本發(fā)明涉及一種全雙工無線電及相應(yīng)方法。

背景技術(shù)：

為滿足由于在移動(dòng)設(shè)備中受歡迎的多媒體應(yīng)用的不斷增長的容量需求，許多方法已經(jīng)被提出以提高現(xiàn)代無線系統(tǒng)的系統(tǒng)吞吐量。最有前途的方法之一是全雙工無線電，因?yàn)樗褂孟嗤念l帶同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)。

這種方法可以幫助減少傳輸?shù)膸捳加?，同時(shí)保持整體產(chǎn)生的傳輸速率不變。通過這種方法，相較于半雙工無線電，雙倍吞吐量的改善是可以實(shí)現(xiàn)的。因此，在現(xiàn)代無線通信研究中最具挑戰(zhàn)性的研究前沿之一的是架構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)有效全雙工通信的解決方案。

全雙工無線電是能夠同時(shí)在同一信道上發(fā)送和接收信號(hào)的裝置。在無線電設(shè)備家族中最具吸引力和挑戰(zhàn)性的解決方案是所謂的帶內(nèi)單天線全雙工實(shí)施。在這種情況下，所述設(shè)備不僅可以在同一頻帶上同時(shí)發(fā)送和接收也可通過單天線同時(shí)發(fā)送和接收。這能夠積極地影響設(shè)備的成本，從而不需要兩個(gè)或者更多獨(dú)立的電路和天線去實(shí)現(xiàn)全雙工通信。

然而，由于實(shí)際硬件架構(gòu)的局限性，一個(gè)非常嚴(yán)重的問題影響著帶內(nèi)單天線全雙工無線電，即，所謂的自干擾(self-interference，si)。在實(shí)踐中，自干擾是從設(shè)備的傳送(transmit，tx)鏈到接收(receive，rx)鏈泄漏的發(fā)送信號(hào)的一部分，由于采用的環(huán)行器的非理想性，三輸入/輸出組件旨在將天線連接到兩個(gè)鏈上。如果非托管，所述si能夠不可逆轉(zhuǎn)地?fù)p害無線電設(shè)備的性能。這是由于與輸入信號(hào)的功率相比它的非常高的功率，由于無線傳播引起的衰減，該輸入信號(hào)以非常低的功率到達(dá)天線。因此，所需的信號(hào)因殘余si受到損害，并且整體的吞吐量降低。事實(shí)上，產(chǎn)生的測(cè)量在所有可能的干擾強(qiáng)度中所需信號(hào)的強(qiáng)度的信干噪比(signaltointerferenceplusnoiseratio，sinr)量是非常低的。在這個(gè)背景下，正確的解碼不能夠被執(zhí)行除非si在不能被取消的前提下能夠被顯著減少。

事實(shí)上，帶內(nèi)單天線全雙工無線電不能夠避免在傳輸過程中從發(fā)射鏈到接收鏈的某信號(hào)泄露。這會(huì)引起影響接收信號(hào)的高水平的si的存在。目前，這仍然是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問題。在這個(gè)領(lǐng)域的研究仍然處于一個(gè)非常初級(jí)的階段。

在圖1中，描述了全雙工無線電單元1的例子。傳輸單元3，也被稱為傳輸鏈tx，連接到環(huán)行器5上，該環(huán)行器5連接到天線6和接收單元4，該接收單元4也被稱為接收鏈rx。此外，所述傳輸單元3和所述接收單元4連接到干擾消除單元9，該干擾消除單元9由模擬干擾消除單元7和數(shù)字干擾消除單元8組成。

所述環(huán)行器5包括三個(gè)端口a、b和c。特別地，a是連接到所述tx鏈3的端口，b是連接到所述rx鏈4的端口，并且c是連接到所述天線6的端口。在實(shí)踐中，所述環(huán)行器5在端口a和端口b之間提供有限的隔離，導(dǎo)致在所述tx鏈3和所述rx鏈4之間的干擾。所述tx射頻信號(hào)(radiofrequency，rf)，即，x，通過端口a傳輸，將其路由到端口c以到達(dá)所述天線6?；蛘?，接收到的信號(hào)，即，z，被從所述天線6傳輸通過端口c，并被路由到端口b。事實(shí)上，非理想的環(huán)行器不提供端口a和端口b之間的完全隔離。

因此，所述tx信號(hào)x的部分，即，f(x)，且f(x)≤|x|，從端口a泄漏到端口b，對(duì)接收到的信號(hào)產(chǎn)生干擾。假設(shè)熱噪聲的存在影響系統(tǒng)，通常存在于非理想電路中，我們可以將來自b的輸出信號(hào)表達(dá)為

y＝f(x)+z+n

其中，n表示上述的熱噪聲，為所述陳述的簡單起見添加到這里。

如前所述，此處描述的示例性的解決方案實(shí)現(xiàn)了兩步si消除策略，其能夠?qū)⑺鰏i成分從y中去除。該目標(biāo)是為了降低si的水平，這樣它的功率低于或者等于所謂的本底噪聲，該本底噪聲是系統(tǒng)中所有噪聲源和多余的信號(hào)的總和，前由n標(biāo)記。如前所討論的，這樣設(shè)備中的si消除能力既依靠于所述設(shè)備的傳輸功率也依靠于所述本底噪聲。在實(shí)踐中，如果傳輸功率高，或者本底噪聲低(或者所述兩個(gè)事件的組合發(fā)生)，那么殘留si將會(huì)在rx鏈中出現(xiàn)。

動(dòng)態(tài)算法能夠評(píng)估由所述模擬電路引起的失真并模擬存在于所述rx鏈4中的實(shí)際si。相應(yīng)地，可編程模擬消除電路，在此稱為模擬干擾消除單元7，被采用來完成它們。由數(shù)字干擾消除單元8執(zhí)行的數(shù)字消除算法完成所述模擬以消除所述剩余si。這種方法被示出以提供大約110db的總共的消除。我們的結(jié)論是，當(dāng)所述全雙工的無線電的傳輸功率低于一定值時(shí)，si信號(hào)能夠被完全消除。相反地，所述所需信號(hào)遭受殘余si信號(hào)的影響。

一般而言，我們可以認(rèn)為這是對(duì)于所述全雙工無線電的有效性的限制。此外，從能耗和效率的角度來看，直接地消除高強(qiáng)度si信號(hào)降低了設(shè)備的能量效率，這是由于所述能量被浪費(fèi)。因此，兩個(gè)主要的問題能夠被識(shí)別。一方面，上面所示的方法仍然遭受來自殘余si的影響，并且就全雙工無線電允許的傳輸功率而言有上限。另一方面，目前，沒有基于全雙工無線電的想法解決所述能源問題，該能源在發(fā)送/接收過程被浪費(fèi)。

當(dāng)所述全雙工無線電同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)時(shí)，如果傳輸功率高于確保si消除的有效性的最高水平，則殘余si降低接收到的信號(hào)的sinr，從而影響頻譜和能量效率。以防盡管傳輸功率低于確保si消除的有效性的最大水平，全雙工系統(tǒng)能夠有效地去除si，并且達(dá)到預(yù)期的頻譜和能量效率。因此，全雙工無線電的功率和能量效率強(qiáng)烈地依賴于si消除的有效性，并因此依賴于傳輸功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種全雙工無線電單元以及全雙工無線電方法，其具有非常低的自干擾，同時(shí)允許高傳輸功率。

該目的由設(shè)備的權(quán)利要求1的特征和方法的權(quán)利要求10的特征所解決。從屬權(quán)利要求包含進(jìn)一步的發(fā)展。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種全雙工無線電單元包括傳輸單元、天線、接收單元、環(huán)行器以及功率降低單元。所述傳輸單元配置為產(chǎn)生第一信號(hào)。所述環(huán)行器向所述天線提供來自所述傳輸單元的所述第一信號(hào)。所述天線配置為發(fā)送所述第一信號(hào)，并且同時(shí)使用相同的頻率或頻帶接收第二信號(hào)。所述環(huán)行器配置為向所述功率降低單元提供第三信號(hào)，其中，所述第三信號(hào)包括所述第二信號(hào)和通過所述天線和所述環(huán)行器的所述第一信號(hào)產(chǎn)生的干擾。所述功率降低單元配置為配置為通過將所述第三信號(hào)乘以因子√ρ，降低所述第三信號(hào)的功率，其中，ρ介于0和1之間，從而產(chǎn)生第四信號(hào)。所述接收單元配置為接收所述第四信號(hào)。通過減小接收信號(hào)功率，從而有可能有效地減少自干擾。

根據(jù)第一方面的第一實(shí)施形式，所述全雙工無線電單元包括配置為產(chǎn)生至少一個(gè)干擾消除信號(hào)并向所述接收單元提供至少一個(gè)干擾消除信號(hào)的干擾消除單元。所述接收單元配置為通過添加所述干擾消除信號(hào)到所述第四信號(hào)或者到通過所述接收單元從所述第四信號(hào)得到的中間信號(hào)，消除至少部分所述干擾。從而有可能進(jìn)一步減少干擾。

根據(jù)第一方面的第二實(shí)施形式，所述功率降低單元配置為根據(jù)所述第一信號(hào)的傳輸功率確定和設(shè)置所述因子√ρ。因此，有可能最大化傳輸功率，同時(shí)保持最小的干擾。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第一施形式的第一實(shí)施形式，所述功率降低單元配置為根據(jù)所述第一信號(hào)的傳輸功率和/或噪聲水平和/或第三信號(hào)內(nèi)的干擾水平確定和設(shè)置所述因子√ρ，從而達(dá)到所述第四信號(hào)的預(yù)設(shè)的目標(biāo)信干噪比sinr。因此，達(dá)到特別高的傳輸功率和低的自干擾。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第一實(shí)施形式的第二實(shí)施形式，所述功率降低單元配置為確定和設(shè)置所述因子√ρ以使得所述第四信號(hào)的信干噪比sinr高于所述第三信號(hào)的信噪干比。從而可以進(jìn)一步減小自干擾。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第三實(shí)施形式，所述功率降低單元包括配置為將所述第三信號(hào)分割為所述第四信號(hào)和第五信號(hào)的信號(hào)分割器。所述信號(hào)分割器配置為分割所述第三信號(hào)以使得所述第四信號(hào)是所述第三信號(hào)乘以√ρ并且所述第五信號(hào)是所述第三信號(hào)乘以√(1-ρ)。因此，進(jìn)一步使用所述第五信號(hào)中的信號(hào)能量是可能的。

根據(jù)第一方面的第三實(shí)施形式的第一實(shí)施形式，所述功率降低單元包括配置為采收第五信號(hào)的至少部分能量的能量采收單元。因此，可以使用采收的能量對(duì)例如所述設(shè)備的電池充電。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第三實(shí)施形式的第一實(shí)施形式的第一實(shí)施形式，所述能量采收單元配置為使用所述第五信號(hào)采收的能量至少部分地向所述全雙工無線電單元供電。從而達(dá)到非常高的能源效率。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第三實(shí)施形式的第一實(shí)施形式的第二實(shí)施形式，所述全雙工無線電單元包括電池。所述能量采收單元配置為使用所述第五信號(hào)采收的能量向所述電池充電。因此，可以實(shí)現(xiàn)所述全雙工無線電單元的特別高的能量效率。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種全雙工無線電傳輸和接收方法。所述方法包括產(chǎn)生第一信號(hào)，向天線提供所述第一信號(hào)，通過所述天線發(fā)送所述第一信號(hào)，并且通過所述天線使用與所述第一信號(hào)相同的頻率或頻帶同時(shí)接收第二信號(hào)。此外，所述方法包括通過環(huán)行器提供第三信號(hào)，其中，所述第三信號(hào)包括所述第二信號(hào)和通過所述天線和所述環(huán)行器的所述第一信號(hào)產(chǎn)生的干擾。此外，所述方法包括通過將所述第三信號(hào)乘以因子√ρ，降低所述第三信號(hào)的功率，其中ρ介于0和1之間，從而產(chǎn)生第四信號(hào)并接收第四信號(hào)。因此，可以實(shí)現(xiàn)高傳輸功率和低自干擾。

根據(jù)第二方面的第一實(shí)施形式，所述全雙工無線電方法包括產(chǎn)生至少一個(gè)干擾消除信號(hào)和通過添加所述干擾消除信號(hào)到所述第四信號(hào)或者到從所述第四信號(hào)得到的中間信號(hào)，消除至少部分干擾。因此，有可能進(jìn)一步減少干擾。

根據(jù)第二方面的第二實(shí)施形式，根據(jù)所述第一信號(hào)的傳輸功率設(shè)置因子√ρ。因此，有可能在保持干擾最小化的同時(shí)增加傳輸功率。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面的第一實(shí)施形式的第一實(shí)施形式，根據(jù)所述第一信號(hào)的傳輸功率和/或噪聲水平和/或所述第三信號(hào)內(nèi)的干擾水平設(shè)置所述因子√ρ。從而達(dá)到所述第四信號(hào)的預(yù)設(shè)的目標(biāo)信干噪比。從而達(dá)到了特別高的傳輸功率和低的自干擾。

根據(jù)本發(fā)明的第二部分的第一實(shí)施形式的第二實(shí)施形式，所述因子√ρ使得所述第四信號(hào)的信干噪比sinr高于所述第三信號(hào)的信干噪比。因此可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減少自干擾。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面的第三實(shí)施形式，將所述第三信號(hào)被分割為所述第四信號(hào)和第五信號(hào)。分割所述第三信號(hào)以使得所述第四信號(hào)是所述第三信號(hào)乘以√ρ并且所述第五信號(hào)是所述第三信號(hào)乘以√(1-ρ)。因此，有可能進(jìn)一步使用第五信號(hào)中信號(hào)能量。

根據(jù)第二方面的第三實(shí)施形式的第一實(shí)施形式，采收所述第五信號(hào)的至少部分能量。因此，有可能使用采收的能量向例如所述設(shè)備的所述電池充電。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面的第三實(shí)施形式的第一實(shí)施形式的第一實(shí)施形式，執(zhí)行所述方法的全雙工無線電單元使用第五信號(hào)的采收的能量至少部分地供電。從而達(dá)到非常高的能量效率。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面的第三實(shí)施形式的第一實(shí)施形式的第二實(shí)施形式，執(zhí)行所述方法的全雙工無線電單元的電池通過使用采收的所述第五信號(hào)的能量充電。從而實(shí)現(xiàn)所述全雙工無線電單元非常高的能量效率。

一般地，必須注意到，在本申請(qǐng)中所描述的所有設(shè)置、設(shè)備、元件、單元和方法等等都可以由軟件或硬件元件或任何一種其組合實(shí)現(xiàn)。此外，所述設(shè)備可以是處理器，也可以包括處理器，其中在本申請(qǐng)中所描述的元件、單元和設(shè)備的功能可以在一個(gè)或多個(gè)處理器中實(shí)現(xiàn)。本申請(qǐng)中所描述的多種實(shí)體執(zhí)行的所有步驟以及描述的多種實(shí)體執(zhí)行的功能描述都意圖表示相應(yīng)實(shí)體配置為或被配置用于執(zhí)行相應(yīng)步驟和功能。即使在下面的描述或者具體實(shí)施方式中，由一般的實(shí)體執(zhí)行的特定的功能或步驟未體現(xiàn)在對(duì)執(zhí)行特定步驟或功能的實(shí)體的具體元件的描述中，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，這些方法和功能能夠在軟件或者硬件元件或者任何一種其組合方面被實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

本發(fā)明在以下文將參照所包含的附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。其中：

圖1在框圖中示出了示例性全雙工無線電單元；

圖2在框圖中示出了發(fā)明性的全雙工無線單元的實(shí)施例；

圖3在框圖中示出了發(fā)明性的全雙工無線電單元的實(shí)施例的細(xì)節(jié)；

圖4在框圖中示出了全雙工無線電單元的第一實(shí)施例的實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)；

圖5示出了用于在發(fā)明行的全雙工無線電單元及全雙工無線電傳輸和接收方法的不同實(shí)施例的因子ρ的不同設(shè)置；

圖6在流程圖中示出了發(fā)明性的全雙工無線電傳輸和接收方法的第一實(shí)施例；以及

圖7在流程圖中示出了全雙工無線電傳輸和接收方法的第二實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中，我們提出了可以提高全雙工無線電單元2的能源效率和輸入傳輸?shù)念l譜效率的解決方案，輸入傳輸也被稱為上行鏈路。在實(shí)踐中，我們提出了可以同時(shí)解決上述兩個(gè)問題，合理的利用在rx鏈中存在的大量自干擾的解決方案?？紤]到發(fā)射功率高于允許實(shí)現(xiàn)完整的si消除的值的情況，如圖1所示的解決方案，不可能完全的除去si，因此整體產(chǎn)生的sinr將會(huì)更低，進(jìn)而降低上行鏈路傳輸?shù)耐掏铝?。因此，全雙工無線電單元2將工作在發(fā)送功率的增加將增加可實(shí)現(xiàn)的下行鏈路速率但顯著降低上行鏈路速率的制度。本發(fā)明針對(duì)這種情況，并補(bǔ)充了現(xiàn)有技術(shù)以提高所述全雙工傳輸?shù)哪芰啃剩瑫r(shí)保證上行鏈路速率的良好性能。

首先，我們從圖2到圖4中展示了發(fā)明性的全雙工無線電單元的實(shí)施例的構(gòu)造和功能。圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例的性能增益。從圖6到圖7，描述了發(fā)明性的全雙工無線電傳輸和接收方法的不同實(shí)施例。類似的，在不同附圖中的實(shí)體和參考編號(hào)已省略。

圖2中，描述了全雙工無線電單元2。圖2中的全雙工無線電單元2的大部分與圖1中的全雙工無線電單元1相同。特別地，傳輸單元3、接收單元4、環(huán)行器5、天線6和干擾消除單元9(包括模擬干擾消除單元7和數(shù)字干擾消除單元8)是相同的。

此外，圖2的全雙工無線電單元2包括功率功率降低單元14，該功率降低單元14耦接在環(huán)行器5和接收單元4之間。特別地，功率降低單元14包括能量采收單元10和dc/dc轉(zhuǎn)換器11。能量采收單元10耦接在環(huán)行器5和接收單元4之間。能量采收單元10的輸出耦接到dc/dc轉(zhuǎn)換器11上。

此外，全雙工無線電單元2包括電池12，該電池12用于向全雙工無線電單元供電。在這里省略了由電池向全雙工無線電單元供電的能量線。電池12連接到dc/dc轉(zhuǎn)換器11。

此外，全雙工無線電單元2包括基帶模塊13，該基帶模塊13連接到功率降低單元14的能量采收單元10。

出于清晰的原因，這里省略了基帶模塊13的進(jìn)一步連接。在實(shí)踐中，基帶模塊13連接到能量采收單元10，因?yàn)槠涮峁┝擞嘘P(guān)適當(dāng)分割因子ρ來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信干噪比sinr的信息。

在操作期間，傳輸單元3產(chǎn)生基帶信號(hào)，并隨后將其調(diào)整為來自基帶信號(hào)的第一rf信號(hào)20。第一信號(hào)20由環(huán)行器5傳遞給天線6并被發(fā)送。與此同時(shí)，第二信號(hào)21被天線6接收并傳遞給環(huán)行器5。在環(huán)行器5中，第三信號(hào)22由第二信號(hào)21和來自第一信號(hào)20的干擾產(chǎn)生。第三信號(hào)22被傳遞到功率降低單元14，特別地到能量采收單元10。能量采收單元10將第三信號(hào)22分割為第四信號(hào)23和第五信號(hào)24。如前所述，第四信號(hào)23被傳遞到接收單元4。第五信號(hào)24被傳遞到dc/dc轉(zhuǎn)換器11并且被轉(zhuǎn)換為可用能量。電池12使用由dc/dc轉(zhuǎn)換器11提供的可用能量充電。使用此功率向全雙工無線電單元2直接充電也是可能的。

能量采收單元10根據(jù)分割因子ρ將第三信號(hào)22分割為第四信號(hào)23和第五信號(hào)24。這種分割因子由基帶模塊13確定并且基于第一信號(hào)20的傳輸功率和/或噪聲水平和/或第三信號(hào)23內(nèi)的干擾水平被通信給能量采收單元10，從而達(dá)到第四信號(hào)23的目標(biāo)信干噪比。特別地，設(shè)置因子ρ以使得第四信號(hào)的信干噪比高于第三信號(hào)的信噪比。因此，有可能使用干擾消除單元9消除第四信號(hào)23中的所有干擾。

為了能夠滿足系統(tǒng)的目標(biāo)性要求，能量采收單元10通過自適應(yīng)行為被有利地實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，基帶模塊13配置為向信號(hào)分割器提供自適應(yīng)行為并且優(yōu)化能量采收單元10的性能。為了了解這個(gè)特征的影響，我們把ρ的簡單非自適應(yīng)選擇看作：

ρ＝0：來自環(huán)行器5的信號(hào)22全部被采收，信息速率被完全地抵消并且全雙工無線電作在節(jié)能模式下工作。

ρ＝1：來自環(huán)行器5的信號(hào)22全部被用于解碼信息。有用的傳輸?shù)男畔⑺俾嗜Q于全雙工無線電的發(fā)射功率，其工作在傳統(tǒng)的最先進(jìn)的模式。

在實(shí)踐中，上述例子是簡單的界限，示出了就新的架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)的頻譜/能量效率而言的的兩個(gè)極端。自然地，它們并不代表最令人關(guān)注的場(chǎng)景。事實(shí)上，基帶模塊13可以根據(jù)全雙工無線電的傳輸功率和傳輸?shù)哪繕?biāo)性能改變功率分割因子ρ。從這個(gè)意義上講，設(shè)備的制造商可以設(shè)置不同的操作策略以實(shí)現(xiàn)上行鏈路的頻譜效率和全雙工無線電的能源效率的動(dòng)態(tài)水平。值得注意的是，與最先進(jìn)的解決方案相比，傳輸功率對(duì)自干擾消除的有效性的影響總是較低的，只要ρ＜1，可忽略所采用的值ρ的選擇。

事實(shí)上，基帶模塊13的采用使這種方法非常靈活。在實(shí)踐中，它不依賴于特定的應(yīng)用而起作用。這種方法能夠被用在純和混合全雙工的情況下，即，忽略網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備如何能夠工作。這意味著這種方法適用于一些可能的應(yīng)用，如，智能無線回程解決方案，d2d通信，m2m通信等等。

在圖3中，示出了圖2所示的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在這里，示出了全雙工無線電單元2的子單元10的內(nèi)部工作，其被稱為能量采收單元10。子單元10包括信號(hào)分割器31和射頻到dc轉(zhuǎn)換器32。功率分配器31將進(jìn)入的第三信號(hào)22分割成第四信號(hào)23和第五信號(hào)24。第五信號(hào)24由rf到dc轉(zhuǎn)化器32轉(zhuǎn)換為有用的能量。功率分配器31在可調(diào)的方式下制造，以使得因子√ρ能夠被調(diào)整。

此外，rf到dc轉(zhuǎn)換器32也可以有利地用于提供自適應(yīng)輸出電壓，以使得對(duì)連接的電池優(yōu)化充電，例如通過利用工作于不連續(xù)導(dǎo)電模式的不受管制的升降壓電路轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)恒定的輸入電阻。總體來說，整個(gè)rf到dc轉(zhuǎn)換的效率可以通過因子η來建模，其由dc-輸出功率與rf-輸入功率的比值所得到。

在圖4中，示出了能量采收單元10的抽象版。這張圖關(guān)注于能量采收單元10的輸入和輸出信號(hào)。該待信號(hào)采收對(duì)應(yīng)于第五信號(hào)24，其功率與1-ρ成比。該信號(hào)被整流并且隨后傳給dc/dc轉(zhuǎn)換器11，32。待解碼信號(hào)對(duì)應(yīng)于第四信號(hào)23具有與ρ成比的功率。然后這個(gè)信號(hào)23被傳給接收單元4并且通過干擾消除單元9也被用于干擾消除。

因此，當(dāng)全雙工無線電同時(shí)傳輸和接收時(shí)信號(hào)時(shí)，且傳輸功率不高于確保自干擾消除的有效性的最大水平，全雙工系統(tǒng)能夠有效地去除si并達(dá)到預(yù)期的頻譜和能量效率。盡管如此，傳輸功率高于保證si消除的有效性的最大水平，來自環(huán)行器的信號(hào)被分割為兩部分，這樣si的功率被減少以滿足使用最先進(jìn)技術(shù)的消除器的消除條件。功率和ρ成比的信號(hào)被饋送到譯碼器。頻譜效率最大化的ρ能夠被發(fā)現(xiàn)和采用。功率和1-ρ成比的信號(hào)被饋送到能量采收器。由此產(chǎn)生的節(jié)能全雙工無線電單元2不受到作為最先進(jìn)技術(shù)的設(shè)備的相同傳輸功率限制。實(shí)現(xiàn)了頻譜和能量的效率的提高。

所提出的節(jié)能全雙工無線電2的優(yōu)點(diǎn)如下：

■節(jié)能全雙工無線電能夠處理譯碼器期間的任何傳輸功率而不引起多余si。

■由于能量采收單元10，一些浪費(fèi)的能量能夠被采收并被再利用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。值得注意的是，節(jié)能水平隨著傳輸功率增加而增加。

■沒有額外的功率消耗被需要去操作功率采收單元10，其可以是無源組件。

■就能量/頻譜效率而言，ρ的適應(yīng)性選擇允許實(shí)現(xiàn)給定的目標(biāo)性能。

■沒有一個(gè)特定場(chǎng)景的要求是有效的并且可以在全雙工和混合半/全雙工場(chǎng)景中被操作。

■在未來網(wǎng)絡(luò)的背景下，例如5g網(wǎng)絡(luò)，節(jié)能全雙工無線電為實(shí)施全雙工d2d通信提供了有效的解決方案和全雙工基于帶內(nèi)無線回程解決方案。

在圖5中，示出了特定場(chǎng)景的示例性的性能增益。

■讓全雙工無線電單元2的傳輸功率為25dbm且本底噪聲為-90dbm。圖1示出了示例性的全雙工無線電單元1，不能夠提供有效的si消除，并且如果非托管，一些殘余的si影響上行鏈路的頻譜效率。

■假定rf到dc轉(zhuǎn)換的效率為η＝0.5。

■未提出發(fā)明的傳統(tǒng)的全雙工無線電導(dǎo)致的頻譜效率，即，確切地ρ＝1，是r＝1.4bps/hz。

圖5中示出了對(duì)于ρ的不同的值時(shí)上行鏈路可實(shí)現(xiàn)的頻譜效率。

可以清楚地看出：

1.ρ的選擇顯著地影響預(yù)期性能。

2.可以找到ρ的最優(yōu)值，來最大化上行速率。特別的，如果我們定義pth為最大功率，該最大功率允許關(guān)于使用最先進(jìn)技術(shù)的全雙工實(shí)施的完美的si消除，并且ptot為全雙工無線電的整體發(fā)射功率，那么分分割因子的最優(yōu)值可以被求出如下：

3.關(guān)于圖1的全雙工無線電單元1的增益可以是顯著的，即，在所考慮的例子中高達(dá)40％。

4.可忽略不計(jì)的能量，即，在所考慮的例子中20％以上的接收能量，能夠被處理用于采收，和實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

圖6示出了發(fā)明性的方法的第一實(shí)施例。在第一步100中，第一信號(hào)被發(fā)送的同時(shí)第二信號(hào)被接收。在第二步101中，第三信號(hào)的功率包括第二信號(hào)和來自第一信號(hào)的干擾，通過將其乘以因子√ρ而被降低。由此產(chǎn)生第四信號(hào)。在第三步102中，功率降低的第四號(hào)被接收。

圖7示出了發(fā)明性的方法的第二實(shí)施例。在第一步200中，第一信號(hào)被傳輸?shù)耐瑫r(shí)第二信號(hào)被接收。與此同時(shí)，第三信號(hào)由接收的第二信號(hào)和干擾產(chǎn)生。在第二步201中，功率降低因子√ρ基于rf傳輸信號(hào)和/或噪聲水平和/或第三信號(hào)的干擾水平被確定。在第三步202中，第三信號(hào)通過乘以√ρ被分成第四信號(hào)并且通過乘以√(1-ρ)被分成第五信號(hào)。在第四步203中，能量采收在第五信號(hào)上被執(zhí)行。在第五步204中，功率降低的第四信號(hào)被接收。

關(guān)于該方法的實(shí)施細(xì)節(jié)還可參照關(guān)于該設(shè)備的先前論述。

本發(fā)明不限于示例。本示例性的實(shí)施例的特征能夠用于任何組合。

本發(fā)明與各種實(shí)施例在此一起被描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過附圖、公開及所附權(quán)利要求的學(xué)習(xí)，在實(shí)踐所宣稱的發(fā)明中，能夠理解本公開的實(shí)施例的其他變化。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元素或步驟，且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或者其他單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中列舉的一些項(xiàng)的功能。僅憑在不同的從屬權(quán)利要求中列舉的某些措施的這一事實(shí)并不意味著這些措施的組合不能被有利的利用。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分布在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，如光存儲(chǔ)介質(zhì)或者作為其他硬件的一部分一起提供的固體介質(zhì)，但也可能通過其他形式被分配，如通過網(wǎng)絡(luò)或其他有線或無線通信系統(tǒng)。