CN112262533A - 主动干扰消除设备、信号隔离控制设备和主动消除干扰的方法 - Google Patents

Abstract

一种设备包括：接收器链(241)，其包括输入节点(226)；以及发送器链(200)，其包括抽头(228)和输出节点(214)。辅助发送器链(227)包括连接到抽头节点(228)的辅助输入节点(229)、自适应滤波器单元(231,252,255)以及连接到输入节点(226)的信号输出。滤波器单元(231,252,255)包括插值处理器(255)和自适应滤波器(231)以及连接到接收器链(241)和自适应滤波器(231)的系数处理器(252)。发送器链(200)生成包括多个频率分离的信号的第一波形。同时，辅助链(227)将包括另外多个频率分离的信号的第二波形施加在输入节点(226)处。接收器链(241)接收包括从输出节点(214)耦合的波形和第二波形的复合波形。第一波形缺少确定滤波器(231)的系数所需的频率与第二波形的所述另外多个信号重合的信号。

Description

主动干扰消除设备、信号隔离控制设备和主动消除干扰的 方法

技术领域

本发明涉及这样一种主动干扰消除设备，其例如包括辅助发送器链以生成用于施加到所接收的信号的消除信号。本发明还涉及这样一种信号隔离控制设备，其例如包括结合上述主动干扰消除设备采用的用于双工的混合电路。本发明还涉及一种主动消除干扰的方法，该方法的类型例如包括生成施加到所接收的信号的消除信号的辅助发送器链。

背景技术

在一些无线通信系统中，这些系统包括网络基础设施和用户设备(可以是例如便携式通信装置)。这些通信装置通常通过相同的天线或一组天线来接收和发送信号。这意味着需要某种形式的双工方案以便允许装置分离传入信号和传出信号，使得传入信号不被传出信号淹没。在这方面，时分双工(TDD)和频分双工(FDD)均是熟知的双工方案。

已知操作通信系统的无线电频谱的可用性是限制因素。所谓4G或长期演进(LTE)是现有2G和3G通信系统的后继。实际上，在许多国家，符合LTE的网络已经在运行。出于历史原因，如LTE标准的3G合作伙伴计划(3GPP)版本15中定义的，对于LTE标准存在60个LTE操作频带，其中35个需要FDD操作。随着各种地区的政府提供另外的移动宽带频谱，在LTE标准的后续版本中可能会定义更多频带。

在FDD无线电操作中，存在不同频率的两个单独的载波，一个用于上行链路传输，一个用于下行链路传输。下行链路和上行链路传输之间的隔离通常通过称为双工滤波器(双工器)的发送/接收滤波器来实现。这些滤波器通常被实现为两个高度选择性滤波器，一个以接收频带为中心，另一个以发送频带为中心以分离发送和接收信号，从而防止发送信号干扰接收信号。诸如表面声波(SAW)滤波器的声谐振器滤波器通常用于提供双工滤波器所需的低插入损耗和急剧滚降。尽管这些个体小且便宜，但要支持多个频带的通信装置每一要支持的频带需要一个双工滤波器，并且需要另外的射频(RF)切换以用于在频带之间选择，以使得双工滤波器可共享天线。其它缺点与使用双工滤波器关联，这驱使为了双工寻求替代解决方案。

许多装置制造商简单地通过设计和制造支持不同操作频带集合的不同配置的装置来规避这些缺点。因此，制造商提供一系列装置，各个装置可在具有不同频带组合的不同组的地区中操作。因此可以理解，不再需要上述滤波器将消除制造“世界电话”的障碍，其益处将为移动电话行业提供规模经济，并减轻国际旅行者的不便。

因此，对能够用可支持多个(优选全部)频带的灵活装置代替固定调谐双工器的解决方案存在显著市场需求。

此外，通过采用可将接收器与所发送的信号充分隔离的合适双工方案，可在公共频带中同时发送和接收信号，这与TDD和FDD双工方案相比可在双向通信链路中提供至多两倍的容量。

替代双工解决方案采用所谓的混合接头或混合电路。这是4端口网络，其可将传输线中的正向和反向波方向分离。混合接头可按多种方式形成，包括使用变压器、波导(“魔T”)或微带(“定向耦合器”)。混合接头还可使用有源电路形成，现代电子模拟有线电话就是这样。

混合接头通常包括第一(发送)端口、第二(天线)端口、第三(接收)端口和第四(平衡)端口。在理想混合接头的操作中，入射在发送端口处的所有功率在天线端口和平衡端口之间划分。同样，入射在接收端口上的所有功率在天线端口和平衡端口之间划分。装置因此是无损且互逆的，并且具有两个对称平面，各自周围具有相似性质。

当用作双工器时，理论上的混合接头具有连接到其发送端口的发送器链的功率放大器以及连接到接收端口的低噪放大器。如上所述，功率放大器施加在发送端口处的发送功率在天线端口和平衡端口之间划分，并且低噪放大器被隔离，即，只要天线端口和平衡端口处的反射系数平衡，发送信号就不会泄漏到接收器中。

然而，实际上，使用混合接头作为双工器也遭受许多缺点。首先，天线的阻抗以及因此引申开来天线端口处的阻抗通常在时域和频域二者中均表现出变化。天线的阻抗可随时间变化(例如，由于对象在天线附近移动)，因此，考虑到这些改变，有必要使平衡端口处的阻抗动态地适应天线端口处的阻抗。天线阻抗通常还随频率变化，因此，为了在感兴趣的特定频率处获得平衡，平衡端口处的阻抗必须相应地调整，并且可能难以在足够宽的系统带宽(例如，LTE信道所需的20MHz)上实现良好的平衡。此外，增加隔离带宽(即，可实现足够的隔离的带宽)需要增加可变平衡阻抗电路的复杂度，这将增加装置的尺寸和成本。

其次，其它耦合机制导致来自发送端口的一些发送信号泄漏到混合接头的接收端口。因此，限制了接收端口与发送端口的隔离。

尽管与使用混合接头作为双工器关联的上述缺点，已尝试消除或至少减轻这些缺点。例如，“Optimum Single Antenna Full Duplex Using Hybrid Junctions”(Laughlin、Beach、Morris和Haine，IEEE Journal of Selected Areas In Communications，第32卷，第9期，2014年9月，第1653至1661页)考虑具有可随频率大大变化的阻抗并且具有可能最小大约10dB(只要不存在失谐邻近效应)的回波损耗的任意天线。对于可内置到各种最终产品中并且可能通过未知长度的传输线连接的收发器电路这是实际的现实。在以上参考的文献中提出了混合接头的所谓电平衡(EB)。

国际专利公布No.WO2016/128032公开了一种采用主发送器链和辅助发送器链的信号隔离设备。主发送器链的输出节点在操作上连接到混合电路的输入节点，混合电路用于双工通信。混合电路的输出节点在操作上连接到接收器链的输入，该输入用于接收经由在操作上连接到混合电路的天线节点的天线接收的RF通信信号等。辅助发送器链具有在操作上连接到主发送器链中的抽头信号端子的输入节点，并且被布置为在通过主发送器链传播的主传输信号被处理以准备好作为RF输出信号经由天线传输时对其进行抽头。辅助发送器链包括自适应滤波器单元，其系数可被设定以在主发送器链以与主传输信号类似的方式处理之前修改抽头提取的主传输信号。主传输信号的调整版本导致施加到混合电路的平衡节点的消除信号，以便消除在接收器链的接收频带中从混合电路的输入节点泄漏到输出节点的信号分量。

在这方面，当考虑从主发送器链和辅助发送器链传送到接收器链的信号时，存在例如电耦合和电磁耦合的信号耦合机制，其将信号从主发送器耦合到接收器并从辅助发送器耦合到接收器。该耦合可分别由自干扰传递函数和消除传递函数量化，二者均需要估计以便确定自适应滤波器的系数。为了估计自干扰传递函数和消除传递函数，已知的是生成相应导频信号，各个导频信号包括多个子载波，子载波在频率中分离。导频信号各自包括通信系统的子载波，信号隔离设备在其中操作以便能够以全面的方式测量自干扰传递函数和消除传递函数。此外，相应导频信号包括相同的载波信号以便能够关于相同的子载波确定自适应滤波器的滤波器系数。因此，为了使用接收器链测量发送器链所生成的导频信号并且使用接收器链测量辅助发送器链所生成的导频信号，由于导频信号各自包括相同的子载波，所以有必要在时间上分开发送相应导频信号。否则将导致彼此干扰的两个导频信号。

期望的是，优化采用上述主动消除技术的通信装置的操作速度，特别是自适应滤波器单元的配置，其目前需要在估计自干扰传递函数的同时辅助发送器链无效，在消除传递函数方面反之。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制要发送和接收的信号的双工操作的主动干扰消除设备，该设备包括：接收器链，其包括接收信号输入节点；发送器链，其包括发送器链抽头节点和发送器输出节点；辅助发送器链，其具有在操作上连接到发送器链抽头节点的辅助链输入节点，该辅助发送器链包括自适应滤波器单元和消除信号输出，该消除信号输出在操作上连接到接收器链的接收信号输入节点；以及插值处理器；其中，自适应滤波器单元包括系数处理单元和自适应滤波器，该系数处理单元在操作上连接到接收器链和自适应滤波器；插值处理器被布置为与系数处理单元协作；发送器链被布置为当使用时生成包括第一多个频率分离的信号的第一波形；与发送器链基本上同时，辅助发送器链被布置为生成包括第二多个频率分离的信号的第二波形并将第二波形施加在接收信号输入节点处；接收器链被布置为接收包括从发送器链的输出节点耦合到接收器链的接收信号输入节点的波形以及来自辅助发送器链的第二波形的复合波形；并且第一波形不包括确定自适应滤波器的均衡器系数所需的在频率上与第二波形的第二多个频率分离的信号重合的任何信号。

从发送器链的输出节点耦合到接收器链的接收信号输入节点的波形可电磁耦合。

第一波形可对应于第一多个子载波并且第二波形可对应于第二多个子载波，并且第一多个子载波和第二多个子载波可不同。

在第二波形的第二多个频率分离的信号所占据的频率处，第一波形可缺少确定自适应滤波器的均衡器系数所需的信号。

在第一波形的第一多个频率分离的信号所占据的频率处，第二波形可缺少确定自适应滤波器的均衡器系数所需的信号。

第一多个频率分离的信号和第二多个频率分离的信号可在频域中交错。

自适应滤波器单元可被布置为估计对第一波形在发送器链和接收器链内以及之间所经历的改变进行建模的频域自干扰传递函数的系数；自适应滤波器可被布置为估计对第二波形在辅助发送器链和接收器链内以及之间所经历的改变进行建模的频域消除传递函数的系数；并且插值处理器可被布置为估计关于第一波形缺少的频率的频域自干扰传递函数的系数以及关于第二波形缺少的频率的频域消除传递函数的系数。

第一波形缺少的频率和第二波形缺少的频率可以是有意缺少的。

第一波形可以是选自一系列发送波形的频谱上不连续的发送波形。

自干扰传递函数可对第一波形在发送器链和接收器链中以及之间所经历的改变进行建模，并且消除传递函数可对第二波形在辅助发送器链和接收器链中以及之间所经历的改变进行建模。

自干扰传递函数可对发送器链、接收器链执行的第一波形的处理以及第一波形从发送器链到接收器链的耦合进行建模；并且消除传递函数可对发送器链、接收器链和互连电路执行的第二波形的处理进行建模。

插值处理器可被布置为关于分别在第一波形中存在的相邻频率之间的频率来估计频域自干扰传递函数的系数。

分别在第一波形中存在的相邻频率之间的频率可以是第一波形中的相邻频率分离的信号之间的频率。

插值处理器可被布置为关于分别在第二波形中存在的相邻频率之间的频率来估计频域消除传递函数的系数。

分别在第二波形中存在的相邻频率之间的频率可以是第二波形中的相邻频率分离的信号之间的频率。

自干扰传递函数可表征发送器链和接收器链的基带和射频处理级；并且消除传递函数可表征辅助发送器链和接收器链的基带和射频处理级。

系数处理单元可被布置为从插值处理器接收估计的频域自干扰传递函数和估计的频域消除传递函数；系数处理单元可被布置为使用估计的频域自干扰传递函数和估计的频域消除传递函数来计算自适应滤波器的均衡器系数。

系数处理单元可被布置为通过估计的频域自干扰传递函数负号除以估计的频域消除传递函数来计算自适应滤波器的滤波器系数。

系数处理单元可被布置为当使用时利用所计算的均衡器滤波器系数修改自适应滤波器的系数。

均衡器滤波器系数Ξ(ω)或Ξ(k)可使用：

或

来计算，其中Δ可以是估计的第一频域传递函数，Θ可以是估计的第二频域传递函数，ω可以是频率，k可以是子载波编号。

自适应滤波器单元可被布置为基于发送器链中生成的传输信号来修改抽头瞬时信号，以使得修改后的抽头瞬时信号在被辅助发送器链完全处理时可导致在接收器链的接收信号输入节点处接收的消除信号可消除从发送器输出节点耦合到接收信号输入节点的传输信号。

辅助发送器链可包括自适应滤波器单元和发送器链处理级单元，辅助发送器链的辅助链输入节点可在操作上连接到自适应滤波器单元，发送器链处理级单元可被布置为根据发送器链的期望的调制方案来完成抽头瞬时信号的处理。

使用均衡器系数配置的自适应滤波器可被布置为修改抽头瞬时信号，以使得辅助发送器链可在接收器链的接收信号输入节点处提供从发送器链的发送器输出节点耦合到接收器链的接收信号输入节点的所接收的传输信号的反相估计。

消除信号可被布置为在感兴趣的频率范围内与耦合到接收信号输入节点的传输信号相消干扰。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括上面关于本发明的第一方面阐述的主动干扰消除设备的信号隔离控制设备；该设备还可包括：混合电路，其包括输入节点、输出节点、用于连接到天线的天线节点以及平衡节点；其中，接收信号输入节点在操作上连接到混合电路的输出节点；发送器链输出节点在操作上连接到混合电路的输入节点；并且从发送器链耦合到接收器链的波形被混合电路从混合电路的输入节点泄漏到混合电路的输出节点。

该设备还可包括：平衡阻抗控制器，其可具有在操作上连接到接收器链的输出的输入；以及可变阻抗，其可具有在操作上连接到平衡阻抗控制器的输出的控制输入；该可变阻抗还可在操作上连接到混合电路的平衡节点。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括上面关于本发明的第一方面阐述的主动干扰消除设备的信号隔离控制设备；该设备还可包括：在操作上连接到发送器输出节点的发送天线；以及在操作上连接到接收信号输入节点的接收天线。

根据本发明的第四方面，提供了一种包括上面关于本发明的第二方面阐述的信号隔离控制设备的双工设备。

根据本发明的第五方面，提供了一种包括上面关于本发明的第一方面阐述的干扰主动消除设备、上面关于本发明的第二或第三方面阐述的信号隔离控制设备或者上面关于本发明的第四方面阐述的双工器设备的无线收发器设备。

根据本发明的第六方面，提供了一种包括上面关于本发明的第一方面阐述的干扰主动消除设备、上面关于本发明的第二或第三方面阐述的信号隔离控制设备、上面关于本发明的第四方面阐述的双工器设备或者上面关于本发明的第五方面阐述的收发器设备的通信装置。

根据本发明的第七方面，提供了一种主动地消除信号的双工通信的干扰的方法，该方法包括以下步骤：提供接收器链；提供发送器链；提供包括自适应滤波器单元的辅助发送器链；发送器链发送包括第一多个频率分离的信号的第一波形；辅助发送器链基本上同时生成包括第二多个频率分离的信号的第二波形；将第二波形施加在接收器链的输入；将第一波形从发送器链耦合到接收器链；接收器链接收包括从发送器链耦合到接收器链的波形以及来自辅助发送器链的第二波形的复合波形；以及第一波形不包括确定自适应滤波器的均衡器系数所需的在频率上与第二波形的第二多个频率分离的信号重合的任何信号。

根据本发明的第八方面，提供了一种计算机程序代码元件，其被布置为执行上面关于本发明的第七方面阐述的方法。该计算机程序代码元件可具体实现于计算机可读介质上。

因此可提供一种设备、装置和方法，其能够以比串行地发送波形更少的时间在通信系统所需的所有或基本上所有频率方面计算滤波器系数，而无需为了通过辅助发送器发送时间上分离的波形而停止通过发送器的数据传输，并且不需要发送频谱上连续的波形，这在限制通信网络中从装置的传输的介质访问约束下是不可能的。

附图说明

现在将参照附图仅作为示例描述本发明的至少一个实施方式，附图中：

图1是构成本发明的实施方式的包括双工设备的通信装置的示意图；

图2是采用混合电路并构成本发明的另一实施方式的收发器设备的示意图；

图3是图2的设备的传递函数的示意图；

图4是采用单独的发送和接收天线并构成本发明的另一实施方式的另一收发器设备的示意图；

图5是图4的设备的传递函数的示意图；

图6是构成本发明的另一实施方式的确定滤波器系数的方法的流程图；

图7是根据图6的方法生成和处理的波形的示意图；

图8是与图7不同并构成本发明的另一实施方式的生成和处理的波形的示意图。

具体实施方式

贯穿以下描述，将使用相同的标号来标识相同的部件。本文中提及“端口”应该被理解为也指“节点”，反之亦然。

参照图1，构成通信装置的示例的在LTE通信系统中操作的用户设备(UE)装置100包括处理资源102，在此示例中，处理资源102是蜂窝通信终端的芯片组。处理资源102连接到包括发送器电路104和接收器电路106的无线收发器设备，发送器电路104和接收器电路106均连接到双工设备108。双工设备108连接到天线110。

UE装置100还拥有易失性存储器(例如，RAM 112)和非易失性存储器(例如，ROM114)，其各自连接到处理资源102。处理资源102还连接到麦克风116、扬声器单元118、键区120和显示器122。技术人员应该理解，上述UE装置100的架构包括其它元件，但为了保持描述简洁和清晰起见，本文中未描述这些附加元件。

转向图2，信号隔离控制设备(可以是双工设备的一部分)包括发送器电路104的主发送器链200，该主发送器链200具有在操作上连接到串并转换器单元202的调制器单元201。串并转换器单元202包括用于提供第一并行输出信号的多个输出，这多个输出在操作上连接到子载波映射器单元203的多个输入。子载波映射器203包括用于提供第二并行输出信号的多个输出，第二并行输出信号是其输入处的并行信号的映射，这根据例如介质访问控制方案将输入符号映射到子载波频率。子载波映射器203可具有数量比并行输入更多的并行输出，未映射的并行输出信号被设定为零，使得不存在特定子载波频率的信号，从而方便介质访问控制方案可需要的频谱上不连续的波形的传输。子载波映射器单元203的并行输出在操作上连接到第一逆傅里叶变换(IFFT)单元204，第一IFFT单元204具有在操作上分别连接到第一并串转换器单元206的对应多个输入的多个输出，第一并串转换器单元206的输出在操作上连接到第一循环前缀添加单元208。

第一循环前缀添加单元208的输出在操作上连接到第一数模转换器(DAC)单元210，第一DAC单元210在操作上连接到主发送器无线电单元212。构成发送器输出节点的主发送器无线电单元212的输出节点在操作上连接到混合电路216的输入节点214。混合电路216的天线节点218在操作上连接到天线110。混合电路216的平衡节点220在操作上连接到可变阻抗222，并且混合电路216的输出节点224在操作上连接到接收信号输入节点226，接收信号输入节点226在此示例中是具有第一输入和第二输入的信号求和单元226，第一输入在操作上连接到混合电路216的输出节点224。

名义抽头点228设置在子载波映射器单元203和第一IFFT单元204之间以便向发送器电路104的辅助发送器链227提供输入信号，辅助发送器链227包括发送器链处理级单元。因此，子载波映射器单元203的多个输出还在操作上连接到第一开关单元229的多个输入，第一开关单元229的第一多个输出在操作上连接到第二波形发生器230的多个输入。子载波映射器单元203的多个输出还在操作上连接到系数处理器252。第一开关单元229的第二多个输出在操作上连接到自适应滤波器单元231(例如，具有在操作上连接到第二开关单元232的第一多个输入的多个输出的频域均衡器(FDE))的第一多个输入。第二波形发生器230的多个输出连接到第二开关单元232的第二多个输入。第二波形发生器230的多个输出还连接到系数处理器252。第二开关单元232的多个输出连接到第二IFFT单元233的多个输入。第二IFFT单元233的多个输出在操作上连接到第二并串转换器单元234的多个输入，第二并串转换器单元234在操作上连接到第二循环前缀添加单元236。第二循环前缀添加单元236的输出在操作上连接到第二DAC单元238，第二DAC单元238在操作上连接到辅助发送器无线电单元240。辅助发送器无线电单元240的输出节点在操作上连接到接收信号输入节点226的上述第二输入。第二IFFT单元233、第二并串转换器单元234、第二循环前缀添加单元236、第二DAC单元238和/或辅助发送器无线电单元240中的一个或更多个构成被布置为根据期望的调制方案(在此示例中是主发送器链200所支持的调制方案)完成波形的处理的辅助发送器链处理级单元。当然，为了描述简洁起见，以简化方式描述了此示例的辅助发送器链227，技术人员将理解，发送器链处理级单元可包括支持存在于主发送器链200中的传输信号的生成的其它功能处理级。

接收器电路106的接收器链241包括接收信号输入节点226，接收信号输入节点226在操作上连接到接收器无线电单元242的输入。接收器无线电单元242的输出在操作上连接到模数转换器(ADC)单元244的输入，ADC单元244的输出在操作上连接到循环前缀去除单元246的输入。循环前缀去除单元246的输出在操作上连接到第二串并转换器单元248的输入，第二串并转换器单元248具有在操作上分别连接到快速傅里叶变换(FFT)单元250的多个输入的多个输出。FFT单元250的多个输出在操作上分别连接到FDE系数处理器252的第一多个输入并且分别连接到无线电信道FDE单元254的多个输入。FDE系数处理器252包括插值处理器255。然而，技术人员将理解，根据实现方便，插值处理器255可按其它方式相对于FDE系数处理器252布置。例如，插值处理器255可在操作上连接到FDE系数处理器252。FDE系数处理器252的多个输出在操作上分别连接到自适应滤波器单元231的第二多个输入。FDE系数处理器252的第二多个输入在操作上连接到第一开关单元229的第二多个输出。

无线电信道FDE单元254的多个输出在操作上分别连接到子载波解映射器256，并且子载波解映射器256的多个输出在操作上连接到第三并串转换器单元257，第三并串转换器单元256的输出在操作上连接到解调器单元258。解调器单元258的输出在操作上连接到平衡阻抗控制单元260的输入，平衡阻抗控制单元260的控制输出在操作上连接到可变阻抗222的控制输入。

应该理解，在此示例(以及后续示例)中，主发送器链200、辅助发送器链227和接收器链241一起构成主动干扰消除设备。

参照图3，可采用自干扰传递函数(例如，频域自干扰传递函数)Δ(ω)来对遵循通过主发送器链200、混合电路216和接收器链241并且在它们之间的路径的波形所经历的幅度和相位改变进行建模。类似地，可采用消除传递函数(例如，频域消除传递函数)Θ(ω)来对遵循通过辅助发送器链227和接收器链241并且在它们之间的路径的波形所经历的幅度和相位改变进行建模。

通过将自干扰传递函数和消除传递函数量化，可确定均衡器函数Ξ(ω)，其可由自适应滤波器231实现以便实现从例如混合电路216的输入节点到输出节点耦合(例如，电磁耦合)的波形分量的消除。

在这方面，如果估计了自干扰传递函数和消除传递函数，则可使用以下表达式来关于主发送器链200中形成的传输波形S_TX消除耦合的波形分量：

0＝S_TX(ω)Δ(ω)+Ξ(ω)S_TX(ω)Θ(ω) (1)

可(通过重排)求解该方程，以得到以下表达式：

如果自干扰传递函数Δ(ω)和消除传递函数Θ(ω)已知，则可计算均衡器函数Ξ(ω)。

在另一示例(图4)中，图2的信号隔离控制设备不采用混合电路216，而是用在操作上连接到主发送器无线电单元212的输出节点的第一天线270和在操作上连接到信号求和单元226(构成接收信号输入节点)的第一输入的第二天线272来补充主动干扰消除设备。

在此示例中，参照图5，可采用自干扰传递函数Δ(ω)来对遵循通过主发送器链200，从第一天线270传播到第二天线272，以及接收器链241的路径的波形所经历的幅度和相位改变进行建模。在这方面，自干扰传递函数还可表征主发送器链和接收器链的基带和射频处理级。类似地，如先前描述的，可采用消除传递函数Θ(ω)来对遵循通过辅助发送器链227、接收器链241和互连电路的路径的波形所经历的幅度和相位改变进行建模。在这方面，消除传递函数也可表征辅助发送器链和接收器链的基带和射频处理级。

因此，以上表达式(方程(1))适用于消除从第一天线270耦合到第二天线272的波形。因此，可采用方程(2)来计算均衡器函数Ξ(ω)，以便于图4的设备的自适应滤波器单元231应用。

在操作中(图6和图7)，当主动干扰消除设备需要确定自适应滤波器231的系数时，第一开关单元229被指示将名义抽头点228(例如，串并转换器单元202的多个输出)连接到第二波形发生器230的多个输入。第二开关单元232被指示将第二波形发生器230的多个输出连接到第二IFFT单元233的多个输入。此后，主发送器链200通过调制器单元201生成第一调制信号，其被输出到串并转换器202。第一调制信号从串并转换器202并行输出到子载波映射器203，子载波映射器203将调制符号映射到子载波频率以便生成(步骤300)包括相应多个频率点403处的多个频率分离的信号402的第一波形400(图7)的频域表示。在此示例中，从第一调制信号和对应子载波映射生成的第一波形400仅是为了计算自适应滤波器单元231的均衡器系数而生成的。然而，在其它实施方式中，可相反使用为了发送数据而生成的(即，从根据有效载荷数据调制的信号并利用根据介质访问控制方案执行的子载波映射生成的)波形。并行格式的第一波形400继续由主发送器链200的处理级处理，包括由第一IFFT单元204对第一波形400的不同信号应用逆傅里叶变换，然后由第一串并转换器单元206转换回串行格式并且(在此示例中)由循环前缀添加单元208添加循环前缀以准备好传输。在这方面，第一波形400然后被第一ADC 210转换到模拟域，然后由发送无线电单元212上转换和放大，然后(关于图2的示例)施加到混合电路216的输入节点214。第一波形400的部分能量耦合到天线110并作为传输信号辐射(步骤302)。然而，第一波形400的一部分能量不期望地耦合到混合电路216的输出节点。在正常情况下，基于第一波形400的该耦合波形将构成干扰信号，其将干扰由天线110合法接收并耦合到混合电路216的输出端子224以便于接收器链241处理的信号。

当然，在图4的示例的上下文中，不采用混合电路216，相反，第一波形400的能量耦合到第一天线270以便于作为上述传输信号辐射。然而，传输信号的一部分能量不期望地被第二天线272接收或耦合到第二天线272。在正常情况下，基于第一波形400的该耦合波形将构成干扰信号，其将干扰第二天线272所接收的想要的接收信号。

然而，在此示例中，调制器201、串并转换器202和子载波映射器203被适当地编程以生成第一波形400以包括交替频率点403的信号。因此，第一波形400包括设置在第一多个频率点403附近的第一多个频率分离的信号402，第一多个频率点403通过缺少对应信号的交替频率点404分离。

在辅助发送器链227中，第二波形发生器230经由第一开关单元229接收(步骤301)由第一波形发生器201生成的第一波形400。然后，第二波形发生器230分析第一波形400以便确定第一波形400中未填入信号的频率点，即，上述第一波形400的缺少对应信号的第一多个交替频率点404。然后，第二波形发生器230(图2)生成(步骤304)第二波形406以包括位于与未填入的第一多个交替频率点404对应的第二相应多个频率点410附近的第二多个频率分离的信号408。第二波形406的交替频率点412缺少第一波形400中的第一多个频率点403处存在的信号。此后，如主发送器链200一样，由第二并串转换器234将表示第二波形406的频率分离的信号的并行信号从并行格式转换为串行格式，然后将循环前缀添加到包括多个频率分离的信号的串行第二波形。

在此示例中，生成第二波形406以使得第二波形406的设置有信号的交替频率点不同于第一波形400的设置有信号的频率点以便于传输。因此，从辅助发送器链227的输出发送(步骤306)第二波形406。因此，在第一发送无线电单元212的输出节点处，为了确定自适应滤波器231的系数，第一波形400不包括频率上与第二波形406重合的任何信号。

在此示例中，在第二波形406的第二多个频率分离的信号408所占据的频率处，第一波形400缺少(例如，有意缺少)确定自适应滤波器231的均衡器系数所需的信号。在这方面，在第一波形400的第一多个频率分离的信号402所占据的频率处，第二波形406缺少(例如，有意缺少)确定自适应滤波器231的均衡器系数所需的信号。例如，第一多个频率分离的信号402和第二多个频率分离的信号408在频域中交错。应该理解，这种交错未必必须是交替的和规则的。

在这方面，在另一实施方式中，第一波形400是为了根据有效载荷数据和信令以及通信网络的介质访问控制协议来发送数据而生成的波形。在此示例中，波形400选自在正常操作中从通信装置串行发送的一系列发送波形，使得所选波形400是频谱上不连续的波形，其中在频率点处缺少信号。这可通过选择包含可在正常操作期间从UE装置100周期性地发送的信令或参考信号的波形来实现。例如，在LTE通信系统中，这可使用包含例如探测参考信号(SRS)的传输波形来实现。第一波形400中的信号的带宽和间距由所选传输波形中存在的传输信号确定。所选波形中的信号的带宽和间距可由子载波映射器203在通信网络中的操作期间根据例如多址控制协议或频域调度协议和/或信令协议应用的子载波映射确定。因此，第一波形400和第二波形406的交错不太可能遵循频域中的规则重复图案。然而，本领域技术人员将认识到，在这种情况下，叠加波形414仍可如上所述分离以允许估计部分自干扰传递函数估计(尽管第一多个频率点不以相应一致频率间距出现)以及部分消除传递函数估计(尽管第二多个频率点不以相应一致频率间距出现)。技术人员还将认识到，不管第一多个频率点403的频率值如何，可对自干扰传递函数416的部分估计应用适当插值技术314、316，并且不管第二多个频率点410的频率值如何，可对消除传递函数418的部分估计应用适当插值技术。

无论如何，关于任一实施方式，在接收信号输入节点226处，接收第一波形400和第二波形406(步骤308)，并且在接收信号输入节点226的输出处输出构成复合波形的第一波形400和第二波形406二者的叠加414。然后由接收器链241处理波形叠加414。在这方面，接收器无线电单元242将波形叠加414下转换到基带，并且由ADC单元244将所接收的基带信号转换到数字域。此后，循环前缀去除单元246从ADC单元244输出的数字信号去除循环前缀。然后，第二串并转换器单元248将除去循环前缀的数字信号转换为多个并行数字接收信号，各个输出与叠加波形414(从第一波形400和第二波形406推导)的信号的频率对应。

串并转换器单元248的多个输出处的信号被分别施加到FFT单元250的多个输入，FFT单元250对叠加波形414的多个信号执行傅里叶变换以便将信号从时域转换到频域。FFT单元250的输出被系数处理器单元252接收，系数处理器单元252分析第一波形400和第二波形406的多个信号。

具体地，系数处理器单元252观察其输入处由子载波映射器203和波形发生器230的输出分别提供的发送的波形400、406，以确定第一多个频率点403和第二多个频率点410。然后，系数处理器单元252利用第一波形400的第一多个频率分离的信号402设置在叠加波形414的第一多个频率点403处并且第二波形406的第二多个频率分离的信号408设置在叠加波形414的第二多个频率点410处的知识，根据实现偏好通过选择第一组交替频率点和第二组交替频率点来选择或提取第一多个频率分离的信号402和第二多个频率分离的信号408，其中第二组交替频率点与第一组交替频率点交错。使用关于耦合的第一波形400作为叠加波形414的一部分接收的第一多个频率分离的信号402以及在第一波形400中发送的第一多个测试信号402，系数处理器单元252生成(步骤310)自干扰传递函数416的部分估计，并且同样，使用在叠加波形414中接收的第二多个频率分离的信号408以及在第二波形406中发送的第二多个测试信号408，系数处理器单元252生成(步骤312)消除传递函数418的部分估计。这些估计是部分的，因为耦合到接收信号输入节点226的相应第一和第二多个信号402、408分别在交替频率点处缺少信号。关于自干扰传递函数416的部分估计，该估计在估计的系数之间缺少交替系数。因此，插值处理器(在此示例中通过插值)计算(步骤314)(例如，估计)自干扰传递函数的部分估计中缺少的系数(例如，分别与第一波形中存在的相邻频率之间的频率对应的系数)。在这方面，这可关于第一波形中的相邻频率分离的信号之间的频率。这样，获得自干扰传递函数的完整估计420(图7)。类似地，关于消除传递函数418的部分估计，该估计在估计的系数之间缺少交替系数。因此，插值处理器(在此示例中通过插值)计算(步骤316)(例如，估计)消除传递函数的部分估计中缺少的系数(例如，与第二波形中存在的频率对应的系数)。在这方面，这可关于第二波形中的相邻频率分离的信号之间的频率。这样，获得消除传递函数的完整估计422(图7)。

在生成自干扰传递函数420和消除传递函数422的完整估计之后，借助于插值处理器252，完成的估计420、422被传送至系数处理器252，系数处理器252采用上述方程(2)来计算(步骤318)自适应滤波器231的系数(在此示例中是第一频域传递函数负号除以第二频域传递函数)。然后将所计算的系数应用(步骤320)于自适应滤波器231，从而设定自适应滤波器231以对辅助发送器链227所生成的消除信号“成形”，以使得在接收信号输入节点226处，消除信号消除接收信号输入节点226处接收的传输信号中存在的不想要的信号分量(例如，由于第一波形从混合电路216的输入节点214泄漏到输出节点224)。

在自适应滤波器231的初始编程完成之后，指示第一开关单元229将名义抽头点228(例如，第一串并转换器单元202的多个输出)连接到自适应滤波器单元231的第一多个输入和系数处理器252的第二多个输入。还指示第二开关单元232将自适应滤波器单元231的多个输出连接到第二IFFT单元233的多个输入。

此后，主动干扰消除设备在主发送器链200中生成用于传输数据的传送的波形，并且辅助发送器链227生成消除信号以去除经由天线和接收器链241接收的接收信号中存在的不想要的信号分量，并根据任何合适的技术(例如，根据无线通信标准，例如LTE)将接收信号解码。

在这方面，主发送器链200中与所生成的用于传输数据的传送的波形有关的瞬时信号经由名义抽头点228被抽出到辅助发送器链227中并由自适应滤波器231应用上面确定的所计算的均衡器系数来修改。辅助发送器链227完全处理所修改的抽头提取的瞬时信号以在接收信号输入节点226处得到消除信号，其消除了从发送器输出节点(在此示例中，主发送器无线电单元212的输出)耦合到接收信号输入节点226的传输信号。消除信号是在接收信号输入节点226处接收的传输信号的反相估计。在此示例中，消除信号因此与耦合到接收信号输入节点226的传输信号相消干扰。

在另一示例中，可采取简化为通过采用公共波形(例如，第一波形400和第二波形406二者的公共导频波形)实现的数学的优势。在这方面，自干扰传递函数Δ(ω)可由下式给出：

其中S_RxTx(ω)是在接收器链241的输出处关于第一波形400生成的信号，S_P1是构成第一波形400并包括第一多个子载波的第一导频信号。上述方程(3)假设辅助发送器链227没有发送第二波形406。

以相似的方式计算消除传递函数Θ(ω)。在这方面，消除传递函数Θ(ω)可由以下表达式给出：

其中S_RxTx(ω)是在接收器链241的输出处关于第二波形406生成的信号，S_P2是构成第二波形406并包括第二多个子载波的第二导频信号。上述方程(3)假设主发送器链200没有发送第一波形400。

将方程(3)和(4)代入先前推导的方程(2)中，得到：

然而，如果关于第一波形400和第二波形406采用公共导频S_P(ω)：

S_P1(ω)＝S_P2(ω)＝S_P(ω) (6)

使用这种简化，频域均衡器系数的估计简化为：

这种方法通过将要执行的计算减少为每子载波一次除法来减少系数处理器252的计算开销。存储开销也减少。

在这方面，在包括子载波的第一和第二波形的情况下，频域均衡器系数的估计可表示为：

其中k是子载波编号。

关于图2的第一设备和图4的第二设备可采用公共的第一波形400和第二波形406(尽管各个波形包括在不同频率点的并同时发送的信号)，其中第一波形400和第二波形406二者均包括公共基础连续频率函数S_P(ω)的离散化，但是该离散化可在不同的频率点执行。

上面阐述的本发明的示例性实施方式被视为例示性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对所描述的实施方式进行各种改变。

技术人员应该理解，上述实现方式仅是在所附权利要求的范围内可以想到的各种实现方式的示例。实际上，例如，第二波形发生器230可连接到自适应滤波器单元231的第一多个输入，而非使用第一开关单元229绕过自适应滤波器单元231。在这种示例中，有利于将名义抽头点228连接到自适应滤波器单元231，可采用第一开关单元229来将第二波形发生器230选择性地连接到自适应滤波器单元231，并且当第二波形发生器230连接到自适应滤波器单元231时，自适应滤波器单元231的系数可被设定为单位增益。

关于本文所描述的混合电路216，技术人员应该理解，可采用任何合适的构造。例如，在上述实施方式中，描述了变压器混合接头。在另一实施方式中，采用了正交混合接头，但也可使用其它变体(例如，180°变压器混合接头)。也可采用其它合适类型的混合接头(例如，波导混合接头)。

除了所描述的结构组件和用户交互之外，上述实施方式的系统和方法还可在计算机系统中(具体地，计算机硬件或计算机软件中)或专门制造或调整的集成电路中实现。上述实施方式的方法可作为计算机程序或作为承载计算机程序的计算机程序产品或计算机可读介质来提供，所述计算机程序被布置为当在计算机或其它处理器上运行时执行上述方法。

术语“计算机可读介质”包括但不限于可由计算机或计算机系统直接读取和访问的任何介质。该介质可包括(但不限于)：磁存储介质，例如软盘、硬盘存储介质和磁带；光学存储介质，例如光盘或CD-ROM；电存储介质，例如存储器，包括RAM、ROM和闪存；以及上述的混合和组合，例如磁/光学存储介质。

Claims (21)

1.一种用于控制要发送和接收的信号的双工操作的主动干扰消除设备，该设备包括：

接收器链，该接收器链包括接收信号输入节点；

发送器链，该发送器链包括发送器链抽头节点和发送器输出节点；

辅助发送器链，该辅助发送器链具有在操作上连接到所述发送器链抽头节点的辅助链输入节点，该辅助发送器链包括自适应滤波器单元和消除信号输出，该消除信号输出在操作上连接到所述接收器链的所述接收信号输入节点；以及

插值处理器；其中

所述自适应滤波器单元包括系数处理单元和自适应滤波器，该系数处理单元在操作上连接到所述接收器链和所述自适应滤波器；

所述插值处理器被布置为与所述系数处理单元协作；

所述发送器链被布置为当使用时生成包括第一多个频率分离的信号的第一波形；

与所述发送器链基本上同时地，所述辅助发送器链被布置为生成包括第二多个频率分离的信号的第二波形并将所述第二波形施加在所述接收信号输入节点处；

所述接收器链被布置为接收包括从所述发送器链的所述输出节点耦合到所述接收器链的所述接收信号输入节点的波形以及来自所述辅助发送器链的所述第二波形的复合波形；并且

所述第一波形不包括确定所述自适应滤波器的均衡器系数所需的在频率上与所述第二波形的所述第二多个频率分离的信号重合的任何信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一波形对应于第一多个子载波并且所述第二波形对应于第二多个子载波，并且所述第一多个子载波和所述第二多个子载波是不同的。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，在所述第二波形的所述第二多个频率分离的信号所占据的频率处，所述第一波形缺少确定所述自适应滤波器的所述均衡器系数所需的信号。

4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，在所述第一波形的所述第一多个频率分离的信号所占据的频率处，所述第二波形缺少确定所述自适应滤波器的所述均衡器系数所需的信号。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述第一多个频率分离的信号和所述第二多个频率分离的信号在频域中交错。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中：

所述自适应滤波器单元被布置为估计对所述第一波形在所述发送器链和所述接收器链内以及在所述发送器链和所述接收器链之间所经历的改变进行建模的频域自干扰传递函数的系数；

所述自适应滤波器被布置为估计对所述第二波形在所述辅助发送器链和所述接收器链内以及在所述辅助发送器链和所述接收器链之间所经历的改变进行建模的频域消除传递函数的系数；并且

所述插值处理器被布置为估计关于所述第一波形缺少的频率的所述频域自干扰传递函数的系数以及关于所述第二波形缺少的频率的所述频域消除传递函数的系数。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，

所述自干扰传递函数对所述发送器链、所述接收器链执行的所述第一波形的处理以及所述第一波形从所述发送器链到所述接收器链的耦合进行建模；并且

所述消除传递函数对所述发送器链、所述接收器链和互连电路执行的所述第二波形的处理进行建模。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其中，所述插值处理器被布置为关于分别在所述第一波形中存在的相邻频率之间的频率来估计所述频域自干扰传递函数的所述系数。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的设备，其中，所述插值处理器被布置为关于分别在所述第二波形中存在的相邻频率之间的频率来估计所述频域消除传递函数的所述系数。

10.根据权利要求6至9中的任一项所述的设备，其中，所述系数处理单元被布置为从所述插值处理器接收估计的频域自干扰传递函数和估计的频域消除传递函数，所述系数处理单元被布置为使用所述估计的频域自干扰传递函数和所述估计的频域消除传递函数来计算所述自适应滤波器的所述均衡器系数。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述系数处理单元被布置为通过所述估计的频域自干扰传递函数负号除以所述估计的频域消除传递函数来计算所述自适应滤波器的滤波器系数。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述自适应滤波器单元被布置为基于所述发送器链中生成的传输信号来修改抽头瞬时信号，以使得修改后的抽头瞬时信号在被所述辅助发送器链完全处理时导致在所述接收器链的所述接收信号输入节点处接收的消除信号消除从所述发送器输出节点耦合到所述接收信号输入节点的所述传输信号。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述辅助发送器链包括所述自适应滤波器单元和发送器链处理级单元，所述辅助发送器链的所述辅助链输入节点在操作上连接到所述自适应滤波器单元，所述发送器链处理级单元被布置为根据所述发送器链的期望的调制方案来完成所述抽头瞬时信号的处理。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其中，使用所述均衡器系数配置的所述自适应滤波器被布置为修改所述抽头瞬时信号，以使得所述辅助发送器链在所述接收器链的所述接收信号输入节点处提供从所述发送器链的所述发送器输出节点耦合到所述接收器链的所述接收信号输入节点的所接收的传输信号的反相估计。

15.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的主动干扰消除设备的信号隔离控制设备，该设备还包括：

混合电路，该混合电路包括输入节点、输出节点、用于连接到天线的天线节点以及平衡节点；其中

所述接收信号输入节点在操作上连接到所述混合电路的所述输出节点；

所述发送器链输出节点在操作上连接到所述混合电路的所述输入节点；并且

从所述发送器链耦合到所述接收器链的所述波形被所述混合电路从所述混合电路的所述输入节点泄漏到所述混合电路的所述输出节点。

16.根据权利要求15所述的设备，该设备还包括：

平衡阻抗控制器，该平衡阻抗控制器具有在操作上连接到所述接收器链的输出的输入；以及

可变阻抗，该可变阻抗具有在操作上连接到所述平衡阻抗控制器的输出的控制输入，该可变阻抗还在操作上连接到所述混合电路的所述平衡节点。

17.一种包括根据权利要求1至14中的任一项所述的主动干扰消除设备的信号隔离控制设备，该设备还包括：

在操作上连接到所述发送器输出节点的发送天线；以及

在操作上连接到所述接收信号输入节点的接收天线。

18.一种包括根据权利要求15或16所述的信号隔离控制设备的双工设备。

19.一种无线收发器设备，该无线收发器设备包括根据权利要求1至14中的任一项所述的主动干扰消除设备、根据权利要求15、16或17所述的信号隔离控制设备、或者根据权利要求18所述的双工器设备。

20.一种通信装置，该通信装置包括根据权利要求1至14中的任一项所述的主动干扰消除设备、根据权利要求15、16或17所述的信号隔离控制设备、根据权利要求18所述的双工器设备、或者根据权利要求19所述的收发器设备。

21.一种主动地消除信号的双工通信的干扰的方法，该方法包括以下步骤：

提供接收器链；

提供发送器链；

提供包括自适应滤波器单元的辅助发送器链；

所述发送器链发送包括第一多个频率分离的信号的第一波形；

所述辅助发送器链基本上同时生成包括第二多个频率分离的信号的第二波形；

将所述第二波形施加在所述接收器链的输入处；

将所述第一波形从所述发送器链耦合到所述接收器链；

所述接收器链接收包括从所述发送器链耦合到所述接收器链的波形以及来自所述辅助发送器链的所述第二波形的复合波形；以及

所述第一波形不包括确定所述自适应滤波器的均衡器系数所需的在频率上与所述第二波形的所述第二多个频率分离的信号重合的任何信号。

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