[发明专利]一种通信设备及基于天线的发射和接收方法

说明书

本发明实施例提供一种具有用于在相同的无线资源上进行全双工通信的阵列结构的天线，以及一种包括这种天线和波束赋形处理器的网络元件。本发明实施例还提供了一种使用这种天线在相同的无线资源上同时进行发射和接收的方法。该天线包括多个发射天线元件，这些元件中的每一个元件耦合到相应的增益控制发射放大器。该天线还包括多个接收天线元件，这些元件中的每一个元件耦合到相应的增益控制接收放大器。该天线还包括位于该多个发射天线元件和该多个接收天线元件之间的电磁隔离结构。

技术领域

本公开总体涉及天线结构，并且在一些方面涉及用于半双工和全双工多输入和多输出(multiple-input and multiple-output，MIMO)系统的自适应天线阵列结构。

背景技术

一些通信系统在发射机和/或接收机处使用多个天线元件。例如，MIMO系统涉及具有多个天线元件的发射机和具有多个天线元件的接收机之间的通信。与在发射机和接收机处使用单个天线元件的系统相比，MIMO系统可以提供空间复用、分集、以及波束赋形增益。

在大规模MIMO通信系统中，基站可以使用天线元件的阵列。天线元件的数量大于发射的并行的流的数量。例如，多用户(multi-user，MU)大规模MIMO系统可以包括基站，该基站具有在相同的时间频率无线资源上同时为数十个用户服务的数百乃至数千个天线元件。

大规模MIMO可以提升通信系统的容量和辐射能量效率。积极的空间复用可以提升容量。对大量天线发射的波阵面进行相干叠加可以提升能量效率，以将能量聚集到小的空间区域中。基站为了拥有由天线集中发射的波面阵，可以通过对大量天线发射的信号进行整形，以在预期的接收器端的位置处建设性地相加，并且在其他位置处破坏性地(或随机地)相加。

在某些情况下，如果基站处的天线元件和收发机允许全双工通信，则可以提升大规模MIMO系统的频谱效率。全双工通信包括在相同的无线资源上同时进行的发射和接收。

发明内容

一方面，提供了一种天线，包括多个发射天线元件，该多个发射天线元件中的每一个发射元件耦合到相应的增益控制发射放大器。该天线还包括多个接收天线元件，该多个接收天线元件中的每一个接收元件耦合到相应的增益控制接收放大器。该天线还包括该多个发射天线元件和该多个接收天线元件之间的电磁隔离结构。

可选地，当该天线用于在相同的频率无线资源上同时进行发射和接收时，该隔离结构提供减少的自干扰。

可选地，该隔离结构在该发射天线元件和该接收天线元件之间提供一个中间分隔件。

可选地，该隔离结构为电磁带隙(electromagnetic band gap，EBG)隔离器。

可选地，该多个发射天线元件被布置成第一一维阵列，以及该多个接收天线元件被布置成第二一维阵列。

可选地，该多个发射天线元件被布置成第一二维阵列，以及该多个接收天线元件被布置成第二二维阵列。

可选地，该多个发射天线元件被布置成第一三维阵列，以及该多个接收天线元件被布置成第二三维阵列。

可选地，发射元件的第一阵列为圆柱形阵列，以及接收元件的第二阵列为圆柱形阵列。

可选地，发射元件的第一阵列为局部球形阵列；以及接收元件的第二阵列为局部球形阵列。

可选地，每个该发射放大器为功率放大器，以及每个该接收放大器为低噪声放大器。

可选地，该多个发射天线元件中的每一个发射天线元件为双极化天线元件，用于发射具有第一极化方向的相应信号和发射具有第二极化方向的相应信号。并且，该多个接收天线元件中的每一个接收天线元件为双极化天线元件，用于接收具有第一极化方向的相应信号和接收具有第二极化方向的相应信号。