CN102113251B - 用于均衡射频滤波器的方法和均衡器 - Google Patents

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Abstract

提供了用于通过在TDD系统中的节点B(100)中利用具有支持一个频带的RF滤波器(106-1、106-2)的天线校准路径来均衡所述RF滤波器(106-1、106-2)的方法(300)和均衡器(104-1、104-2)。该方法(300)包括以下步骤：获得(302)具有该频带中的频率的校准信号的振幅和相位响应；逐步地改变(304)所述校准信号的频率；确定(306)所述RF滤波器(106-1、106-2)的传递函数；以及基于所确定的所述RF滤波器(106-1、106-2)的传递函数来均衡(308)所述RF滤波器(106-1、106-2)。

Description

用于均衡射频滤波器的方法和均衡器
技术领域
本发明总体上涉及时分双工(TDD)系统，并且更特别地涉及通过在TDD系统中利用天线校准路径来均衡射频(RF)滤波器。
背景技术
在诸如时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统或时分长期演进(TD-LTE)系统之类的TDD系统中，需要具有低插入损耗和高阻带抑制的RF滤波器单元(FU)以在TDD系统与(一个或多个)其他无线电通信系统共处一处或共同存在时实现良好的邻道选择性(ACS)、阻塞、以及杂散发射性能。
然而，在TDD系统中引入高阻带抑制FU损害了TDD系统的振幅与相位响应的线性，并且引起高的误差矢量幅度(EVM)降级。因为发射/接收(TX/RX)滤波器的某些频道中的EVM成分可能相当大(例如大约5％)，尤其是在频带边缘处，所以能够在数字基带处对此进行均衡将是有益的。
现有技术已经提出一种实施均衡以补偿FU的传递函数的非线性的方法。在该方法中，在FU的生产试验中测量传递函数，然后将所测量的传递函数存储在FU或包括FU的远程无线电单元(RRU)的闪速存储器中。在操作中，由通过使用所存储的传递函数在数字基带处实施的有限冲激响应(FIR)滤波器来均衡FU。
虽然上述方法能够实现FU的均衡，但是它仍具有许多限制。首先，FU的传递函数必须在生产时被测量并且保存在RRU的闪速存储器中，这将对RRU的材料清单(BOM)成本带来影响，尤其是对多路RRU的材料清单成本。
其次，需要附加的布线和测量过程以测量和保存FU的传递函数。这增加了生产时的额外时间和复杂性。例如，对于TDD系统的8路RRU的情况，额外时间将多达几分钟。
第三，所存储的FU的传递函数仅仅适用于特定温度。通常，包括(一个或多个)FU的RRU的工作温度范围非常宽，例如-40℃到55℃，并且FU的传递函数由于温度改变而漂移。但是所存储的FU的传递函数是在生产时仅针对室温测量的。因此，上述方法将针对该室温所测量的传递函数应用于整个工作温度范围内的任何温度以进行均衡，这导致某种不确定的误差。
第四，如果FU与天线集成在一起并且天线和没有FU的RRU来自不同的制造商，则实施上述方法变得复杂。
发明内容
因此，本发明的一个目的是通过提供下述方法和均衡器来消除或减轻至少一些上述的限制，所述方法和均衡器用于通过在TDD系统中的节点B中利用具有RF滤波器的天线校准路径来均衡RF滤波器。
根据本发明的一个方面，提供一种方法，其通过在TDD系统中的节点B中利用具有支持一个频带的RF滤波器的天线校准路径来均衡RF滤波器。所述方法包括以下步骤：通过经由校准路径发射具有该频带中的频率的校准信号来获得校准信号的振幅和相位响应；通过以预定义步长扫描校准路径上的本地振荡器(LO)频率来逐步地改变校准信号的频率，直到获得校准信号在整个频带中的振幅和相位响应；基于校准信号在整个频带中的振幅和相位响应来确定RF滤波器的传递函数；以及基于所确定的RF滤波器的传递函数来均衡RF滤波器。
在该方法的一个实施例中，基于所确定的RF滤波器的传递函数来均衡RF滤波器包括：基于所确定的RF滤波器的传递函数来确定FIR滤波器，以及使用FIR滤波器来均衡RF滤波器。优选地，FIR滤波器位于包括RF滤波器的RRU或耦合到RRU的主单元(MU)中。
在该方法的一个实施例中，校准路径是发射校准路径或接收校准路径。
在该方法的一个实施例中，在小区建立之后在帧中的下行链路导频时隙(DwPTS)和上行链路导频时隙(UpPTS)之间的保护时段(GP)期间执行该方法。
在该方法的一个实施例中，在小区建立时执行该方法。
在该方法的一个实施例中，当RF滤波器或包括RF滤波器的RRU的温度变化超过预定义阈值时触发该方法的执行。
在该方法的一个实施例中，TDD系统是TD-SCDMA系统或TD-LTE系统。
根据本发明的另一方面，提供一种均衡器，其通过在TDD系统中的节点B中利用具有支持一个频带的RF滤波器的天线校准路径来均衡RF滤波器。该均衡器包括：用于通过经由校准路径发射具有该频带中的频率的校准信号来获得校准信号的振幅和相位响应的装置；用于通过以预定义步长扫描校准路径上的LO频率来逐步地改变校准信号的频率直到获得校准信号在整个频带中的振幅和相位响应的装置；用于基于校准信号在整个频带中的振幅和相位响应来确定RF滤波器的传递函数的装置；以及用于基于所确定的RF滤波器的传递函数来均衡RF滤波器的装置。
在该均衡器的一个实施例中，用于基于所确定的RF滤波器的传递函数来均衡RF滤波器的装置被配置成：基于所确定的RF滤波器的传递函数来确定FIR滤波器，以及使用FIR滤波器来均衡RF滤波器。优选地，FIR滤波器位于包括RF滤波器的RRU或耦合到RRU的MU中。
在该均衡器的一个实施例中，校准路径是发射校准路径或接收校准路径。
在该均衡器的一个实施例中，该均衡器被配置成在小区建立之后在帧中的DwPTS和UpPTS之间的GP期间操作。
在该均衡器的一个实施例中，该均衡器被配置成在小区建立时操作。
在该均衡器的一个实施例中，该均衡器被配置成在RF滤波器或包括RF滤波器的RRU的温度变化超过预定义阈值时被触发。
在该均衡器的一个实施例中，TDD系统是TD-SCDMA系统或TD-LTE系统。
根据本发明的又一方面，提供一种至少包括如上所述的均衡器的节点B。
根据本发明的又一方面，提供一种至少包括如上所述的节点B的TDD系统。
附图说明
根据以下结合附图所给出的对本发明的更为详细的描述，本发明的以上和其他的方面、特征和优点将更为明显，其中：
图1是在其中实施本发明的一个实施例的TDD系统中的节点B的示意图；
图2是用于均衡图1中的RF滤波器的均衡器之一的示意性框图；以及
图3示意性地示出说明由图1中的一个均衡器执行的均衡RF滤波器的方法的流程图。
在附图的几个视图中，对应的附图标记指示对应的部件。
具体实施方式
以下阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践本发明的必要信息并且说明实践本发明的最佳方式。在根据附图来阅读以下描述时，本领域技术人员将会理解本发明的构思并且将会认识到在此没有特别阐明的这些构思的应用。应该理解，这些构思和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
贯穿本说明书的描述和权利要求，术语“节点B”包括但不限于基站、节点B、演进节点B(eNode-B)、或任何其他类型的具有用于在一部分TDD系统中提供无线电覆盖的无线电发射/接收能力的设备。
首先概述本发明的原理。
在TDD系统中的节点B中采用包括天线单元的天线。为了用天线准确地发射/接收信号，具有对应天线单元的每个发射/接收链路应该具有相同的振幅和相位响应。
通常，在不同的发射/接收链路之间的电特性中存在差异。该差异对操作频率和周围温度敏感。当操作频率和/或周围温度改变时，不同的发射/接收链路的电特性的改变是不同的。因此，天线的发射/接收校准通常在节点B操作时周期性地或者根据需要执行。
本发明的基本构思是，通过利用在天线的校准中使用的校准路径来获得节点B中的RF滤波器的动态改变的传递函数，而不是获得在包括RF滤波器的RRU的闪速存储器中存储的RF滤波器的固定的传递函数。
现在将参考图1-图3通过举例来详细描述本发明的实施例。图1是在其中实施本发明的一个实施例的TDD系统中的节点B 100的示意图。
节点B100包括主单元(MU)(未示出)和耦合到MU的2路RRU(未示出)。MU包括基带信号处理器(BSP)102，该基带信号处理器102包括均衡器104-1和104-2。RRU包括：发射机TX1和TX2，接收机RX1和RX2，LO，三个校准开关S1、S2和S3，功率放大器PA1和PA2，TDD开关TDD1和TDD2，RF滤波器106-1和106-2，包括耦合分配单元(CDU)110的天线108，表面声波(SAW)滤波器SAW1和SAW2，以及其他部件。
对于天线108的发射校准，存在两个校准路径。第一校准路径在第一校准信号的流向上包括TX1、S1、PA1、TDD1、RF滤波器106-1、天线108、S3、S2、以及RX1。第二校准路径在第二校准信号的流向上包括TX2、PA2、TDD2、RF滤波器106-2、天线108、S3、S2、以及RX1。
在本发明的该实施例中，使用如上所述的两个校准路径来获得RF滤波器106-1和106-2的传递函数。
参考图2，示出用于均衡图1中的RF滤波器106-1的均衡器104-1的示意性框图。均衡器104-1包括装置202、204、206和208。在图3中示意性地示出由均衡器104-1执行的均衡RF滤波器106-1的方法300的一个实施例。现在在下文中结合图1-图2来描述方法300的该实施例。
假设RRU或RF滤波器106-1支持频带[f1，f2]。通常，在小区建立时执行方法300。可替换地或者另外，在RF滤波器106-1或包括RF滤波器106-1的RRU的温度变化超过预定义阈值时可以触发方法300的执行。
方法300的实施例从步骤302开始，其中装置202通过经由第一校准路径发射具有频带[f1，f2]中的频率的第一校准信号来获得第一校准信号的振幅和相位响应。校准开关S1、S2和S3和TDD开关TDD1的状态如图1所示的那样被控制以使第一校准信号沿第一校准路径传播。
然后在步骤304中，装置204通过以预定义步长扫描第一校准路径上的LO频率来逐步地改变第一校准信号的频率，直到获得第一校准信号在整个频带[f1，f2]中的振幅和相位响应。
然后在步骤306中，装置206基于第一校准信号在整个频带[f1，f2]中的振幅和相位响应来确定RF滤波器106-1的传递函数。
因为第一校准路径上除RF滤波器106-1之外的所有部件对于振幅响应和相位响应这二者而言在频带[f1，f2]中都是完全线性的，所以能够导出RF滤波器106-1在整个频带[f1，f2]中的振幅和相位响应。因此，能够确定RF滤波器106-1的传递函数。
此外，SAW1的振幅和相位响应的线性不影响所确定的传递函数，因为RX1的中频(IF)始终是固定的。
最后在步骤308中，装置208基于所确定的RF滤波器106-1的传递函数来均衡RF滤波器106-1。例如，装置208可以确定用于基于所确定的RF滤波器106-1的传递函数来补偿RF滤波器106-1的非线性的FIR滤波器，并然后使用该FIR滤波器来均衡RF滤波器106-1。举例来说，FIR滤波器基于所确定的RF滤波器106-1的传递函数的逆。注意，FIR滤波器能够位于包括RF滤波器106-1的RRU或耦合到RRU的MU中。
均衡器104-2具有与均衡器104-1相同的结构，并且对通过第二校准路径的第二校准信号执行与方法300类似的方法。
以这种方式，RF滤波器106-1和106-2能够被动态地追踪和均衡，从而带来很多优点。优点之一是节省了生产试验时间和BOM成本。RF滤波器的传递函数被实时地动态确定，从而使得没有必要预先测量和保存传递函数。
另一个优点是，RF滤波器的传递函数能够适应RRU的整个工作温度范围，这是因为传递函数响应于温度改变而被动态地确定。
又一优点是，即使当RF滤波器没有被包含在RRU中而是与来自另一制造商的天线集成在一起时，该均衡器也能够起作用。
应该注意，在图2中示出2路RRU仅作为示例。本发明的相同原理适用于例如4、6、8路RRU。此外，图2中的发射校准路径在本发明的实施例中被利用。类似地，接收校准路径也能够在本发明的实施例中被利用。
另外，实际上，节点B100不太可能始终满负荷运行。总是会存在一些空闲间隙，这些空隙间隙能够被用于本发明的方法300的执行。在TDD系统中，可以在小区建立之后在帧中的下行链路导频时隙(DwPTS)和上行链路导频时隙(UpPTS)之间的保护时段(GP)期间执行本发明的方法300。
贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括”、“包含”以及其时态的变化等意指“包括但不限于”，而不意在(并且也不)排除其他的部件、整体或步骤。
贯穿本说明书的描述和权利要求，单数形式包括复数，除非上下文另有要求。特别地，在使用不定冠词之处，说明书应被理解为考虑到复数以及单数，除非上下文另有要求。
将会理解，已经为了说明和描述的目的而给出对本发明的实施例的上述描述。该描述不是穷举的，并且不将所要求保护的发明限制于所公开的确切形式。考虑到以上描述，修改和变化是可能的，并且这些修改和变化可以从实践本发明中获得。权利要求及其等同物限定了本发明的范围。

Claims (18)

1. 一种通过在时分双工（TDD）系统中的节点B（100）中利用具有支持一个频带的射频（RF）滤波器（106-1、106-2）的天线校准路径来均衡所述RF滤波器（106-1、106-2）的方法（300），所述方法（300）包括以下步骤：
通过经由所述校准路径发射具有该频带中的频率的校准信号来获得（302）所述校准信号的振幅和相位响应；
通过以预定义步长扫描所述校准路径上的本地振荡器（LO）频率来逐步地改变（304）所述校准信号的频率，直到获得所述校准信号在整个频带中的振幅和相位响应；
基于所述校准信号在整个频带中的振幅和相位响应来确定（306）所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数；以及
基于所确定的所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数来均衡（308）所述RF滤波器（106-1、106-2）。
2. 根据权利要求1所述的方法（300），其中，基于所确定的所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数来均衡（308）所述RF滤波器（106-1、106-2）包括：
基于所确定的所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数来确定有限冲激响应（FIR）滤波器；以及
使用所述FIR滤波器来均衡所述RF滤波器（106-1、106-2）。
3. 根据权利要求2所述的方法（300），其中，所述FIR滤波器位于包括所述RF滤波器（106-1、106-2）的远程无线电单元（RRU）或耦合到所述RRU的主单元（MU）中。
4. 根据权利要求1到3中任何一项所述的方法（300），其中，所述校准路径是发射校准路径或接收校准路径。
5. 根据权利要求1到3中任何一项所述的方法（300），其中，在小区建立之后在帧中的下行链路导频时隙（DwPTS）和上行链路导频时隙（UpPTS）之间的保护时段（GP）期间执行所述方法（300）。
6. 根据权利要求1到3中任何一项所述的方法（300），其中，在小区建立时执行所述方法（300）。
7. 根据权利要求1到3中任何一项所述的方法（300），其中，在所述RF滤波器（106-1、106-2）或包括所述RF滤波器（106-1、106-2）的远程无线电单元（RRU）的温度变化超过预定义阈值时触发所述方法（300）的执行。
8. 根据权利要求1到3中任何一项所述的方法（300），其中，所述TDD系统是时分同步码分多址（TD-SCDMA）系统或时分长期演进（TD-LTE）系统。
9. 一种用于通过在时分双工（TDD）系统中的节点B（100）中利用具有支持一个频带的射频（RF）滤波器（106-1、106-2）的天线校准路径来均衡所述RF滤波器（106-1、106-2）的均衡器（104-1、104-2），所述均衡器包括：
用于通过经由所述校准路径发射具有该频带中的频率的校准信号来获得所述校准信号的振幅和相位响应的装置（202）；
用于通过以预定义步长扫描所述校准路径上的本地振荡器（LO）频率来逐步地改变所述校准信号的频率直到获得所述校准信号在整个频带中的振幅和相位响应的装置（204）；
用于基于所述校准信号在整个频带中的振幅和相位响应来确定所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数的装置（206）；以及
用于基于所确定的所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数来均衡所述RF滤波器（106-1、106-2）的装置（208）。
10. 根据权利要求9所述的均衡器（104-1、104-2），其中，用于基于所确定的所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数来均衡所述RF滤波器（106-1、106-2）的装置（208）被配置成：基于所确定的所述RF滤波器（106-1、106-2）的传递函数来确定有限冲激响应（FIR）滤波器，以及使用所述FIR滤波器来均衡所述RF滤波器（106-1、106-2）。
11. 根据权利要求10所述的均衡器（104-1、104-2），其中，所述FIR滤波器位于包括所述RF滤波器（106-1、106-2）的远程无线电单元（RRU）或耦合到所述RRU的主单元（MU）中。
12. 根据权利要求9到11中任何一项所述的均衡器（104-1、104-2），其中，所述校准路径是发射校准路径或接收校准路径。
13. 根据权利要求9到11中任何一项所述的均衡器（104-1、104-2），其中，所述均衡器（104-1、104-2）被配置成在小区建立之后在帧中的下行链路导频时隙（DwPTS）和上行链路导频时隙（UpPTS）之间的保护时段（GP）期间操作。
14. 根据权利要求9到11中任何一项所述的均衡器（104-1、104-2），其中，所述均衡器（104-1、104-2）被配置成在小区建立时操作。
15. 根据权利要求9到11中任何一项所述的均衡器（104-1、104-2），其中，所述均衡器（104-1、104-2）被配置成在所述RF滤波器（106-1、106-2）或包括所述RF滤波器（106-1、106-2）的远程无线电单元（RRU）的温度变化超过预定义阈值时被触发。
16. 根据权利要求9到11中任何一项所述的均衡器（104-1、104-2），其中，所述TDD系统是时分同步码分多址（TD-SCDMA）系统或时分长期演进（TD-LTE）系统。
17. 一种至少包括根据权利要求9到16中任何一项所述的均衡器（104-1、104-2）的节点B（100）。
18. 一种至少包括根据权利要求17所述的节点B（100）的时分双工（TDD）系统。
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