ПОЛНОДУПЛЕКСНАЯ АНТЕННА И МОБИЛЬНЫЙ ТЕРМИНАЛ
FULL-DUPLEX ANTENNA AND MOBILE TERMINAL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящая заявка относится к области связи и, в частности, относится к полнодуплексной антенне и мобильному терминалу.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Беспроводная полнодуплексная связь относится к технологии, в которой беспроводной приемопередатчик одновременно реализует прием и посылку сообщений. При разработке стандартного приемопередатчика в сети беспроводной связи для реализации полнодуплексной связи потребуется либо использовать два независимых канала, по отдельности выполняющих посылку и прием, либо понадобится использовать систему разделения времени для выделения временных слотов для приема и посылки.
В этих двух технологиях спектр беспроводной связи используется недостаточно эффективно. В том случае, когда занимают одну и ту же полосу частот, обе эти технологии полнодуплексной связи не в состоянии существенно повысить эффективность передачи системы связи в целом.
Самая большая проблема при реализации полнодуплексной связи в одно и то же время и на одной и той же частоте состоит в том, что при одновременной посылке каждой из передающих антенн двух сторон сигнала на приемные антенны другой стороны посланный сигнал принимается не только приемной антенной противоположной стороны, но также принимается приемной антенной своей стороны. Кроме того, расстояние от приемной антенны своей стороны до передающей антенны своей стороны значительно меньше, чем расстояние от приемной антенны своей стороны до передающей антенны противоположной стороны, и сигнал в процессе передачи испытывает замирание. Таким образом, сигнал, принятый приемной антенной своей стороны и посланный передающей антенной своей стороны, гораздо сильнее, чем сигнал, принятый приемной антенной своей стороны и посланный передающей антенной противоположной стороны, в результате чего происходит подавление сигнала, посланного передающей антенной противоположной стороны.
Обратимся к фиг. 1, где для улучшения использования спектра беспроводной связи в известном уровне техники обеспечена полнодуплексная антенна, которая может осуществлять полнодуплексную передачу на одной и той же частоте и в одном и том же временном слоте, не оказывая влияния на отношение сигнал-шум сигала приема полнодуплексной антенны. Полнодуплексная антенна включает в себя первую передающую антенну 111, приемную антенну 113 и вторую передающую антенну 115. Первая передающая антенна 111, приемная антенна 113 и вторая передающая антенна 115 являются каждая всенаправленными антеннами. Первая передающая антенна 111 размещена на одной стороне приемной антенны 113, а вторая передающая антенна 115 размещена на другой стороне приемной антенны 113. Кроме того, расстояние между первой передающей антенной 111 и приемной антенной 113 равно d, а расстояние между второй передающей антенной 115 и приемной антенной 113 равно d+λ/2, где λ представляет длину волны.
Обратимся к фиг. 2, где полнодуплексная антенна, обеспеченная согласно известному уровню техники, применяется как на первой стороне 210 связи, так и на второй стороне 220 связи. Первая сторона 210 связи обеспечена первой передающей антенной 211, первой приемной антенной 213 и второй передающей антенной 215. Вторая сторона 220 связи обеспечена третьей передающей антенной 221, второй приемной антенной 223 и четвертой приемной антенной 225.
С одной стороны, стороне 210 связи необходимо посылать данные стороне 220 связи, и, следовательно, первая передающая антенна 211 и вторая передающая антенна 215 одновременно посылают вовне один и тот же сигнал. Кроме того, оба этих сигнала, посланные первой передающей антенной 211 и второй передающей антенной 215, одновременно посылаются на первую приемную антенну 213 и вторую приемную антенну 223. Однако первая приемная антенна 213 не должна получать сигналы, посланные первой передающей антенной 211 и второй передающей антенной 215. Кроме того, расстояния между первой приемной антенной 213 и первой передающей антенной 211, а также между первой приемной антенной 213 и второй передающей антенной 215 гораздо меньшей, чем расстояние между второй приемной антенной 223 и первой передающей антенной 211, а также между второй приемной антенной 223 и второй передающей антенной 215. Таким образом, если сигналы, посланные первой передающей антенной 211 и второй передающей антенной 215, приняты первой приемной антенной 213, на первой приемной антенне 213 возникают сильные помехи. Однако расстояние между первой передающей антенной 211 и первой приемной антенной 213 равно d, а расстояние между второй передающей антенной 215 и первой приемной антенной 213 равно d+λ/2, то есть эти два расстояния отличаются на половину длины волны. Таким образом, сигнал, посланный первой передающей антенной 211 на первую приемную антенну 213, и сигнал, посланный второй передающей антенной 215 на первую приемную антенну 213, точно такие же по уровню сигнала и противоположны по фазе, и взаимно уничтожаются. Таким образом, сигналы, посланные первой передающей антенной 211 и второй передающей антенной 215, не создают сильных помех для первой приемной антенны 213. Сигналы, посланные первой передающей антенной 211 и второй передающей антенной 215, отражаются и преломляются множество раз в ходе пространственной передачи и передаются на приемную антенну 223 по множеству траекторий (эффект многолучевого распространения) и принимаются второй приемной антенной 223.
С другой стороны, второй стороне 220 связи необходимо посылать данные первой стороне 210 связи, и, следовательно, третья передающая антенна 221 и четвертая передающая антенна 225 одновременно посылают вовне один и тот же сигнал. Кроме того, оба этих сигнала, посланных третьей передающей антенной 221 и четвертой передающей антенной 225, одновременно посылаются на вторую приемную антенну 223 и первую приемную антенну 213. Однако второй приемной антенне 223 на надо принимать сигналы, посланные третьей передающей антенной 221 и четвертой передающей антенной 225. Кроме того, расстояния между второй приемной антенной 223 и третьей передающей антенной 221, а также между второй приемной антенной 223 и четвертой передающей антенной 225 гораздо меньшей, чем расстояния между первой приемной антенной 213 и третьей передающей антенной 221, а также между первой приемной антенной 213 и четвертой передающей антенной 225. Следовательно, если сигналы, посланные третьей передающей антенной 221 и четвертой передающей антенной 225, принимаются второй приемной антенной 223, то возникают сильные помехи для второй приемной антенны 223. Однако расстояние между третьей передающей антенной 221 и второй приемной антенной 223 равно d, а расстояние между четвертой передающей антенной 225 и второй приемной антенной 223 равно d+λ/2. Таким образом, сигнал, посланный третьей передающей антенной 221 на вторую приемную антенну 223, и сигнал, посланный четвертой передающей антенной 225 на вторую приемную антенну 223, имеют одинаковый уровень и противоположны по фазе, что приводит к их взаимному уничтожению. Таким образом, сигналы, посланные третьей передающей антенной 221 и четвертой передающей антенной 225, не создают сильных помех для второй приемной антенны 223. Сигналы, посланные третьей передающей антенной 221 и четвертой передающей антенной 225, отражаются и преломляются множество раз в ходе пространственной передачи и передаются на приемную антенну 213 по множеству траекторий (эффект многолучевого распространения) и принимаются первой приемной антенной 213.
Первая передающая антенна 211 и вторая передающая антенна 215 первой стороны 210 связи не влияют на работу первой приемной антенны 213, а третья передающая антенна 221 и четвертая передающая антенна 225 второй стороны 220 связи не оказывает влияния на работу второй приемной антенны 223. Следовательно, первая сторона 210 связи и вторая сторона 220 связи могут выполнять двунаправленную передачу данных одновременно и на одной и той же частоте.
Однако при таком подходе, когда расстояние между первой передающей антенной 111 и приемной антенной 113 равно d, расстояние между второй передающей антенной 115 и приемной антенной 113 должно составлять d+λ/2. Следовательно, при изменении используемой длины волны потребуется изменить расстояние между второй передающей антенной 115 и приемной антенной 113. Кроме того, широкополосный сигнал содержит множество частот, причем длины волн, соответствующие этим частотам, отличны друг от друга. Однако расстояние между второй передающей антенной 115 и приемной антенной 113 может быть установлено в соответствии только с одной из упомянутых длин волн. Следовательно, такой подход нельзя применить к широкополосному сигналу.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данная заявка обеспечивает полнодуплексную антенну и мобильный терминал таким образом, что при изменении используемой частоты не потребуется изменять расстояние, устанавливаемое между антеннами; кроме того, эту полнодуплексную антенну также можно использовать для широкополосного сигнала.
Первый аспект настоящей заявки обеспечивает полнодуплексную антенну, включающую в себя приемную антенну; первую передающую антенну, размещенную на одной стороне приемной антенны, где первая передающая антенна является направленной антенной, и обратное направление главного лепестка диаграммы направленности первой передающей антенны указывает на приемную антенну; и вторую передающую антенну, размещенную на другой стороне приемной антенны, где расстояние между второй передающей антенной и приемной антенной равно расстоянию между первой передающей антенной и приемной антенной, вторая передающая антенна является направленной антенной, и обратное направление главного лепестка диаграммы направленности второй передающей антенны указывает на приемную антенну.
Что касается первого аспекта, то в первом возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки направление поляризации, в котором приемная антенна принимает сигнал, переданный первой передающей антенной, и направление поляризации, в котором приемная антенна принимает сигнал, переданный второй передающей антенной, перпендикулярны друг другу.
Что касается первого аспекта, то во втором возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки полнодуплексная антенна, кроме того, включает в себя генератор сигналов, где первый выходной вывод генератора сигналов соединен с первой передающей антенной первым проводящим проводом, второй выходной вывод генератора сигналов соединен со второй передающей антенной вторым проводящим проводом, причем генератор сигналов сконфигурирован для создания двух каналов сигналов передачи, имеющих одинаковую амплитуду и противоположных по фазе, и по отдельности посылает по этим двум каналам сигналы передачи на первую передающую антенну и вторую передающую антенну.
Что касается второго возможного варианта реализации первого аспекта, то в третьем возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки первый проводящий провод и второй проводящий провод имеют одинаковую длину.
Что касается второго возможного варианта реализации первого аспекта, то в четвертом возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки полнодуплексная антенна дополнительно содержит цифровой подавитель помех, где цифровой подавитель помех сконфигурирован для приема сигнала, принятого от приемной антенны, а цифровой подавитель помех сконфигурирован для подавления сигналов помех, принятых приемной антенной от первой передающей антенны и второй передающей антенны.
Что касается четвертого возможного варианта реализации первого аспекта, то в пятом возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки полнодуплексная антенна включает в себя множество групп приемных и передающих каналов, где каждая группа приемных и передающих каналов включает в себя приемную антенну, первую передающую антенну, вторую передающую антенну и генератор сигналов, причем первый вывод цифрового подавителя помех сконфигурирован для приема сигнала приема, который выводится приемной антенной в каждой группе, второй вывод цифрового подавителя помех сконфигурирован для вывода сигнала передачи на генератор сигналов, который имеется в каждой группе, при этом расстояние от первой передающей антенны и второй передающей антенны, которые находятся в одной и той же группе приемного и передающих каналов, до любой приемной антенны одинаковы.
Что касается четвертого возможного варианта реализации первого аспекта, то в шестом возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки полнодуплексная антенна включает в себя аналого-цифровой преобразователь, где один вывод аналого-цифрового преобразователя соединен с приемной антенной, а другой вывод соединен с цифровым подавителем помех, причем аналого-цифровой преобразователь сконфигурирован для преобразования аналогового сигнала приема, принятого приемной антенной, в цифровой сигнал приема и посылки цифрового сигнала приема на цифровой подавитель помех.
Что касается четвертого возможного варианта реализации первого аспекта, то в шестом возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки полнодуплексная антенна включает в себя цифроаналоговый преобразователь, где один конец цифроаналогового преобразователя соединен с генератором сигналов, а другой конец соединен с цифровым подавителем помех, причем цифроаналоговый преобразователь сконфигурирован для преобразования цифрового сигнала передачи, посланного цифровым подавителем помех, в аналоговый сигнал передачи и посылки аналогового сигнала передачи на генератор сигналов.
Что касается первого аспекта, то в седьмом возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки диаграммы направленности первой передающей антенны и второй передающей антенны не имеют боковых лепестков.
Что касается первого аспекта, то в восьмом возможном варианте реализации первого аспекта настоящей заявки после совмещения направления главного лепестка излучения первой передающей антенны и направления главного лепестка излучения второй передающей антенны реализуется всенаправленное излучение, причем всенаправленное излучение позволяет принимать сигнал передачи в любом из направлений 360 градусов.
Второй аспект настоящей заявки обеспечивает мобильный терминал, включающий в себя полнодуплексную антенну, где полнодуплексная антенна представляет собой любую из вышеописанных полнодуплексных антенн.
Согласно вышеописанным техническим решениям двунаправленная связь может быть реализована в одном и том же временном слоте и на одной и той же частоте; кроме того, первая передающая антенна и вторая передающая антенна размещены по отдельности на двух сторонах приемной антенны, и, кроме того, как первая, так и вторая передающая антенны являются направленными антеннами, причем обратные направления основных лепестков диаграмм направленности этих двух передающих антенн указывают на приемную антенну, реализуя тем самым подавление помех. По сравнению с существующим способом, в котором подавление помех реализуется только в том случае, когда расстояние от второй передающей антенны до приемной антенны и расстояние от первой передающей антенны до приемной антенны отличаются на половину длины волны, в настоящей заявке длина волны не ограничивается. Если даже изменяется используемая частота, расстояние между антеннами изменять нет необходимости. Кроме того, полнодуплексная антенна также может быть использована для широкополосного сигнала.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - структурная схема варианта реализации полнодуплексной антенны согласно существующему уровню техники;
Фиг. 2 - схема двунаправленной передачи, выполняемой полнодуплексной антенной согласно существующему уровню техники;
Фиг. 3 - структурная схема варианта реализации полнодуплексной антенны в настоящей заявке;
Фиг. 4 - структурная схема другого варианта реализации полнодуплексной антенны в настоящей заявке;
Фиг. 5 - диаграмма направленности передающей антенны полнодуплексной антенны, в которой имеется боковой лепесток;
Фиг. 6 - диаграмма направленности передающей антенны полнодуплексной антенны, в которой отсутствует боковой лепесток;
Фиг. 7 - структурная схема варианта реализации цифрового подавителя помех полнодуплексной антенный в настоящей заявке; и
Фиг. 8 - структурная схема еще одного варианта реализации полнодуплексной антенны в настоящей заявке.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем описании в иллюстративных целях, но не как ограничение, представлены конкретные детали, такие как конкретная структура системы, интерфейс и технология связи, для обеспечения всестороннего понимания настоящей заявки. Однако специалистам в данной области техники следует иметь в виду, что настоящую заявку можно реализовать на практике в других вариантах осуществления без этих конкретных деталей. В других случаях подробные описания хорошо известных устройств, схем и способов опущены, с тем чтобы не перегружать описание настоящей заявки ненужными деталями.
Обратимся к фиг. 3, где представлена структурная схема варианта реализации полнодуплексной антенны в настоящей заявке. Полнодуплексная антенна в настоящей заявке включает в себя приемную антенну 310, первую передающую антенну 320 и вторую передающую антенну 330.
Приемная антенна 310 сконфигурирована для приема сигнала, посланного другой стороной.
Первая передающая антенна 320 размещена на одной стороне приемной антенны 310, причем первая передающая антенна 320 является направленной антенной, а обратное направление главного лепестка диаграммы направленности первой передающей антенны 320 указывает на приемную антенну 310.
Вторая передающая антенна 330 размещена на другой стороне приемной антенны 310, при этом расстояние между второй передающей антенной 330 и приемной антенной 310 равно расстоянию между первой передающей антенной 320 и приемной антенной 310; вторая передающая антенна 330 является направленной антенной, а обратное направление главного лепестка диаграммы направленности второй передающей антенны 330 указывает на приемную антенну 310. Здесь подразумевается, что слово «равно» в отношении расстояния между второй передающей антенной 330 и приемной антенной 310 и расстояния между первой передающей антенной 320 и приемной антенной 310 не следует понимать как «абсолютно равно» в математическом смысле, а следует понимать как «равно» в рамках допустимого диапазона значений ошибки.
Согласно вышеописанному техническому решению первая передающая антенна и вторая передающая антенна размещены по отдельности на двух сторонах приемной антенны, и, кроме того, обе передающие антенны являются направленными антеннами, при этом обратные направления главных лепестков диаграмм направленности этих двух передающих антенн указывают на приемную антенну, обеспечивая подавление помех. По сравнению с существующим способом, в котором подавление помех реализуется только в том случае, если расстояние от второй передающей антенны до приемной антенны и расстояние от и первой передающей антенны до приемной антенны отличаются на половину длины волны, в настоящей заявке ограничение на длину волны отсутствует. Ели даже используемая частота изменяется, расстояние между антеннами изменять нет необходимости. Кроме того, такая полнодуплексная антенна также может быть использована для широкополосного сигнала.
В процессе длительных исследований и разработки специалисты в данной области техники, кроме того, обнаружили, что при необходимости распознавания сигнала, посланного передающей антенной другой стороны, требуется подавить сигнал, посланный передающей антенной своей стороны и принятый приемной антенной своей стороны, до уровня мощности белого шума. Уровень мощности сигнала, посланного передающей антенной своей стороны, составляет от 15 до 20 дБм, а уровень мощности белого шума составляет -90 дБм; следовательно, потребуется снизить уровень сигнала, посылаемого передающей антенной своей стороны, по меньшей мере на 15 дБм - (-90 дБм)=105 дБм на приемной антенне. Когда используется антенна, показанная на фиг. 1, для уменьшения влияния первой передающей антенны 111 и второй передающей антенны 115 на приемную антенну 113 достаточное затухание передачи можно обеспечить только в том случае, если расстояние между первой передающей антенной 111 и приемной антенной 113 и расстояние между второй передающей антенной 115 и приемной антенной 113 будет больше 20 сантиметров. Таким образом, расстояние между первой передающей антенной 111 и приемной антенной 113 и расстояние между второй передающей антенной 115 и приемной антенной 113 необходимо будет установить относительно большим, что означает, что невозможно использовать антенну на фиг. 1 для относительно небольшого устройства, такого как устройство мобильной связи.
Обратимся к фиг. 4, где представлена структурная схема другого варианта реализации полнодуплексной антенны по настоящей заявке. Эта полнодуплексная антенна согласно настоящей заявке может применяться для небольшого устройства, причем эта антенна включает в себя приемную антенну 310, первую передающую антенну 320, вторую передающую антенну 330, генератор 340 сигналов, аналого-цифровой преобразователь 350, цифроаналоговый преобразователь 360 и цифровой подавитель 370 помех. Первая передающая антенна 320 размещена на одной стороне приемной антенны 310, а вторая передающая антенна 330 размещена на другой стороне приемной антенны 310. Расстояние между первой передающей антенной 320 и приемной антенной 310 равно расстоянию между второй передающей антенной 330 и приемной антенной 310. Следует понимать, что слово «равно» применительно к равенству расстояния между второй передающей антенной 330 и приемной антенной 310 расстоянию между первой передающей антенной 320 и приемной антенной 310 не означает «абсолютно равно в математическом смысле», а означает «равно» в допустимом диапазоне ошибки. Первый выходной вывод генератора 340 сигналов соединен с первой передающей антенной 320 посредством первого проводящего провода, а второй выходной вывод генератора 340 сигналов соединен со второй передающей антенной 330 вторым проводящим проводом. Один вывод аналого-цифрового преобразователя 350 подсоединен к приемной антенне 310, а другой вывод подсоединен к первому выводу цифрового подавителя 370 помех. Один вывод цифроаналогового преобразователя 360 подсоединен к выходному выводу генератора 340 сигналов, а другой вывод цифроаналогового преобразователя 360 подсоединен ко второму выводу цифрового подавителя 370 помех. Предпочтительно, чтобы первый проводящий провод и второй проводящий провод имели одинаковую длину, с тем чтобы обеспечить равенство по амплитуде и противоположность по фазе сигналов, которые выводятся генератором 340 сигналов на первую передающую антенну 320 и вторую передающую антенну 330. Здесь подразумевается, что слово «равно» в отношении длины первого проводящего провода и длины второго проводящего провода не следует понимать как «абсолютно равно» в математическом смысле, а следует понимать как «равно» в рамках допустимого диапазона значений ошибки.
Приемная антенна 310 может представлять собой направленную антенну, но может также быть всенаправленной антенной. Направленная антенна посылает сигнал и принимает сигнал в основном в одном направлении, на которое указывает лепесток диаграммы направленности. Всенаправленная антенна может принимать сигналы со всех направлений. В пространстве передачи возникает эффект многолучевого распространения сигнала, посланного передающей антенной другой стороны, и, когда другая сторона или своя сторона способны перемещаться (например, антенна размещена внутри мобильного терминала), другая сторона или своя сторона может перемещаться под любым углом. Так как всенаправленная антенна может принимать сигналы, посланные с любых направлений, предпочтительно, чтобы приемная антенна 310 представляла собой всенаправленную антенну.
Обратимся к фиг. 5 и к фиг. 6, где на фиг. 5 представлена диаграмма направленности передающей антенны полнодуплексной антенны, которая имеет боковой лепесток, а на фиг. 6 представлена диаграмма направленности передающей антенны полнодуплексной антенны, которая не имеет боковых лепестков в настоящей заявке. Поскольку первая передающая антенна 320 является направленной антенной, она размещена на одной стороне приемной антенны 310, причем обратное направление главного лепестка 410 диаграммы направленности первой передающей антенны 320 выбрано таким образом, чтобы оно указывало на приемную антенну 310. Поскольку направленная антенна в основном посылает сигнал или принимает сигнал с направления, которое указывает лепесток диаграммы направленности, выбор обратного направления главного лепестка 410 диаграммы направленности первой передающей антенны 320, указывающего на приемную антенну 310, может уменьшить помехи от первой передающей антенны 320 для приемной антенны 310. Кроме того, поскольку боковой лепесток 420 вызывает помехи для приемной антенны 310, предпочтительно использовать диаграмму направленности, показанную на фиг. 6, которая не имеет боковых лепестков.
Вторая передающая антенна 330 также является направленной антенной. Аналогичным образом, вторая передающая антенна 330 размещена на другой стороне приемной антенны 310, причем обратное направление главного лепестка диаграммы направленности второй передающей антенны 330 указывает на приемную антенну 310. Поскольку направленная антенна в основном посылает сигнал или принимает сигнал с направления, которое указывает лепесток диаграммы направленности, выбор обратного направления главного лепестка диаграммы направленности второй передающей антенны 330, указывающего на приемную антенну 310, может уменьшить помехи от второй передающей антенны 330 для приемной антенны 310. Кроме того, поскольку боковой лепесток 420 вызывает помехи для приемной антенны 310, предпочтительно использовать диаграмму направленности, имеющую относительно небольшое количество малых боковых лепестков, но более предпочтительно использовать диаграмму направленности, показанную на фиг. 6, которая вообще не имеет боковых лепестков.
После того как обеспечено совмещение направления излучения первой передающей антенны 320 и направление излучения второй передающей антенны 330, можно реализовать всенаправленное излучение с тем, чтобы обеспечить возможность приема сигнала передачи приемной антенной другой стороны в любом из направлений 360 градусов.
Направление поляризации, в котором приемная антенна 310 принимает сигнал, переданный первой передающей антенной 320, и направление поляризации, в котором приемная антенна 310 принимает сигнал, переданный второй передающей антенной 330, перпендикулярны друг другу, что обеспечивает подавление помех 10 дБм. Поскольку колебание электромагнитной волны имеет направление, и коль скоро направления поляризации взаимно перпендикулярны, не хватает энергии для инициирования резонанса приемной антенны 310, и сигнал, принятый приемной антенной 310, имеет минимальную энергию.
Генератор 340 сигналов может представлять собой преобразователь Баррона, сконфигурированный для создания двух каналов сигналов передачи, имеющих одинаковую амплитуду и противоположенных по фазе, и для посылки по отдельности по этим двум каналам сигналов передачи на первую передающую антенну 320 и вторую передающую антенну 330. Поскольку расстояние от первой передающей антенны 320 до приемной антенны 310 равно расстоянию от второй передающей антенны 330 до приемной антенны 310, фазы сигнала, посланного первой передающей антенной 320, и сигнала, посланного второй передающей антенной 330, строго противоположны на приемной антенне 310, что обеспечивает их взаимное подавление. На приемной антенне 310 происходит подавление помех 30 дБм на сигналах, посланных первой передающей антенной 320 и второй передающей антенной 330. Однако расстояние от первой передающей антенны 320 до приемной антенны 310 и расстояние от второй передающей антенны 330 до приемной антенны 310 не обязательно должны быть одинаковыми. Кроме того, в пространстве передачи возникает эффект многолучевого распространения сигнала, посланного первой передающей антенной 320, и сигнала, посланного второй передающей антенной 330, причем эти сигналы имеют разные фазы при поступлении на приемную антенну 310. В альтернативном варианте, когда приемная сторона находится в прямом направлении одного из передающих каналов, уровень сигнала приема, посланного указанной антенной, значительно превышает уровень сигнала приема, посланного другой передающей антенной. Таким образом, когда две передающие антенны посылают по двум каналам сигналы, имеющие одинаковую амплитуду и обратные по фазе, приемная антенна другой стороны воздействию не подвергается.
Аналого-цифровой преобразователь 350 сконфигурирован для преобразования аналогового сигнала приема, принятого приемной антенной 310, в цифровой сигнал приема и посылает этот цифровой сигнал приема на цифровой подавитель 370 помех.
Цифроаналоговый преобразователь 360 принимает цифровой сигнал модуляции, посланный цифровым подавителем 370 помех, и преобразует этот цифровой сигнал передачи в аналоговый сигнал передачи и посылает аналоговый сигнал передачи на генератор 340 сигналов.
Цифровой подавитель 370 помех сконфигурирован для подавления сигналов помех, принятых приемной антенной от первой передающей антенны 320 и второй передающей антенны 330. Хотя в вышеописанной аналоговой части для реализации взаимного подавления сигналов, переданных первой передающей антенной 320 и второй передающей антенной 330, приемная антенна 310 вместе с сигналом, посланным другой стороной, принимает еще и некоторое сигналы в виде сигналов помех. В этом случае подавление сигналов помех может быть выполнено цифровым подавителем 370 помех. Указанный цифровой подавитель помех может реализовать подавление помех 35 дБм. Цифровой подавитель 370 помех может быть реализован с использованием процессора, имеющего высокое быстродействие, такого как цифровой процессор сигналов.
Обратимся к фиг. 7, где представлена структурная схема варианта реализации цифрового подавителя помех полнодуплексной антенны согласно настоящей заявке. В этом варианте реализации цифровой подавитель 370 помех включает в себя первый модуль 371 задержки, модуль 372 вычитания, модуль 373 оценки канала, модуль восстановления сигнала и второй модуль 375 задержки.
Сигналы, принятые приемной антенной 310, включают в себя не только сигналы, посланные передающей антенной другой стороны, но также включат в себя сигналы, посланные первой передающей антенной 320 и второй передающей антенной 330 своей стороны. Сигнал, посланный передающей антенной другой стороны, является сигналом, который должен быть принят и является полезным сигналом. Сигналы, посланные первой передающей антенной 320 и второй передающей антенной 330, представляют собой сигналы, которые принимать нежелательно, то есть они являются сигналами помех.
Поскольку сигнал, посланный передающей антенной другой стороны, и сигналы, посланные первой передающей антенной 320 и второй передающей анкетной 330 своей стороны, смешиваются вместе, сигналы помех от первой передающей антенны 320 и второй передающей антенны 330 не могут исследоваться напрямую. Таким образом, если сигналы помех от первой передающей антенны 320 и второй передающей антенны 330 должны быть удалены из сигналов, принимаемых приемной антенной 310, модуль 373 оценки канала может быть использован сначала для оценки канала, с тем чтобы получить его оценку. Затем используется модуль 374 восстановления сигнала для восстановления, в соответствии с указанной оценкой канала и сигналом модуляции, который используется первой передающей антенной 320 и второй передающей антенной 330, для передачи сигналов помех, принятых приемной антенной 310. Наконец, модуль 372 вычитания используется для вычитания сигналов помех, полученных посредством восстановления, из сигналов, принятых приемной антенной 310, чем достигается подавление сигналов помех. Кроме того, временные затраты на передачу сигнала модуляции в пространстве с последующим его приемом приемной антенной 310 отличаются от временных затрат на прохождение сигнала в цифровом подавителе 370 помех. Следовательно, чтобы обеспечить одновременное поступление сигнала на модуль 372 вычитания, принятого приемной антенной 310, и сигналов помех, полученных модулем 374 восстановления сигнала, потребуется использование первого модуля 371 задержки и второго модуля 375 задержки.
Согласно вышеописанному техническому решению в части, относящейся к аналоговым сигналам, первая передающая антенна и вторая передающая антенна должны быть направленными антеннами, а обратные направления главных лепестков диаграмм направленности этих двух передающих антенн должны указывать на приемную антенну, что обеспечивает подавление помех от 10 до 25 дБм. Направление поляризации, в котором приемная антенна принимает сигнал, переданный первой передающей антенной, и направление поляризации, в котором приемная антенна принимает сигнал, переданный второй передающей антенной, перпендикулярны друг другу, что обеспечивает подавление помех 10 дБм. Генератор сигналов генерирует два сигнала, имеющих одинаковую амплитуду и обратных по фазе, и по отдельности посылает эти два сигнала с помощью первой передающей антенны и второй передающей антенны. Кроме того, расстояние между первой передающей антенной и приемной антенной равно расстоянию между второй передающей антенной и приемной антенной. На приемной антенне имеет место подавление помех 30 дБм на сигналах, посланных первой передающей антенной и второй передающей антенной. В части, относящейся к цифровым сигналам, цифровой подавитель помех может обеспечить подавление помех 35 дБм. Таким образом, можно реализовать подавление помех в целом от 105 до 110 дБм. Следовательно, можно реализовать двунаправленную связь в одном и том же временном слоте и на одной и той же частоте. Кроме того, расстояния от указанных двух передающих антенн до приемной антенны могут быть достаточно маленькими, причем дополнительные компоненты, генератор сигналов и цифровой подавитель помех могут быть выполнены на уровне кристалла. Таким образом, размеры полнодуплексной антенны могут быть достаточно малыми, и такую полнодуплексную антенну можно применить в малогабаритном устройстве. Кроме того, расстояние между первой передающей антенной и второй передающей антенной устанавливается равным расстоянию между передающей антенной и приемной антенной, а сигналы, посланные первой передающей антенной и второй передающей антенной, имеют одинаковую амплитуду и противоположные фазы, так что при изменении частоты нет необходимости изменять расстояние между указанными антеннами. Кроме того, также возможно обеспечить эффект взаимного подавления для широкополосного сигнала, так что указанная полнодуплексная антенна также применима и для широкополосного сигнала.
Обратимся к фиг. 8, где представлена структурная схема еще одного варианта реализации полнодуплексной антенны в настоящей заявке. В отличие от полнодуплексной антенны, показанной на фиг. 4, полнодуплексная антенна на фиг. 8 включает в себя множество групп приемных и передающих каналов, где каждая группа приемных и передающих каналов включает в себя приемную антенну 310, первую передающую антенну 320, вторую передающую антенну 330 и генератор 340 сигналов, причем настройки приемной антенны 310, первой передающей антенны 320, второй передающей антенны 330 и генератора 340 сигналов в каждой группе приемных и передающих каналов (в том числе взаимосвязь соединений, настройка направления излучения, расстояния от первой передающей антенны 320 и второй передающей антенны 330 до приемной антенны 310, расстояние между первым проводящим проводом и вторым проводящим проводом и т.п.) совпадают с аналогичными настройками в других группах приемных и передающих каналов, которые дополнительно здесь не описываются. Кроме того, первый вывод цифрового подавителя помех сконфигурирован для приема сигнала приема, который выводится приемной антенной в каждой группе, а второй вывод цифрового подавителя помех сконфигурирован для вывода сигнала передачи на генератор сигналов, который имеется в каждой группе. Кроме того, расстояния от первой передающей антенны и второй передающей антенны в одной и той же группе приемных и передающих каналов до любой приемной антенны одинаковы (например, расстояние (d0) от первой передающей антенны 320 в первой группе до приемной антенны 310 в этой группе равно расстоянию (d0) от второй передающей антенны 330 в первой группе до приемной антенны 310 в этой же группе; расстояние (d1) от первой передающей антенны 320 в первой группе до приемной антенны 310 во второй группе равно расстоянию (d1) от второй передающей антенны 330 в первой группе до приемной антенны 310 во второй группе; и расстояние (d2) от первой передающей антенны 320 в первой группе до приемной антенны 310 в третьей группе равно расстоянию (d2) от второй передающей антенны 330 в первой группе до приемной антенны 310 третьей группе, чтобы не допустить воздействия первой передающей антенны 320 и второй передающей антенны 330, которые имеются в каждой группе, на приемную антенну 310 в любой группе).
При использовании полнодуплексной антенны, предложенной в настоящей заявке, когда передающая антенна посылает сигал на приемную антенну другой стороны, посланный сигал принимается только приемной антенной другой стороны и не воздействует на приемную антенну своей стороны, которая может принимать данные в нормальном режиме, так что можно реализовать полнодуплексную связь на одной и той же частоте и в одном и том же временном слоте, что позволяет значительно улучшить использование спектра. Кроме того, расстояния от двух передающих антенн до приемной антенны может быть достаточно малым, и дополнительные компоненты, то есть генератор сигналов и цифровой подавитель помех, могут быть выполнены на уровне кристалла. Таким образом, могут быть уменьшены размеры полнодуплексной антенны, и тогда такую полнодуплексную антенну можно будет использовать для малогабаритного устройства. Кроме того, расстояние между первой передающей антенной и приемной антенной устанавливают равным расстоянию между второй передающей антенной и приемной антенной, а сигналы, посланные первой передающей антенной и второй передающей антенной, имеют одинаковую амплитуду и противоположны по фазе, так что при изменении частоты не понадобится переустанавливать расстояние между антеннами. Кроме того, также можно обеспечить эффект взаимного подавления для широкополосного сигнала, так что указанная полнодуплексная антенна также применима для широкополосного сигнала.
Настоящая заявка, кроме того, обеспечивает мобильный терминал, включающий в себя полнодуплексную антенну, описанную в рассмотренных выше вариантах реализации. За конкретными деталями можно обратиться к фигурам 3-8 и соответствующему описанию, которое здесь не повторяется.
Что касается ряда вариантов реализации, обеспеченных в настоящей заявке, то следует понимать, что раскрытые здесь система, устройство и способ могут быть реализованы в других вариантах. Например, описанный вариант осуществления устройства является лишь иллюстрацией. Например, разделение на модули и блоки является просто разделением на логические функции, то есть при практической реализации возможно другое разделение. Например, множество блоков или компонент могут быть объединены или включены в состав другой системы либо некоторые функции могут быть проигнорированы или не выполняться. Вдобавок, отображенные или обсужденные взаимосвязи, прямые связи или коммуникационные соединения могут быть реализованы с использованием ряда интерфейсов. Непрямые связи или коммуникационные соединения между устройствами или блоками могут быть реализованы в виде электрической, механической или иной связи.
Блоки, описанные как отдельные части, могут, но не обязательно, быть физически разделенными, а части, отображенные в виде блоков, могут, но не обязательно, быть физическими блоками, могут находиться в одном месте или могут быть распределены по множеству сетевых блоков. Некоторые либо все указанные блоки могут быть выбраны в соответствии с реальными потребностями, необходимыми для достижения целей технических решений тех или иных вариантов реализации.
Вдобавок, функциональные блоки в вариантах осуществления настоящей заявки могут быть интегрированы в едином обрабатывающем блоке, либо каждый из этих блоков может быть физически автономным, либо два или более блоков могут быть интегрированы в одном блоке. Такой интегрированный блок может быть реализован аппаратным путем или реализован в виде программного функционального блока.
При реализации интегрированного блока в виде программного функционального блока, который продается и используется в качестве независимого продукта, его можно запомнить и хранить в машиночитаемом запоминающем носителе. При таком подходе технические решения настоящей заявки, в основном или частично вносящие свой вклад в повышение известного уровня техники, могут быть реализованы в виде программного продукта. Такой программный продукт хранится в запоминающем носителе и включает в себя несколько команд, инициирующих выполнение компьютерным устройством (которое может представлять собой персональный компьютер, сервер или сетевое устройство) или процессором всех или некоторых шагов способов, описанных в вариантах осуществления настоящей заявки. Вышеуказанный запоминающий носитель включает в себя любой носитель, который может хранить программный код, такой как USB флэш-память, съемный жесткий диск, постоянное запоминающее устройство (ROM, память только для считывания), оперативное запоминающее устройство (RAM, память с произвольной выборкой), магнитный диск или оптический диск.