用于在MIMO系統中發送和接收電磁信號的收發器設備和方法技術方案

本發明專利技術涉及一種用于在多輸入多輸出MIMO系統中發送和接收電磁信號的收發器設備(20，30，40)，收發器設備(20，30，40)包括：天線陣元(10，11，16)，其被旋轉對稱地布置在共同平面中的圓形線(12，13)上，其中所述天線陣元(10，11，16)分別具有相同的形狀，所述形狀為軸對稱的；編碼裝置(21)，其適于用正交向量對要經由天線陣元(10，11，16)發送的電磁信號進行編碼；以及解碼裝置(22)，其適于用所述正交向量對經由所述天線陣元(10，11，16)接收的電磁信號進行解碼，所述正交向量被選擇成減少由所述天線陣元之間的寄生耦合引起的干擾。本發明專利技術還涉及對應的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于在多輸入多輸出MIMO系統中發送和接收電磁信號的收發器設備和方法。本專利技術特別地涉及其中通信系統的前端即天線陣元及相關電路可以在全雙工配置下操作的MIMO系統，在全雙工配置下，可以在同一時間以相同頻帶或至少相似或交疊的頻帶同時發送和接收電磁信號。
技術介紹
通常，在具有利用相同的發送頻率和接收頻率的至少一個發送天線陣元和至少一個接收天線陣元的無線通信系統的收發器設備中，存在發送天線陣元與接收天線陣元之間的寄生耦合的問題。克服該問題的一種可能方案是通過增大發送部與接收部之間的物理距離。然而，這意味著收發器設備特別是天線陣列的總體尺寸的增大，這對于現代的緊湊型裝置而言是不能接受的。在現有技術中，為了克服上述的寄生耦合的問題，已經提出了在信號被發送之前在發送側對信號進行分支并且將該信號耦合至接收側。該耦合在無線電頻率水平下完成。在接收支路中，來自發送側的信號則通過兩種方式被接收天線接收，即通過上述的分支發送信號以及通過天線耦合被接收天線接收。通過調整分支信號的衰減水平和延遲或相移，可以形成使天線之間的寄生耦合抵消的信號。然而，在N個發送天線和N個接收天線的情況下，即在多輸入多輸出MIMO情況(N為大于1的整數)下，需要引入N2個這樣的分支電路或耦合電路，即在每個發送支路與接收支路之間引入一個分支電路或耦合電路，以隔離發送天線陣元與接收天線陣元之間的每個可能或潛在的耦合。結果是系統變得非常復雜且難懂。因而需要提出使得能夠減少必要的補償電路和元件的數目的收發器設備。
技術實現思路
因而本專利技術的目的是提供使得能夠以簡單的方式來減少天線陣元之間的干擾的用于在多輸入多輸出MIMO系統中發送和接收電磁信號的收發器設備和方法。本專利技術的目的還在于提出一種在無線電信系統中在同一時間通過獨立的MIMO信道同時發送和接收MIMO數據流的方式。以上目的通過在所附獨立權利要求中提供的解決方案來實現。在相應的從屬權利要求中限定了有利的實現方式。本專利技術的第一方面提供了一種用于在多輸入多輸出MIMO系統中發送和接收電磁信號的收發器設備，所述收發器設備包括：天線陣元，所述天線陣元被旋轉對稱地布置在共同平面中的圓形線上，其中所述天線陣元分別具有相同的形狀，所述形狀是軸對稱的；以及編碼裝置，所述編碼裝置適于用正交向量對要經由所述天線陣元發送的電磁信號進行編碼；以及解碼裝置，所述解碼裝置適于用所述正交向量對經由所述天線陣元接收的電磁信號進行解碼，所述正交向量被選擇成減少由所述天線陣元之間的寄生耦合引起的干擾。本專利技術的收發器設備提供了以下優點：以簡單的方式來減少例如由所述天線陣元之間的寄生耦合引起的天線陣元之間的干擾。另外的具體優點是：本專利技術使得能夠提供具有簡單且緊湊的結構的專利技術性收發器設備，同時又能夠減少天線陣元之間的干擾并且提供補償，特別是在同時且可選地甚至在相同或至少相似/交疊的頻帶發送和接收電磁信號的雙工模式下。在根據第一方面的收發器設備的第一實現形式中，所述正交向量形成波束形成矩陣，所述波束形成矩陣使得能夠生成具有不同的軌道角動量OAM狀態的電磁信號波束。有利地，正交向量形成能夠生成具有兩個或四個OAM狀態的電磁信號的波束形成矩陣。在根據第一方面的第一實現形式的收發器設備的第二實現形式中，波束形成矩陣B是在根據第一方面本身或者根據第一方面的任一前述實現形式的收發器設備的第三實現形式中，所述天線陣元包括：四個第一天線陣元，所述四個第一天線陣元被旋轉對稱地布置在所述共同平面中的第一圓形線上并且具有所述相同的形狀；以及四個第二天線陣元，所述四個第二天線陣元被旋轉對稱地布置在所述共同平面中的第二圓形線上并且具有所述相同的形狀，其中，所述第二圓形線與所述第一圓形線是同心的。在根據第一方面的第三實現形式的收發器設備的第四實現形式中，所述四個第一天線陣元和所述四個第二天線陣元中的每個天線陣元包括(僅)單個饋送點，并且所述四個第一天線陣元專用于發送電磁信號，所述四個第二天線陣元專用于接收電磁信號。在根據第一方面的第三實現形式或第四實現形式的收發器設備的第五實現形式中，四個第二天線陣元分別被布置成相對于第一圓形線和第二圓形線的共同中心與四個第一天線陣元成45度角。在根據第一方面的第三實現形式、第四實現形式或第五實現形式的收發器設備的第六實現形式中，四個第一天線陣元和四個第二天線陣元分別適于以沿相同方向的線性極化進行輻射。在根據第一方面的第三實現形式至第六實現形式之一的收發器設備的第七實現形式中，編碼裝置包括四個輸入，每個輸入對應于不同的軌道角動量OAM狀態，并且解碼裝置包括四個輸出，每個輸出對應于所述OAM狀態中的不同OAM狀態。有利地，所述四種不同的OAM狀態是“0”、“+1”、“-1”和“2”。在根據第一方面本身或者根據第一方面的第一實現形式或第二實現形式的收發器設備的第八實現形式中，所述天線陣元包括四個第三天線陣元，所述四個第三天線陣元被旋轉對稱地布置在所述共同平面中的所述圓形線上并且具有所述相同的形狀。在根據第一方面的第八實現形式的收發器設備的第九實現形式中，所述四個天線陣元分別包括(僅)兩個饋送點并且適于發送和接收電磁信號。在根據第一方面的第八實現形式或第九實現形式的收發器設備的第十實現形式中，編碼裝置包括兩個輸入，每個輸入對應于不同的軌道角動量OAM狀態，并且解碼裝置包括兩個輸出，每個輸出對應于所述OAM狀態中的不同OAM狀態。有利地，這兩個不同的OAM狀態是“0”和“1”。在根據第一方面本身或者根據第一方面的任一前述實現形式的收發器設備的第十一實現形式中，收發器設備還包括基帶抵消電路和/或無線電頻帶抵消電路，所述基帶抵消電路適于執行基帶干擾抵消，所述無線電頻帶抵消電路適于執行無線電頻帶干擾抵消。這些附加的抵消電路提供附加的干擾抵消以進一步增強本專利技術在減少干擾方面的性能。在根據第一方面本身或者根據第一方面的任一前述實現形式的方法的第十二實現形式中，收發器設備還包括拋物面反射器，其中所述天線陣元被定位在拋物面反射器的焦平面中。這樣的實現允許較大的通信距離，特別是在視線LOS實現中。本專利技術的第二方面提供了一種用于在多輸入多輸出MIMO系統中發送和接收電磁信號的方法，其中，天線陣元被旋轉對稱地布置在共同平面中的圓形線上，其中，所述天線陣元分別具有相同的形狀，所述形狀為軸對稱的，所述方法包括以下步驟：用正交向量對要經由所述天線陣元發送的電磁信號進行編碼；以及用所述正交向量對經由所述天線陣元接收的電磁信號進行解碼，其中，所述正交向量被選擇成減少由所述天線陣元之間的寄生耦合引起的干擾。一般地，根據本專利技術的第二方面的方法通過本專利技術的第一方面的收發器設備的功能來實施。在根據本專利技術的第二方面的方法的第一實現形式中，所述正交向量形成波束形成矩陣，所述波束形成矩陣使得能夠生成具有不同的軌道角動量OAM狀態的電磁信號波束。在根據本專利技術的第二方面的第一實現形式的方法的第二實現形式中，所述波束形成矩陣B是本專利技術的上述第一方面和第二方面以有利的方式解決了上述目的。具體地，本專利技術的第一方面和第二方面提供了以簡單且有效的方式來減少天線陣元之間的干擾的有利且有效的方式。在上述的各種實現形式中限定了另外的有利而可選的實現。本專利技術提供了一種特別有利的方式以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于在多輸入多輸出MIMO系統中發送和接收電磁信號的收發器設備(20，30，40)，所述收發器設備(20，30，40)包括：天線陣元(10，11，16)，所述天線陣元(10，11，16)被旋轉對稱地布置在共同平面中的圓形線(12，13)上，其中所述天線陣元(10，11，16)分別具有相同的形狀，所述形狀是軸對稱的；編碼裝置(21)，所述編碼裝置(21)適于用正交向量對要經由所述天線陣元(10，11，16)發送的電磁信號進行編碼；以及解碼裝置(22)，所述解碼裝置(22)適于用所述正交向量對經由所述天線陣元(10，11，16)接收的電磁信號進行解碼，所述正交向量被選擇成減少由所述天線陣元之間的寄生耦合引起的干擾。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于在多輸入多輸出MIMO系統中發送和接收電磁信號的收發器設備(20，30，40)，所述收發器設備(20，30，40)包括：天線陣元(10，11，16)，所述天線陣元(10，11，16)被旋轉對稱地布置在共同平面中的圓形線(12，13)上，其中所述天線陣元(10，11，16)分別具有相同的形狀，所述形狀是軸對稱的；編碼裝置(21)，所述編碼裝置(21)適于用正交向量對要經由所述天線陣元(10，11，16)發送的電磁信號進行編碼；以及解碼裝置(22)，所述解碼裝置(22)適于用所述正交向量對經由所述天線陣元(10，11，16)接收的電磁信號進行解碼，所述正交向量被選擇成減少由所述天線陣元之間的寄生耦合引起的干擾。2.根據權利要求1所述的收發器設備(20，30，40)，其中，所述正交向量形成波束形成矩陣，所述波束形成矩陣使得能夠生成具有不同的軌道角動量OAM狀態的電磁信號波束。3.根據權利要求2所述的收發器設備(20，30，40)，其中，所述波束形成矩陣B是B=11111j-1-j1-j-1j1-11-1.]]>4.根據權利要求1至3中的一項所述的收發器設備(20，40)，其中，所述天線陣元(10，11)包括：四個第一天線陣元(10)，所述四個第一天線陣元(10)被旋轉對稱地布置在所述共同平面中的第一圓形線(13)上并且具有所述相同的形狀；以及四個第二天線陣元(11)，所述四個第二天線陣元(11)被旋轉對稱地布置在所述共同平面中的第二圓形線(13)上并且具有所述相同的形狀，其中，所述第二圓形線(13)與所述第一圓形線(12)是同心的。5.根據權利要求4所述的收發器設備(20，40)，其中，所述四個第一天線陣元(10)和所述四個第二天線陣元(12)中的每個天線陣元包括單個饋送點(14，15)，并且其中，所述四個第一天線陣元(10)專用于發送電磁信號，所述四個第二天線陣元(11)專用于接收電磁信號。6.根據權利要求4或5所述的收發器設備(20，40)，其中，所述四個第二天線陣元(11)分別被布置成相對于所述第一圓形線(12)和所述第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝爾蓋·尼古拉耶維奇·杜多洛夫，曾雁星，沈建強，伊戈爾·米哈伊洛維奇·普基，
申請(專利權)人：華為技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44