CN113632382B - 用于全双工或半双工收发器的射频前端及其通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于无线通信的射频(RF)前端，特别地，用于半双工、全双工和/或频分双工收发器。本发明的RF前端尤其是基于正交平衡功率放大器(QBPA)。RF前端包括天线端口，用于向天线输出发射信号以及从天线接收接收信号；接收端口，用于向信号处理部分输出接收信号。进一步地，RF前端包括消除输入信号发生器，用于生成消除输入信号并向QBPA输出消除输入信号；并且，包括QBPA，配置为：在第一端口或第四端口处接收发射输入信号，从消除输入信号发生器接收消除输入信号，以及在与天线端口连接的第二端口处接收接收信号。

Description

用于全双工或半双工收发器的射频前端及其通信方法
技术领域
本发明涉及用于无线通信的射频(radio frequency，RF)前端，特别是用于半双工(half duplex，HD)、全双工(full duplex，FD)和/或频分双工(frequency divisionduplex，FDD)收发器。相应地，本发明还涉及具有多模RF前端的收发器。本发明的RF前端尤其是基于正交平衡功率放大器(quadrature balanced power amplifier，QBPA)。
背景技术
在发射和接收(transmit and receive，T/R)天线无线通信场景中，需要保护接收路径中的低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)免受发射信号泄漏(TX泄漏)影响。在大多数场景中，保护LNA所需的最小T/R隔离为约30dB。对于同时发射接收(simultaneoustransmit receive，STR)天线无线通信场景，诸如没有双工器的FD或FDD，需要50-60dB的最小T/R隔离。因此，需要一种收发自干扰消除(self interference cancellation，SIC)机制用于STR无线系统。
这种SIC的常规实现是在功率放大器(power amplifier，PA)的输出端实现的，即在发射(TX)输出和接收(RX)输入之间实现的，因此它们“装载”了TX和RX通道，从而造成了功率效率和信噪比的损耗。图11概念性地示出了常规SIC实现的示例，这在无线通信应用中是很常见的。SIC单元在PA输出处(即“PA之后)”)实现。特别地，SIC单元的输入信号是来自PA的输出信号。这样的实现既引起了功率效率损耗又降低了信噪比。
图12示出了改进的正交平衡功率放大器(QBPA)RF前端(RF front end，RFFE)的第一示例。特别地，该示例基于具有不等发射路径(不等的PAA和PAB)的改进的QBPA。这种三端口版本的RFFE包括TX输入端口、RX输出端口和天线TR/RX端口。这种改进能够灵活地在接收路径中创建前馈TX消除信号，该信号具有适当的幅度并且与从天线反射的TX信号反相。因此，第一个示例实现了具有内置SIC功能的双模RF前端，从而增加发射端口和接收端口之间的隔离。
但是，第一示例要求同时控制PAA和PAB的两个PA路径的幅度和相位，这给前端设计增加了相当大的复杂性。而且，第一示例在宽带信号的隔离方面受到限制，但是这种宽带信号的使用受到高度关注。
图13因此示出了改进的QBPA RFFE的第二示例。这种四端口版本增加了SIC输入端口。它利用了QBPA结构，并采用两条相同的发射路径(PAA＝PAB)。以这种方式，在通过两条相同路径的增益进行归一化之后，前馈消除信号从先前未使用的第四个端口注入。消除信号将在接收端口重建，以消除从天线反射的发射信号。
发明内容
鉴于上述缺点和示例，本发明的实施例旨在提供一种改良的多模RF前端。特别地，目的是设计一种多模RF前端，具有提高的SIC实现的功率效率。多模RF前端应当易于集成，例如，易于集成在芯片和/或PCB上，并且应当具有较低的SIC信噪比降级。
该目的通过所附独立权利要求中提供的实施例实现。实施例的有利实现方式在从属权利要求中被进一步定义。
特别地，实施例可以针对任一版本并且主要针对4端口的改进QBPA生成一个或多个SIC信号。所有新的实施例都以“PA之前(pre-PA)”的方式生成SIC信号，并重用QBPA功率放大器以放大SIC信号以及TX信号。这极大地提高了SIC实现的效率，并将信噪比损失降至最小。
本发明的第一方面提供了一种用于无线通信的RF前端，包括：天线端口，用于向天线输出发射信号以及从所述天线接收接收信号；接收端口，用于向信号处理部分输出该接收信号；消除输入信号发生器，用于生成消除输入信号并向QBPA输出该消除输入信号；以及QBPA包括第一、第二、第三和第四端口，其中QBPA配置为：在第一端口或第四端口处接收发射输入信号，在与天线端口连接的第二端口处接收接收信号，从消除输入信号发生器接收消除输入信号，放大发射输入信号和消除输入信号，由发射输入信号生成发射信号并在第二端口处输出发射信号，由消除输入信号生成消除信号并在与接收端口连接的第三端口处输出消除信号和接收信号。
消除输入信号由消除输入信号发生器以“在PA之前”方式生成。特别地，消除输入信号被输出至QBPA，因此，QBPA一起放大(一个或多个)SIC信号和(一个或多个)TX信号。消除信号在第三端口被重新构建，从而可以消除在发射模式操作时在第三端口引起的泄漏信号(TX泄漏)。特别地，消除信号可以消除由天线反射的发射信号(TX天线反射)。第一方面的四端口RF前端通过重用放大器实现了多模操作，特别是降低了SIC功耗。
在第一方面的实现形式中，消除输入信号发生器包括SIC滤波器。
可选地，SIC滤波器可以用于抑制TX干扰，即，TX泄漏，以及TX信号天线反射。
在第一方面的实现形式中，消除输入信号发生器配置为基于在第一或第四端口处接收的发射输入信号和/或SIC信号生成消除输入信号。
以这种方式，无需提供额外的信号来构建消除输入信号。替代地，也可以将额外的SIC信号注入消除输入信号发生器以形成消除输入信号。
在第一方面的实现形式中，消除输入信号发生器配置为以如下方式生成消除输入信号：消除信号消除当发射信号从第二端口输出时在第三端口处引起的泄漏信号。
相应地，第一方面的RF前端的T/R隔离特性被提高。进一步地，通过调整消除输入信号，T/R隔离可以适应不同的泄漏机制。因此，第一方面的RF前端提供了很大的灵活性。
在第一方面的进一步实现形式中，QBPA包括第一耦合器，配置为将从QBPA的第一或第四端口接收的输入信号分为第一部分和第二部分，在该第一部分和第二部分之间具有90°的相位差，其中该输入信号是发射输入信号或消除输入信号；第一放大器，配置为放大输入信号的第一部分并将输入信号的放大的第一部分输出至第二耦合器；第二放大器，配置为放大输入信号的第二部分并将输入信号的放大的第二部分输出至第二耦合器；以及，第二耦合器，配置为对输入信号的放大的第一和第二部分进行组合，并在QBPA的第二和第三端口处分别形成第一和第二输出信号。
QBPA包括两个功率放大器。可选地，第一放大器和第二放大器可以提供不同的增益。替代地，第一放大器的放大倍数可以与第二放大器的放大倍数相同。
在第一方面的进一步实现形式中，第一耦合器的输入信号包括发射输入信号，其中第二耦合器配置为对发射输入信号的放大的第一和第二部分进行组合，使得它们在第二端口处建设性地形成发射信号，并在第三端口处破坏性地彼此消除。
因此，向第三端口(即，朝向用于处理接收信号的信号处理部分)的发射信号泄漏被减少或甚至不存在(需要注意的是(还)没有考虑发射信号的天线反射)。
在第一方面的进一步实现形式中，消除输入信号发生器包括布置在第一耦合器和第一放大器之间的第一SIC滤波器，和布置在第一耦合器和第二放大器之间的第二SIC滤波器，其中第一SIC滤波器配置为：从第一耦合器接收输入信号的第一部分，生成第一消除输入信号，以及向第一放大器输出第一消除输入信号；第二SIC滤波器配置为：从第一耦合器接收输入信号的第二部分，生成第二消除输入信号，以及向第二放大器输出第二消除输入信号。
通过在每个PA输入处实施两个独立的模拟SIC滤波器可以获得最大的SIC自由度。但是这可能无法提供最小的外形尺寸(form factor)或效率，尤其是对于无源延迟线SIC，或者对于有源SIC滤波器可能产生噪声和非线性。
在第一方面的进一步实现形式中，第二耦合器进一步配置为对放大的第一和第二消除输入信号进行组合，使得它们在第三端口处建设性地形成消除信号，并在第二端口处破坏性地彼此消除。
第三端口处的消除信号可以消除任何T/R泄漏，例如天线处发射信号的反射，该发射信号在第三端口处重建。
在第一方面的进一步实现形式中，RF前端进一步包括拆分器，消除输入信号发生器包括第三SIC滤波器，其中拆分器配置为：接收发射输入信号，将发射输入信号拆分成第三和第四部分，将发射输入信号的第三部分输出至第三SIC滤波器并且将发射输入信号的第四部分输出至与第一耦合器连接的QBPA的第四端口；以及，第三SIC滤波器配置为：从拆分器接收发射输入信号的第三部分，生成消除输入信号，以及将消除输入信号输出至第一耦合器。
可选地，TX输入信号可以被拆分成两个不同的QBPA输入。TX信号可能在功率上较高，可以在SIC信号通过模拟SIC滤波器之后将其馈送至其他输入。这种替代设计可能更适合于有源SIC滤波。
在第一方面的进一步实现形式中，RF前端进一步包括同相正交数模转换器(IQDAC)、IQ基带处理组件(IQ BB)、以及第一和第二混合器，并且消除输入信号发生器包括BBSIC滤波器，其中IQ DAC配置为接收数字信号，将数字信号转换成模拟信号，以及向IQ BB输出该模拟信号；IQ BB配置为从IQ DAC接收模拟信号，由该模拟信号生成BB信号，并向BBSIC滤波器和第一混合器输出该BB信号；BB SIC滤波器配置为从IQ BB接收BB信号，由BB信号生成BB消除输入信号，以及向第二混合器输出BB消除输入信号；第一混合器配置为从IQBB接收BB信号，将BB信号与低频信号混合以形成发射输入信号，并将发射输入信号输出至QBPA的第四端口；第二混合器配置为从BB SIC滤波器接收BB消除输入信号，将BB消除输入信号与低频信号混合以形成消除输入信号，并将消除输入信号输出至QBPA的第一端口。
RF SIC滤波器的实现在物理上可能太大和/或在一些应用中过于复杂。因此，如本实现形式中所述，简单的模拟基带(BB)SIC的实现可以上变频到RF。复数低频信号用于生成发射输入信号和抵消输入信号。
在第一方面的进一步实现形式中，QBPA配置为：在第一端口处从消除输入信号发生器接收消除输入信号，以及在第四端口处接收发射输入信号。
TX链和SIC链可以是分开的。特别地，可以将消除输入信号馈送到QBPA的一个端口，并且可以将发射输入信号馈送到QBPA的另一个端口。
在第一方面的进一步实现形式中，第二耦合器进一步配置为对消除输入信号的放大的第一和第二部分进行组合，使得它们在第三端口处建设性地形成消除信号，并在第二端口处破坏性地彼此消除。
本发明的第二方面提供了一种FD或HD收发器，包括根据第一方面或其实现形式中的任一种的RF前端，和与该RF前端的天线端口连接的发射和接收天线。
相应地，第二方面的收发器实现了第一方面的RF前端的优点和效果。
在第二方面的实现形式中，如果TX链和SIC链是分开的，收发器进一步包括数字基带处理模块、数字前端和模拟基带及RF处理模块，其中，数字基带处理模块配置为：接收频域信号，由频域信号生成第一和第二序列，并向数字前端输出第一和第二序列；数字前端配置为：从数字基带处理模块接收第一和第二序列，转换接收的第一和第二序列，并且向模拟基带及RF处理模块输出转换的第一和第二序列；以及，模拟基带及RF处理模块配置为：从数字前端接收转换的第一和第二序列，由转换的第一序列生成消除输入信号，并将消除输入信号输出至RF前端中的QBPA的第一端口，并且由转换的第二序列生成发射输入信号，并将发射输入信号输出至RF前端中的QBPA的第四端口。
模拟SIC滤波器的实现在物理上可能太大和/或在一些应用中过于复杂。因此，如本实现形式中所述，简单的数字BB SIC实现可以上变频到RF。在数字信号处理过程之后，数字信号可以被转换为包括发射输入信号和消除输入信号的RF信号。
在第二方面的实现形式中，数字基带处理模块进一步配置为转换频域信号和SIC系数的混合以形成第一序列。
在第二方面的另一实现形式中，第一序列与第二序列相同，并且数字前端进一步配置为在转换接收的第一序列之前对其进行滤波。
本发明的第三方面提供了一种用于使用RF前端执行无线通信的方法，所述方法包括：经由RF前端的天线端口向天线提供发射信号以及从天线接收接收信号，使用消除输入信号发生器以：生成消除输入信号，并向正交平衡功率放大器(QBPA)输出消除输入信号，使用所述QBPA，以：在第一端口或第四端口处接收发射输入信号，在与天线端口连接的第二端口处接收接收信号，从消除输入信号发生器接收消除输入信号，放大发射输入信号和消除输入信号，由发射输入信号生成发射信号并在第二端口处输出发射信号，由消除输入信号生成消除信号，并在第三端口处输出消除信号和接收信号；以及，经由与第三端口连接的接收端口向信号处理部分输出接收信号。
第三方面的方法可以以根据针对上述第一方面描述的实现形式的实现形式进行发展。通过第三方面的方法及其实现形式，从而实现了第一方面的RF前端及其各种实现形式的优点和效果。
必须注意的是，本申请中描述的所有设备、元件、单元和装置都可以在软件或硬件元件或其任何种类的组合中实现。由本申请中描述的各个实体执行的所有步骤以及描述为由各个实体执行的功能旨在表示各个实体适于或配置为执行各个步骤和功能。即使在以下特定实施例的描述中，将由外部实体执行的特定功能或步骤未反映在执行该特定步骤或功能的实体的特定详细元件的描述中，本领域技术人员应当清楚的是，这些方法和功能可以在相应的软件元件或硬件元件，或其任何种类的组合中实现。
附图说明
本发明的上述方面和实现形式将在以下关于附图的具体实施例的描述中进行解释，其中：
图1示出了根据本发明实施例的多模RF前端。
图2示出了根据本发明实施例的多模RF前端。
图3示出了根据本发明实施例的多模RF前端。
图4示出了根据本发明实施例的多模RF前端。
图5示出了根据本发明实施例的多模RF前端。
图6示出了根据本发明实施例的多模RF前端。
图7示出了根据本发明实施例的收发器(FD、FDD或HD)。
图8示出了根据本发明实施例的收发器(FD、FDD或HD)。
图9示出了根据本发明实施例的收发器(FD、FDD或HD)。
图10示出了根据本发明实施例的方法。
图11概念性地示出了常规SIC实现的示例。
图12示出了改进的QBPA RF前端的示例。
图13示出了改进的QBPA RF前端的另一示例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的RF前端100。该RF前端100特别是多模RF前端，适用于HD、FD和FDD无线通信，例如在HD、FD或FDD收发器中。
RF前端100具有天线端口101，天线200可以与该天线端口101连接。天线端口101用于(在发射模式)向天线200输出发射信号102，并且同时或不同时地(在接收模式)从天线200接收接收信号103。
RF前端100还具有接收端口104，包括信号处理部分300的接收路径可以与该接收端口104连接。接收端口104用于将从天线200经由天线端口101接收的接收信号103输出至信号处理部分300。
RF前端100还具有消除输入信号发生器105。该消除输入信号发生器105生成消除输入信号106，并将消除输入信号106输出至RF前端100的QBPA 107。
因此，RF前端100进一步具有QBPA 107。该QBPA 107充当T/R隔离级并允许STR。QBPA 107包括四个端口，即第一端口108、第二端口109、第三端口110和第四端口111。第二端口109与天线端口101连接，即，其用于向天线200提供发射信号102以及从天线200接收接收信号103。第三端口110与接收端口104连接，即，其用于向信号处理部分300提供接收信号103.。
QBPA 107特别是配置为在第一端口108处或在第四端口111处接收发射输入信号112，并从消除输入信号发生器105接收消除输入信号106。消除输入信号106可以在第一端口108处或在第四端口111处被接收，或者可以在QBPA 107中的其他端口处被接收。例如，消除输入信号106可以被注入到QBPA 107的内部单元。另外，QBPA 107配置为在第二端口110处接收接收信号103。
QBPA 107配置为放大发射输入信号112和消除输入信号106。应当理解的是，消除输入信号106是在PA输入之前生成的，因此可以与发射输入信号112一起被放大。
QBPA 107进一步配置为由发射输入信号112生成发射信号102并将其在第二端口109处输出；由消除输入信号106生成消除信号113并且将其在第三端口110处输出；以及，在第三端口处输出在第二端口110处接收的接收信号103。
相应地，在发射模式中，发射信号102被生成(由虚线112→102指示)并且被提供至天线200。另外，消除信号113被生成(由虚线106→113指示)并且被提供至信号处理部分。可选地，SIC滤波器可以用于生成消除输入信号106。可选地，消除输入信号发生器105可以配置为基于在第一端口108处或在第四端口111处接收的发射输入信号112和/或SIC信号生成消除输入信号106。特别地，消除信号113可以消除由输出至天线200的发射信号102引起的任何泄露，例如，在天线200处发射信号102的反射，这些反射被反射回天线端口101/第二端口109，或者可以消除导致第二端口109和第三端口110之间其他TX信号“泄露”现象的任意其他缺陷。在接收模式，接收信号103从第二端口109被传送至第三端口110(由点线指示)，并且被提供至信号处理部分300。如上所述，发射模式和接收模式可以同时设置。
图2示出了根据本发明实施例的多模RF前端100，其基于图1所示的RF前端100。相应地，相同的元件被提供了相同的附图标记。特别地，图2示出了发射信号102是如何由发射输入信号112生成的，以及消除信号113是如何由“PA之前”的消除输入信号生成的。为此，QBPA 107包括第一耦合器1071、第一放大器1072a、第二放大器1072b和第二耦合器1073。第一耦合器1071、第一放大器1072a和第二耦合器1073构成第一信号路径的至少一部分，并且第一耦合器1071、第二放大器1072b和第二耦合器1073构成第二信号路径的至少一部分。相应地，将第一放大器1072a布置在第一信号路径中，将第二放大器1072b布置在第二信号路径中。
第一耦合器1071配置为将从第一端口108或第四端口111接收的输入信号分为第一部分和第二部分。特别地，输入信号是发射输入信号112或消除输入信号106。对于信号112或106中的任一信号，由此在第一部分和第二部分之间产生90°的相位差。第一放大器1072a配置为放大第一部分，第二放大器1072b配置为放大第二部分。第二耦合器1073进一步配置为对输入信号的放大的第一和第二部分进行组合，分别在第二端口109和第三端口110处形成第一和第二输出信号。从而，放大的第一和第二发射输入信号部分被组合，使得它们在第二端口109处建设性地形成发射信号102，并在第三端口110处破坏性地彼此消除。以这种方式，由发射输入信号112生成发射信号102，并且该发射信号102仅在第二端口109处被输出至天线200。
图3示出了根据本发明实施例的多模RF前端100，其基于图1和/或图2所示的RF前端100。消除输入信号发生器105可以包括布置在第一耦合器1071和第一放大器1072a之间的第一SIC滤波器1051，和布置在第一耦合器1071和第二放大器1072b之间的第二SIC滤波器1052。
特别地，第一SIC滤波器1051配置为从第一耦合器1071接收输入信号的第一部分。第一SIC滤波器1051进一步配置为生成第一消除输入信号，并将该第一消除输入信号输出至第一放大器1072a。相似地，第二SIC滤波器1052配置为从第一耦合器1071接收输入信号的第二部分。第二SIC滤波器1052进一步配置为生成第二消除输入信号，并将该第二消除输入信号输出至第二放大器1072b。
以这种方式，第一消除输入信号和第二消除输入信号被分别馈送至第一放大器1072a和第二放大器1072b。然后，放大的第一和第二消除输入信号在第二耦合器1073中被组合。特别地，第二耦合器1073进一步配置为对放大的第一和第二消除输入信号进行组合，使得它们在第三端口110处建设性地形成消除信号113并且在第二端口109处破坏性地彼此消除。进一步地，还是以这种方式，消除信号113由第一和第二消除输入信号生成，并且仅在第三端口110处被输出至信号处理部分300(此处包括LNA)。应当理解的是，1051和1052均生成不同的信号，而且都包括TX和消除信号。与所有其他情况一样，之后每个放大器放大TX和SIC信号的不同“混合”版本。从图2可以看出，PA1和PA2的输入包括提到的两个TX和SIC信号但是以不同相位的组合，使得通过1073在109处实现TX加和(在109处相减)，同时通过1073在110处SIC相加(当然，在109处相减)。对于这里的所有实施例都是如此。
通过在每个PA输入端处实施两个独立的SIC滤波器(例如，模拟SIC滤波器)可以获得最大的SIC自由度。但是这可能无法提供最小的外形尺寸或效率，尤其是对于无源延迟线SIC。对于有源SIC滤波器也可能产生噪声和非线性。
图4示出了根据本发明实施例的多模RF前端100，其同样基于图1和/或图2所示的RF前端100。可选地，RF前端100进一步包括拆分器114，消除输入信号发生器105包括第三SIC滤波器1053。拆分器114配置为接收发射输入信号112并将其拆分成第三和第四部分。拆分器114进一步配置为将发射输入信号112的第三部分输出至第三SIC滤波器1053。拆分器114进一步配置为将发射输入信号112的第四部分输出至与第一耦合器1071连接的QBPA107的第四端口。
发射输入信号112的第四部分被馈送至QBPA 107。相应地，将基于发射输入信号112的第四部分构建发射信号102。
第三SIC滤波器1053配置为从拆分器114接收发射输入信号112的第三部分。第三SIC滤波器1053进一步配置为生成消除输入信号106并将其输出至与第一耦合器1071连接的QBPA 107的第一端口108。以这种方式，消除输入信号106也被馈送至QBPA 107。相应地，将基于消除输入信号106构建消除信号113。
应当理解的是，替代地，TX信号可以被分为两个不同的QBPA输入。TX信号在功率上较高，SIC信号将在通过模拟SIC滤波器之后被馈送至其他输入。这种替代方法可能更适合于有源SIC滤波设计。
图5示出了根据本发明实施例的多模RF前端100，其同样基于图1和/或图2所示的RF前端100。可选地，RF前端100进一步包括IQ DAC 115、IQ BB 116、以及第一混合器117a和第二混合器117b。消除输入信号发生器105包括BB SIC滤波器1054。IQ DAC 115配置为接收数字信号并将其转换成模拟信号，以及将该模拟信号输出至IQ BB。相应地，IQ BB 116配置为从IQ DAC 115接收该模拟信号。IQ BB 116进一步配置为由模拟信号生成BB信号，并将BB信号输出至BB SIC滤波器1054和第一混合器117a。BB SIC滤波器1054配置为从IQ BB 116接收BB信号，由BB信号生成BB消除输入信号，以及将BB消除输入信号输出至第二混合器117b。
另外，本实施例中提供了复数低频信号。第一混合器117a配置为从IQ BB 116接收BB信号。第一混合器117a进一步配置为将BB信号与该低频信号混合以形成发射输入信号112，并将发射输入信号112输出至QBPA 107的第四端口111。第二混合器117b配置为从BBSIC滤波器1054接收BB消除输入信号。第二混合器117b还配置为将BB消除输入信号与该低频信号混合以形成消除输入信号106，并将消除输入信号106输出至QBPA 107的第一端口108。
相应地，将分别基于馈送至QBPA 107的发射输入信号112和消除输入信号106构建发射信号102和消除信号113。
值得注意的是，RF SIC滤波器的实现在物理上可能太大和/或在一些应用中过于复杂。以这种方式，简单的模拟基带SIC实现可以如此所述上变频至RF。
图6示出了根据本发明另一实施例的多模RF前端100，其同样基于图1和/或图2所示的RF前端100。特别地，SIC链和TX链可以分别实现。
QBPA 107配置为在第一端口108处从消除输入信号发生器105接收消除输入信号106。QBPA 107还配置为在第四端口111处接收发射输入信号112。
模拟SIC滤波器的实现在物理上可能太大和/或在一些应用中过于复杂。因此，简单的数字BB SIC实现可以被设计为将数字信号上变频成RF信号。
可选地，根据之前的实施例，消除输入信号106被馈送至QBPA 107。在这种场景中，消除输入信号106将会通过第一耦合器1071，并被分为消除输入信号的第一和第二部分。第一和第二放大器1072a和1072b将进一步分别地放大消除输入信号的第一和第二部分。相应地，第二耦合器1073进一步配置为对消除输入信号的放大的第一和第二部分进行组合，使得它们在第三端口110处建设性地形成消除信号113，并在第二端口109处破坏性地彼此消除。进一步地，同样以这种方式，消除信号113由消除输入信号的第一和第二部分生成，并且仅在第三端口110处被输出至信号处理部分。
图7示出了根据本发明实施例的收发器700(FD、FDD或HD)，收发器700包括根据本发明实施例的RF前端100，特别是图1至图6中RF前端100中的一个。收发器700进一步包括与RF前端100的天线端口101连接的发射接收天线200。收发器700能够在HD、FD和/或FDD模式中操作，因为RF前端100是多模RF前端，并且具体地，可以经由天线200同时发射和接收信号。由于使用了RF前端100，从而大大减少了收发器700中的发射信号泄漏。
图8和图9均示出了针对分开的TX/SIC实现的数字全TX链实现。特别地，RF前端100是图6的RF前端100。
收发器700进一步包括数字基带处理模块701、数字前端702和模拟基带及RF处理模块703。数字基带处理模块701配置为接收频域信号，并由频域信号生成第一和第二时域序列。特别地，数字基带处理模块701可以在频域信号上执行快速傅里叶逆变换(inverseFast Fourier Transform，IFFT)。
数字基带处理模块701进一步配置为向数字前端702输出第一和第二序列。数字前端702配置为从数字基带处理模块701接收第一和第二序列。数字前端702还配置为转换接收的第一和第二序列，并将转换的第一和第二序列输出至模拟基带及RF处理模块703。可选地，数字前端702可以包括IQ DAC。
相应地，模拟基带及RF处理模块703配置为从数字前端702接收转换的第一和第二序列。模拟基带及RF处理模块703配置为由转换的第一序列生成消除输入信号106，并将消除输入信号106输出至RF前端100中的QBPA 107的第一端口108。接着，模拟基带及RF处理模块703进一步配置为由转换的第二序列生成发射输入信号112，并将发射输入信号112输出至RF前端100中的QBPA 107的第四端口111。以这种方式，发射输入信号112和消除输入信号106分别由数字信号构建。在下一级，发射输入信号112和消除输入信号106如之前实施例中所讨论的被馈送至RF前端100并进行相应的处理。
如图8所示，数字基带处理模块701进一步配置为转换频域信号和SIC系数的混合以形成第一序列。特别地，对频域信号执行IFFT以生成第二序列。同时，对频域信号和SIC系数的混合执行IFFT以生成第一序列。相应地，第一序列用于形成SIC信号，而第二序列用于形成TX信号。
在如图9所示的另一数字实现方式中，可选地，第一序列可以与第二序列相同。换句话说，时域信号经IFFT处理之后被馈送到数字前端702。数字前端702进一步配置为在对接收的经IFFT处理之后的时域信号进行转换之前先对其进行滤波。以这种方式，仅使用单次IFFT，SIC系数的应用代替了应用于时域信号的滤波器。
图10示出了根据本发明实施例的方法1000。方法1000是用于使用RF前端100执行无线通信，特别是图1至图6的之一中示出的RF前端100。方法1000包括步骤1001，经由RF前端100的天线端口101向天线200提供发射信号102以及从天线200接收接收信号103。进一步地，方法1000包括步骤1002，使用消除输入信号发生器生成消除输入信号并向QBPA 107输出消除输入信号，QBPA 107包括第一、第二、第三和第四端口。方法1000进一步包括使用QBPA 107以：执行步骤1003，在第一端口108或第四端口111处接收发射输入信号112；执行步骤1004，在与天线端口101连接的第二端口109处接收接收信号103；执行步骤1005，从消除输入信号发生器105接收消除输入信号106；执行步骤1006，放大发射输入信号112和消除输入信号106；执行步骤1007，由发射输入信号112生成发射信号102并在第二端口109处输出发射信号102；执行步骤1008，由消除输入信号106生成消除信号113；执行步骤1009，在第三端口110处输出消除信号113和接收信号103。最后，方法1000包括经由与第三端口110连接的端口104向信号处理部分201输出接收信号103。
综上所述，本发明实施例实现了多个好处。其优点是：
·RF前端可以被集成到芯片上，尤其是数字到RF配置。
·天线反射的宽带消除是可能的。
·实现了非常节能的SIC实现。
·实现了低SIC信噪比降级。
已经结合作为示例和实现方式的各种实施例描述了本发明。然而，通过对附图、本公开和独立权利要求的研究，可以实践要求保护的发明的本领域技术人员可以理解和实现其他变型。在权利要求以及描述中，词语“包括”不排除包括其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现权利要求中叙述的多个实体或项目的功能。事实是在相互不同的从属权利要求中所叙述某些措施并不表示这些措施的组合不能用于有利的实现方式。

Claims (17)

1.一种用于无线通信的射频RF前端(100)，包括：
天线端口(101)，用于向天线(200)输出发射信号(102)以及从所述天线(200)接收接收信号(103)；
接收端口(104)，用于向信号处理部分(300)输出所述接收信号(103)；
消除输入信号发生器(105)，用于生成消除输入信号(106)并向正交平衡功率放大器QBPA(107)输出所述消除输入信号(106)；以及
所述QBPA(107)，包括第一端口(108)、第二端口(109)、第三端口(110)和第四端口(111)，其中所述QBPA(107)配置为：
在所述第一端口(108)或所述第四端口(111)处接收发射输入信号(112)；
在与所述天线端口(101)连接的所述第二端口(109)处接收所述接收信号(103)；
从所述消除输入信号发生器(105)接收所述消除输入信号(106)；
放大所述发射输入信号(112)和所述消除输入信号(106)；
由所述发射输入信号(112)生成所述发射信号(102)并在所述第二端口(109)处输出所述发射信号(102)；
由所述消除输入信号(106)生成消除信号(113)并在与所述接收端口(104)连接的所述第三端口(110)处输出所述消除信号(113)和所述接收信号(103)。
2.根据权利要求1所述的RF前端(100)，其中
所述消除输入信号发生器(105)包括自干扰消除SIC滤波器。
3.根据权利要求1或2所述的RF前端(100)，其中
所述消除输入信号发生器(105)配置为基于在所述第一端口(108)或第四端口(111)处接收的所述发射输入信号(112)和/或SIC信号生成所述消除输入信号(106)。
4.根据权利要求1或2所述的RF前端(100)，其中
所述消除输入信号发生器(105)配置为以如下方式生成所述消除输入信号(106)：所述消除信号(113)消除当所述发射信号(102)从所述第二端口(109)输出时在所述第三端口(110)处引起的泄漏信号。
5.根据权利要求1所述的RF前端(100)，其中
所述QBPA(107)包括：
第一耦合器(1071)，配置为将从所述QBPA(107)的所述第一端口(108)或所述第四端口(111)接收的输入信号分为第一部分和第二部分，在所述第一部分和第二部分之间具有90°的相位差，其中所述输入信号是所述发射输入信号(112)或所述消除输入信号(106)；
第一放大器(1072a)，配置为放大所述输入信号的所述第一部分并将所述输入信号的放大的所述第一部分输出至第二耦合器(1073)；
第二放大器(1072b)，配置为放大所述输入信号的所述第二部分并将所述输入信号的放大的所述第二部分输出至所述第二耦合器(1073)；
所述第二耦合器(1073)，配置为对所述输入信号的放大的所述第一部分和放大的所述第二部分进行组合，以在所述QBPA(107)的所述第二端口(109)和第三端口(110)处分别地形成第一输出信号和第二输出信号。
6.根据权利要求5所述的RF前端(100)，其中所述第一耦合器(1071)的所述输入信号包括所述发射输入信号(112)，其中
所述第二耦合器(1073)配置为对所述发射输入信号(112)的放大的所述第一部分和放大的所述第二部分进行组合，使得它们在所述第二端口(109)处形成所述发射信号(102)，并在所述第三端口(110)处彼此消除。
7.根据权利要求5或6所述的RF前端(100)，其中
所述消除输入信号发生器(105)包括布置在所述第一耦合器(1071)和所述第一放大器(1072a)之间的第一SIC滤波器(1051)，和布置在所述第一耦合器(1071)和所述第二放大器(1072b)之间的第二SIC滤波器(1052)，
其中，所述第一SIC滤波器(1051)配置为：
从所述第一耦合器(1071)接收所述输入信号的所述第一部分，
生成第一消除输入信号，以及
向所述第一放大器(1072a)输出所述第一消除输入信号；
以及，所述第二SIC滤波器(1052)配置为：
从所述第一耦合器(1071)接收所述输入信号的所述第二部分，
生成第二消除输入信号，以及
向所述第二放大器(1072b)输出所述第二消除输入信号。
8.根据权利要求7所述的RF前端(100)，其中
所述第二耦合器(1073)进一步配置为对放大的所述第一消除输入信号和放大的所述第二消除输入信号进行组合，使得它们在所述第三端口(110)处形成所述消除信号(113)，并在所述第二端口(109)处彼此消除。
9.根据权利要求5或6所述的RF前端(100)，其中
所述RF前端(100)进一步包括拆分器(114)，所述消除输入信号发生器(105)包括第三SIC滤波器(1053)，
其中，所述拆分器(114)配置为：
接收所述发射输入信号(112)，
将所述发射输入信号(112)拆分为第三部分和第四部分，
将所述发射输入信号(112)的所述第三部分输出至所述第三SIC滤波器(1053)并且将所述发射输入信号(112)的所述第四部分输出至与所述第一耦合器(1071)连接的所述QBPA(107)的所述第四端口(111)；以及
所述第三SIC滤波器(1053)配置为：
从所述拆分器(114)接收所述发射输入信号(112)的所述第三部分，
生成所述消除输入信号(106)，以及
将所述消除输入信号(106)输出至与所述第一耦合器(1071)连接的所述QBPA(107)的所述第一端口(108)。
10.根据权利要求5或6所述的RF前端(100)，其中
所述RF前端(100)进一步包括同相正交数模转换器IQ DAC(115)、IQ基带处理组件IQBB(116)、第一混合器(117a)和第二混合器(117b)，并且
所述消除输入信号发生器(105)包括BB SIC滤波器(1054)，
其中，所述IQ DAC(115)配置为接收数字信号，将所述数字信号转换为模拟信号，以及向所述IQ BB(116)输出所述模拟信号；
所述IQ BB(116)配置为从所述IQ DAC(115)接收所述模拟信号，由所述模拟信号生成BB信号，并将所述BB信号输出至所述BB SIC滤波器(1054)和所述第一混合器(117a)；
所述BB SIC滤波器(1054)配置为从所述IQ BB(116)接收所述BB信号，由所述BB信号生成BB消除输入信号，以及将所述BB消除输入信号输出至所述第二混合器(117b)；
所述第一混合器(117a)配置为从所述IQ BB(116)接收所述BB信号，将所述BB信号与低频信号混合以形成所述发射输入信号(112)，并将所述发射输入信号(112)输出至所述QBPA(107)的所述第四端口(111)；
所述第二混合器(117b)配置为从所述BB SIC滤波器(1054)接收所述BB消除输入信号，将所述BB消除输入信号与所述低频信号混合以形成所述消除输入信号(106)，并将所述消除输入信号(106)输出至所述QBPA(107)的所述第一端口(108)。
11.根据权利要求1或2所述的RF前端(100)，其中
所述QBPA(107)配置为：
在所述第一端口(108)处从所述消除输入信号发生器(105)接收所述消除输入信号(106)，以及
在所述第四端口(111)处接收所述发射输入信号(112)。
12.根据权利要求9所述的RF前端(100)，其中
所述第二耦合器(1073)进一步配置为对所述消除输入信号(106)的放大的所述第一部分和放大的所述第二部分进行组合，使得它们在所述第三端口(110)处形成所述消除信号(113)，并在所述第二端口(109)处彼此消除。
13.一种全双工或半双工(700)收发器，包括
根据权利要求1至12中任一项所述的射频RF前端(100)，以及
与所述RF前端(100)的所述天线端口(101)连接的发射和接收天线(200)。
14.根据权利要求13所述的全双工或半双工收发器(700)，其中，所述RF前端(100)是根据权利要求11所述的RF前端(100)，
所述收发器(700)进一步包括数字基带处理模块(701)、数字前端(702)和模拟基带及RF处理模块(703)，
其中，所述数字基带处理模块(701)配置为：
接收频域信号，
由所述频域信号生成第一序列和第二序列，以及
向所述数字前端(702)输出所述第一序列和所述第二序列；
所述数字前端(702)配置为：
从所述数字基带处理模块(701)接收所述第一序列和所述第二序列，
转换接收的所述第一序列和所述第二序列，以及
向所述模拟基带及RF处理模块(703)输出转换的所述第一序列和所述第二序列；以及
所述模拟基带及RF处理模块(703)配置为：
从所述数字前端(702)接收转换的所述第一序列和转换的所述第二序列，
由转换的所述第一序列生成消除输入信号(106)，并将所述消除输入信号(106)输出至所述RF前端(100)中的QBPA(107)的第一端口(108)，并且
由转换的所述第二序列生成发射输入信号(112)，并将所述发射输入信号(112)输出至所述RF前端(100)中的所述QBPA(107)的第四端口(111)。
15.根据权利要求14所述的全双工或半双工收发器(700)，其中
所述数字基带处理模块(701)进一步配置为转换所述频域信号和SIC系数的混合以形成所述第一序列。
16.根据权利要求14所述的全双工或半双工收发器(700)，其中
所述第一序列与所述第二序列相同，并且
所述数字前端(702)进一步配置为在转换接收到的所述第一序列之前先对其进行滤波。
17.一种用于使用射频RF前端执行无线通信的方法(1000)，所述方法(1000)包括：
经由所述RF前端的天线端口向天线提供(1001)发射信号以及从所述天线接收接收信号，
使用(1002)消除输入信号发生器以：生成消除输入信号，并向正交平衡功率放大器QBPA输出所述消除输入信号，所述QBPA包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，
使用所述QBPA，以：
在所述第一端口或所述第四端口处接收(1003)发射输入信号，
在与所述天线端口连接的所述第二端口处接收(1004)所述接收信号，
从所述消除输入信号发生器接收(1005)所述消除输入信号，
放大(1006)所述发射输入信号和所述消除输入信号，
由所述发射输入信号生成(1007)所述发射信号并在所述第二端口处输出所述发射信号，
由所述消除输入信号生成(1008)所述消除信号，以及
在所述第三端口处输出(1009)所述消除信号和所述接收信号；以及
经由与所述第三端口连接的接收端口向信号处理部分输出(1010)所述接收信号。
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