全双工中继装置的制造方法

文档序号:9732378阅读:512来源:国知局
全双工中继装置的制造方法
【专利说明】全双工中继装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有于2013年8月29日提交的美国临时申请序列号61/871,519的权益,该美国临时申请以引用的方式全部并入。
技术领域
[0003]本发明总体涉及无线通信领域,且更具体地,涉及新颖而有用的全双工中继装置。
[0004]背景
[0005]在很多无线通信网络中,有很多区域因为地形或其他结构性障碍物造成的信号衰减而不容易被接入点覆盖。一种用于延伸接入电信号的覆盖范围的方法,涉及使用中继节点,其将源自接入点和/或到达接入点的信号进行转播。
[0006]对于成功实现中继装置的一个主要的障碍是自干扰的问题,中继装置可能会受到由以下项导致的问题:在发射器与接收器之间的串扰、双工器泄漏、或者其他不期望的电磁耦合。很多现代的中继装置使用频分多路复用技术或时分多路复用技术或者天线分离技术,以解决自干扰。这些技术中的每一个技术均具有实质上的缺陷:频分多路复用要求倍增谱,时分多路复用要求信号容量减半,而天线分离即使可能被给予空间限制,也通常是昂贵的。全双工中继装置可解决自干扰,而没有这些缺陷中的任何一个缺陷。因此,在无线通信领域中有必要创造新颖而有用的全双工中继装置。本发明提供了这种新颖而有用的全双工中继装置。
[0007]附图简述
[0008]图1是优选实施方式中的系统的简图表示;
[0009]图2A、图2B及图2C是优选实施方式中系统的天线耦合连接的简图表示;
[0010]图3是优选实施方式中系统的接收器的示意性表示;
[0011]图4是优选实施方式中系统的发射器的示意性表示;
[0012]图5是优选实施方式中系统的自干扰消除器的简图表示;
[0013]图6是优选实施方式中系统的自干扰消除器的简图表示;
[0014]图7A与图7B是优选实施方式中系统的数字自干扰消除器的简图表示;
[0015]图8是优选实施方式中的系统的简图表示;
[0016]图9是优选实施方式中的系统的简图表示;
[0017]图10A、图10B及10C是优选实施方式中系统的天线耦合连接的简图表示;以及
[0018]图11是优选实施方式中的系统的简图表示。
[0019]优选实施例的描述
[0020]本发明的优选实施方式的下列描述并不意在将本发明限定于这些优选实施方式,而是意在使任何本领域的技术人员能够实现和使用本发明。
[0021]如图1中所示,中继装置100包括第一接收器110、第一发射器120、第二接收器115、第二发射器125、以及自干扰消除器130。中继装置100产生作用,以中继在两个通信系统之间发射和接收的通信信号。除了中继信号之外,中继装置100优选地消除在发射和接收的信号之间的自干扰。中继装置100可附加地或者可选择地按比例缩放(如放大、衰减)、移位、或者以其他方式修改由中继装置100接收或者发射的信号。
[0022]中继装置100优选被用于中继在两个无线通信系统之间(例如,蜂窝电话发射台(cell-phone tower)与蜂窝电话之间,或Wi_Fi?接入点与计算机之间,两个无线电台之间)双向传播的通信信号,但可附加地或者可选择地被用于中继在任何其他适当的有线或者无线通信系统之间的通信信号。在优选实施方式的一个变形中,中继装置100是单向中继装置(one-way relay),并且仅包括第一接收器110、第一发射器120以及自干扰消除器130。
[0023]中继装置100优选地使用数字电路以及模拟电路二者来实现。数字电路优选地使用通用处理器、数字信号处理器,专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列(FPGA)和/或任何适当的处理器或电路来实现。模拟电路优选地使用模拟集成电路(1C)来实现,但可附加地或者可选择地使用分立元件(例如,电容器、电阻器、晶体管)、导线、传输线、波导、数字元件、混合信号元件或者任何其他适当的元件来实现。中继装置100优选地包括用于存储配置数据的存储器,但可附加地或者可选择地使用外部存储配置数据进行配置或使用任何适当的方式进行配置。
[0024]在一个不例实施方式中,中继装置100被用作蜂窝中继器(cellular repeater)。通过第一通信链路使用经由双工器耦合连接于中继装置100的第一发射/接收天线,中继装置100被连接到小区发射台,并通过第二通信链路使用经由双工器耦合连接于中继装置100的第二发射/接收天线,中继装置100被连接于蜂窝电话。蜂窝电话以及小区发射台以上行链路频率(从电话到发射台)以及以下行链路频率(从发射台到电话)进行本地通信。中继装置100既在上行链路频率(电话到中继装置到发射台)上也在下行链路频率(发射台到中继装置到电话)上接收并转发通信。自干扰消除器130能够实现用于第一发射/接收天线以及第二发射/接收天线的全双工操作。这是与传统中继装置不同的,传统中继装置必须依赖于像时分多路复用或者天线隔离的技术以避免自干扰。更具体地,自干扰消除器130可使中继装置100能够同时接收下行链路通信(从发射台到中继装置),转发下行链路通信(从中继装置到电话),接收上行链路通信(从电话到中继装置),并且转发上行链路通信(从中继装置到发射台),而不要求天线相互隔离、对另外的频率的使用、或者对时分多路复用的使用。因此,中继装置100能够提供网络-中继能力,而不需要过多的成本、过多的频谱使用,或者不显著降低数据容量。
[0025]第一接收器110产生作用,以接收由第一通信系统经过第一通信链路(例如无线信道、同轴电缆)发射的模拟接收信号。第一接收器110优选地将模拟接收信号转换为数字接收信号以在由第一发射器120转发之前进行处理,但是可附加地或者可选择地不转换模拟接收信号(使模拟接收信号直接通过而不进行转换)。
[0026]第一接收器110优选为射频(RF)接收器,但是可附加地或者可选择地是任何适当的接收器。
[0027]如图2A中所示,第一接收器110优选地通过耦合双工器的RF天线而与第一通信链路耦合连接,但是可附加地或者可选择地用任何适当的方式与第一通信链路耦合连接。一些可选择性的耦合连接的例子,包括经由一个或多个的专用接收天线进行耦合连接(如图2B中所示)。如图2C中所示,在另一个可选择性的耦合连接中,第一接收器110可通过耦合环行器的RF天线而与第一通信链路耦合连接。
[0028]如图3中所示,第一接收器110优选地包括模拟-数字转换器(ADC)lll以及下变频器112。第一接收器110可附加地或者可选择地包括放大器、滤波器、信号处理器和/或任何其他适当的元件。在优选实施方式的一个变形中,第一接收器110仅包括模拟处理电路(例如放大器、滤波器、衰减器、延时器)。第一接收器可产生作用,以按比例缩放、移位和/或以其他方式修改接收信号。下变频器112产生作用,以使来自RF(或者任何其他适当的频率)的模拟接收信号下变频到基带模拟接收信号,并且模拟-数字转换器(ADC)lll产生作用,以使基带模拟接收信号转换为数字接收信号。
[0029]ADC 111可以是任何适当的模拟-数字转换器;例如,直接转换ADC、闪电式ADC(flash ADC)、逐次-逼近型ADC(successive_approximat1n ADC)、跃升-比较ADC、威尔金森ADC(Wilkinson ADC)、积分型ADC、DELTA编码ADC、时间交替ADC或者任何其他适当类型的ADC。
[0030]下变频器112产生作用,以将模拟接收信号的载波频率下变频至基带,准备好基带用于转换为数字接收信号。下变频器112优选地使用外差法(heterodyning methods)实现信号下变频,但是可附加地或者可选择地使用任何适当的上变频方法来实现。
[0031]下变频器112优选地包括本地振荡器(L0)、混频器以及基带滤波器。本地振荡器产生作用,以向混频器提供频移信号;混频器将频移信号和模拟接收信号结合,以产生多个频移信号(通常是两个),多个频移信号之一是基带信号,并且基带滤波器抑制除了基带模
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