CN104980203B - 共享式全双工大规模天线阵列及自干扰的隔离和抑制方法 - Google Patents

共享式全双工大规模天线阵列及自干扰的隔离和抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种共享式全双工大规模天线阵列及自干扰的隔离和抑制方法。其中该天线阵列是可以同时发射和接收信号的大规模天线阵列。天线间的隔离通过浅隔离箱或隔离格来实现，天线阵列的中的各个天线单元安装于浅隔离箱内，隔离箱朝向移动终端侧呈开放状态，无屏蔽遮挡。隔离箱采用对电磁波有明显吸收作用的吸波材料制成。该方法可以有效隔离和抑制直线视距(LOS)自干扰的强度。

Description

共享式全双工大规模天线阵列及自干扰的隔离和抑制方法
技术领域
本发明公开了一种共享式全双工大规模天线阵列及其自干扰的隔离和抑制方法，属于无线通信、天线技术领域。
背景技术
随着人们对无线通信的服务质量和速度体验的要求不断提升，无线通信也迅猛发展。近几年出现的大规模天线多输入多输出(large-scale antenna，massive MIMO)技术和全双工(full-dupelx)技术在频谱资源一定的情况下可以充分地提高频谱利用率，提高用户的传输速率和系统的吞吐量，明显改善用户的体验。共享式全双工大规模天线系统能够利用大规模天线信号处理技术抑制全双工系统中的自干扰(self-interference)，同时又具备时分双工(TDD)系统的上下行信道互易特性，所以是一种能够很好的满足人们将来需求的通信技术。
然而全双工技术的最大问题在于前端自干扰过于强大，常常使接收器出现饱和，从而影响后继其它信号处理技术对自干扰的抑制。接收器饱和是因为发射器发出的射频信号很强，邻近的接收器接收到这些强度远高于远端有用信号的干扰信号，导致其无法识别出远端发送来的弱有用信号。因此，如何减小系统发射端对接收端的前期自干扰，保证全双工大规模天线通信系统顺利进行自干扰抑制后期处理，是全双工技术中的关键问题。
目前全双工大规模天线阵列自干扰隔离和抑制的研究的大多是针对于分离天线阵列，对于共享式全双工大规模天线阵列的自干扰隔离和抑制方面的研究报道很少。
发明内容
本发明提供了共享式全双工大规模天线阵列及自干扰的隔离和抑制方法。该方法采用物理隔离，简便且容易实现，可以有效防止接收器进入饱和状态。在使用一幅大规模天线阵同时作为发射和接收天线的基础上，明显减少天线阵内天线间的自干扰，同时又不会影响到天线阵本身的特性。
本发明的技术解决方案如下：
一种共享式全双工大规模天线阵列，所述天线阵列为使用同一副天线阵列和同一频率资源并且同时发射和接收射频信号的大规模天线，还包括共享式环行器全双工器件，天线间的隔离通过浅隔离箱或隔离格来实现，天线阵列中的各个天线单元安装于浅隔离箱或隔离格内，隔离箱或隔离格朝向移动终端侧呈开放状态，无屏蔽遮挡，隔离箱侧面的高度稍超过天线伸出的高度，使得在减小天线间直线视距干扰的前提下尽可能扩大天线阵的视角，隔离箱采用对电磁波有明显吸收作用的吸波材料制成。
本发明还提出一种采用上述共享式全双工大规模天线阵列的自干扰隔离和抑制方法，该方法包括以下过程：
过程1.射频信号经环行器馈送给天线阵，天线向外发送电磁波；
过程2.天线阵列各天线同时在接收远端信号和天线阵列自身发射的信号；
过程3.隔离箱隔离天线间直线视距上的自干扰，在很大程度上减小邻近天线间对发射信号的吸收；
过程4.环行器送回的信号包括远端有用信号和被隔离衰减后的自干扰信号，衰减后的自干扰信号防止接收器进入接收饱和状态；
过程5.系统对接收器混合信号做后继的信号处理，分离有用的远端信号。
该方法可以有效减小天线阵列中各天线相互间对发射信号的吸收，防止接收器进入饱和状态，保证系统对接收到的混合信号的后继处理，便于分离出有用信号。
附图说明
图1：本发明原理示意图；
图2：本方法的工作过程。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明进行进一步的说明，但不限于此例。
本发明的实施方式涉及一种共享式全双工大规模天线阵列，如图1所示。该天线阵列包括大规模天线阵和环行器。天线间的自干扰是通过隔离箱进行衰减。隔离箱由吸波材料制成，比如结构型或涂层型等吸波材料。
该隔离方法包括以下过程：
过程1.基站的基带信号经过射频调制后，形成可以发送的下行射频信号，该信号经过环行器馈送给天线阵列，天线阵列各天线子单元向用户发送下行射频电磁波；
过程2.阵列天线的子单元会接收远端用户发来的上行射频信号,该信号包含用户的通信信息。此时该天线子单元也会接收到邻近的其他天线子单元发送的下行射频信号，该信号对天线阵列接收的上行射频信号来说是一种强自干扰；
过程3.自干扰中最严重的部分为直线视距(LOS)干扰，位于天线子单元间的隔离箱可以吸收和隔离各天线子单元间在直线视距上的自干扰。剩余的如绕射和反射等自干扰信号，虽然仍会进入到接收天线，但相对于LOS干扰，其强度大大减小。吸收和隔离后的自干扰信号可以有效防止接收器处于饱和状态；
过程4.阵列天线子单元将含有部分自干扰的上行射频信号，经环行器送入系统的下一级，准备做进一步处理；
过程5.系统对从回环器送来的混合有剩余自干扰信号的上行射频信号做后继干扰抑制处理，比如采用迫零检测(Zero-Forcing)和最大比发射和接收(Maximal-RatioTransmission/Maximal-Ratio Combining)等大规模天线线性信号处理方法，分离出有用的远端用户信号。
该过程持续进行，如图2。

Claims (2)

1.一种共享式全双工大规模天线阵列，所述天线阵列为使用同一副天线阵列和同一频率资源并且同时发射和接收射频信号的大规模天线阵列，还包括共享式环行器全双工器件，天线间的隔离通过浅隔离箱或隔离格来实现，天线阵列中的各个天线单元安装于浅隔离箱或隔离格内，隔离箱或隔离格朝向移动终端侧呈开放状态，无屏蔽遮挡，隔离箱侧面的高度稍超过天线伸出的高度，使得在减小天线间直线视距干扰的前提下尽可能扩大天线阵的视角，隔离箱采用对电磁波有明显吸收作用的吸波材料制成。
2.一种采用如权利要求1所述共享式全双工大规模天线阵列的自干扰隔离和抑制方法，该方法包括以下过程：
过程1.射频信号经环行器馈送给天线阵，天线向外发送电磁波；
过程2.天线阵列各天线同时接收远端信号和天线阵列自身发射的信号；
过程3.隔离箱隔离天线间直线视距上的自干扰，在很大程度上减小邻近天线间对发射信号的吸收；
过程4.环行器送回的信号包括远端有用信号和被隔离衰减后的自干扰信号，衰减后的自干扰信号防止接收器进入接收饱和状态；
过程5.系统对接收器混合信号做后继的信号处理，分离有用的远端信号。
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