CN103039012A - 实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的方法，所述远程无线电单元包括滤波器单元均衡器、传送器观察接收器和天线校准接收器，所述方法包括以下步骤：由传送器观察接收器接收所述滤波器单元的输入信号；由天线校准接收器接收所述滤波器单元的输出信号；基于所述输入信号和所述输出信号来实时计算滤波器单元均衡器的系数；基于所述计算的系数来更新所述滤波器单元均衡器以便补偿所述滤波器单元的频率响应。还提供了执行上述方法的装置、包括所述装置的远程无线电单元和包括所述远程无线电单元的电信系统。

Description

实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及远程无线电单元，并且更具体地说，涉及用于在此类远程无线电单元中实时补偿滤波器单元的频率响应的方法和装置。
缩略词
LTE                    长期演进
RRU                   远程无线电单元
QAM                  正交调幅
FU                      滤波器单元
EVM                   误差向量值
RU                      无线电单元
WCDMA            宽带码分多址
TOR                   传送器观察接收器
LMS                   最小均方
IFFT                   逆快速傅立叶变换
TD-SCDMA       时分同步码分多址
AC                      天线校准
DPD                   数字预失真。
背景技术
对于长期演进(LTE)，远程无线电单元(RRU)必须支持高阶调制信号，如62正交调幅(QAM)。如果滤波器单元(FU)频率响应（在相位和振幅两者中）不能得到补偿，则EVM链路预算变得太紧张。EVM表征调制精度，并且是在现代无线通信系统中判定数字调制质量的关键指数。EVM是传送的信号的理想测量分量I（同相）和Q（正交相位）与实际接收的测量信号“M”的I、Q分量振幅之间的向量差。
在现有技术中，为了解决问题，Ericsson已将FU均衡器导入WCDMA RU和RRU产品以便改进EVM性能。然而，FU必须在工厂中放置，随后，FU的特性要被测试并存储在数据库中。RRU应用软件从所述数据库读取它，随后计算匹配的有限脉冲响应(FIR)滤波器以反转FU的所述特性，由此补偿FU频率响应并改进EVM性能。这花费生产的一点时间并且增加小的成本。
与现有技术有关的问题如下： 
1. 每个FU需要外部测试设备/时间； 
2. 需要外部存储装置（或数据空间）以存储FU特性； 
3. 在输送到运营商后，不能实时跟踪FU的更改、温度更改、老化等； 
4. 在生产期间，在未校准的情况下，不能替换FU，并且增加了在生产线上RRU修复的外部成本。
因此，存在对于用于实时补偿RRU中FU的频率响应的方法和装置的需要。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提供用于实时补偿RRU中FU的频率响应的方法和装置，消除或减轻至少一些上述限制。
在TDD RU设计中，RRU具有专用天线校准(AC)端口以支持在TD-SCDMA中具有的智能天线。在此应用中，通过采用天线校准(AC)和传送器观察接收器(TOR)路径，给出了实时FU均衡器解决方案。
在本发明的一方面中，提供了一种用于实时补偿RRU中RU的频率响应的方法。所述远程无线电单元包括滤波器单元均衡器、传送器观察接收器和天线校准接收器，所述方法包括以下步骤： 
a)由传送器观察接收器接收所述滤波器单元的输入信号； 
b)由天线校准接收器接收所述滤波器单元的输出信号； 
c)基于所述输入信号和所述输出信号来实时计算滤波器单元均衡器的系数； 
d)基于所述计算的系数来更新所述滤波器单元均衡器以便补偿所述滤波器单元的频率响应。
在一优选实施例中，在步骤a)前，所述方法还包括： 
e)在初始化RRU时加载FU均衡器的默认值系数。
在一优选实施例中，计算滤波器单元均衡器的系数的所述步骤包括以下步骤： 
比较FU的所述输入信号和FU的所述输出信号； 
提取FU的频率响应； 
通过反转FU的所述频率响应，获得FU均衡器的频率响应； 
通过自适应均衡器算法来计算FU均衡器的系数。
在该方法的一实施例中，所述自适应均衡器算法能够通过自适应滤波来实现，例如最小均方、逆快速傅立叶变换等等。
在该方法的一实施例中，在通过测试信号测试RRU时，FU均衡器的所述默认值系数能够被存储到存储器中。
在该方法的一实施例中，FU均衡器的所述默认值系数能够是在FU均衡器误差发生时的某个时间点使用的FU均衡器的系数。
在该方法的一实施例中，所述滤波器单元是宽带无源滤波器。
在该方法的一实施例中，所述滤波器单均衡器实现为带有可编程系数的数字滤波器。
在本发明的另一方面中，一种用于实时补偿远程无线电单元（RRU)中滤波器单元(FU)的频率响应的装置，所述装置包括： 
用于接收所述FU的输入信号的传送器观察接收器(TOR)； 
用于接收所述FU的输出信号的天线校准接收器(ACR)； 
用于基于所述输入信号和所述输出信号来实时计算FU均衡器的系数的计算单元； 
用于基于所述计算的系数来更新所述FU均衡器以便补偿所述滤波器单元的频率响应的更新单元。
在一实施例中，所述装置还包括： 
用于在初始化RRU时加载FU均衡器的默认值系数的加载单元。
在一实施例中，所述计算单元包括： 
用于比较FU的所述输入信号和FU的所述输出信号的比较部件； 
用于提取FU的频率响应的提取部件； 
用于通过反转FU的所述频率响应，获得FU均衡器的频率响应的获得部件； 
用于通过自适应均衡器算法来计算FU均衡器的系数的计算部件。
在该装置的一实施例中，所述自适应均衡器算法能够通过自适应滤波来实现，例如最小均方、逆快速傅立叶变换等等。
在该装置的一实施例中，在通过测试信号测试RRU时，FU均衡器的所述默认值系数能够被存储到存储器中。
在该装置的一实施例中，FU均衡器的所述默认值系数能够是在FU均衡器误差发生时的某个时间点使用的FU均衡器的系数。
在该装置的一实施例中，所述滤波器单元是宽带无源滤波器。
在该装置的一实施例中，所述滤波器单均衡器实现为带有可编程系数的数字滤波器。
在本发明仍有的另一方面中，提供了一种包括根据本发明的装置的RRU。
在本发明仍有的另一方面中，提供了一种包括根据本发明的RRU的电信系统。
本发明的优点包括：在应用环境中计算FU特性；由于在正常操作与校准阶段无硬件更改，因此能够实时获得最佳性能；均衡能够按需进行；它能够跟踪FU在应用环境上的任何更改；能够降低FU替换成本，并且能够替换FU而无需重新校准。
附图说明
通过参考与附图一起做出的以下描述，可理解本发明及其另外的目的和优点，其中： 
图1是其中能够实现本发明的RRU的示意框图； 
图2是根据本发明的用于实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的方法的一实施例的示意流程图； 
图3是本发明方法的一优选实施例的示意流程图；
图4是图2所示步骤s203的一优选实施例的示意流程图； 
图5是根据本发明的用于实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的装置的一实施例的示意框图； 
图6是根据本发明的用于实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的装置的一优选实施例的示意框图； 
图7是根据本发明的图5中示出的所述装置中包括的计算单元的一实施例的示意框图。
在图形的几个示图各处，对应的引用字符指示对应的组件。
具体实施方式
下述实施例陈述必需的信息以使得本领域的技术人员能够实践本发明，并示出实践本发明的最佳模式。在根据附图阅读以下描述时，本领域的技术人员将理解本发明的概念，并且将认识到本文中未专门提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用落在本公开和随附权利要求的范围内。
下面给出图1中RRU的不同部分的简要描述。
RRU包括功率放大器(PA) 1、滤波器单元(FU) 2、传送器观察接收器(TOR) 3、天线校准(AC)接收器4、FU均衡器5及实时均衡器6。当然，RRU还包括对理解本发明不必需的其它已知组件，因此，所述组件未在本文中讨论。此外，PA 1是用于放大输入信号的优选组件。因此，在没有PA 1的情况下，能够实现本发明。
优选的是，FU 2是TDD RRU系统中的宽带无源滤波器，传送器和接收器通过不同时隙共享相同FU，即，在TDD系统中，AC将共享接收器的硬件，并且在传送器时间中，接收器不进行AC。AC端口能够从AC接收传送器信号（无FU）。FU均衡器5能够由带有可编程系数的数字滤波器来实现，并且不同FU使用不同的系数集合。
在制造测试期间，测试信号发送到功率放大器1，然后由TOR 3和FU 2接收。所述信号由FU 2滤波，然后通过空中接口传送到AC接收器4。实时均衡器6将比较TOR信号和AC接收器信号。FU特性能够由实时均衡器6提取。通过反转FU特性，获得FU均衡器特性。FU均衡器的系数容易通过自适应滤波来计算，如LMS（最小均方）、IEFT（逆快速傅立叶变换）等等。通过这样做，能够获得滤波器单元均衡器的默认值系数。当然，测试信号由RRU中的测试信号生成器来生成。随后，滤波器单元均衡器的所述默认值系数能够存储在诸如闪速存储器等存储器中。
在另一选择中，FU均衡器的所述默认值系数能够是在FU均衡器误差发生时的某个时间点使用的FU均衡器的系数。
优选的是，在传送正常业务时，为了加快滤波器进入稳定条件，FU均衡器5将从实时均衡器6加载所述默认值系数。这些系数将被定义为滤波器单元均衡器的开始值系数。在RRU运行期间，将实时跟踪FU 2的频率响应。自适应均衡器算法将通过检查FU的输入信号（即TOR数据）和FU的输出数据（即AC数据）来修改系数。随后，能够补偿FU失真。
参照图2，将描述根据本发明用于实时补偿远程无线电单元中FU 2的频率响应的方法的一实施例。
在步骤s201，传送器观察接收器接收所述滤波器单元2的输入信号。在输入信号由FU 2滤波后，在步骤s202，天线校准接收器接收所述滤波器单元的输出信号。随后，在步骤s203，由实时均衡器基于所述输入信号和所述输出信号计算滤波器单元均衡器的系数。最后，在步骤s204，基于所述计算的系数来更新所述滤波器单元均衡器5以便补偿所述滤波器单元2的频率响应。
参照图3，在本发明的一优选实施例中，所述方法先执行以下步骤： 
在初始化RRU时加载FU均衡器的默认值系数，s301。
随后，所述方法执行步骤s302-s305，这些步骤与图2中的步骤s201-s204相同，因此这些步骤未详细描述。
如上所述，在RRU转入初始化状态时，为了加快滤波器进入稳定条件并缩短收敛过程，FU均衡器将加载FU均衡器的默认值系数。如何获得所述默认值系数具有以下两种选择： 
一种选择是在制造过程中进行，这是可选的，不是必需的。在制造测试期间，在应用软件和固件控制下，生成测试信号。测试信号能够是占用正常操作的整个带宽的多音（tone）信号。在由PA 1放大后，测试信号由TOR 3接收，然后实时均衡器知道FU 2的输入信号。测试信号由FU 2滤波，它制造振幅和相位上一定的失真。校准天线将拾取此滤波的信号，并且随后此滤波的信号发送到AC接收器4。实时均衡器6将比较TOR信号和AC接收器信号。FU特性能够由实时均衡器6提取，并且FU均衡器的频率响应能够通过反转FU频率响应而获得。FU均衡器的系数容易通过自适应滤波来计算，如LMS、IEFT等等。从此操作，我们能够获得FU均衡器的默认值系数。当然，测试信号能够由RRU中的测试信号生成器来生成，随后，测试信号执行以上动作，最终FU均衡器的默认值系数能够被获得。
另一选择是FU均衡器的默认值系数源于在均衡器的误差达到某个阈值时的正常操作。
总之，获得FU均衡器的默认值系数是一优选实施例。这样做的技术效果是加快过程并缩短收敛时间。
在本发明的一优选实施例中，参照图4，计算FU均衡器的系数的所述步骤s203包括以下步骤： 
比较FU的所述输入信号和FU的所述输出信号，s401； 
提取FU的频率响应，s402； 
通过反转FU的所述频率响应，获得FU均衡器的频率响应，s403； 
通过自适应均衡器算法来计算FU均衡器的系数，s404。
在一优选实施例中，所述自适应均衡器算法能够通过自适应滤波来实现，如最小均方、逆快速傅立叶变换等等。
参照图5，图5是根据本发明用于实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的装置的一实施例的示意框图。所述装置用于实现根据本发明的上述方法。所述装置包括用于接收所述滤波器单元的输入信号的TOR 3、用于接收所述滤波器单元的输出信号的AC接收器4、用于基于所述输入信号和所述输出信号来实时计算滤波器单元的系数的计算单元501、用于基于所述计算的系数来更新所述滤波器单元均衡器以便补偿所述滤波器单元的更新单元502。所述计算单元501和所述更新单元502能够在实时均衡器6中实现。
在一优选实施例中，所述装置还包括用于在初始化RRU时加载FU均衡器的默认值系数的加载单元。在通过测试信号测试RRU时，能够将FU均衡器的所述默认值系数存储到存储器中，或者FU均衡器的所述默认值系数源于在均衡器的误差到达阈值时的正常操作。加载单元被引入以便加快过程和缩短收敛时间。
此外，参照图6，图6是根据本发明用于实时补偿远程无线电单元中滤波器单元的频率响应的装置的一优选实施例的示意框图。为加快过程和缩短收敛时间，所述装置还包括用于在初始化RRU时加载FU均衡器的默认值系数的加载单元601。在一优选实施例中，在传送正常业务时，加载单元601先加载FU均衡器的默认值系数，随后计算单元501计算滤波器单元均衡器的系数，最终更新单元502更新所述FU均衡器。所述加载单元601也能够在实时均衡器6中实现。
在另一优选实施例中，参照图7，计算单元501包括： 
用于比较FU的所述输入信号和FU的所述输出信号的比较部件701； 
用于提取FU的频率响应的提取部件702； 
用于通过反转FU的所述频率响应，获得FU均衡器的频率响应的获得部件703； 
用于通过自适应均衡器算法来计算FU均衡器的系数的计算部件704。
在一优选实施例中，所述自适应均衡器算法能够通过自适应滤波来实现，如最小均方、逆快速傅立叶变换等等。
计算单元501、配置单元502和加载单元601可在硬件、固件、软件或其任何组合中实现。
本发明的优点包括：在应用环境中计算FU特性；由于在正常操作与校准阶段无硬件更改，因此能够实时获得最佳性能；均衡能够按需进行；它能够跟踪FU在应用环境上的任何更改；能够降低FU替换成本，并且能够替换FU而无需重新校准。
在本说明书的描述和权利要求各处，词语“包括（comprise和include）”和“包含”及这些词语的变型（例如comprising和comprises）表示“包括但不限于”，并且无意（且未）排除其它组件、整体或步骤。
在本说明书的描述和权利要求各处，单数涵盖复数，除非上下文以其它方式进行要求。具体而言，在使用不定冠词之处，说明书要理解为考虑了多数性及单数性，除非上下文以其它方式进行要求。
将理解，为了说明和描述的目的，陈述了本发明的实施例的以上描述。此描述不是穷举的，并且未限制所要求权利的发明为公开的精确形式。鉴于以上描述，修改和变化是可能的，或者可从实践本发明而获得。权利要求及其等同定义本发明的范围。

Claims (20)

1. 一种用于实时补偿远程无线电单元(RRU)中滤波器单元(FU)的频率响应的方法，所述RRU包括FU均衡器、传送器观察接收器(TOR)和天线校准接收器(ACR)，所述方法包括以下步骤： 
a)由所述TOR接收所述FU的输入信号； 
a)由所述ACR接收所述FU的输出信号； 
c)基于所述输入信号和所述输出信号来实时计算所述FU均衡器的系数； 
d)基于所述计算的系数来更新所述FU均衡器以便补偿所述滤波器单元的频率响应。
2. 如权利要求1所述的方法，其中在步骤a)前，所述方法还包括： 
e)在初始化RRU时加载FU均衡器的默认值系数。
3. 如权利要求1所述的方法，其中计算FU均衡器的系数的所述步骤包括以下步骤： 
比较FU的所述输入信号和FU的所述输出信号； 
提取FU的频率响应； 
通过反转FU的所述频率响应，获得FU均衡器的频率响应； 
通过自适应均衡器算法来计算FU均衡器的系数。
4. 如权利要求2所述的方法，其中在通过测试信号测试RRU时，FU均衡器的所述默认值系数能够被存储到存储器中。
5. 如权利要求2所述的方法，其中FU均衡器的所述默认值系数能够是在FU均衡器误差发生时的某个时间点使用的FU均衡器的系数。
6. 如权利要求3所述的方法，其中所述自适应均衡器算法通过自适应滤波来实现。
7. 如权利要求6所述的方法，其中所述自适应滤波是最小均方(LMS)或逆快速傅立叶变换(IFFT)之一。
8. 如权利要求1到7的任一项所述的方法，其中所述FU是宽带无源滤波器。
9. 如权利要求1到7的任一项所述的方法，其中所述FU均衡器实现为带有可编程系数的数字滤波器。
10. 一种用于实时补偿远程无线电单元(RRU)中滤波器单元(FU)的频率响应的装置，所述装置包括： 
传送器观察接收器(TOR)，用于接收所述FU的输入信号； 
天线校准接收器(ACR)，用于接收所述FU的输出信号； 
计算单元，用于基于所述输入信号和所述输出信号来实时计算FU均衡器的系数； 
更新单元，用于基于所述计算的系数来更新所述FU均衡器以便补偿所述滤波器单元的频率响应。
11. 如权利要求10所述的装置，其中所述装置还包括： 
加载单元，用于在初始化RRU时加载FU均衡器的默认值系数。
12. 如权利要求10所述的装置，其中计算单元包括： 
比较部件，用于比较FU的所述输入信号和FU的所述输出信号； 
提取部件，用于提取FU的频率响应； 
获得部件，用于通过反转FU的所述频率响应，获得FU均衡器的频率响应； 
计算部件，用于通过自适应均衡器算法来计算FU均衡器的系数。
13. 如权利要求11所述的装置，其中在通过测试信号测试RRU时，FU均衡器的所述默认值系数能够被存储到存储器中。
14. 如权利要求11所述的装置，其中FU均衡器的所述默认值系数能够是在FU均衡器误差发生时的某个时间点使用的FU均衡器的系数。
15. 如权利要求11所述的装置，其中所述自适应均衡器算法通过自适应滤波来实现。
16. 如权利要求15所述的装置，其中所述自适应滤波是最小均方(LMS)或逆快速傅立叶变换(IFFT)之一。
17. 如权利要求10到16的任一项所述的装置，其中所述FU是宽带无源滤波器。
18. 如权利要求10到16的任一项所述的装置，其中所述FU均衡器实现为带有可编程系数的数字滤波器。
19. 一种RRU，包括如权利要求10- 15的任一项所述的装置。
20. 一种电信系统，包括如权利要求19所述的RRU。
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