DE102013102799B4

DE102013102799B4 - Agile und adaptive Sender-Empfänger-Isolation

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Publication number: DE102013102799B4
Application number: DE102013102799.7A
Authority: DE
Inventors: Osama Nafeth Alrabadi; Mikael Bergholz Knudsen; Gert F. Pedersen; Alexandru Daniel Tatomirescu; Mauro Pelosi; Samantha Caporal Del Barrio; Poul Olesen; Peter Bundgaard
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2033-03-20
Also published as: CN103326738A; CN103326738B; US20130244594A1; US8805300B2; DE102013102799A1

Abstract

Transceiver-System, aufweisend:einen Empfangspfad, der eine oder mehrere Empfangsantennen (202) aufweist, die dafür eingerichtet sind, ein erstes RF-Signal zu empfangen;einen Sendepfad, der eine Vielzahl von Sendeantennen (210) aufweist, die dafür eingerichtet sind, drahtlos ein zweites RF-Signal zu senden;wobei die Empfangsantennen (202) und die Sendeantennen (210) in derselben Mobilkommunikationsvorrichtung (200) angebracht sind; undein räumliches Filterelement (212), das dafür eingerichtet ist, Antennengewichte an die Sende- oder Empfangsantennen (210, 202) zu vergeben, wodurch bewirkt wird, dass die Sende- oder Empfangsantennen (210, 202) auf eine Weise arbeiten, die RF-Signale über einen oder mehrere Nullwinkel in einer oder mehreren entsprechenden Richtungen, die sich zwischen den Sende- und Empfangsantennen (210, 202) erstrecken, dämpft, ohne die RF-Signale in anderen Richtungen zu dämpfen, um dadurch Isolation zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad zu gewährleisten.

Description

Viele moderne drahtlose Kommunikationsvorrichtungen (beispielsweise Mobiltelefone, drahtlose Sensoren, PDA, RFID-Leser usw.) verwenden Transceiver, die sowohl einen Senderabschnitt, der dafür eingerichtet ist, Daten zu senden, als auch einen Empfängerabschnitt, der dafür eingerichtet ist, Daten über Funkfrequenzen zu empfangen, aufweisen.
Beispielsweise zeigt 1 einen Drahtloskommunikations-Transceiver 100 mit einem Sendepfad 102 und einem Empfangspfad 104. Zum Erreichen hoher Datenraten kann der Transceiver 100 dafür eingerichtet sein, in einem Vollduplexmodus zu arbeiten, in dem der Sendepfad 102 und der Empfangspfad 104 gleichzeitig arbeiten. Während des Betriebs im Vollduplexmodus verwendet der Sendepfad 102 typischerweise eine Trägerfrequenz, während der Empfangspfad 104 eine andere Trägerfrequenz (beispielsweise ein benachbartes Frequenzband) verwendet. Um eine Isolation zwischen dem Sendepfad 102 und dem Empfangspfad 104 bereitzustellen, kann ein Duplexer 106 sowohl den Sendepfad 102 als auch den Empfangspfad 104 mit einer gemeinsamen Antenne 108 koppeln.
Trotz der Verwendung verschiedener Frequenzen kann während des Betriebs des Transceivers 100 eine Intermodulationsverzerrung auftreten. Eine der häufigsten Quellen einer Intermodulationsverzerrung tritt auf, wenn ein gesendetes Signal 110 infolge einer begrenzten Isolation zwischen dem Sendepfad 102 und dem Empfangspfad 104 in den Empfangspfad 104 streut bzw. leckt. Sobald eine Intermodulationsverzerrung innerhalb des Empfangspfads 104 auftritt, ist es nicht möglich, sie von dem gewünschten Signal zu unterscheiden, und die Empfindlichkeit des Transceivers wird beeinträchtigt.
US 2007 / 201 575 A1 beschreibt ein System zum Minimieren von Effekten von Senderbeeinträchtigungen, dass einem MIMO-Sender ein Nullen von senderinduziertem Rauschen ermöglichen kann, indem mindestens ein Teil einer Vielzahl von gesendeten Signalen basierend auf einer Senderfehlervektorgröße (EVM) angepasst wird. Der Sender kann die Übertragung der Vielzahl von Signalen nach dem Nullabgleich ermöglichen.
US 2009 / 191876 A1 beschreibt, dass ein Prozessor in einer mobilen Vorrichtung verwendet werden kann, um eine Netzwerkverbindung mit einem Server in einem ersten Netzwerk herzustellen, während ein Anruf in einem zweiten Netzwerk unterstützt wird. Das mobile Gerät kann auch einen Transceiver enthalten, der Informationen von dem Server bezüglich der Netzwerkverbindung empfängt. Der Prozessor kann die Informationen, lokale Messungen oder beides verwenden, um zu bestimmen, ob der Anruf an das erste Netz übergeben werden soll.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche definiert. Bevorzugte vorteilhafte Ausführungen davon werden durch die Untermerkmale der abhängigen Ansprüche definiert.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Transceiver-System bereitgestellt, aufweisend: einen Empfangspfad, der eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist, die dafür eingerichtet sind, ein erstes RF-Signal zu empfangen; einen Sendepfad, der eine Vielzahl von Sendeantennen aufweist, die dafür eingerichtet sind, drahtlos ein zweites RF-Signal zu senden; und ein räumliches Filterelement, das dafür eingerichtet ist, Antennengewichte an die Sende- oder Empfangsantennen zu vergeben, wodurch bewirkt wird, dass die Sende- oder Empfangsantennen auf eine Weise arbeiten, die RF-Signale, die sich zwischen den Sende- und Empfangsantennen erstrecken, dämpft, ohne die RF-Signale in anderen Richtungen zu dämpfen, um dadurch Isolation zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad zu gewährleisten.
In einer Ausgestaltung können die Sendeantennen und die Empfangsantennen Breitbandantennen aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der Sendepfad einem ersten drahtlosen Kommunikationsstandard entsprechen und der Empfangspfad kann einem zweiten drahtlosen Kommunikationsstandard entsprechen.
In noch einer Ausgestaltung kann eine Anzahl der Vielzahl von Sendeantennen größer sein als eine Anzahl der einen oder mehreren Empfangsantennen.
In noch einer Ausgestaltung kann das räumliche Filter Folgendes aufweisen: eine lokale KanalErmittlungseinheit, die dafür eingerichtet ist, eine Umgebung von lokalen Kommunikationskanälen, die sich zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad erstrecken, zu bestimmen; und ein Strahlformungselement, das dafür eingerichtet ist, Daten, die der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle entsprechen, von der lokalen KanalErmittlungseinheit zu empfangen und auf der Basis dieser Empfangsantennengewichte an die Vielzahl von Empfangsantennen zu vergeben, um eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen, die das erste RF-Signal entlang einem Nullwinkel, der die Vielzahl von Sendeantennen aufweist, dämpft, ohne das erste RF-Signal über andere Winkel zu dämpfen.
In noch einer Ausgestaltung kann das räumliche Filter Folgendes aufweisen: eine lokale KanalErmittlungseinheit, die dafür eingerichtet ist, eine Umgebung lokaler Kommunikationskanäle, die sich zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad erstrecken, zu bestimmen; und ein Strahlformungselement, das dafür eingerichtet ist, Daten, die der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle entsprechen, von der lokalen KanalErmittlungseinheit zu empfangen und auf der Basis dieser Sendeantennengewichte an die Vielzahl von Sendeantennen zu vergeben, um eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen, die das zweite RF-Signal entlang einem Nullwinkel, der die eine oder mehreren Empfangsantennen aufweist, dämpft, ohne das zweite RF-Signal über andere Winkel zu dämpfen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Transceiver-System ferner aufweisen: einen Phasenverschiebungsteiler, der dafür eingerichtet ist, das zweite RF-Signal zu empfangen, um auf der Basis des zweiten RF-Signals ein erstes und zweites Ausgangssignal zu erzeugen, die zwischen ihnen eine Phasenverschiebung aufweisen, und das erste Ausgangssignal einer ersten Sendeantenne und das zweite Ausgangssignal einer zweiten Sendeantenne zuzuführen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Transceiver-System ferner aufweisen: eine adaptive Betätigungseinheit in Kommunikation mit der lokalen KanalErmittlungseinheit, wobei die adaptive Betätigungseinheit dafür eingerichtet ist, die an die Vielzahl von Sendeantennen vergebenen Sendeantennengewichte auf der Basis der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle dynamisch zu variieren.
In noch einer Ausgestaltung kann die adaptive Betätigungseinheit dafür eingerichtet sein, einen iterativen Algorithmus zu benutzen, der die Sendeantennengewichte variiert, bis die lokale KanalErmittlungseinheit eine minimale Energie des zweiten RF-Signals über dem Nullwinkel detektiert.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Mobilkommunikationseinrichtung bereitgestellt, aufweisend: einen Empfangspfad, der eine erste Anzahl von Empfangsantennen aufweist, die dafür eingerichtet sind, ein erstes RF-Signal zu empfangen; einen Sendepfad, der eine zweite Anzahl von Sendeantennen aufweist, die dafür eingerichtet sind, drahtlos ein zweites RF-Signal zu senden, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist; eine lokale KanalErmittlungseinheit, die dafür eingerichtet ist, eine Umgebung der sich zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad erstreckenden lokalen Kommunikationskanäle zu bestimmen; und ein Strahlformungselement, das dafür eingerichtet ist, Daten, die der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle entsprechen von der lokalen KanalErmittlungseinheit zu empfangen und auf der Basis dieser Antennengewichte an die erste Anzahl von Empfangsantennen oder die zweite Anzahl von Sendeantennen zu vergeben, um so eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen, die eine Amplitude von RF-Signalen, die sich zwischen der ersten Anzahl von Empfangsantennen und der zweiten Anzahl von Sendeantennen erstrecken, verringert.
In einer Ausgestaltung können die Sendeantennen und die Empfangsantennen Breitbandantennen aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die Mobilkommunikationseinrichtung ferner aufweisen: eine adaptive Betätigungseinheit in Kommunikation mit der lokalen KanalErmittlungseinheit, wobei die adaptive Betätigungseinheit dafür eingerichtet ist, die Antennengewichte auf der Basis der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle dynamisch zu variieren.
In noch einer Ausgestaltung können die Antennengewichte an die zweite Anzahl von Sendeantennen vergebene Sendeantennengewichte aufweisen, wobei die Sendeantennengewichte digitale komplexe Basisbandgewichte oder analoge komplexe Gewichte aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung können die analogen komplexen Gewichte mittels einer Vielzahl von jeweils mit der zweiten Anzahl von Sendeantennen verbundenen Phasenschiebern oder mittels Sendeantennen, die an variable reaktive Lasten angeschlossene parasitäre Antennen aufweisen, an die Sendeantennen vergeben werden.
In noch einer Ausgestaltung können die Antennengewichte Empfangsantennengewichte aufweisen, die an die erste Anzahl von Empfangsantennen vergeben werden, wobei die Empfangsantennengewichte analoge komplexe Gewichte aufweisen, die mittels eines oder mehrerer Vektormodulatoren vergeben werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Gewährleistung von Isolation zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad bereitgestellt, aufweisend: Betreiben einer Stromversorgung, um ein Transceiver-System mit Strom zu versorgen, das einen Sendepfad, der eine Vielzahl von Sendeantennen aufweist, und einen Empfangspfad, der eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist, aufweist; Betreiben der Empfangsantenne, um ein erstes RF-Signal zu empfangen; und Betreiben der Sendeantennen oder der Empfangsantennen auf eine Weise, die eine Amplitude von RF-Signalen, die sich zwischen den Sende- und Empfangsantennen erstrecken, verringert, ohne die RF-Signale in anderen Richtungen zu dämpfen, um dadurch Isolation zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad zu gewährleisten.
In einer Ausgestaltung kann das Betreiben der Sendeantennen Folgendes aufweisen: Bestimmen einer lokalen Kommunikationskanalumgebung zwischen den Sendeantennen und den Empfangsantennen; Bestimmen von Antennengewichten auf der Basis der lokalen Kommunikationskanalumgebung, die die Amplitude des zweiten RF-Signals über den Nullwinkel verringern; und Anwenden der Antennengewichte auf die Vielzahl von Sendeantennen oder die eine oder mehreren Empfangsantennen, um Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen: dynamisches Justieren der Antennengewichte als Reaktion auf Änderungen der lokalen Kommunikationskanalumgebung.
In noch einer Ausgestaltung kann die Anzahl der Vielzahl von Sendeantennen größer sein als eine Anzahl der einen oder mehreren Empfangsantennen.
In noch einer Ausgestaltung kann das erste RF-Signal einem ersten drahtlosen Kommunikationsstandard entsprechen und das zweite RF-Signal kann einem zweiten drahtlosen Kommunikationsstandard entsprechen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Transceiver-Systems mit einer Intermodulationsverzerrung im Empfangspfad.
2 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Transceiver-Systems, das dafür eingerichtet ist, einen hohen Grad einer Sender-Empfänger-Isolation durch Abschwächen lokaler gesendeter und/oder empfangener Signale bereitzustellen.
3A zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm einer Draufsicht eines Transceiver-Systems mit mehreren Sendeantennen, die dafür eingerichtet sind, einen hohen Grad einer Sender-Empfänger-Isolation durch Abschwächen gesendeter Signale, die zu einer oder mehreren Empfangsantennen gerichtet sind, bereitzustellen.
3B ist eine Graphik, die eine Amplitude des gesendeten Signals als Funktion eines Winkels zeigt.
3C zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm einer Draufsicht eines Transceiver-Systems mit mehreren Sendeantennen, die dafür eingerichtet sind, eine Amplitude der gesendeten Signale entlang getrennten Nullwinkeln zu verringern.
4 zeigt eine Draufsicht eines Transceiver-Systems mit einer symmetrischen Sendeantennentopologie, die dafür eingerichtet ist, gesendete Signale zu einer oder mehreren Empfangsantennen abzuschwächen.
5A zeigt eine dreidimensionale Ausführungsform eines Transceiver-Systems mit einer unter Verwendung von PIFA-Antennen implementierten symmetrischen Transceiver-Array-Topologie.
5B zeigt eine Graphik einer Frequenzantwort des in 5A dargestellten Transceiver-Systems.
6A zeigt ein Blockdiagramm eines Transceiver-Systems, das dafür eingerichtet ist, Sendeantennengewichte dynamisch anzupassen.
6B ist ein Flussdiagramm einer als Beispiel dienenden lokalen Trainingssequenz, die implementiert werden kann, um Änderungen in lokalen Kommunikationskanälen Rechnung zu tragen.
7 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Sendepfads, der dafür eingerichtet ist, eine analoge Strahlformung in einem Array von Sendeantennen zu implementieren.
8 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Sendepfads, der dafür eingerichtet ist, eine digitale Strahlformung in einem Array von Sendeantennen zu implementieren.
9 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Sendepfads, der dafür eingerichtet ist, eine analoge Strahlformung in einem Array von Sendeantennen zu implementieren.
10 ist ein Flussdiagramm eines als Beispiel dienenden Verfahrens zum Erzeugen eines räumlichen Filters, das eine Isolation zwischen einem Empfangspfad und einem Sendepfad bereitstellt.
11 zeigt ein Beispiel einer Mobilkommunikationsvorrichtung in der Art eines mobilen Handapparats gemäß der Offenbarung.
12 zeigt ein Beispiel eines Drahtloskommunikationsnetzes gemäß der Offenbarung.

Der beanspruchte Erfindungsgegenstand wird nun mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, worin überall gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um auf gleiche Elemente Bezug zu nehmen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erklärungszwecken zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis des beanspruchten Erfindungsgegenstands bereitzustellen. Es sollte jedoch verständlich sein, dass der beanspruchte Erfindungsgegenstand auch ohne diese spezifischen Einzelheiten verwirklicht werden kann.
RF-Intermodulationsverzerrungen treten typischerweise auf, wenn ein gesendetes Signal von einem Sendepfad aufgrund begrenzter Isolation zwischen dem Sende- und Empfangspfad in einen Empfangspfad leckt. Isolation zwischen den Wegen kann erzielt werden, indem man den Sendepfad und Empfangspfade mittels eines Duplexers mit einer gemeinsamen Antenne verbindet. Da Duplexer nicht abstimmbar sind, müssen moderne Mehrband-Sender/Empfänger einen eigenen Duplexer für jedes Band benutzen. Die Verwendung mehrerer Duplexer ist sperrig, kostspielig und verbraucht viel Strom. Als Alternative können separate Schmalbandantennen für Empfang und Übertragung von Signalen verwendet werden. Da Schmalbandantennen verlustbehaftet sind und keine gute Isolation gewährleisten können, ist die Isolation zwischen den separaten Antennen jedoch auf einen Betrag begrenzt, der praktisch unterhalb des zur Verhinderung von Intermodulationsverzerrungen benötigten liegt.
Dementsprechend wird hier ein Transceiver-System offenbart, das ein räumliches Filter benutzt, um einen hohen Grad der Isolation zwischen Empfangs- und Sendepfaden zu erzielen. Bei bestimmten Ausführungsformen weist das Transceiver-System separate Empfänger- und Senderantennenarrays auf. Das Empfängerantennenarray weist eine oder mehrere Empfangsantennen auf, die dafür eingerichtet sind, ein erstes Hochfrequenz- bzw. RF-Signal zu empfangen. Das Senderantennenarray weist eine Vielzahl von Sendeantennen auf, die dafür eingerichtet sind, drahtlos ein zweites RF-Signal zu senden. Eine lokale KanalErmittlungseinheit ist dafür eingerichtet, Daten, die der Umgebung lokaler Kommunikationskanäle (d.h. den Kommunikationskanälen zwischen den Sendeantennen und den Empfangsantennen) entsprechen, einem Strahlformungselement zuzuführen, das Strahlformungsfunktionalität in den Sende- und/oder Empfangsantennen ermöglicht (z.B. durch Verwendung von analogen oder digitalen Gewichten zum Variieren der durch die Sendeantennen erzeugten Strahlungscharakteristik), um so RF-Signale, die sich zwischen den Sendeantennen und den Empfangsantennen erstrecken, zu dämpfen. Durch Dämpfen von Signalen, die sich zwischen Sende- und Empfangsantennen erstrecken, wird ein hoher Grad der Isolation zwischen Sende- und Empfangspfaden erzielt.
2 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Transceiver-Systems 200, das dafür eingerichtet ist, einen hohen Grad einer Sender-Empfänger-Isolation durch Abschwächen gesendeter und/oder empfangener Signale bereitzustellen.
Das Transceiver-System 200 umfasst eine Mobilkommunikationsvorrichtung 220, die einen Empfangspfad und einen Sendepfad aufweist. Der Empfangspfad weist ein Empfangsantennen-Array 202 mit einer oder mehreren Empfangsantennen 202a - 202n auf, die dafür eingerichtet sind, ein erstes RF-Signal (ein empfangenes Signal) zu empfangen. Das empfangene Signal wird einer Empfangskette 204 zugeführt, die dafür eingerichtet ist, das empfangene Signal zu demodulieren und abwärts zu wandeln. Das abwärts gewandelte, demodulierte Signal wird einem digitalen Signalprozessor (DSP) 206 zugeführt. Der Sendepfad umfasst eine Sendekette 208, die dafür eingerichtet ist, vom DSP 206 empfangene Daten auf eine Trägerwelle zu modulieren und die modulierten Daten dann von einer Basisbandfrequenz zu einer Funkfrequenz (RF) aufwärts zu wandeln, wodurch ein zweites RF-Signal erzeugt wird. Das zweite RF-Signal wird einem Sendeantennen-Array 210 zugeführt, das mehrere Sendeantennen 210a - 210n aufweist, die dafür eingerichtet sind, das zweite RF-Signal (ein gesendetes Signal) drahtlos zu senden.
Ein räumliches Filterelement 212 ist dafür eingerichtet, die Sende- und/oder Empfangsantennen in einer solchen Weise zu betreiben, dass RF-Signale abgeschwächt werden, die zwischen lokalen Antennen innerhalb derselben Mobilkommunikationsvorrichtung 220 orientiert sind (d.h. Signale, die von einem Sendeantennen-Array 210 gesendet und von einem Empfangsantennen-Array 202 empfangen werden). Insbesondere betreibt das räumliche Filterelement 212 die Sende-/Empfangsantennen in einer solchen Weise, dass gesendete/empfangene RF-Signale über einen Nullwinkel abgeschwächt werden, der sich in Richtung der Empfangs-/Sendeantennen befindet. Durch Abschwächen von RF-Signalen, die zwischen lokalen Antennen orientiert sind, wird ein hoher Isolationsgrad zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad erreicht.
Beispielsweise ist das räumliche Filterelement 212 bei einigen Ausführungsformen dafür eingerichtet, die mehreren Sendeantennen 210a - 210n in einer solchen Weise zu betreiben, dass gesendete Signale über einen Nullwinkel, der in Richtung der lokalen Empfangsantennen 202a - 202n liegt, abzuschwächen (d.h. Signale abzuschwächen, die zu Empfangsantennen gesendet werden, die innerhalb derselben Mobilkommunikationsvorrichtung 220 enthalten sind wie die Sendeantennen 210a - 210n), ohne die gesendeten Signale über andere Winkel abzuschwächen. Gemäß anderen Ausführungsformen ist das räumliche Filterelement 212 dafür eingerichtet, die mehreren Empfangsantennen 202a - 202n in einer solchen Weise zu betreiben, dass empfangene Signale über einen Nullwinkel, der in Richtung lokaler Sendeantennen 210a - 210n liegt, abzuschwächen (d.h. Signale abzuschwächen, die von Sendeantennen empfangen werden, die in derselben Mobilkommunikationsvorrichtung 220 enthalten sind wie die Empfangsantennen 202a - 202n), ohne die empfangenen Signale über andere Winkel abzuschwächen. Durch Abschwächen gesendeter Signale in Richtung der Empfangsantennen 202a - 202n oder empfangener Signale in Richtung der Sendeantennen 210a - 210n wird ein hoher Isolationsgrad zwischen Sende- und Empfangspfaden erreicht.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist das räumliche Filterelement 212 eine Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 und ein Strahlformungselement 216 auf. Die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 ist dafür eingerichtet, eine Umgebung lokaler Kommunikationskanäle 218 zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad zu bestimmen. Mit anderen Worten bestimmt die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 eine Wirkung gesendeter Signale auf eine Empfangsantenne 202. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 ein Speicherelement aufweisen, das dafür eingerichtet ist, Daten (beispielsweise durch den DSP programmiert) zu speichern, die einer statischen Umgebung lokaler Kommunikationskanäle 218 entsprechen. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 dafür eingerichtet sein, die Umgebung lokaler Kommunikationskanäle zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad aktiv zu überwachen. Beispielsweise ist die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 gemäß einigen Ausführungsformen dafür eingerichtet, lokale Kommunikationskanäle 218 innerhalb des Transceiver-Systems 200 (beispielsweise unter Verwendung von einem oder mehreren Sensoren) aktiv zu messen. Gemäß anderen Ausführungsformen ist die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 dafür eingerichtet, den Betrag eines gesendeten Signals zu erfassen oder zu ermitteln, das in den Empfangspfad gestreut hat.
Die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 214 führt dem Strahlformungselement 216 Daten zu, die einer Umgebung lokaler Kommunikationskanäle 218 entsprechen. Das Strahlformungselement 216 ist dafür eingerichtet, eine Strahlformungsfunktionalität innerhalb des Sendeantennen-Arrays 210 und/oder des Empfangsantennen-Arrays 202 durch Anwenden von Antennengewichten auf die Sende- und/oder Empfangsantennen zu ermöglichen. Beispielsweise ermöglicht das Strahlformungselement 216 eine Strahlformungsfunktionalität für gesendete Signale durch Wichten der Sendeantennen 210a - 210n mit Sendeantennengewichten in einer solchen Weise, dass die Sendeantennen 210a - 210n veranlasst werden, das gesendete Signal in Richtung der Empfangsantenne 202 abzuschwächen.
Das Strahlformungselement 216 kann die Empfangsantennen 202a - 202n mit analogen komplexen Gewichten wichten, um eine Antwort des empfangenen Signals, das in Richtung der Sendeantennen 210a - 210n eine reduzierte Amplitude (beispielsweise null) aufweist, zu erreichen. Beispielsweise kann das Strahlformungselement 216 durch Phasenschieber analoge Gewichte auf die Empfangsantennen 202a - 202n anwenden und die phasenverschobenen Signale dann kombinieren, bevor sich das empfangene Signal zu einer abwärts gelegenen LNA bewegt. Durch Bestimmen der Empfangsantennengewichte auf der Grundlage der Umgebungen lokaler Kommunikationskanäle kann die Amplitude eines empfangenen Signals über einen oder mehrere Nullwinkel in Richtung lokaler Sendeantennen reduziert werden.
Ähnlich kann das Strahlformungselement 216 die Sendeantennen 210a - 210n mit digitalen komplexen Basisbandgewichten (d.h. durch Einbringen von Sendeantennengewichten in den Basisbandabschnitt des Sendepfads) oder mit analogen komplexen Gewichten (beispielsweise unter Verwendung variabler Vektormodulatoren im RF-Abschnitt des Sendepfads) wichten, um eine Antwort des gesendeten Signals zu erreichen, das in Richtung der Empfangsantennen 202a - 202n eine reduzierte Amplitude (beispielsweise null) hat.
Beispielsweise wichtet das Strahlformungselement 216 gemäß einigen Ausführungsformen die Sendeantennen 210a - 210n durch Einbringen einer Phasen- und/oder Amplitudenverschiebung in ein jeder der Sendeantennen 210a - 210n zugeführtes gesendetes Signal. Ein gleichzeitiges Zuführen gesendeter Signale mit spezifischen Phasen und/oder Amplituden zu den mehreren Sendeantennen 210a - 210n bewirkt, dass die gesendeten Signale einander überlagert werden, so dass sie an manchen Orten konstruktiv interferieren und an anderen Orten destruktiv interferieren. Durch Bestimmen der Sendeantennengewichte auf der Grundlage der Umgebungen lokaler Kommunikationskanäle kann die Interferenz so eingestellt werden, dass sie zu einem gesendeten Signal führt, das entsprechend einem spezifischen Strahlungsmuster ausgegeben wird, das über einen oder mehrere Nullwinkel in Richtung lokaler Empfangsantennen eine reduzierte Amplitude hat.
Weil das offenbarte räumliche Filterelement 212 dafür eingerichtet ist, eine Isolation durch Abschwächen des gesendeten/empfangenen Signals in Richtung der Empfangsantennen 202a - 202n / der Sendeantennen 210a - 210n bereitzustellen, kann ein hoher Isolationsgrad selbst dann erreicht werden, wenn die Frequenzen der Empfangsantennen 202a - 202n und der Sendeantennen 210a - 210n einander überlappen. Daher können die Empfangsantennen 202a - 202n und die Sendeantennen 210a - 210n gemäß einigen Ausführungsformen Breitbandantennen aufweisen.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist das Strahlformungselement 216 dafür eingerichtet, die Antennengewichte dynamisch zu ändern. Durch dynamisches Ändern der Antennengewichte (beispielsweise der Phasen und/oder Amplituden der gesendeten Signale) können Änderungen in den lokalen Kommunikationskanälen berücksichtigt werden, und/oder die Richtung und/oder die Größe eines Nullwinkels kann eingestellt werden. Falls die Phasen des von den Antennen 210a - 210n gesendeten RF-Signals beispielsweise gleich sind, hat das resultierende gesendete Signal einen ersten Nullwinkel, während das resultierende gesendete Signal gelenkt werden kann, so dass es einen zweiten Nullwinkel hat, falls die Phasen des von den Antennen 210a - 210n gesendeten RF-Signals verschieden sind.
Es sei bemerkt, dass das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung nicht auf das Bereitstellen einer Isolation zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad in einem FDD-Betriebsmodus beschränkt sind. Vielmehr können das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung in vielen verschiedenen Situationen eine Isolation bereitstellen. Beispielsweise können das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung eine Isolation zwischen einem Sendepfad, der zu einem ersten Drahtloskommunikationsstandard (beispielsweise WiFi TX) gehört, und einem Empfangspfad, der zu einem anderen zweiten Drahtloskommunikationsstandard (beispielsweise Bluetooth Rx) gehört, bereitstellen, wenn sich sowohl der Sendepfad als auch der Empfangspfad im selben Handapparat befinden.
Um das Verständnis der offenbarten Verfahren und Vorrichtungen durch den Leser zu verbessern, werden die 3A - 5 in Bezug auf das Betreiben von Sendeantennen in einer solchen Weise beschrieben, in der ein gesendetes Signal abgeschwächt wird, um einen Nullwinkel zu bilden, der eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist. Durchschnittsfachleute werden jedoch verstehen, dass das offenbarte Verfahren und die offenbarte Vorrichtung nicht auf solche Fälle beschränkt sind, sondern alternativ auch auf das Betreiben von Empfangsantennen in einer solchen Weise angewendet werden können, dass ein empfangenes Signal abgeschwächt wird, um einen Nullwinkel zu bilden, der eine oder mehrere Sendeantennen aufweist.
3A zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm einer Draufsicht eines Transceiver-Systems 300 mit mehreren Sendeantennen, die so eingerichtet sind, dass ein hohes Maß an Sender-Empfänger-Isolation bereitgestellt wird, indem die Amplitude der gesendeten Signale in Richtung einer oder mehrerer Empfangsantennen reduziert wird.
Das Transceiver-System 300 weist eine Mobilkommunikationsvorrichtung 312 mit Sendeantennen 302a - 302b und einer Empfangsantenne 308 auf. Die Sendeantennen 302a - 302b sind dafür eingerichtet, erste RF-Signale (gesendete Signale 304) zu senden, während die Empfangsantenne 308 dafür eingerichtet ist, zweite RF-Signale (empfangene Signale 310) zu empfangen. Die gesendeten Signale 304 interferieren miteinander, um gemeinsam ein Strahlungsmuster 306 zu bilden, über das die gesendeten Signale 304 gesendet werden. Durch geeignetes Wichten der Sendeantennen 302a - 302b mit geeigneten Sendeantennengewichten (beispielsweise komplexen Basisbandgewichten oder analogen komplexen Gewichten) interferieren die von den Sendeantennen 302a - 302b ausgegebenen gesendeten Signale 304 destruktiv, um das Nahfeld über einen Nullwinkel θ_n, der in Richtung der Empfangsantenne 308 verläuft, gemeinsam auf Null zu zwingen.
Beispielsweise interferieren die von den Sendeantennen 302a - 302b gesendeten Signale 304 konstruktiv, so dass ein Strahlungsmuster 306 gebildet wird, das bis zu einem Radius R1, der sich von einem Mittelpunkt der Sendeantennen 302a - 302b erstreckt, eine gegebene Amplitude beibehält. Entlang dem Nullwinkel θ_n interferieren die gesendeten Signale 304 jedoch destruktiv, so dass ein Strahlungsmuster 306 gebildet wird, das die gegebene Amplitude bis zu einem Radius R₂ beibehält, die kleiner als der Radius R₁ ist.
Mit anderen Worten wird die Leistung der gesendeten Signale 304 über den Nullwinkel θ_n in Bezug auf die Leistung der gesendeten Signale 304 in anderen Richtungen reduziert. Beispielsweise ist 3B eine Graphik 314, die die Amplitude eines gesendeten Signals als Funktion des Winkels in einem Radius R₁ zeigt. Wie in der Graphik 314 dargestellt ist, ist die Amplitude des gesendeten Signals entlang dem Nullwinkel θn in Bezug auf die Amplitude des gesendeten Signals unter anderen Winkeln reduziert. Weil die Stärke des Strahlungsmusters entlang der Richtung des Nullwinkels θ_n reduziert ist, wird ein hoher Isolationsgrad zwischen den Sendeantennen und den Empfangsantennen erreicht.
Während eine Mobilkommunikationsvorrichtung 312 mit zwei Sendeantennen 302a und 302b betrieben werden kann, um einen einzigen Nullwinkel θn zu erreichen, ist zu verstehen, dass dann, wenn die Anzahl der innerhalb eines Transceiver-Systems vorhandenen Sendeantennen zunimmt, auch die Anzahl der erreichbaren Nullwinkel zunimmt. Daher ist gemäß einigen Ausführungsformen die Anzahl der Sendeantennen größer (beispielsweise um mindestens eins) als die Anzahl der Empfangsantennen, so dass die Sendeantennen einen Nullwinkel für Empfangsantennen, die sich an diskreten Winkeln befinden, erzeugen können.
Beispielsweise zeigt 3C ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm einer Draufsicht eines Transceiver-Systems 316 mit mehreren Sendeantennen 302a - 302c, die dafür eingerichtet sind, die Amplitude gesendeter Signale entlang getrennten Nullwinkeln θ_n1 - θ_n2 zu reduzieren. Insbesondere weist das Transceiver-System 316 eine Mobilkommunikationsvorrichtung 318 mit drei Sendeantennen 302a - 302c und zwei Empfangsantennen 308a - 308b. Die drei Sendeantennen 302a - 302c ermöglichen es, dass die Mobilkommunikationsvorrichtung 318 betrieben wird, um ein Strahlungsmuster 320 zu erzeugen, das einen ersten Nullwinkel θn1, der sich von θ₁ bis θ₂ erstreckt, und einen zweiten Nullwinkel θ_n2, der sich von θ₃ bis θ₄ erstreckt, aufweist. Die verschiedenen Nullwinkel 0_n1 und θ_n2 verringern die Amplitude der gesendeten Signale in Richtung von zwei Empfangsantennen 308a und 308b, die sich unter diskreten Winkeln befinden.
Die 4 und 5A - 5B zeigen eine spezifische Ausführungsform eines Transceiver-Systems mit Sendeantennen, die dafür eingerichtet sind, gesendete Signale zu einer Empfangsantenne hin abzuschwächen. Das Transceiver-System weist eine Umgebung auf, in der es keinen oder nur einen begrenzten Benutzeraustausch mit der drahtlosen Vorrichtung gibt, wodurch es ermöglicht wird, dass die Sendeantennengewichte konstant sind (beispielsweise durch den DSP zu programmieren oder einmal unter Verwendung fester Phasenverschiebungen und fester Verstärkungen eingerichtet). Es sei bemerkt, dass das Transceiver-System in den 4 und 5A - 5B nicht auf die dargestellte Anzahl der Sende- und Empfangsantennen beschränkt ist.
4 zeigt eine Draufsicht eines detaillierteren Beispiels eines Transceiver-Systems 400 mit einem Sendeantennen-Array, das dafür eingerichtet ist, gesendete Signale zu einer oder mehreren Empfangsantennen hin abzuschwächen.
Das Transceiver-System 400 umfasst eine Mobilkommunikationsvorrichtung 402 mit einer ersten Sendeantenne 404a und einer zweiten Sendeantenne 404b, die dafür eingerichtet sind, ein RF-Signal radial zu senden. Eine Empfangsantenne 406 befindet sich entlang einer Symmetrieachse 408 der ersten Sendeantenne 404a und der zweiten Sendeantenne 404b. Gemäß alternativen Ausführungsformen können sich mehr als eine Empfangsantenne entlang der Symmetrieachse befinden und ähnlich starke Isolationsniveaus empfangen.
Ein Phasenschiebeteiler 410 ist dafür eingerichtet, ein erstes Signal der ersten Sendeantenne 404a und ein zweites Signal der zweiten Sendeantenne 404b zuzuführen. Das erste und das zweite Signal sind gleiche, jedoch antipodale Versionen desselben Signals. Beispielsweise kann das erste Signal eine um 180° phasenverschobene Version des zweiten Signals sein. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Phasenschiebeteiler 410 einen Symmetrieübertrager aufweisen, der dafür eingerichtet ist, ein unsymmetrisches Signal zu empfangen und differenziale Signale mit einer 180°-Phasenverschiebung dazwischen auszugeben. Gemäß verschiedenen anderen Ausführungsformen kann der Phasenschiebeteiler einen Leistungsteiler zusammen mit einem 180°-Phasenschieber oder einer anderen Schaltungsanordnung, die eine ähnliche Funktionalität bereitstellt, aufweisen. Durch Zuführen einer antipodalen Version desselben Signals zu den Sendeantennen 404a und 404b bilden die von den Sendeantennen 404a, 404b ausgegebenen lokalen Kommunikationskanäle ein gesendetes Signal mit einem Nullvektor entlang der Symmetrieachse 408, welche dem Ort der Empfangsantenne 406 entspricht.
5A zeigt eine Ausführungsform eines offenbarten Transceiver-Systems 500, das unter Verwendung eines Drei-Port-Antennen-Arrays mit PIFA-Antennen implementiert ist. Das Transceiver-System 500 ist eine nicht einschränkende Ausführungsform eines offenbarten Transceiver-Systems, und Durchschnittsfachleute werden verstehen, dass die Sende- und Empfangsantennen verschiedene Antennentypen aufweisen können. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Sende- und Empfangsantennen planare Invertiert-F-Breitbandantennen („planar inverted-F wideband antennas (PIFA)“) und/oder Breitbandantennen mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen („multiple-input/multiple-output (MIMO) wideband antennas“) aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Sendeantennen MIMO-Breitbandantennen umfassen und die Empfangsantennen beispielsweise eine Breitband-PIFA aufweisen.
Das Transceiver-System 500 umfasst einen Sendekanal TX und einen Empfangskanal RX. Der Sendekanal TX ist durch einen Symmetrieübertrager mit einem ersten Antennenport TX_{port_1} und einem dritten Antennenport TX_{port_3} verbunden. Der Symmetrieübertrager 502 ist dafür eingerichtet, ein von dem Sendekanal TX zu sendendes Signal zu empfangen und erste und zweite Ausgangssignale S_out1 und S_out2 mit einer Phasenverschiebung zwischen ihnen zu erzeugen. Die ersten und zweiten Ausgangssignale S_out1 und S_out2 werden dem ersten Antennenport TX_{port_1} bzw. dem dritten Antennenport TX_{port_3} zugeführt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das erste Ausgangssignal S_out1 eine 180°-Phasenverschiebung in Bezug auf das zweite Ausgangssignal S_out2 aufweisen. Der Empfangskanal RX ist mit einem zweiten Antennenport RX_{port_2} verbunden.
Die Antennenports sind durch Antennenzuführungen 504a - 504c mit drei PIFA-Antennen 506a - 506c verbunden. Insbesondere sind der erste Antennenport TX_{port_1} und der dritte Antennenport TX_{port_3} mit der ersten PIFA-Antenne 506a und der dritten PIFA-Antenne 506c verbunden, während der zweite Antennenport RX_{port_2} mit der zweiten PIFA-Antenne 506b verbunden ist. Die erste PIFA-Antenne 506a und die dritte PIFA-Antenne 506c sind dafür eingerichtet, als Sendeantennen zu arbeiten, während die zweite PIFA-Antenne 506b dafür eingerichtet ist, als eine Empfangsantenne zu arbeiten, die sich in einer symmetrischen Topologie in Bezug auf die zwei Sendeantennen 506a und 506c befindet.
Die symmetrische Topologie der PIFA-Antennen ermöglicht es, den Sendeantennen 506a und 506c in einer solchen Weise phasenverschobene Sendesignale zuzuführen, dass ein gesendetes Signal mit einer reduzierten Amplitude an der Empfangsantenne 506b gebildet wird. Beispielsweise können gemäß einigen Ausführungsformen der erste Antennenport TX_port1 und der dritte Antennenport TX_port3 unter Verwendung von Basisband-DSP-Gewichten von [0,707 -0,707] mit einem um 180° phasenverschobenen Signal angesteuert werden, um eine Strahlformung zu ermöglichen. In einem solchen Beispiel wird durch die tiefe Null in den Nahfeldern eine starke Isolation zwischen den Sendeantennen 506a, 506c und der Empfangsantenne 506b erreicht.
5B zeigt eine Graphik 508, in der eine Frequenzantwort des in 5A dargestellten Antennen-Arrays dargestellt ist.
Insbesondere zeigt die Graphik 508 Signalantworten für einen Empfangspfad 510, einen Sendepfad 512 und eine Isolation 514 zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad bei 1,3 GHz. Die von Null verschiedene Antwort des Empfangspfads 510 und des Sendepfads 512 zeigt, dass der Sende- und der Empfangspfad richtig arbeiten (d.h. bei 1,3 GHz empfangen und senden), während die Isolation 514 zeigt, dass es zwischen ihnen eine Isolation gibt. Dementsprechend werden die Betriebsbandbreiten der Empfangspfade 510 und des Sendepfads 512 nicht gegen die Isolation eingetauscht.
Die in der Graphik 508 dargestellten Ergebnisse können durch Definieren einer Streumatrix S_A, die den Sende- und Empfangskanälen entspricht (siehe 5A), und einer Matrix S_B, welche den Leistungsteilungs- und Phasenschiebevorgang darstellt, mathematisch dargestellt werden. $\begin{matrix} S_{A} = [\begin{matrix} S_{11} & S_{12} & S_{12} \\ S_{12} & S_{22} & S_{23} \\ S_{12} & S_{23} & S_{22} \end{matrix}] & S_{B} = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 / \sqrt{2} \\ 0 & - 1 / \sqrt{2} \end{matrix}] \end{matrix} .$
Das Kaskadieren von SA mit SB führt zu einer kopplungsfreien 2 × 2-Matrix ST, $\begin{matrix} S_{T} = S_{B}^{T} S_{A} S_{B} \\ = [\begin{matrix} S_{11} & 0 \\ 0 & S_{22} - S_{23} \end{matrix}] \end{matrix},$

worin die Nullen entlang den Diagonalen eine Isolation zwischen dem Empfangspfad und dem Sendepfad angeben.
Es sei bemerkt, dass integrierte Antennen in der Praxis für externe Verwendungsfälle empfindlich sind, in denen es einen Benutzeraustausch mit der drahtlosen Vorrichtung gibt (beispielsweise ob eine Hand auf dem Telefon angeordnet ist, die Position einer Hand auf dem Telefon usw.). Solche externen Verwendungsfälle ändern die Impedanz der integrierten Antenne, wodurch die lokalen Kommunikationskanäle zwischen Sende- und Empfangspfaden geändert werden. Daher können in Umgebungen mit externen Einflüssen Sendeantennengewichte zeitlich geändert werden, um dynamischen lokalen Kommunikationskanälen Rechnung zu tragen.
6A zeigt ein offenbartes Transceiver-System 600, das dafür eingerichtet ist, Antennengewichte dynamisch anzupassen, um Änderungen in lokalen Kommunikationskanälen zwischen einem Empfangspfad und einem Sendepfad Rechnung zu tragen.
Das Transceiver-System 600 weist eine Mobilkommunikationsvorrichtung 602 mit einem Strahlformungselement 604 auf, das dafür eingerichtet ist, Sendeantennengewichte auf an verschiedenen Sendeantennen 210 bereitgestellte RF-Signale und/oder Empfangsantennengewichte auf an verschiedenen Empfangsantennen 202 empfangene RF-Signale anzuwenden. Das Strahlformungselement 604 weist eine adaptive Betriebseinheit 606 auf, die dafür eingerichtet ist, die Sendeantennengewichte in Echtzeit zu ändern, die durch das Strahlformungselement 604 angewendet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Wichtung der Antennen entsprechend der Kohärenzzeit der lokalen Kommunikationskanäle periodisch ausgeführt. Falls es beispielsweise keinen oder einen nur begrenzten Benutzernäheeffekt gibt, kann die Isolation beispielsweise nur einmal im Entwurfsstadium (beispielsweise wie bei Drahtlossensor-Transceivern) vorgenommen werden, falls sich die lokalen Kommunikationskanäle jedoch infolge einer Benutzereinwirkung und anderer Näheeffekte zeitlich ändern, wird die Änderung der Sendeantennengewichte periodisch ausgeführt.
Durch dynamisches Einstellen der Antennengewichte kann die adaptive Betriebseinheit 606 Änderungen der lokalen Kommunikationskanäle (beispielsweise infolge externer Verwendungsfälle) Rechnung tragen oder den Nullwinkel gesendeter und/oder empfangener Signale steuern. Beispielsweise gibt eine erste Sendeantenne 210a in einem ersten Zeitraum ein Signal mit einer Amplitude A_1,1 und einer Phase θ_1,1 aus und gibt eine zweite Sendeantenne 210b ein Signal mit einer Amplitude A_2,1 und einer Phase θ_2,1 aus, was zu einem gesendeten Signal mit einem Nullwinkel Φ₁ führt. In einem zweiten Zeitraum bewirkt eine Änderung in externen Verwendungsfällen, dass sich die lokalen Kommunikationskanäle ändern. Durch Einstellen der ersten Sendeantenne 210a zur Ausgabe eines Signals mit einer Amplitude A_1,2 und einer Phase θ_1,2 und der zweiten Sendeantenne 210b zur Ausgabe eines Signals mit einer Amplitude A_3,2 und einer Phase θ_3,2 kann der Nullwinkel Φ₁ trotz Änderungen in den lokalen Kommunikationskanälen gleich bleiben.
Es sei bemerkt, dass Änderungen an den Empfangsantennengewichten analog (beispielsweise durch Phasenschieber) durch das Strahlformungselement 604 implementiert werden können, während Änderungen an den Sendeantennengewichten entweder digital oder analog durch das Strahlformungselement 604 implementiert werden können. Gemäß einigen Ausführungsformen können Änderungen an den Sendeantennengewichten analog unter Verwendung von Vektormodulatoren in einer RF-Stufe der Sendekette 208 implementiert werden. Die Vektormodulatoren werden dafür eingerichtet, die Amplitude und/oder die Phase des den Sendeantennen 210a - 210n zugeführten RF-Signals zu ändern. Gemäß anderen Ausführungsformen können Änderungen an den Sendeantennengewichten unter Verwendung eines Algorithmus (beispielsweise Nullerzwingungsalgorithmus, SVD-Algorithmus), der den Sendeantennen 210a - 210n eine Erregung zuführt, wodurch in Richtung einer Empfangsantenne 202 eine Null erzeugt wird, digital implementiert werden. Beispielsweise kann die adaptive Betriebseinheit 606 einen Nullerzwingungsalgorithmus verwenden, um einen gemessenen lokalen Kommunikationskanal zu invertieren und dadurch in Richtung einer Empfangsantenne 202 eine Null zu erreichen.
Gemäß anderen Ausführungsformen können Änderungen der Sendeantennengewichte durch parasitäre Antennen, die an abstimmbaren reaktiven Lasten angebracht werden, implementiert werden. Beispielsweise sind gemäß einigen Ausführungsformen die Sendeantennen 210a - 210n mit einem oder mehreren parasitären Elementen mit einem zugeordneten Reaktanzwert verbunden. Zuführungsschaltungen sind dafür eingerichtet, den Sendeantennen 210a - 210n Signale mit verschiedenen Phasen zuzuführen. Durch Ändern der den parasitären Elementen zugeordneten Reaktanzwerte können die elektrischen Längen der parasitären Elemente geändert werden, wodurch bewirkt wird, dass das gesendete Signal seine Richtung ändert.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die adaptive Betriebseinheit 606 eingerichtet, um die Sende- und/oder Empfangsantennengewichte unter Verwendung eines iterativen Algorithmus zu bestimmen, um die Sende- und/oder Empfangsantennengewichte zu ändern, bis eine Lokalkanal-Ermittlungseinheit 608 feststellt, dass eine Null zu einer Empfangsantenne 202 und/oder einer Sendeantenne hin erreicht wird. Beispielsweise kann die adaptive Betriebseinheit 606 einen Algorithmus verwenden, der blind konvergiert, ohne die lokalen Kommunikationskanäle zu kennen, indem sie die Sendeantennengewichte ändert, die auf Sendeantennen angewendet werden, und indem sie die Leistung des gesendeten Signals (über die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 608) an einer Empfangsantenne erfasst, bis eine minimale Energie des gesendeten Signals erreicht wird.
Alternativ kann die adaptive Betriebseinheit 606 Daten über lokale Kommunikationskanäle von der Lokalkanal-Ermittlungseinheit 608 empfangen und daraus Sende- und/oder Empfangsantennengewichte bestimmen. Beispielsweise ist die adaptive Betriebseinheit 606 gemäß einigen Ausführungsformen dafür eingerichtet, auf der Grundlage der erfassten Änderungen in den lokalen Kommunikationskanälen (d.h. den gesendeten Signalen zwischen den Sende- und Empfangsantennen) die Sendeantennengewichte adaptiv zu ändern. Gemäß einigen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Sensoren 610, die sich innerhalb der Mobilkommunikationsvorrichtung 602 befinden, dafür eingerichtet, Daten zu messen, die den lokalen Kommunikationskanälen entsprechen (beispielsweise einschließlich Änderungen in den lokalen Kommunikationskanälen infolge des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins externer Verwendungsfälle) und die Daten der Lokalkanal-Ermittlungseinheit 608 zuzuführen.
Gemäß einigen Ausführungsformen weist das Transceiver-System 600 eine Trainingseinheit 612 auf, die dafür eingerichtet ist, den dynamischen Änderungen in lokalen Kommunikationskanälen Rechnung zu tragen, indem sie eine lokale Trainingssequenz ausführt, um Sende- und/oder Empfangsantennengewichte zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Trainingseinheit 612 dafür eingerichtet, eine lokale Trainingssequenz auszuführen, um die lokalen Kommunikationskanäle zu bestimmen, die sich zwischen der Senderkette 208 und der Empfängerkette 204 erstrecken. Die lokalen Kommunikationskanäle werden dann dem Strahlformungselement 604 bereitgestellt, das die lokalen Kommunikationskanäle invertieren kann, um zur Empfangsantenne 202 hin eine Null zu erhalten.
6B zeigt ein Flussdiagramm 614 einer als Beispiel dienenden Trainingssequenz, die implementiert werden kann, um den dynamischen Änderungen in dem lokalen Kommunikationskanal Rechnung zu tragen.
Es sei bemerkt, dass, wenngleich die hier offenbarten Verfahren (beispielsweise die Verfahren 614 und 1000) nachstehend als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen erläutert und beschrieben werden, die dargestellte Reihenfolge dieser Handlungen oder Ereignisse nicht in einschränkendem Sinne auszulegen ist. Beispielsweise können einige Handlungen in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen, die von den hier erläuterten und/oder beschriebenen verschieden sind, auftreten. Zusätzlich sind möglicherweise nicht alle erläuterten Handlungen erforderlich, um einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen dieser Offenbarung zu implementieren. Auch können eine oder mehrere der hier dargestellten Handlungen in einer oder mehreren getrennten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Ferner können die offenbarten Verfahren als eine Vorrichtung oder ein Herstellungsartikel unter Verwendung standardmäßiger programmier- und/oder Entwicklungstechniken zum Erzeugen von Software, Firmware, Hardware oder einer Kombination davon, um einen Computer zu steuern, damit er den offenbarten Erfindungsgegenstand implementiert, implementiert werden (beispielsweise sind die in den 2, 6A usw. dargestellten Schaltungen nicht einschränkende Beispiele von Schaltungen, die zum Implementieren der offenbarten Verfahren verwendet werden können). Der hier verwendete Begriff „Herstellungsartikel“ soll ein Computerprogramm aufweisen, das von einer beliebigen computerlesbaren Vorrichtung, einem Träger oder einem Medium zugänglich ist. Natürlich werden Fachleuten viele Modifikationen einfallen, die an dieser Konfiguration vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang oder vom Gedanken des beanspruchten Erfindungsgegenstands abzuweichen.
Bei 802 bestimmt das Verfahren eine geschätzte Kanalmatrix h.
Bei 804 wird eine Singulärwertzerlegung der geschätzten Kanalmatrix h vorgenommen. Nach dem Singulärwertzerlegungstheorem ergibt die Singulärwertzerlegung der geschätzten Kanalmatrix h ΣV^H (d. h. ζ(h) = ΣV^H), wobei V = [v_s v_n] ist und v_n der Vektor ist, der im Nullraum von h liegt.
Bei 806 werden die Antennen mit v_n gewichtet, um Signale direkt zwischen lokalen Empfangs- und Sendeantennen abzuschwächen.
7 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Sendepfads 700, der dafür eingerichtet ist, eine analoge Strahlformung in einer RF-Stufe des Sendepfads 700 zu implementieren.
Der Sendepfad 700 weist ein Sendemodul 702 mit einem Signalgenerator 704 und einem ersten Hybridkoppler 706 auf, der dafür eingerichtet ist, einem ausgeglichenen Leistungsverstärker 708 ein unsymmetrisches Signal zuzuführen. Durch Ausgeben eines unsymmetrischen Signals ist das Sendemodul 702 mit herkömmlichen Leistungsverstärkern kompatibel, die dafür eingerichtet sind, ein unsymmetrisches Signal zu empfangen.
Der ausgeglichene Leistungsverstärker 708 verwendet einen ersten Hybridkoppler 710 zum Zerlegen des empfangenen unsymmetrischen Signals in ein differenzielles Signal, das einem ersten Leistungsverstärker 712a und einem zweiten Leistungsverstärker 712b zugeführt wird. Beim Zerlegen des empfangenen unsymmetrischen Signals in zwei Teile arbeitet der ausgeglichene Leistungsverstärker 708 wirksamer (beispielsweise bei geringerer Leistung). Ein zweiter Hybridkoppler 714 empfängt die verstärkten differenziellen Signale und erzeugt ein unsymmetrisches Signal, das von dem ausgeglichenen Leistungsverstärker 708 an einen variablen Hybridkoppler 716 ausgegeben wird.
Der variable Hybridkoppler 716 ist dafür eingerichtet, ein erstes und ein zweites Ausgangssignal mit einer Phasenverschiebung zwischen ihnen zu erzeugen, welche der ersten Sendeantenne 718a bzw. der zweiten Sendeantenne 718b zugeführt werden. Die Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal ermöglicht eine Strahlformungsfunktionalität in dem von der ersten und der zweiten Sendeantenne 718a und 718b gesendeten Signal, wodurch eine Verringerung der Amplitude des gesendeten Signals in Richtung der lokalen Empfangsantennen (d.h. Empfangsantennen innerhalb desselben Transceiver-Systems) bereitgestellt wird.
8 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Sendepfads 800, der dafür eingerichtet ist, eine digitale Strahlformung in einer Basisbandstufe des Sendepfads 800 zu implementieren.
Der Sendepfad 800 weist ein Sendemodul 802 auf, das dafür eingerichtet ist, einem ausgeglichenen Leistungsverstärker 808 durch einen ersten differenziellen Zweig 806a und einen zweiten differenziellen Zweig 806b ein differenzielles Signal zuzuführen. Das Sendemodul 802 weist einen Digitalsignalgenerator 804 auf, der dafür eingerichtet ist, differenzielle Signale mit einer in einen Zweig in Bezug auf den anderen eingebrachten Phasenverschiebung zu erzeugen. Die Phasenverschiebung kann auf verhältnismäßig einfache Weise beispielsweise durch einen Registerschiebevorgang eingebracht werden.
Die von dem Sendemodul 802 ausgegebenen differenziellen Signale, welche Signale enthalten, auf die eine digitale Wichtung angewendet wurde, um ein gesendetes Signal mit einer Null in Richtung einer lokalen Empfangsantenne zu erreichen, werden direkt vom Sendemodul 802 getrennten Leistungsverstärkern 810a und 810b und einer ersten Sendeantenne 812a und einer zweiten Sendeantenne 812b zugeführt. Durch Verwenden des Sendemoduls 802, um digital eine Strahlformung auszuführen, wird ein gesendetes Signal mit einem Nullwinkel in Richtung lokaler Empfangsantennen (d.h. Empfangsantennen innerhalb desselben Transceiver-Systems) ohne Verwendung eines Symmetrieübertragers/Hybridkopplers erzeugt, was zu einer erheblichen Verringerung der Einfügungsdämpfung und der Kosten führt.
9 zeigt ein als Beispiel dienendes Blockdiagramm eines Sendepfads 900, der dafür eingerichtet ist, eine analoge Strahlformung in einer Basisbandstufe des Sendepfads 900 zu implementieren.
Der Sendepfad 900 weist ein Sendemodul 902 mit einem Signalgenerator 904 auf, das dafür eingerichtet ist, ein differenzielles Signal an einen Hybridkoppler 906 auszugeben. Der Hybridkoppler 906 führt einem ausgeglichenen Leistungsverstärker 908 ein unsymmetrisches Signal zu. Durch Ausgeben eines unsymmetrischen Signals ist das Sendemodul 902 mit herkömmlichen Leistungsverstärkern kompatibel, die dafür eingerichtet sind, ein unsymmetrisches Signal zu empfangen.
Der ausgeglichene Leistungsverstärker 908 verwendet einen Hybridkoppler 910 zum Zerlegen des empfangenen unsymmetrischen Signals in ein differenzielles Signal. Das differenzielle Signal wird einem ersten Leistungsverstärker und einem zweiten Leistungsverstärker innerhalb des ausgeglichenen Leistungsverstärkers 908 sowie einer ersten Sendeantenne 914a und einer zweiten Sendeantenne 914b zugeführt.
Gemäß einigen Ausführungsformen können einige Elemente des Sendepfads digital gesteuert werden, wenngleich analoge Vorrichtungen bei der Strahlformung verwendet werden. Beispielsweise ist der Signalgenerator 904 gemäß einigen Ausführungsformen dafür eingerichtet, ein differenzielles Signal auszugeben, auf das die digitale Wichtung bereits angewendet worden ist. Daher werden Signale, die geeignet gewichtet sind, um ein gesendetes Signal mit einer Null in Richtung einer lokalen Empfangsantenne zu erreichen, vom Sendemodul 902 der ersten Sendeantenne 914a und der zweiten Sendeantenne 914b zugeführt.
Gemäß anderen Ausführungsformen sind der erste Leistungsverstärker 912a und der zweite Leistungsverstärker 912b dafür eingerichtet, selektiv eine veränderliche Phasenverschiebung bereitzustellen, die verwendet werden kann, um das Signal an einer Sendeantenne (beispielsweise 914a) in Bezug auf die andere (beispielsweise 914b) zu verschieben. Durch Einstellen der relativen Phasenverschiebung des gesendeten Signals zwischen Antennen ist es möglich, die relative Phase der zwei Versionen des gesendeten Signals einzustellen. Überdies ist es möglich, das Leistungsniveau jedes gesendeten Signals durch die Verwendung einer unabhängigen Leistungssteuerung der beiden gesendeten Signale einzustellen. Durch Einstellen sowohl der Phase als auch der Amplitude ist es möglich, ein gesendetes Signal mit einer Null in Richtung einer lokalen Empfangsantenne zu erreichen.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erreichen eines hohen Grads einer TX-RX-Isolation zwischen einer Transceiver-Kette und einer Empfangskette.
Bei 1002 veranlasst das Verfahren eine Leistungsversorgung, einer Transceiver-Einheit mit einem Sendepfad, der mehrere Sendeantennen aufweist, und einem Empfangspfad, der eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist, Leistung zuzuführen. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Anzahl der Sendeantennen größer als die Anzahl der Empfangsantennen.
Bei 1004 bestimmt das Verfahren eine Umgebung lokaler Kommunikationskanäle. Die Umgebung lokaler Kommunikationskanäle beschreibt die Kommunikationskanäle zwischen den mehreren Sendeantennen und der einen oder den mehreren Empfangsantennen.
Bei 1006 bestimmt das Verfahren auf der Grundlage der Umgebung lokaler Kommunikationskanäle Antennengewichte, die Signale zwischen den mehreren Sendeantennen und der einen oder den mehreren Empfangsantennen abschwächen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Antennengewichte Sendeantennengewichte, die ausgewählt werden, um ein gesendetes Signal in Richtung der einen oder den mehreren Empfangsantennen abzuschwächen, oder Empfangsantennengewichte, die ausgewählt werden, um ein empfangenes Signal in Richtung der mehreren Sendeantennen abzuschwächen, aufweisen.
Bei 1008 wendet das Verfahren ein Antennengewicht auf zugeordnete Antennen an, um eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen, welche die Amplitude von Signalen zwischen den mehreren Sendeantennen und der einen oder den mehreren Empfangsantennen verringert. Gemäß einigen Ausführungsformen können Empfangsantennengewichte auf die eine oder die mehreren Empfangsantennen angewendet werden, um die Amplitude empfangener Signale über einen Nullwinkel, der die mehreren Sendeantennen aufweist, zu verringern, ohne die Amplitude empfangener Signale über andere Winkel zu verringern. Gemäß einigen Ausführungsformen können Sendeantennengewichte auf die mehreren Sendeantennen angewendet werden, um die Amplitude des gesendeten Signals über einen Nullwinkel, der eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist, zu verringern, ohne die Amplitude des gesendeten Signals über andere Winkel zu verringern.
Bei 1010 kann das Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen die eine oder die mehreren Empfangsantennen veranlassen, ein erstes Funkfrequenzsignal (RF-Signal) zu empfangen.
Bei 1012 kann das Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen die mehreren Sendeantennen veranlassen, ein zweites RF-Signal zu senden. Gemäß einigen Ausführungsformen bewirkt das Verfahren, dass mehrere Sendeantennen das zweite RF-Signal zur gleichen Zeit senden können, zu der die eine Empfangsantenne ein erstes RF-Signal empfängt.
Bei 1014 stellt das Verfahren, ansprechend auf Änderungen in der Umgebung lokaler Kommunikationskanäle, Antennengewichte dynamisch ein.
11 und die folgende Erörterung bieten eine kurze, allgemeine Beschreibung einer geeigneten Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 zum Implementieren von Ausführungsformen von einer oder mehreren der hier dargelegten vorgesehenen Vorrichtungen oder Verfahren. Diese Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 ist lediglich eine mögliche Vorrichtung, in der Intermodulationsrauschabschwächungssverfahren zweiter Ordnung, wie sie vorstehend dargelegt wurden, implementiert werden können, und es ist zu verstehen, dass die Rauschabschwächverfahren auch mit anderen Vorrichtungen verwendet werden können (beispielsweise einzelnen digitalen Chipsätzen, Mischsignal-Chipsätzen und/oder analogen Chipsätzen). Daher ist die Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 aus 11 nur ein Beispiel einer geeigneten Betriebsumgebung, und sie soll keine Einschränkung des Verwendungs- oder Funktionsbereichs der Betriebsumgebung nahe legen. Beispiele von Kommunikationsvorrichtungen aufweisen, ohne Einschränkung, mobile Vorrichtungen (wie Mobiltelefone, persönliche digitale Assistenten (PDA), Abspielgeräte und dergleichen), Tablettcomputer, Personalcomputer, Server-Computer, handgehaltene Vorrichtungen oder Laptop-Vorrichtungen, Mehrprozessorsysteme, Endverbraucherelektronik, Minicomputer, Großrechner, verteilte Rechenumgebungen, welche beliebige der vorstehend erwähnten Systeme oder Vorrichtungen aufweisen, und dergleichen.
11 zeigt ein Beispiel einer Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 in der Art beispielsweise eines Handapparats eines Mobiltelefons, die dafür eingerichtet ist, um eine oder mehrere der hier vorgestellten Ausführungsformen zu implementieren. Bei einer Konfiguration weist die Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 wenigstens eine Verarbeitungseinheit 1102 und einen Speicher 1104 auf. Abhängig von der genauen Konfiguration und vom Typ der Mobilkommunikationsvorrichtung, kann der Speicher 1104 ein flüchtiger Speicher (beispielsweise in der Art eines RAMs), ein nicht flüchtiger Speicher (beispielsweise in der Art eines ROMs, Flash-Speichers usw.) oder eine Kombination der beiden sein. Der Speicher 1104 kann entfernbar und/oder nicht entfernbar sein, und er kann auch einen magnetischen Speicher, einen optischen Speicher und dergleichen aufweisen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Gemäß einigen Ausführungsformen können computerlesbare Befehle in Form von Software oder Firmware 1106 zum Implementieren einer oder mehrerer der hier vorgestellten Ausführungsformen im Speicher 1104 gespeichert sein. Der Speicher 1104 kann auch andere computerlesbare Befehle zum Implementieren eines Betriebssystems, eines Anwendungsprogramms und dergleichen speichern. Computerlesbare Befehle können in den Speicher 1104 geladen werden, um sie beispielsweise durch die Verarbeitungseinheit 1102 auszuführen. Andere Peripheriegeräte, wie eine Leistungsversorgung 1108 (beispielsweise eine Batterie) und eine Kamera 1110, können auch vorhanden sein.
Die Verarbeitungseinheit 1102 und der Speicher 1104 arbeiten koordiniert mit einem Sender 1112 und einem Empfänger 1116 zusammen, um durch ein Drahtloskommunikationssignal drahtlos mit anderen Vorrichtungen zu kommunizieren. Zum Erleichtern dieser drahtlosen Kommunikation sind mehrere Sendeantennen 1114 mit dem Sender 1112 gekoppelt und eine oder mehrere Empfangsantennen 1118 mit dem Empfänger 1116 gekoppelt. Während der drahtlosen Kommunikation können der Sender 1112 und der Empfänger 1116 eine Frequenzmodulation, eine Amplitudenmodulation, eine Phasenmodulation und/oder Kombinationen davon verwenden, um Signale zu einer anderen drahtlosen Vorrichtung, beispielsweise einer Basisstation, zu übermitteln.
Um einen hohen Isolationsgrad zwischen dem Sender 1112 und dem Empfänger 1116 bereitzustellen, ist eine Lokalkanal-Ermittlungseinheit 1120 dafür eingerichtet, eine Umgebung lokaler Kommunikationskanäle zwischen dem Sender 1112 und dem Empfänger 1116 zu bestimmen. Gemäß einigen Ausführungsformen stellt die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 1120 Daten, die der Umgebung lokaler Kommunikationskanäle entsprechen, einem Strahlformungselement 1122 bereit, das dafür eingerichtet ist, innerhalb der Sendeantennen 1114 eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen (beispielsweise durch Wichten der Sendeantennen unter Verwendung analoger oder digitaler Gewichte, um eine Phasen- und/oder Amplitudenverschiebung in das verschiedenen Sendeantennen zugeführte gesendete Signal einzubringen), um das gesendete RF-Signal in Richtung der Empfangsantenne(n) 1118 abzuschwächen. Gemäß anderen Ausführungsformen stellt die Lokalkanal-Ermittlungseinheit 1120 Daten, die der Umgebung lokaler Kommunikationskanäle entsprechen, einem Strahlformungselement 1122 bereit, das dafür eingerichtet ist, eine Strahlformungsfunktionalität innerhalb der Empfangsantennen 1118 zu ermöglichen (beispielsweise durch Wichten der Empfangsantennen unter Verwendung analoger Gewichte, um eine Phasen- und/oder Amplitudenverschiebung in das an verschiedenen Empfangsantennen empfangene Signal einzubringen), um das empfangene RF-Signal in Richtung der Sendeantennen 1114 abzuschwächen. Durch Abschwächen gesendeter und/oder empfangener RF-Signale zwischen den Sendeantennen 1114 und der Empfangsantenne bzw. den Empfangsantennen 1118 wird zwischen dem Sender 1112 und dem Empfänger 1116 ein hoher Isolationsgrad erreicht.
Um eine Benutzerwechselwirkung mit der Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 zu verbessern, kann die Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 eine Anzahl von Schnittstellen aufweisen, die es der Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 ermöglichen, Informationen mit der äußeren Umgebung auszutauschen. Diese Schnittstellen können unter anderem eine oder mehrere Benutzerschnittstellen 1124 und eine oder mehrere Vorrichtungsschnittstellen 1126 aufweisen.
Falls vorhanden, kann die Benutzerschnittstelle 1124 eine beliebige Anzahl von Benutzereingängen 1128 aufweisen, die es einem Benutzer ermöglichen, Informationen in die Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 einzugeben, und sie kann auch eine beliebige Anzahl von Benutzerausgängen 1130 aufweisen, die es einem Benutzer ermöglichen, Informationen von der Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 zu empfangen. Bei einigen Mobiltelefonausführungsformen kann der Benutzereingang 1128 einen Audioeingang 1132 (beispielsweise ein Mikrofon) und/oder einen Tasteingang 1134 (beispielsweise Drucktasten und/oder eine Tastatur) aufweisen. Bei einigen Mobiltelefonausführungsformen können die Benutzerausgänge 1130 unter anderem einen Audioausgang 1136 (beispielsweise einen Lautsprecher), einen visuellen Ausgang 1138 (beispielsweise einen LCD- oder LED-Bildschirm) und/oder einen Tastausgang 1140 (beispielsweise einen Schwingsummer) aufweisen.
Die Vorrichtungsschnittstelle 1126 ermöglicht es einer Vorrichtung in der Art der Kamera 1110, mit anderen elektronischen Vorrichtungen zu kommunizieren. Die Vorrichtungsschnittstelle 1126 kann unter anderem, jedoch ohne Einschränkung auf diese, ein Modem, eine Netzwerkschnittstellenkarte (NIC), eine integrierte Netzwerkschnittstelle, einen Funkfrequenz-Sender/Empfänger, einen Infrarotport, einen USB-Anschluss oder andere Schnittstellen zum Verbinden der Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 mit anderen Mobilkommunikationsvorrichtungen aufweisen. Die Vorrichtungsverbindung bzw. die Vorrichtungsverbindungen 1126 können eine drahtgestützte Verbindung oder eine drahtlose Verbindung aufweisen. Die Vorrichtungsverbindung bzw. die Vorrichtungsverbindungen 1126 können Kommunikationsmedien senden und/oder empfangen.
12 zeigt eine Ausführungsform eines Drahtlosnetzes 1200, über das eine Mobilkommunikationsvorrichtung (beispielsweise die Mobilkommunikationsvorrichtung 1100 in 11) gemäß dieser Offenbarung kommunizieren kann. Das Drahtlosnetz 1200 ist in eine Anzahl von Zellen (beispielsweise 1202a, 1202b, ..., 1202d) unterteilt, wobei jede Zelle jeweils eine oder mehrere Basisstationen hat (beispielsweise 1204a, 1204b, ..., 1204d). Jede Basisstation kann über eine oder mehrere Drahtleitungen 1208 mit dem Netz 1206 eines Trägers gekoppelt sein (beispielsweise einem paketvermittelten Netz oder einem schaltungsvermittelten Netz in der Art des öffentlichen Wählvermittlungsnetzes (PSTN)).
Eine mobile Vorrichtung 1210 (beispielsweise die Mobilkommunikationsvorrichtung 1100) oder eine andere mobile Vorrichtung mit einem Sendeantennen-Array, das dafür eingerichtet ist, als ein räumliches Filter zu arbeiten, das eine Null in Richtung einer Empfangsantenne bzw. von Empfangsantennen erzeugt, kann über einen oder mehrere Frequenzkanäle, die für die Kommunikation in dieser Zelle verwendet werden, eine Kommunikation mit der Basisstation innerhalb dieser Zelle einrichten. Die Kommunikation zwischen einem mobilen Handapparat oder einer anderen mobilen Vorrichtung 1210 und einer entsprechenden Basisstation läuft häufig nach einem etablierten Standardkommunikationsprotokoll, wie LTE, GSM, CDMA oder anderen, ab. Wenn eine Basisstation eine Kommunikation mit einem mobilen Handapparat oder einer anderen mobilen Vorrichtung einrichtet, kann die Basisstation über das Netz 1206 des Trägers eine Kommunikation mit einer anderen externen Vorrichtung einrichten, wobei das Netz dann die Kommunikation durch das Telefonnetz weiterleiten kann.
Fachleute werden verstehen, dass Mobilkommunikationsvorrichtungen, wie Mobiltelefone, in vielen Fällen über die Basisstationen computerlesbare Befehle zu einem Netz hochladen oder von diesem herunterladen können. Beispielsweise kann ein mobiler Handapparat oder eine andere mobile Vorrichtung 1210, der oder die über das Netz 1206 zugänglich ist, computerlesbare Befehle speichern, um eine oder mehrere der hier vorgestellten Ausführungsformen zu implementieren. Der mobile Handapparat oder die andere mobile Vorrichtung 1210 kann auf ein Netz zugreifen und einen Teil oder alle computerlesbaren Befehle zur Ausführung herunterladen.
Der hier verwendete Begriff „computerlesbare Medien“ weist Computerspeichermedien auf. Computerspeichermedien weisen flüchtige und nicht flüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien auf, die nach einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technologie zur Speicherung von Informationen in der Art computerlesbarer Befehle oder anderer Daten implementiert sind. Der Speicher (beispielsweise 1104 in 11) ist ein Beispiel von Computerspeichermedien. Computerspeichermedien weisen ohne Einschränkung einen RAM, einen ROM, einen EEPROM, einen Flash-Speicher oder eine andere Speichertechnologie, eine CD-ROM, Digital Versatile Disks (DVD) oder einen anderen optischen Speicher, Magnetkassetten, Magnetbänder, einen magnetischen Plattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das für das Speichern der gewünschten Informationen verwendet werden kann, auf. Der Begriff „computerlesbare Medien“ kann auch Kommunikationsmedien einschließen. Kommunikationsmedien nehmen computerlesbare Befehle oder andere Daten typischerweise in ein „moduliertes Datensignal“ in der Art einer Trägerwelle oder einer anderen Transportkomponente auf, und sie weisen beliebige Informationsübermittlungsmedien auf. Der Begriff „moduliertes Datensignal“ kann ein Signal einschließen, bei dem eine oder mehrere seiner Eigenschaften in einer solchen Weise festgelegt oder geändert werden, dass Informationen in dem Signal codiert werden.
Wenngleich die Offenbarung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementationen dargestellt und beschrieben wurde, werden Fachleuten beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der anliegenden Zeichnung gleichwertige Abänderungen und Modifikationen einfallen. Ferner ist zu verstehen, dass Bezeichnungen, wie „erster“ und „zweiter“, keinen Typ einer Reihenfolge oder Anordnung in Bezug auf andere Elemente implizieren, sondern dass „erster“ und „zweiter“ und andere ähnliche Bezeichnungen lediglich allgemeine Bezeichnungen sind. Zusätzlich ist zu verstehen, dass der Begriff „gekoppelt“ eine direkte und indirekte Kopplung einschließt. Die Offenbarung weist all diese Modifikationen und Abänderungen auf und ist nur durch den Schutzumfang der folgenden Ansprüche beschränkt. Unter besonderer Berücksichtigung der verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten (beispielsweise Elementen und/oder Betriebsmitteln) ausgeführt werden, sollen die zur Beschreibung dieser Komponenten verwendeten Begriffe, sofern nichts anderes angegeben wird, einer beliebigen Komponente entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente erfüllt (beispielsweise funktionell gleichwertig ist), selbst wenn sie der offenbarten Struktur, welche die Funktion in den hier erläuterten als Beispiel dienenden Implementationen der Offenbarung ausführt, nicht strukturell gleichwertig ist. Zusätzlich sei bemerkt, dass, wenngleich ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung in Bezug auf nur eine von mehreren Implementationen offenbart worden sein mag, dieses Merkmal auch mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementationen kombiniert werden kann, wie es für eine gegebene oder spezielle Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Zusätzlich sollen die in dieser Anmeldung und den anliegenden Ansprüchen verwendeten Artikel „ein“, „eine“ und „eines“ als „ein/eine/eines oder mehr“ bedeutend eingerichtet werden.
Ferner sollen in dem Maße, dass die Begriffe „aufweist“, „einschließt“, „hat“, „mit“ oder Varianten davon in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, diese Begriffe ähnlich dem Begriff „umfassend“ als einschließend angesehen werden.

Claims

Transceiver-System, aufweisend: einen Empfangspfad, der eine oder mehrere Empfangsantennen (202) aufweist, die dafür eingerichtet sind, ein erstes RF-Signal zu empfangen; einen Sendepfad, der eine Vielzahl von Sendeantennen (210) aufweist, die dafür eingerichtet sind, drahtlos ein zweites RF-Signal zu senden; wobei die Empfangsantennen (202) und die Sendeantennen (210) in derselben Mobilkommunikationsvorrichtung (200) angebracht sind; und ein räumliches Filterelement (212), das dafür eingerichtet ist, Antennengewichte an die Sende- oder Empfangsantennen (210, 202) zu vergeben, wodurch bewirkt wird, dass die Sende- oder Empfangsantennen (210, 202) auf eine Weise arbeiten, die RF-Signale über einen oder mehrere Nullwinkel in einer oder mehreren entsprechenden Richtungen, die sich zwischen den Sende- und Empfangsantennen (210, 202) erstrecken, dämpft, ohne die RF-Signale in anderen Richtungen zu dämpfen, um dadurch Isolation zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad zu gewährleisten.
Transceiver-System gemäß Anspruch 1, wobei die Sendeantennen (210) und die Empfangsantennen (202) Breitbandantennen aufweisen.
Transceiver-System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Sendepfad einem ersten drahtlosen Kommunikationsstandard entspricht und der Empfangspfad einem zweiten drahtlosen Kommunikationsstandard entspricht.
Transceiver-System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Anzahl der Vielzahl von Sendeantennen (210) größer als eine Anzahl der einen oder mehreren Empfangsantennen (202) ist.
Transceiver-System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das räumliche Filterelement (212) Folgendes aufweist: eine lokale Kanal-Ermittlungseinheit (214), die dafür eingerichtet ist, eine Umgebung von lokalen Kommunikationskanälen, die sich zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad erstrecken, zu bestimmen; und ein Strahlformungselement (216), das dafür eingerichtet ist, Daten, die der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle entsprechen, von der lokalen Kanal-Ermittlungseinheit zu empfangen und auf der Basis dieser Empfangsantennengewichte an die Vielzahl von Empfangsantennen (202) zu vergeben, um eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen, die das erste RF-Signal entlang eines der Nullwinkel, der die Vielzahl von Sendeantennen (210) aufweist, dämpft, ohne das erste RF-Signal über andere Winkel zu dämpfen.
Transceiver-System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das räumliche Filterelement (212) Folgendes aufweist: eine lokale Kanal-Ermittlungseinheit (214), die dafür eingerichtet ist, eine Umgebung lokaler Kommunikationskanäle, die sich zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad erstrecken, zu bestimmen; und ein Strahlformungselement (216), das dafür eingerichtet ist, Daten, die der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle entsprechen, von der lokalen Kanal-Ermittlungseinheit zu empfangen und auf der Basis dieser Sendeantennengewichte an die Vielzahl von Sendeantennen (210) zu vergeben, um eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen, die das zweite RF-Signal entlang eines der Nullwinkel, der die eine oder mehreren Empfangsantennen (202) aufweist, dämpft, ohne das zweite RF-Signal über andere Winkel zu dämpfen.
Transceiver-System gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend: einen Phasenverschiebungsteiler (410), der dafür eingerichtet ist, das zweite RF-Signal zu empfangen, um auf der Basis des zweiten RF-Signals ein erstes und zweites Ausgangssignal zu erzeugen, die zwischen ihnen eine Phasenverschiebung aufweisen, und das erste Ausgangssignal einer ersten Sendeantenne (404a) und das zweite Ausgangssignal einer zweiten Sendeantenne (404b) zuzuführen.
Transceiver-System gemäß Anspruch 6 oder 7, ferner aufweisend: eine adaptive Betätigungseinheit in Kommunikation mit der lokalen Kanal-Ermittlungseinheit (214), wobei die adaptive Betätigungseinheit dafür eingerichtet ist, die an die Vielzahl von Sendeantennen (210) vergebenen Sendeantennengewichte auf der Basis der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle dynamisch zu variieren.
Transceiver-System gemäß Anspruch 8, wobei die adaptive Betätigungseinheit dafür eingerichtet ist, einen iterativen Algorithmus zu benutzen, der die Sendeantennengewichte variiert, bis die lokale Kanal-Ermittlungseinheit (214) eine minimale Energie des zweiten RF-Signals über dem einen der Nullwinkel detektiert.
Mobilkommunikationseinrichtung (200), aufweisend: einen Empfangspfad, der eine erste Anzahl von Empfangsantennen (202) aufweist, die dafür eingerichtet sind, ein erstes RF-Signal zu empfangen; einen Sendepfad, der eine zweite Anzahl von Sendeantennen (210) aufweist, die dafür eingerichtet sind, drahtlos ein zweites RF-Signal zu senden, wobei die zweite Anzahl größer als die erste Anzahl ist; eine lokale Kanal-Ermittlungseinheit (214), die dafür eingerichtet ist, eine Umgebung der sich zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad erstreckenden lokalen Kommunikationskanäle zu bestimmen; und ein Strahlformungselement (216), das dafür eingerichtet ist, Daten, die der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle entsprechen von der lokalen Kanal-Ermittlungseinheit (214) zu empfangen und auf der Basis dieser Antennengewichte an die erste Anzahl von Empfangsantennen (202) oder die zweite Anzahl von Sendeantennen (210) zu vergeben, um so eine Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen, die eine Amplitude von RF-Signalen über einen oder mehrere Nullwinkel in einer oder mehreren entsprechenden Richtungen, die sich zwischen der ersten Anzahl von Empfangsantennen (202) und der zweiten Anzahl von Sendeantennen (210) erstrecken, verringert.
Mobilkommunikationseinrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Sendeantennen (201) und die Empfangsantennen (202) Breitbandantennen aufweisen.
Mobilkommunikationseinrichtung gemäß Anspruch 10, ferner aufweisend: eine adaptive Betätigungseinheit in Kommunikation mit der lokalen Kanal-Ermittlungseinheit (214), wobei die adaptive Betätigungseinheit dafür eingerichtet ist, die Antennengewichte auf der Basis der Umgebung der lokalen Kommunikationskanäle dynamisch zu variieren.
Mobilkommunikationseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Antennengewichte an die zweite Anzahl von Sendeantennen (210) vergebene Sendeantennengewichte aufweisen, wobei die Sendeantennengewichte digitale komplexe Basisbandgewichte oder analoge komplexe Gewichte aufweisen.
Mobilkommunikationseinrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die analogen komplexen Gewichte mittels einer Vielzahl von jeweils mit der zweiten Anzahl von Sendeantennen (210) verbundenen Phasenschiebern oder mittels Sendeantennen, die an variable reaktive Lasten angeschlossene parasitäre Antennen aufweisen, an die Sendeantennen vergeben werden.
Mobilkommunikationseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Antennengewichte Empfangsantennengewichte aufweisen, die an die erste Anzahl von Empfangsantennen (202) vergeben werden, wobei die Empfangsantennengewichte analoge komplexe Gewichte aufweisen, die mittels eines oder mehrerer Vektormodulatoren vergeben werden.
Verfahren zur Gewährleistung von Isolation zwischen einem Sendepfad und einem Empfangspfad, aufweisend: Betreiben einer Stromversorgung, um ein Transceiver-System mit Strom zu versorgen, das einen Sendepfad, der eine Vielzahl von Sendeantennen aufweist, und einen Empfangspfad, der eine oder mehrere Empfangsantennen aufweist, wobei die Empfangsantennen und die Sendeantennen in derselben Mobilkommunikationsvorrichtung angebracht sind (1002); Betreiben der Empfangsantenne, um ein erstes RF-Signal zu empfangen (1010); und Betreiben der Sendeantennen (1020) oder der Empfangsantennen (1010) auf eine Weise, die eine Amplitude von RF-Signalen über einen oder mehrere Nullwinkel in einer oder mehreren entsprechenden Richtungen, die sich zwischen den Sende- und Empfangsantennen erstrecken, verringert, ohne die RF-Signale in anderen Richtungen zu dämpfen, um dadurch Isolation zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad zu gewährleisten.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Betreiben der Sendeantennen (1020) Folgendes aufweist: Bestimmen einer lokalen Kommunikationskanalumgebung zwischen den Sendeantennen und den Empfangsantennen (1004); Bestimmen von Antennengewichten auf der Basis der lokalen Kommunikationskanalumgebung, die die Amplitude des zweiten RF-Signals über einen der Nullwinkel verringern (1006); und Anwenden der Antennengewichte auf die Vielzahl von Sendeantennen oder die eine oder mehreren Empfangsantennen, um Strahlformungsfunktionalität zu ermöglichen (1008).
Verfahren gemäß Anspruch 17, ferner aufweisend: dynamisches Justieren der Antennengewichte als Reaktion auf Änderungen der lokalen Kommunikationskanalumgebung.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Anzahl der Vielzahl von Sendeantennen größer als eine Anzahl der einen oder mehreren Empfangsantennen ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das erste RF-Signal einem ersten drahtlosen Kommunikationsstandard entspricht und das zweite RF-Signal einem zweiten drahtlosen Kommunikationsstandard entspricht.