CN113328760A - 基于多径反射的全双工被动消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多径反射的全双工被动消除方法及装置，其中该装置包括：金属覆铜板、发射天线和接收天线；其中，金属覆铜板放置于发射天线和接收天线连接线平行方位，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。本发明仅利用两根天线及一块外置反射板进行被动消除，并对两根天线之间的物理距离在理论上没有严格要求，突破了终端的物理尺寸限制，并降低了发送模块的复杂度。

Description

基于多径反射的全双工被动消除方法及装置

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及基于多径反射的全双工被动消除方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

对于全双工被动消除方法，现有的多天线的无线全双工通信系统，其或是需要多根天线以完成自干扰信号的叠加和消除，或是利用定向天线的辐射特性，或是需要一定的物理隔离以保证自干扰信号的衰减。上述方法，增加了发送模块的复杂度和物理尺寸。

发明内容

本发明实施例提供一种基于多径反射的全双工被动消除方法，该方法包括：

在发射天线和接收天线连接线平行方位放置金属覆铜板，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

本发明实施例还提供一种基于多径反射的全双工被动消除装置，该装置包括：

金属覆铜板、发射天线和接收天线；

其中，金属覆铜板放置于发射天线和接收天线连接线平行方位，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

本发明实施例中，与现有技术中需要多根天线以完成自干扰信号的叠加和消除，或是利用定向天线的辐射特性，或是需要一定的物理隔离以保证自干扰信号的衰减的技术方案相比，通过在发射天线和接收天线连接线平行方位放置金属覆铜板，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除，可以减少发送模块的复杂度和物理尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中基于多径反射的被动消除装置示意图；

图2为本发明实施例中基于多径反射的被动消除方法的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明实施例中基于多径反射的被动消除装置示意图，如图1所示，该装置包括：金属覆铜板、发射天线和接收天线；

其中，金属覆铜板放置于发射天线和接收天线连接线平行方位，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

本发明仅利用两根天线及一块外置反射板进行被动消除，并对两根天线之间的物理距离在理论上没有严格要求，突破了终端的物理尺寸限制，并降低了发送模块的复杂度(即不需要额外的发送天线，且适用于全向天线)。

本发明实施例中还提供了一种基于多径反射的全双工被动消除方法，如下面的实施例所述。由于该方法解决问题的原理与基于多径反射的全双工被动消除装置相似，因此该方法的实施可以参见基于多径反射的全双工被动消除装置的实施，重复之处不再赘述。

该基于多径反射的全双工被动消除方法包括：

在发射天线和接收天线连接线平行方位放置金属覆铜板，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

在本发明实施例中，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除，包括：

调整金属覆铜板相对于发射天线、接收天线的距离满足预设条件，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

在本发明实施例中，金属覆铜板相对于发射天线、接收天线的距离满足如下预设条件：

其中，d_LOS为发送天线和接收天线之间的视距距离，d₀为金属覆铜板与发射天线和接收天线所形成的平面之间的直线距离，λ为波长，k为任意正整数。

该装置及方法相比其他的被动消除方法，无需增加额外的发送天线，只需要依靠金属覆铜板。且d₀所需空间较小，整体发射节点所需尺寸较小。

在本发明实施例中，如图1所示，本装置及方法的核心思路是利用电磁波的反射特性，使用金属覆铜板创造一条自干扰信号的反射信号。

如图1和图2所示，θ_i为自干扰信号的入射角，θ_r为反射角，d_LOS为发送天线和接收天线之间的视距距离，d₀为反射板与发射天线和接收天线所形成的平面之间的直线距离，E_LOS为自干扰信号的电场强度，E_r为反射信号的电场强度，E_Total为自干扰信号和反射信号叠加产生的信号的信号强度。

其中E_r＝ΓE_i，其中Γ的值分为两种情况考虑，即电场在入射平面内及电场垂直于入射平面。对于电场在入射平面内的情况：

对于电场垂直于入射平面的情况：

其中，η为对应介质的固有阻抗。从麦克斯韦公式边界条件可以推出：

θ_i＝θ_r (1.3)

即

在理论分析时，假设金属覆铜板为理想导体，这样所有的入射能量都会被返回到原介质中，并没有能量损失。此时，电场在入射波平面时，边界条件为：

E_i＝E_r (1.4)

电场垂直于入射波平面：

E_i＝-E_r (1.5)

对于本发明提出的场景，易判断出，电场为垂直于入射波平面的，即Γ＝-1。即自干扰信号在经过反射后其相位产生了翻转。因此，在理论上，只需要满足：

其中，θ_Δ为相位差，Δd为距离差，即Δd＝d_r-d_LOS，d_r为反射信号到达接收天线所经过的距离，λ为波长，k为任意正整数。从图2可以看出：

由于d_r在实际中无法具体调整，用d₀和d_LOS表示，即：

将式(3.7)和式(3.8)代入到式(3.6)中，可得：

整理可得：

只要调整收发天线和反射板的位置以满足上式即可使自干扰信号及其反射信号在接收天线出叠加以进行被动消除。

下面讨论在整个平面区域，叠加信号的电场强度及叠加信号功率强度。假设在距离发送天线距离为d处的参考电场强度为E_d。在t时刻，直射路径下的自干扰信号场强为：

其中，ω_c＝2πf_c为载波的频率对应的角速度，c为电磁波的传播速度。对于反射信号，其场强为：

对于叠加信号E_Total，其场强为：

对于同一节点，由于d₀和d_LOS都是厘米数量级，对于信号功率的衰减影响可以忽略不计，那么可以认为：

故，式(3.3)可以写为：

当

时，两信号在接收天线处叠加，即：

即：

叠加后的接收信号功率为：

可以看出，叠加后的混合信号的功率是Δd，即d_r，d_LOS的函数。另外，从本公式也可以看出

时，P_Total值最小，即

这与前述理论分析的结论是一致的。

本发明实施例中，与现有技术中需要多根天线以完成自干扰信号的叠加和消除，或是利用定向天线的辐射特性，或是需要一定的物理隔离以保证自干扰信号的衰减的技术方案相比，通过在发射天线和接收天线连接线平行方位放置金属覆铜板，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除，可以减少发送模块的复杂度和物理尺寸。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于多径反射的全双工被动消除方法，其特征在于，包括：

在发射天线和接收天线连接线平行方位放置金属覆铜板，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

2.如权利要求1所述的基于多径反射的全双工被动消除方法，其特征在于，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除，包括：

调整金属覆铜板相对于发射天线、接收天线的距离满足预设条件，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

3.如权利要求1所述的基于多径反射的全双工被动消除方法，其特征在于，金属覆铜板相对于发射天线、接收天线的距离满足如下预设条件：

其中，d_LOS为发送天线和接收天线之间的视距距离，d₀为金属覆铜板与发射天线和接收天线所形成的平面之间的直线距离，λ为波长，k为任意正整数。

4.一种基于多径反射的全双工被动消除装置，其特征在于，包括：金属覆铜板、发射天线和接收天线；

其中，金属覆铜板放置于发射天线和接收天线连接线平行方位，使用金属覆铜板产生一条自干扰信号的反射信号，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

5.如权利要求4所述的基于多径反射的全双工被动消除装置，其特征在于，调整金属覆铜板相对于发射天线、接收天线的距离满足预设条件，通过所述自干扰信号的反射信号实现全双工被动消除。

6.如权利要求5所述的基于多径反射的全双工被动消除装置，其特征在于，金属覆铜板相对于发射天线、接收天线的距离满足如下预设条件：

其中，d_LOS为发送天线和接收天线之间的视距距离，d₀为金属覆铜板与发射天线和接收天线所形成的平面之间的直线距离，λ为波长，k为任意正整数。

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