12，13)上，其中所述天线阵元(10，11，16)分别具有相同的形状，所述形状是轴对称的；编码装置(21)，所述编码装置(21)适于用正交向量对要经由所述天线阵元(10，11，16)发送的电磁信号进行编码；以及解码装置(22)，所述解码装置(22)适于用所述正交向量对经由所述天线阵元(10，11，16)接收的电磁信号进行解码，所述正交向量被选择成减少由所述天线阵元之间的寄生耦合引起的干扰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在多输入多输出MIMO系统中发送和接收电磁信号的收发器设备(20，30，40)，所述收发器设备(20，30，40)包括：天线阵元(10，11，16)，所述天线阵元(10，11，16)被旋转对称地布置在共同平面中的圆形线(12，13)上，其中所述天线阵元(10，11，16)分别具有相同的形状，所述形状是轴对称的；编码装置(21)，所述编码装置(21)适于用正交向量对要经由所述天线阵元(10，11，16)发送的电磁信号进行编码；以及解码装置(22)，所述解码装置(22)适于用所述正交向量对经由所述天线阵元(10，11，16)接收的电磁信号进行解码，所述正交向量被选择成减少由所述天线阵元之间的寄生耦合引起的干扰。2.根据权利要求1所述的收发器设备(20，30，40)，其中，所述正交向量形成波束形成矩阵，所述波束形成矩阵使得能够生成具有不同的轨道角动量OAM状态的电磁信号波束。3.根据权利要求2所述的收发器设备(20，30，40)，其中，所述波束形成矩阵B是B=11111j-1-j1-j-1j1-11-1.]]>4.根据权利要求1至3中的一项所述的收发器设备(20，40)，其中，所述天线阵元(10，11)包括：四个第一天线阵元(10)，所述四个第一天线阵元(10)被旋转对称地布置在所述共同平面中的第一圆形线(13)上并且具有所述相同的形状；以及四个第二天线阵元(11)，所述四个第二天线阵元(11)被旋转对称地布置在所述共同平面中的第二圆形线(13)上并且具有所述相同的形状，其中，所述第二圆形线(13)与所述第一圆形线(12)是同心的。5.根据权利要求4所述的收发器设备(20，40)，其中，所述四个第一天线阵元(10)和所述四个第二天线阵元(12)中的每个天线阵元包括单个馈送点(14，15)，并且其中，所述四个第一天线阵元(10)专用于发送电磁信号，所述四个第二天线阵元(11)专用于接收电磁信号。6.根据权利要求4或5所述的收发器设备(20，40)，其中，所述四个第二天线阵元(11)分别被布置成相对于所述第一圆形线(12)和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖·尼古拉耶维奇·杜多洛夫，曾雁星，沈建强，伊戈尔·米哈伊洛维奇·普基，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44