CN107005266B - 全双工无线电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了全双工无线电设备的实施方案。例如，无线电设备可以包括：第一发射器、第二发射器和接收器。第一发射器可以被配置为接收输入信号、处理输入信号以产生第一发射信号并发射第一发射信号。第二发射器可以被配置为接收输入信号、处理输入信号以产生第二发射信号并将第二发射信号耦合到接收器的输入路径中。因此可能会降低接收器的泄漏。无线电设备的一些实施方案还可以包括基带校正电路和用于减少泄漏到接收器中的发射器噪声的装置。

Description

全双工无线电设备
相关申请交叉引用
本申请要求于2015年8月14日提交的题为“全双工无线电设备”的美国专利申请序列号14/826,316和于2014年10月22日提交的题为“全双工无线电设备”的英国专利申请序列号1418814.8的优先权。优先权申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及全双工无线电设备。
背景技术
无线电设备和微波频谱是许多用户共享的有限资源。为了实现这一共享，政府将不同部分的频谱分配给各种用户。这导致诸如移动电话服务运营商的用户必须支付大量的资金才能访问射频频谱的有限部分。
附图说明
现将参考附图仅通过非限制性示例的方式来描述依据本发明的全双工无线电设备收发器的实施方案，其中：
图1示意性地示出了用于全双工无线电设备收发器的架构；
图2示意性地表示在信号RX2和RX3之间接收器的射频(RF)输入级处的功率差，其可以表示收发器希望接收的一个或多个信号，信号TXL表示来自收发器的发送器部分的泄漏信号的幅度；
图3示意性地示出了构成本发明实施方案的修改后的收发器布置，其包括第二发送器引入消除信号进入接收器的射频(RF)前端；
图4示意性地示出了有效信号以及在接收器前端执行取消和适配过程之前由发送器泄漏导致的阻塞信号(干扰或阻止有效信号的接收)的带宽和相对功率；
图5表示早期或适配期间阻塞幅度的降低；
图6表示当适配引擎接近汇集于最优解时阻塞幅度的降低；
图7表示一旦消除引擎完全适配时阻塞信号的相对减少；
图8示出了双工无线电设备的另一实施方案，其中基带消除系统还包括由发射器发射的信号的进一步衰减干扰；
图9示出了图8中的变型，其中提供了两个基带消除电路，并且该消除处理已被适配包括非线性项；
图10示意性地示出了结合图3的射频(RF)干扰减少电路的发射噪声消除器和接收器，尽管应当理解发射噪声消除器还可以与图8或图9所示的配置结合使用；
图11更详细地示出了图10的布置，并且示出了电路内的相对信号和噪声分量以及各种节点；
图12示意性地示出了多输入多输出(MIMO)无线电设备中的第一和第二信道，并且示出了从第一发射器到第一接收器、第一发射器到第二接收器、第二发射器到第二接收器和第二发射器到第一接收器的潜在泄漏路径；
图13示出了多输入多输出(MIMO)接收器的实施方案，其包括先前描述类型的发射器泄漏补偿，但现在应用于信道和交叉信道补偿内；
图14示意性地示出了包括射频(RF)和基带补偿的多输入多输出(MIMO)无线电设备；
图15示出了第一发射噪声消除电路；
图16示出了另一个发射噪声消除电路；和
图17是发射噪声消除方法的流程图。
具体实施方式
如上所述，用户通常必须支付大量的资金才能访问射频(RF)频谱的有限部分。做出这样的承诺后，最好尽可能经济地使用频谱。
对于双向通信而言每个收发器均需要能够发送和接收。每个发射器的发射器功率必须充足以便与其正在通信的另一收发器的接收器处具有可接受的功率等级。收发器可以相隔很远。然而，在收发器内发射器可能与其自己的接收器大致一致。因此，收发器的接收器从其自身的发射器接收强信号，从正在寻求与之通信的远程收发器的发射器接收的信号要弱得多。
为了克服这种功率差异，无线电设备系统运营商依靠复用技术。在时分复用技术中，发射器和接收器不同时工作。因此，在发射器工作的同时可以采取步骤来保护接收器前端。一旦传输完成，接收器前端可以被置于操作状态以便接收来自其他设备的信号。一种替代方法是频分复用，其中发射频率和接收频率由保护频带分隔使得滤波器可以用于滤除来自收发器本身的发射器的干扰。尽管这两种技术都可能是有用的，但是它们有效地减少了在给定带宽内承载的至少为2倍的业务量。因此，非常希望能够运用全双工无线电设备。
本发明公开了全双工无线电设备的各种实施方案。在一些实施方案中，无线电设备可以包括第一发射器和接收器。该无线电设备还可以包括第二发射器。第一发射器可以被布置为接收诸如数据流的输入信号并且处理输入信号以产生第一发射信号并且发送第一发射信号。输入信号的处理可以包括将数字信号转换为模拟频域。它还可以包括上变频输入信号，就是将模拟转换到数字频域、放大上变频信号并发送出去。
第二发射器可以被布置成接收输入信号，并且处理输入信号以产生第二发射信号。第二发送信号可以不被发送，而是可以被注入到接收器的输入信号路径中。第二发射器还可以包括适配引擎和用于修改输入信号数据的信号处理单元以便产生第二发射信号，该第二发射信号基本上是由接收机接收的第一发射信号的反向和缩放版本。适配引擎可以监视接收器的输出，并且调整由信号处理器执行的信号处理以便最小化在接收器的射频(RF)前端处的第一发射信号的功率或影响。
本发明公开的各种全双工无线电设备可以实现在诸如接收机的低噪声放大器的射频(RF)前端的发射信号功率的降低。从第一发射器泄漏到接收器中的干扰信号的存在可能使接收器输入级过载这个情况是很严重的。这可能损坏接收器前端或者使接收器不敏感导致它不能以相同的频率处理输入的有效信号。
在一些实施方案中，无线电设备还可以包括基带干扰处理装置用于消除在接收器的基带处理部分传播或传输的信号中来自第一发射器泄漏的影响。
在一些实施方案中，无线电设备还可以包括发射信道噪声消除装置用于估计从第一发射器和第二发射器泄漏到接收器中的噪声功率并且用于处理该噪声以减小其在接收器或耦合到接收器的数据处理系统内的影响。
本发明公开的一些实施方案提供了具有第一发射单元和第一接收单元的无线电设备。第一发射单元可以包括第一发射器和第二发射器。第一发射器可以被布置成接收输入信号并且将其上变频以供给天线。第二发送信号可以被布置为接收输入信号并使其适配后对其进行上变频以产生要被引入用于第一接收单元的射频(RF)接收路径的射频(RF)校正信号。在使用过程中射频(RF)校正信号可能相消干扰从而泄漏进入来自第一发射器的发射信号的接收单元。这种相消干扰可能减少来自第一发射器的第一接收单元的射频(RF)输入级的干扰。在一些实施方案中，无线电设备还可以包括用于处理来自第一和第二发射器的噪声的发射器降噪电路以产生可以被引入到接收单元的信号路径中或与接收单元的输出组合的降噪信号以提高接收信号的有效信噪比。
本发明公开的双工无线电设备的一些实施方案可以包括发射器、接收器、用于在接收器的射频(RF)前端减少来自发射器的接收信号的射频(RF)校正电路以及在接收器的基带部分用于减少来自发射器的接收信号的基带校正电路。
在一些实施方案中，本发明提供的传授可以应用于多输入多输出(MIMO)收发器架构以便减少从发射器到与发射器接收器对相关的接收器的泄漏，并且还减少从一个发射器到多输入多输出(MIMO)收发器内另一个发射器的信号泄漏。
根据本发明公开的实施方案的全双工无线电设备可以在许多频带上具有一个或多个应用。例如，无线电设备可以用于人或机器之间的点对点通信。这样全双工无线电设备可以用作“物联网”的实现技术。全双工无线电设备也可用于基站和移动电话设备之间的通信。移动电话设备可以包括布置成执行语音呼叫、视频呼叫或处理数据业务的终端，或者实际上是这些情况中的一个或多个。因此，电话、智能电话和无线调制解调器都代表了这种设备的实例。本发明的传授也可以用在基站和电话或数据传输网络之间的回程通信链路中。本发明描述的传授可以在宽范围的频率和传输以及编码方案中使用，并且因此可以与例如码分多址(或实际上任何其他多址方案)的方案结合使用，从而允许许多用户共享频率空间。
在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，其中相似的附图标记表示相同的部分，并且在附图中示出了可以实践的实施方案。应当理解在不脱离本发明范围的情况下可以使用其他实施方案并且可以进行结构或逻辑改变。因此，下面的详细描述不被认为是限制性的。
可以以对于所要求声明的主题的理解最有帮助的方式将各种操作依次描述为多个离散动作或操作。然而，描述的顺序不应被解释为这些操作必然是依赖于顺序的。特别是这些操作可能不按照呈现的顺序执行所描述的操作可以以与所描述的实施方案不同的顺序执行。在另外的实施方案中可以执行各种附加操作和/或可以省略所描述的操作。
出于本发明的目的，短语“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B)。出于本发明的目的，短语“A、B和/或C”是指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A，B和C)。
描述使用短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”可以各自指代一个或多个相同或不同的实施方案。此外，关于本发明的实施方案使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等等是同义的。如本发明所使用的术语“引擎”、“检测器”或“消除器”可以指能够执行一个或多个软件或固件程序、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适的硬件的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)和/或存储器(专用或组合)。
图1示意性地示出了总体上指示为2的双工无线电设备，其包括总体指示为10的发射器部分和总体上指示为12的接收器部分。发射器部分10可以包括基带信号捕获和处理部分20，其可以从诸如麦克风22的音频输入、诸如照相机24的视频输入接收数据，通过诸如“WIFI”、蓝牙或通过天线26示意性示出的其他通信方案接收另外无线网络的数据，或者它可以通过数据总线28接收数据。这样的数据可以从与无线电设备2相关联的机器(其最广泛的用途是包括家用电器和工业机器)接收。由基带单元20接收的数据可以经受纠错编码或其他基带处理。此外，它可以被格式化用于传输并且还可以在被提供给发射器10的其他部分之前经受数字预失真。
来自基带单元20的数据被提供给数模转换器30用于数字和模拟频域之间的转换。数模转换器30的输出被提供作为低通滤波器32的输入。低通滤波器32的输出被提供给混频器34的信号输入。混频器还从本机振荡器36接收本振信号。混频器和本机振荡器可以被布置为本领域技术人员熟知的同相和正交信号来工作，因此本机振荡器可以被布置成以相同的频率和幅度提供两个输出，但是一个输出端的信号相对于另一个输出端的信号为90°异相。例如正交混频器34的混频器输出提供给连接到发射天线40的一个或多个放大器38。
全双工无线电设备可以使用单独的发射和接收天线。或者如图1所示，在发射器10和接收器12之间共享单个天线。为了提供发射器和接收器之间的隔离，提供了诸如循环器的隔离器50。这样的装置是本领域技术人员所熟知的，这里不需要描述。循环器通常可以提供在20dB的隔离区域内。
接收器12包括射频(RF)前端放大器60，其接收来自天线40的信号并对其进行放大。放大器60的输出被提供给带通滤波器62。带通滤波器的输出被提供给混频器64的信号输入。混频器64从本机振荡器36接收本振信号。允许输入信号被频率转换回基带或至少到发射器的数模转换器30输出的频率范围。混频器的输出被提供给另一个带通滤波器66。滤波器66的输出被提供给模数转换器70。
图1中示意性地示出的架构可用于直接转换接收器或中频接收器。中频可以在数字频域中产生。另外可以在数模转换器30的输出与发射器中的混频器34之间的信号路径中提供另外的混频器和本机振荡器，类似地第二混频器和相关联的本机振荡器可以布置在接收器的混频器64的下游。
图1中描述的架构在全双工模式下工作时显示出很大的困难。为了理解这一点，参考图2考虑了接收器中射频(RF)放大器60的输入处的信号相对功率。例如，假设图1的收发器与位于相同远距离的第二个收发器进行点对点通信。此外，也存在在相同频率上操作但在码分多址(CDMA)方案内使用不同码作为第一接收器和第二接收器的第三收发器。
图2示意性地示出了在接收器处接收的信号的相对功率所对应刻度，其中0dB表示用于接收器操作的信号的绝对最小可接受接收功率。来自第二收发器的有效信号被指定为RX2并且在该示例中具有比接收所需的最小值小几dB的信号功率。该信号可能必须与来自具有更强信号功率的第三收发器的信号RX3竞争，在该示例中该信号RX3比最小功率等级高18dB。
在第一和第二收发器较远的情况下，例如在基站周围的小区边缘处的移动电话，则第一收发器的发射器可以在其最大允许输出附近操作。因此，通过隔离器50发射器信号的泄漏可以比最小功率等级高约140dB。接收功率的这种差异会使前端放大器60淹没并将会损坏前端放大器60，或者要求其输入信号被衰减到使得有效信号RX2在接收器的噪声中损失或者降低到灵敏度阈值以下的程度。
图3表示对图1所示的布置的修改，其中提供了第二发射器100并且被布置为接收基带处理单元的输出，该基带处理单元可以包括数字预失真器20a。第二发射器100包括信号处理器(为了方便起见该信号处理器可以被实现为有限脉冲响应对消滤波器110)、次发射器路径120和适配引擎122。次发射器路径120可以包括基本上镜像数模转换器30的数模转换器130、镜像滤波器32操作的滤波器132、镜像混频器34操作并且还连接到接收来自本机振荡器36的信号的混频器134以及模拟功率放大器38性能的功率放大器138，它不需要如此强大，因此不会吸收太多的电流。理想情况下放大器38将是线性的，但实际上放大器38可以呈现一些非线性。在这种情况下，放大器138优选地但不一定被设计为尽可能模拟放大器38的性能和非线性。放大器138的输出通过耦合器150提供给接收器前端放大器60的输入。耦合器可以是定向耦合器。这种装置的性能是本领域技术人员所熟知的，这里不需要描述。另外，放大器138可以通过合适的衰减和DC阻塞网络连接到放大器60的输入。
在使用中对消滤波器110从基带处理器接收数字数据，并对其进行滤波使得耦合到接收机射频(RF)前端放大器60的次发射器120的输出与来自放大器38的泄漏通过隔离器50(或者在使用单独的发射和接收天线的无线电设备中从一个发射天线到接收天线)到射频(RF)放大器60相消干扰。
接收器的输出在模数转换器70的输出处被拾取并被反馈到适配引擎122，该适配引擎122可被布置为使接收器的输出与从基带处理器20接收的数据流交叉关联以识别接收器的输出中的发射数据流的分量并且改变对消滤波器的系数以便最大化通过发射信号的隔离器50的泄漏与放大器138的输出之间的相消干扰。
在测试中这种技术已被证明可以在射频(RF)接收机前端增加55至60dB的发射信号泄漏。因此，射频(RF)前端的脱敏已经减少了大约70dB左右。这允许前端放大器以更高的增益工作，因此将信号RX2通过到接收器的其余部件进行解调。
图4示意性地示出了可能在接收器中遇到的各种振幅。图4示出了信号相对于对数标度的相对功率，其中信号180表示来自发射器输出级38的发射功率，线182表示通过隔离器50已经泄漏的发射放大器38的功率，线184表示通过隔离器泄漏的放大器功率下降约40dB的有效信号。
适配引擎122调整对消滤波器系数以便设置通过耦合器150允许的信号的相对延迟、振幅和相位，这使得其与通过隔离器50传播的泄漏信号相消干扰。对消滤波器110通常是一个复杂的(通过它处理实分量和虚分量)有限脉冲响应滤波器，通常在12到20个延迟阶段之间。其他滤波器长度可以被使用。也可以使用其它滤波器技术并且滤波器不被约束成为有限脉冲响应(FIR)滤波器。
适配引擎122将来自接收器12的输出端70的输出信号与输入信号相关联并使用它来调整滤波器。图5示意性地示出了已经实现额外15dB消除的早期适配阶段。随着该过程的继续和滤波器系数的改善，消除分别改进到如图6和7中所示的45dB和55dB。
因此在该示例中已经实现了大约55dB的消除，这允许前端放大器60以比其他情况更大的增益来运行。虽然泄漏信号在图7中被示出为小于有效信号184，但是并不总是这样，特别是例如当在其小区的边缘上操作移动电话的时候。
可以通过添加如图8所示的后接收基带对消滤波器来扩展本发明描述的传授。
后接收对消滤波器可以在接收器12的基带处理之内或之后施加基带消除信号。如图8所示，基带对消滤波器200接收由发射基带处理器20输出的输入信号流的表示并将其与输出节点210处的信号相关联以便产生通过加法器212从模数转换器70的输出信号中减去的消除信号。
后对消滤波器200可以被实现为在实域和虚域中起作用的有限脉冲响应滤波器。
消除也可以在模拟基带域中进行，其作为数字消除的替代或补充。这种布置在图9中示出，其中改进的对消电路210包括对消滤波器和数模转换器，该数模转换器被布置成接收输入信号流并将其与模数转换器70输出端的输出信号流进行比较以便通过放置在混频器64和模数转换器70之间的加法器220导出待注入的信号。这种布置具有降低模数转换器70输入端信号的动态范围的可能性。这样有利的地方在于其在动态范围方面以及潜在地分辨率方面减少了对模数转换器的设计要求。
此外，单元210、200和110内的对消滤波器可以包括非线性项以解决放大器内的非线性失真。
在第二发射器100内使用自适应滤波器110意味着第一放大器38和第二放大器138的输出处的信号相关联并且相消地增加，但放大器38和138的输出处的噪声分量没有相关联并因此加在一起以恶化噪声引入到接收器12中。
图10示意性地示出了可以与前面描述的任何电路结合使用的噪声消除电路的组件。总体标示为300的噪声消除电路包括总体上标示为312与接收器12的性能相匹配的第二接收器。因此它包括如上文关于接收器12所述安排的射频(RF)前端360、带通滤波器362、混频器364、低通滤波器366和模数转换器370。第二个接收器的射频(RF)前端360接收来自两个耦合器380和382的信号，两个耦合器380和382分别从放大器38和放大器138的输出端提供信号。耦合器是定向耦合器以便减少从第一放大器38和第二放大器138导出的第一和第二发射信号之间的信号污染。定向耦合器380和382之间的相对耦合系数被选择使得来自第一放大器38的信号分量与来自第二放大器138的信号分量相消干扰并大致消失。相对信号和噪声分量在图11中更详细地示出。
如图11所示，第一放大器38的输出包括信号分量X1和噪声分量N1。当这些已经通过循环器放出时，这些可以表示为XL和NL分别是X1和N1的衰减版本。第二放大器138的输出应该表现为具有噪声分量N2的值-XL的信号。
从放大器38的输出端传播到射频(RF)前端放大器60的输入端的信号值XL和作为放大器60处的信号分量的-XL，该信号分量源自第二放大器138并通过耦合器150相互传播，在放大器60的输入处抵消，留下有效信号Xw，加上NL和N2。来自放大器38和138的信号之间的任何不消除可能导致小的残余信号XR。
X1和N1的缩放版本与第一放大器38耦合并提供给放大器360的输入。-XL+N2的消除信号也被提供给放大器360的输入端。信号分量取消(或基本上抵消)在放大器360的输入端，留下噪声残留N1+N2。第二接收器处的这种噪声与第一接收器处的噪声相关，并且被用作可由噪声消除器400形成的参考值，产生噪声消除信号，该噪声消除信号可以从模数转换器70输出的数字信号中减去。
如稍后将描述的是发射噪声消除器是已知的并且可以由熟练技术人员实现。
本发明的传授可以扩展到多输入多输出无线电设备。图12示意性地示出了包括第一收发器401和第二收发器402的多输入多输出无线电设备(MIMO)接收器。每个收发器的发射器部分包括数模转换器430、滤波器432、混频器434和放大器438、标号为A和B用于第一和第二信道401A和401B。每个信道401A和401B与相应的接收器相关联，并且具有通过发送接收器正在接收的相同频率在相应接收器处造成干扰的可能性。信道401A和401B可以以相同的频率进行操作，并且通过使用不同的信道或扩展码将它们彼此区分开，或者它们可以在类似的频率上操作。因此，不仅第一信道401A的发射器对于在第一信道401A的接收器处接收到的有效信号而言作为干扰源或阻塞器，而且还可以充当第二信道401B的接收器接收信号的干扰源。
从一个信道到下一个信道的干扰将在提供的多个天线的各个信道天线之间耦合，尽管多个信道可能共享天线。也可以存在其它交叉耦合机构，例如经由共享电路板、经由电源的耦合等等。
如图13所示，如上所述的射频(RF)信号消除技术可以在MIMO接收器的信道内和信道之间使用。此外，如图14所示，如上所述的后接收(基带)消除技术也可以用于MIMO接收器。
发射器噪声的估计及其减少是共同待决专利申请的主题，例如2013年3月13日提交的美国专利申请号13/801,130和EP2779473A，其通过引用并入本文。然而，为了方便读者，现在将简要描述发射噪声的消除。
图15示出了一个实施方案中的示例性混合电路400。第一ADC430可以与此处未示出但在其他附图中所示的接收器以及第一信道化器472(可选项)耦合。在接收器处接收的输入射频(RF)信号可以沿着接收器信号路径460传播。第二ADC414可以与此处未示出但在其他附图中所示的接收器以及第二信道化器471(可选项)耦合。除了发送外，要发送的输出信号可以沿着观察路径450传播。
每个信道化器471和472可以对由相应的ADC414和430输出的信号进行降频和/或信道化。在信道化期间，信道化器471和472可以在逐个信道的基础上将相应的信号分离成单独的信道。因此，在一些情况下，对于一个输入射频(RF)信号频带，信道化器471和472可以包括对每个信道的单独输出。在另一些情况下，信道化器可以仅针对处于活动状态的信道逐个输出信号。信道化器471和472不需要产生非活动信道的输出信号。在一些情况下，信道化器471和472可以包括DDC、多相、快速傅立叶变换和/或其他类型的多路复用器。
可以提供两种类型的对消滤波器445和440。全频带对消滤波器445可以耦合第二ADC414、第二信道化器471和减法器447。减法器447也可以耦合到第一ADC430和第一信道化器471。全频带滤波器适配单元446可以包括诸如评估器391的评估器可以用于计算全频带对消滤波器445的更新滤波器系数。在某些情况下，在减法器447和第一信道化器472之间，全频带滤波器适配单元446还可以耦合到接收器信号路径460。
可以为输入射频(RF)信号频带内的每个信道提供信道特定对消滤波器440。在其他情况下，信道特定对消滤波器440可以仅被提供给信号频带内的那些有效信道。每个对消滤波器440可以耦合到用于相应信道的第一和第二信道化器472和471的输出。每个对消滤波器440可以被配置为在每个相应的有效输入信道中估计和消除发射器噪声。
每个对消滤波器440包括耦合到减法器442的滤波器级441。用于每个有效信道中的对消滤波器440的减法器442可以耦合到第一信道化器472的相应信道输出。用于对消滤波器的滤波器级441每个有源信道中的440可以耦合到第二信道化器471的相应信道输出。可以为每个有源信道提供公共滤波器480，并且耦合到用于相应有效信道的减法器442的输出。
信道滤波器适配单元490可以耦合到每个信道的第二信道化器471，每个滤波器级441和减法器442和/或公共滤波器480的每个信道输出。信道滤波器适配单元490可以包括提供前面讨论的相同功能的评估器391和/或比较器392。全频带和信道对消滤波器445和440可以包括存储滤波器系数的存储器和用于滤波器445和440的更新的滤波器系数。
全频带和信道对消滤波器445和440可以耦合到控制单元495，控制单元495被配置为选择性地启用和禁用滤波器445和440中的每一个用以供选择仅使用全频带滤波器445，或仅频道滤波器440，或使用两个滤波器445和440。在有效信道可以集中在信号频带的一个连续区域上或其中信号隔离特性不需要复杂滤波(需要大量滤波器系数来隔离发射器噪声)的情况下，控制单元495可以被配置为选择全频带滤波器445。
在有效信道为不连续的信号频带并需要大量滤波器系数以隔离发射器噪声的情况下，控制单元495可以被配置为选择信道滤波器440。配置控制单元495以在信道滤波器440和全频带滤波器445之间切换可以改善在上面讨论的低复杂度区域中使用低阶全频带滤波器445的性能表现，并且信道化滤波器440仅应用于高复杂度的有效信道。
全频带滤波器445和信道滤波器440的滤波器系数可以由它们各自的适配单元446和490来更新。这些适配单元446和490中的系数更新过程可以在不同的时间段执行。例如，全频带滤波器445的滤波器系数可以仅在一些情况下被配置一次，而每当电路400通电或者在另一周期性基础上时，可以配置信道滤波器440的滤波器系数，例如在一个非限制性示例中，当接收的输入信号的主功率等级足够低或满足一些其它标准时。
图16示出了一个实际方案中的多发射器-接收器交叉耦合噪声消除电路。在该方案中，在相应的交叉耦合电路501和502中仅示出了两对发射器-接收器，但是其他实际方案可以包括另外的发射器和/或接收器。电路501和502可以各自包括相似的部件。
例如，每个电路501和502可以包括发射输出射频(RF)信号的发射器515和接收输入射频(RF)信号的接收器525。每个发射器515可以耦合到射频(RF)功率放大器505，射频(RF)功率放大器505可以放大输出信号以驱动发射器515的天线。每个电路501和502包括耦合到其接收器525的第一ADC530。在每个接收器525接收到的输入射频(RF)信号可以沿着每个相应的接收器信号路径560传播。每个电路501和502包括耦合到其相应发射器515的第二ADC514。要在每个发射器515发射的输出信号除了在其各自的发射器515之外可以从功率放大器505的输出端沿着相应的观察路径550传输。
在一些情况下，每个电路501和502可以包括用于实施方案中涉及的每个接收器的对消滤波器级541至544。例如，图4包括两个接收器，每个发射器515可以具有两个对消滤波器级541-542和543-544。在具有不同数量的接收器的其他情况下，相应地调整滤波器级数有所变化。滤波器级541至544中的每一个也可以耦合到相应的减法器551至554及其对应的第二ADC514。
滤波器级541至544中的每一个可以被配置为估计和消除在滤波器级541至544耦合的发射器515与在每个接收器525处接收到的输入信号中的相应一个的发射器噪声。因此，滤波器级541和其减法器551可以被配置为将从在电路501的接收器525处接收的输入信号减少来自电路501中的发射器515的发射器噪声。滤波器级542及其减法器552可以被配置为从在电路502的接收器525处接收的输入信号中减少来自电路501中的发射器515的发射器噪声。滤波器级543及其减法器553可以被配置为从在电路501的接收器525处接收的输入信号减少电路502中的发射器515的发射器噪声。滤波器级544及其减法器554可以被配置为从在电路502的接收器525接收的输入信号中减小电路502中的发射器515的发射器噪声。
电路501中的低通滤波器531可以耦合到电路501的ADC530和滤波器级541和543的减法器551和553。电路502中的低通滤波器531可以耦合到电路502的ADC530和减法器552和554的过滤级542和544。
在一些情况下，电路501和502可以包括耦合到其接收器525及其第一ADC530的第一混频器528。第一混频器可以将输入的射频信号与来自振荡源521的振荡信号混合。电路501和502可以包括耦合到其相应发射器515和第二ADC514的第二混频器512。第二混频器512可以将输出信号与来自振荡源521的振荡信号进行混合。电路501和502可以包括射频放大器526和第一带通滤波器527耦合在其各自的接收器525和第一混频器528之间。电路501和502可以包括耦合到其相应发射器515和第二混频器512的第二带通滤波器511。电路501和502可以包括耦合到其相应的第一混频器528和第一ADC530的第一低通滤波器529。电路501和502可以包括耦合到第二混频器512和第二ADC514的第二低通滤波器513。
校准模块565可以耦合在每个电路501和502中的一个或多个滤波器级541和第二ADC514之间。校准模块565可以被配置为将输出信号与接收到的输入信号相加延迟或者将时间校准，从相应的接收到的信号消除发射器噪声。
在输出和输入信号通过相应的信道化器或被配置为在逐个信道上分离信号的其它电路进行信道化的情况下，可以为每个信道提供滤波器级541至544和减法器551至554。在一些情况下，信道化器可以包括DDC、多相、快速傅立叶变换和/或其他类型的多路复用器。因此，如果输入信号的信号频带包含n个信道，则对于n个信道中的每一个，可以存在滤波器级541和减法器551的n个副本、滤波器级542和减法器552的n个副本、滤波器级543和减法器553的n个副本、滤波器级544和减法器554的n个副本。因此，交叉耦合噪声消除电路的变化可以包括其他图中所示并在此讨论的噪声滤波器信道化配置。
如图16所示的多发射器-接收器噪声消除电路，在某些情况下，可能包括类似于电路501和/或502的n个电路，n是两个或更多个。这些电路中的每一个可以包括与每个有效信道相同数量的对消滤波器。用于每个有效信道的n个对消滤波器的每个滤波器级可以耦合到用于相应电路的第二信道化器的相应信道输出。每个有效信道的每个对消滤波器的减法器可以耦合到第一信道化器的相应信道输出，用于从1到n的每个电路的相应电路。
实施方案中的噪声消除电路还可以包括两个或更多个接收器，每个接收器耦合到相应的模数转换器(ADC)和相应的信道化器。噪声消除电路还可以包括两个或更多个发射器，每个发射器也耦合到相应的模数转换器(ADC)和相应的信道化器。噪声消除电路还可以包括多个对消滤波器，其中至少一个对消滤波器耦合在每个发射器信道化器和接收器信道化器之间。
图17示出了实施方案中的示例性过程。在方框601中，输入的接收射频(RF)信号和输出射频(RF)传输信号可以与振荡信号混合。
在方框602中，可以将每个混合信号数字化。
在方框603中，每个数字化信号可以被数字地下变频。
在方框604中，每个数字化信号可以在每个信道的基础上被信道化或分割成相应的信道分量。在某些情况下，数字化信号可以作为数字下变频过程的一部分进行信道化。
在方框605中，噪声对消滤波器可以仅被施加到所识别的经信道化的向降频转换信号的有效信道。可以为每个通道提供单独的噪声对消滤波器。
在方框606中，可以在应用噪声对消滤波器之前将信道滤波器应用于每个信道化的降频转换信号。信道滤波器可以是低通滤波器，带通滤波器或其它滤波器。
在方框607中，输入信号的均方根(RMS)功率可能与输出信号的均方根(RMS)功率进行比较。
在方框608中，当比较的RMS功率的差异超过阈值时，可以针对每个信道计算滤波的输入和输出降频转换信号的信道的最小均方误差。
在方框609中，可以基于所计算的最小均方误差来更新为至少一个信道提供的用于噪声对消滤波器的滤波器系数。
因此，可以提供改进的无线电设备系统。这里描述的技术可以用于许多收发器架构，例如直接转换接收器，低中频接收器和超外差接收器。
全双工接收器可作为“物联网”的一部分用于机器间通信。在这种布置中，每个接收器还可以包括一个“空白”检测器，用于检查频谱以识别当前不使用的部分频谱的所谓“空白”。希望发送数据的机器然后可以指示其收发机短暂地占用“空白”，与其希望传送数据的其他机器建立通信，以传送该数据，然后退出该频率以方便其它收发器使用。因此，两个这样的收发器之间的通信可能涉及跳频，因为随着时间的推移，每个标识新的“空白”。用于跳频的技术是本领域技术人员所熟知的。
以下段落描述了本发明公开的各种实施方案的示例。
示例1是无线电设备，包括：第一发射器；第二发射器；和接收器；其中：a)所述第一发射器被布置成接收输入信号，处理所述输入信号以产生第一发射信号，并发射所述第一发射信号；b)第二发射器被布置成接收输入信号，处理输入信号以产生第二发射信号，并将第二发射信号耦合到接收器的输入路径中。
示例2可以包括示例1的主题，并且还可以指定第二发射器还包括被布置为接收输入信号并对输入信号进行滤波的滤波器，以及被配置为接收来自接收器的输出的适配引擎，以及以检查来自接收器的输出以便识别第一发射信号的分量，并修改滤波器的滤波器系数以便降低接收器内的第一发射信号的功率。
示例3可以包括示例1或2中任一个的主题，并且还可以包括基带消除引擎，此引擎接收输入信号并且校正要被引入到接收器的基带处理部件中的信号。
示例4可以包括示例3的主题，并且还可以指定由消除引擎形成并且被引入到接收器的模数转换器的上游的接收器信号路径中的的数字校正信号。
模拟校正信号示例5可以包括实施方案3或4中任一个的主题，并且还可以指定数字校正信号由消除引擎形成并与从接收器的模数转换器输出的数据流组合。
示例6可以包括实施方案3、4或5中任一个的主题，并且还可以指定消除引擎被设置为监视接收器内的一个或多个信号，并且使其产生的或每个校正信号适应于减少在接收器的输出处的第一发射信号的功率。
示例7可以包括实施方案1-6中任一个的主题，并且还可以包括第二接收器和发射噪声消除器，并且其中提供信号组合器以将第一和第二发射信号的缩放组合耦合到所述第二接收器和所述发射噪声消除器接收来自所述第二接收器的输出，并且被配置为计算与所述第一接收器的输出相组合的降噪信号。
示例8可以包括实施方案1-7中任一个的主题，并且还可以指定无线电设备是全双工无线电设备，其中发射器以第一频率发射，接收器以第一频率接收，并且发射器和接收器可以并行运作。
示例9可以包括实施方案1-8中任一个的主题，并且还可以包括“空白”检测器，用于检测频谱的预定部分内的未使用的频率基带，并且调整发射器和接收器应用于此频带。
示例10可以包括示例1-9中任一个的主题，并且还可以进一步规定无线电设备是具有多个发射器和多个接收器的MIMO无线电设备，其中提供附加发射器以产生待耦合的另外的发射信号到接收器的接收路径，以减少来自发射器和接收器的一个MIMO发射接收配对到发射器和接收器的另一个发射接收配对的干扰。
示例11可以包括实施方案1-10中任一项的主题，并且还可以指定无线电设备是移动电话单元的一部分。
实施方案12可以包括实施方案1至10中任一项的主题，并且还可以指定无线电设备是数据传输终端。
实施方案13可以包括实施方案1至10中任一项的主题，并且还可以指定无线电设备是机器到机器通信系统的一部分。
示例14是一种无线电设备设备，包括：第一发射单元和第一接收单元，其中第一发射单元包括：a)布置成接收输入信号的第一发射器，并将其增频以提供给天线。b)第二发射器，被布置为接收所述输入信号，以使其适应并增频，以产生要被引入到所述第一接收单元的射频(RF)接收路径中的射频(RF)校正信号，以降低所述在第一接收单元的射频(RF)放大器处的第一发射器信号的功率等级；并且其中所述无线电设备还包括用于估计来自所述第一和第二发射器的噪声贡献并用于从所述接收器的输出中减去所述噪声贡献的装置。
示例15可以包括实施方案14的主题，并且还可以指定用于估计噪声贡献的装置包括用于获取第一发射器的输出和第二发射器的输出的组合装置，并将它们组合，使得信息承载组件的输出信号基本上消除，从而留下组合的噪声分量，并且组合的噪声分量由第二接收器解调。
示例16可以包括实施方案14或15中任一个的主题，并且还可以包括用于估计来自第一和第二发射器的组合噪声分量的发射器噪声消除引擎，并且生成校正信号，其与来自第一接收单元。
实施方案17可以包括实施方案14至16中任一项的主题，并且还可以指定无线电设备包括第二发送单元和第二接收单元；并且向被布置在第二接收单元的射频(RF)前端放大器之前的第二接收单元的射频(RF)路径提供第一发送单元消除信号。
实施方案18可以包括实施方案17的主题，并且还可以指定第一发射单元还包括第三发射器，此第三发射器设置成可接收输入信号，调整此输入信号，并产生第一发射单位校正信号。
示例19可以包括实施方案18的主题，并且还可以指定第三发射器包括在使用中接收第二接收单元的输出的自适应引擎，分析来自第一发射器的输出并修改信号处理功能以减少第一发射器对第二接收器的影响。
示例20可以包括实施方案17至19中任一个的主题，并且还可以包括第三发射单元和第三接收单元，以及用于减少每个发射器单元在每个接收器的射频(RF)前端放大器处的影响的电路单元。
实施方案21可以包括实施方案14至20中任一项的主题，并且还可以包括用于减少每个发射器单元在每个接收器单元的解调信号路径中的影响的基带补偿电路。
示例22可以包括实施方案14至21中任一项的主题，并且还可以指定无线电设备是数据发送接收单元。
实施方案23可以包括实施方案11至22中任一项的主题，并且还可以指定无线电设备是移动电话或移动电话基站。
示例24是包括发射器和接收器的双工无线电设备，以及用于在接收器的射频(RF)前端减少来自发射器的接收信号的射频(RF)校正电路，以及用于在接收器的基带部分减少来自发射器的接收信号的基带校正电路。
示例25可以包括示例24的主题，并且还可以指定基带校正电路包括接收提供给发射器的信号输入流的校正引擎，接收来自接收器的输出流，比较输出流与信号输入流以识别信号输入流的信号分量，并估计要施加到输入流的信号处理操作的参数，以产生要与输出流组合或注入到接收器的基带路径中的校正信号。
示例26可以包括示例24或25中任一个的主题，并且还可以指定射频(RF)校正电路包括用于形成射频(RF)信号的电路，此射频信号相对于发射的射频(RF)信号是被缩放和相移的，从而在接收器的射频(RF)前端放大器基本上消除射频(RF)信号。
示例27可以包括示例26的主题，并且还可以指定射频(RF)校正电路包括信号处理器和第二发射器，其中信号处理器接收第一发射器的输入，并施加处理操作以产生中间信号，提供给第二发射器。
示例28可以包括示例27的主题，并且还可以指定信号处理器包括数字滤波器。
示例29可以包括实施方案28的主题，并且还可以指定滤波器是有限脉冲响应滤波器。
示例30可以包括实施方案1至8或14至24中任一项的主题，并且还可以指定无线电设备用于从移动电话基站提供回程。
示例31是补偿从发射器到接收器的泄漏的方法，该方法包括：向发射器过滤数据流以向第二发射器提供输入，并将第二发射器的输出提供给接收器的射频(RF)信号路径以基本上消除来自第一发射器的泄漏，所述方法还包括以下至少一个：a)通过生成应用于接收器的基带处理部分的校正信号来提供基带校正，所述基带校正信号是通过比较数据流和接收器的输出来获得；b)降噪以衰减来自第一和第二发射器的噪声分量；c)MIMO系统中调整信道的校正。
示例32是包括用于执行实施方案31的方法的装置或本发明公开的任何方法(或方法的部分)的装置。
示例33是在其上具有指令的一个或多个计算机可读介质(例如，非暂时性计算机可读介质)，响应于设备的一个或多个处理设备的执行，使得设备执行示例31的方法或任何的方法(或方法的部分)。

Claims (17)

1.一种无线电设备，包括：
第一发射器；
第二发射器；和
接收器；
其中：
所述第一发射器用以接收输入信号，处理所述输入信号以产生第一发射信号，并发送所述第一发射信号，以及
所述第二发射器用以接收所述输入信号，处理所述输入信号以产生第二发射信号，并将所述第二发射信号耦合到所述接收器的输入路径中，
其中所述无线电设备还包括第二接收器和发射噪声消除器，并且其中信号组合器被提供用以将所述第一发射信号和所述第二发射信号的缩放组合耦合到所述第二接收器的输入，并且所述发射噪声消除器用以接收来自所述第二接收器的输出并计算要与第一接收器的输出相组合的降噪信号。
2.如权利要求1所述的无线电设备，其中所述第二发射器还包括：
滤波器，用以接收所述输入信号并对所述输入信号进行滤波，以及
适配引擎，用以接收来自所述接收器的输出，以及检查来自所述接收器的输出以便识别所述第一发射信号的分量，以及修改所述滤波器的滤波系数以便降低所述接收器内的所述第一发射信号的功率。
3.如权利要求1或2所述的无线电设备，还包括用以接收所述输入信号并产生要被引入到所述接收器的基带处理部件中的校正的基带消除引擎。
4.如权利要求3所述的无线电设备，其中所述基带消除引擎用以生成用于引入到所述接收器的模数转换器的上游的接收器信号路径中的模拟校正信号，作为校正生成的一部分。
5.如权利要求3所述的无线电设备，其中所述基带消除引擎用以生成用于与从所述接收器的模数转换器输出的数据流相组合的数字校正信号，作为校正生成的一部分。
6.如权利要求3所述的无线电设备，其中所述基带消除引擎用以监视所述接收器内的一个或多个信号并适配由所述消除引擎产生的校正信号以减少所述接收器输出处的所述第一发射信号的功率，作为校正生成的一部分。
7.如权利要求1或2所述的无线电设备，其中所述无线电设备是全双工无线电设备，其中所述第一发射器以第一频率发射，所述接收器以第一频率接收，并且所述第一发射器和所述接收器同时操作。
8.如权利要求1或2所述的无线电设备，还包括用于检测频谱的预定部分内的未使用频带的空白检测器，并使所述第一发射器和所述接收器适配于在未使用的频带上操作。
9.如权利要求1或2所述的无线电设备，其中所述无线电设备是具有多个发射器和多个接收器的多输入多输出MIMO无线电设备，并且其中所述多个发射器用以产生多个发射信号以耦合到所述多个接收器的相应的多个接收路径中以减少从发射器和接收器的一个多输入多输出MIMO发射接收配对到发射器和接收器的另一个发射接收配对的干扰。
10.如权利要求1或2所述的无线电设备，其中所述无线电设备是移动电话单元的一部分。
11.如权利要求1或2所述的无线电设备，其中所述无线电设备是机器到机器通信系统的一部分。
12.一种无线电设备，包括：
第一发射单元和第一接收单元，其中所述第一发射单元包括：
第一发射器，用于接收输入信号并将其上变频以供应给天线，以及
第二发射器，用于接收所述输入信号、使其适配并上变频以产生将被引入到所述第一接收单元的射频RF接收路径的射频RF校正信号以便降低在所述第一接收单元的射频RF放大器处的所述第一发射器的信号的功率等级；
其中所述无线电设备还包括用于估计来自所述第一发射器和所述第二发射器的噪声贡献和用于从所述第一发射单元的接收器的输出减去噪声贡献的装置，
其中用于估计所述噪声贡献的装置包括组合电路，所述组合电路用于获取所述第一发射器的输出和所述第二发射器的输出并将它们组合使得所述输出的信息承载分量基本上消除从而留下组合噪声分量，并且其中所述组合噪声分量由第二接收器解调。
13.如权利要求12所述的无线电设备，还包括第二发射单元和第二接收单元，其中所述第一发射单元用以在所述第二接收单元的射频RF前端放大器之前向所述第二接收单元的射频RF路径提供第一发射单元消除信号。
14.如权利要求13所述的无线电设备，其中所述第一发射单元还包括第三发射器用于接收所述输入信号并产生第一发射单元校正信号。
15.如权利要求14所述的无线电设备，其中所述第三发射器包括适配引擎，所述适配引擎用以接收所述第二接收单元的输出，分析来自所述第一发射器的输出，并修改应用于所述输入信号的信号处理功能以便减少所述第一发射器对所述第二接收器的影响。
16.一种双工无线电设备，包括：
发射器；
接收器；
射频RF校正电路，用于在所述接收器的射频RF前端减少来自所述发射器的接收信号；和
基带校正电路，用于在所述接收器的基带部分中减少来自所述发射器的接收信号，
其中所述基带校正电路包括校正引擎，所述校正引擎用以接收要提供给所述发射器的信号输入流，从所述接收器接收输出流，将所述输出流与信号输入流相比较用以识别所述信号输入流的信号分量，并且估计要施加到所述输入流的信号处理操作的参数用以产生要与所述输出流相组合或注入到所述接收器的基带路径中的校正信号。
17.如权利要求16所述的双工无线电设备，其中所述无线电设备用以从移动电话基站提供回程。
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