帮助无线电设备“听”到自己的信号

悦智网 · 公众号 · · 2020-03-24 15:30

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Kumu Networks公司推出

一款能够抵消自身干扰的模拟器件

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这是一个自无线电诞生之日起就一直存在的老问题。 无线电设备无法在同一频率的同一时刻发送和接收信号，更准确地说，只要设备这样做，它接收的所有信号就会被其发送强度淹没。

一种名为全双工传输的技术能够同时发送和接收信号。我们可以更有效地利用无线频谱，并使无线电干扰问题不再那么令人头疼。就现状来看，无线通信依赖的通常是频分双工技术和时分双工技术，这些技术分别根据使用的频率和信号发生的时间将信号发送和信号接收分开，从而达到避免干扰的目的。

加州森尼维尔的Kumu Networks公司目前正在销售一种模拟自干扰消除器。该公司称，这种消除器可以方便地安装在大多数无线系统中。这种设备是一种即插即用的组件，可以抵消信号发送端的噪声，让无线电可以听到更安静的输入信号。这不是真正的全双工，但它在应对无线电最大的问题之一：发送的信号比接收的信号要强得多。

“发送器信号的强度几乎是接收器信号强度的1万亿倍。”纽约哥伦比亚大学的电气工程副教授哈瑞斯•克里希纳斯瓦米（Harish Krishnaswamy）说。这让噪声滤除非常困难，他补充说。

克里希纳斯瓦米说，要想精确地抵消信号，你需要分步进行。其中一步是设法在天线内部做一些消除。更多的消除技术可应用在芯片和数字化层面。

虽然这在理论上是可能的，但克里希纳斯瓦米指出，事实证明，要可靠地实现这一效果很困难，即便是工程师在实验室中也很难。在外面的世界，无线电环境不断在变化。无线电设备接收信号反射波和自己发送信号的回波也在变化，因此消除器必须进行适应，才精确地滤除无关信号。

严格来说，Kumu公司的K6消除器共站干扰抑制模块（新消除器的正式名称）采用的是一种模拟方法。该公司产品管理部门的副总乔尔•布兰德（Joel Brand）说，该模块可以实现50分贝噪声消除。用功率比表示，它可以抑制发送信号到原来的十万分之一。虽然这远远达不到完全抵消发送信号所需的水平，但足以使无线电设备在发送信号时更容易接收到信号。

Kumu公司的模块通过调谐模拟器件发射一个与发送信号相逆的信号，来抵消无线电设备自身发送的信号。这种信号逆转可使模块消除发送信号，并确保无线电设备能够顺畅聆听其他信号。

布兰德说，虽然该模块有一些局限性，但是这种水平的消除器还是有很多益处的。他举了一个防御的例子。无线电干扰机是一种常见的工具，但是有了自干扰消除后，它们可以忽略自身的干扰信号，继续监听正要广播的其他无线电设备。布兰德说，Kumu公司的技术还能在航空航天领域发挥作用，一位客户就将模块发射到了太空的卫星上。

Kumu公司还开发了数字消除技术，能够与类似K6消除器的模拟设备配合使用。不过，据布兰德称，数字消除技术将是高度定制的。执行消除通常意味着要在无线电设备收到信号后对其“清除”，这要求非常了解相关的无线电系统。

模拟消除只需要调整组件滤除发送信号。得益于这种简便性，Kumu公司的模块也许能在嘈杂的无线环境中发挥作用，比如家庭，也就是Alexa等数字助理和智能家居设备已经进驻的区域。

作者：Michael Koziol

IEEE Spectrum

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