CN104335493A - 用于减少互调失真的方法、基站以及在基站中的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在基站中的用于减少在基站的接收机部分(20)中所接收的上行链路信号的失真的方法，所述失真由互调IM产物引起。该方法包括：根据发射机源信号生成(106)IM分量的模型化信号以作为发射机源信号的n阶IM分量，n为整数值2、3、4和/或5等；以及通过将所接收的上行链路信号与模型化信号的IM分量相关来检测(110)所接收的上行链路信号的IM产物，所接收的上行链路信号包括UL业务分量和IM产物。该方法还包括：基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生(112)消除信号；以及从所接收的上行链路信号中减去(114)消除信号。此外，还提供了一种在基站中的类似装置。

Description

用于减少互调失真的方法、基站以及在基站中的装置

技术领域

本公开内容总体上涉及在基站中的用于减少互调失真的方法、装置以及基站。更具体地，本公开内容涉及在基站中的用于减少基站的接收机部分中所接收的上行链路信号的失真的方法、装置以及基站，所述失真由互调IM产物引起。

背景技术

随着当今繁荣的全球移动通信发展，运营商继续旨在减少总拥有成本(TCO)并且识别扩展移动网络的成本有效的方法。这是必须的以便应对快速增长的用户需求。为了减少TCO，基站可以配备有多载波技术，即，基站可以在发射机内使用多个载波或者载波频率。这样的基站可以称为多载波基站。这样的多载波基站可以是发射机频带内的多载波或者不同的发射机频带内的多载波。此外，多载波可以是单个无线电接入技术(RAT)的多载波或者不同RAT的多载波。多载波基站需要支持高的输出功率和宽的带宽范围以向小区提供覆盖和容量二者。

同时，发射机通常是非线性的，这意味着发射机的输出是输入的非线性函数。非线性多载波发射机可以在其输出处以不同于发射频率的频率产生附加谱分量。这些谱分量被称为互调产物(intermodulation products，IM产物)，并且与发射信号具有特定频率关系。这样的产物可以是有源(active)IM产物和无源(passive)IM产物。因为IM产物遍布频谱至发射频率外部，所以存在其中某些IM产物在基站的接收机的频谱中结束的风险，从而引起在接收机处所接收的信号的失真。由于现代多载波基站支持高发射功率并且具有在宽的带宽上布置的多个载波，所以IM产物可以引起接收信号的严重失真。

发射机的功率放大器的非线性可以被认为是互调失真、即由IM产物引起的失真的主要来源。当前存在用于处理由源自功率放大器的IM产物引起的失真的技术，诸如数字或模拟预失真布置。源自发射机部件的另外的IM产物可以通过在待传输的信号向天线馈送之前被布置的发射机带通滤波器来减少。

然而，在基站中也存在在发射机带通滤波器之后被布置的物理部件，这些部件可能产生IM产物。这些物理部件的示例包括天线、将发射机和接收机连接至天线的线缆、用于将天线以及发射机和接收机连接至线缆的连接器、以及发射机带通滤波器本身。虽然由这样的物理部件产生的IM产物远小于由例如功率放大器产生的IM产物，然而它们可能在IM产物出现于接收机所采用的频谱中时、尤其是在所接收的信号较弱的情况下引起所接收的信号的失真。由于这些IM产物源自在发射机带通滤波器之后被布置的部件，所以它们不能被带通滤波器过滤掉。

发明内容

本发明的目的是解决以上列出的难题和问题中的至少一些。更具体地，一个目的是在基站中降低由IM产物引起的接收信号的失真。更具体地，一个目的是降低由源自基站的被布置成靠近天线的部件的IM产物所引起的互调失真。可以通过使用如所附的独立权利要求中所限定的方法和装置来实现这些目的和其他目的。

解决方案至少部分基于如下知识：所生成的IM产物与发射机载波频率之间存在频率关系。例如，对于具有两个载波频率f₁和f₂的发射机，在频率2*f₁-f₂和2*f₂-f₁处生成3阶IM产物。

根据一个方面，提供了一种在基站中的用于减少在该基站的接收机部分中所接收的上行链路(UL)信号的失真的方法，所述失真由互调IM产物引起。该方法包括：根据发射机源信号生成IM分量的模型化信号以作为发射机源信号的第n阶IM分量，n为整数值2、3、4和/或5等；以及通过将所接收的上行链路信号与模型化信号的IM分量相关来检测所接收的上行链路信号的IM产物，所接收的上行链路信号包括UL业务分量和IM产物。该方法还包括：基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生消除信号；以及从所接收的上行链路信号中减去消除信号。

通过这一方法，实现了消除或者至少部分减少在基站处所接收的并且由源自同一基站的发射机源信号的IM产物引起的上行链路信号的失真。这一方法适用于由源自发射机的IM产物引起的任何失真。

发射机源信号是待下行链路传输的信号，其包括载波频率。发射机源信号的n阶IM分量是由于基站的影响传输信号的非线性部件而产生的发射机源信号的载波频率的组合。例如，如果基站在频率f₁和f₂处进行传输，则在2*f₁-f₂和2*f₂-f₁处出现3阶IM分量。术语IM产物用于在接收机部分处以及发射机部分处出现的“真实的”IM。术语IM分量用于基于源信号被建模的模型化IM。

根据第二方面，提供了一种在基站中的用于减少在该基站的接收机部分中所接收的上行链路(UL)信号的失真的装置，所述失真由互调IM产物引起。该装置包括：生成单元，用于根据发射机源信号生成IM分量的模型化信号以作为发射机源信号的n阶IM分量，n为整数值2、3、4和/或5等；以及IM检测单元，用于通过将所接收的上行链路信号与模型化信号的IM分量相关来检测所接收的上行链路信号的IM产物，所接收的上行链路信号包括UL业务分量和IM产物。该装置还包括消除信号产生单元，用于基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生消除信号；以及相减单元，用于从所接收的上行链路信号中减去消除信号。

根据第三方面，提供了一种基站，其包括根据第二方面的用于减少在基站的接收机部分中所接收的UL信号的失真的装置，所述失真由IM产物引起。

根据以下详细描述，本解决方案的其他可能的特征和优点将变得清楚。

附图说明

现在将借助于示例性实施例并且参考附图来更详细地描述解决方案，附图中：

图1是包括接收机部分和发射机部分以及在TX/RX滤波器之后被布置的产生IM产物的部件的基站的示意性框图。

图2是图示多载波基站处的信号和出现这些信号的频率的图。

图3是图示根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。

图4是包括根据本发明的实施例的装置的基站的示意性框图。

图5是示出根据本发明的实施例的在消除之前和消除之后所接收的信号的3阶互调产物的图。

具体实施方式

简言之，提供了一种在基站中的解决方案，用以减少由IM产物引起的接收信号的失真，尤其用以减少由基站的源自被布置成靠近天线的物理部件的、即源自发射机带通滤波器和/或源自被布置在发射机带通滤波器与天线之间的部件、和/或源自天线本身的IM产物引起的失真。由于源自被布置成靠近天线的部件的IM产物不能通过在发射机侧、在基站附近的现有发射机带通滤波器滤除，所以根据本发明它们在接收机侧被处理。

IM产物在作为传输信号的载波频率的组合的频率处出现。例如，对于使用两个下行链路(DL)载波频率f₁和f₂的发射机，在频率2*f₁-f₂和2*f₂-f₁处产生3阶IM产物，而在例如频率3*f₂-2f₁和3*f₁-2f₂处产生5阶IM产物。

根据本发明的一种实施例，使用以下知识来产生IM模型信号：IM产物基于某个源信号而在频谱中出现。源信号是源自发射机的信号，该信号要进行下行链路传输。之后，将包括UL业务信号和IM产物的所接收的上行链路信号与IM模型信号相关，以检测所接收的上行链路信号的IM产物。然后基于所接收的信号的所检测的IM产物来产生消除信号。之后，从所接收的上行链路信号中减去消除信号。

随后，可以通过以下操作来从所接收的上行链路信号中删除或者至少减少IM产物：使用IM产物基于某个源信号而在所接收的信号中出现这样的知识来产生IM产物的模型信号，使得该模型信号与所接收的信号相关以产生消除信号，并且之后减去消除信号。通过这样的方法，也可以处理源自被布置成在发射机带通滤波器之后的物理部件的IM产物。

图1示意性地图示包括发射机部分10、接收机部分20、发射机带通滤波器14和接收机带通滤波器24的基站，发射机部分10包括功率放大器12。基站还包括第一连接器32、馈送线缆36、第二连接器34和天线38。第一连接器32被布置成将馈送线缆36连接至发射机带通滤波器14和接收机带通滤波器24。第二连接器34被布置成将馈送线缆36连接至天线38。物理部件被连接，使得待传输的源信号经由其功率放大器12从发射机部分10向发射机带通滤波器14被馈送，其中在发射机频带外部的频率被滤除，并且进一步，待传输的源信号经由第一连接器32、馈送线缆36和第二连接器34向天线38被馈送，其中源信号通过空中接口向与基站通信的用户设备进行下行链路传输。此外，物理部件被连接，使得在天线38处被接收的UL信号从天线38经由第二连接器34、馈送线缆36和第一连接器32向接收机带通滤波器24被馈送，其中在接收频率外部的频率被滤除，并且进一步，在天线38处被接收的UL信号向接收机部分20被馈送。

如所提及的，基站的部件可以引起IM产物，其被布置在作为传输信号的载波频率的组合的频率处。这些IM产物中的一些可以通过在发射机部分中的消除技术或者通过发射机带通滤波器14来消除。然而，由发射机带通滤波器14本身、和/或第一连接器32和第二连接器34、和/或馈送线缆36和/或天线38引起的IM产物不能通过发射机带通滤波器14或者通过在发射机部分10中所采用的消除技术来被处理。

图2示出基站的DL频带和基站的UL频带，基站的DL频带包括载波频率C1和C2。UL业务信号遍布UL频带。图中还示出DL频带的较低频率侧和DL频带的较高频率侧的3阶IM产物。如从图中可知，在DL频带的较低频率侧的3阶IM产物在UL频带中结束，并且因此使得在UL频带处的所接收的信号失真。虽然IM产物信号电平可以低至-150dB的传输信号电平，但是IM产物信号电平可以高于所接收的UL业务信号的信号电平，并且因此可以使得所接收的信号明显失真。

由IM产物所引起的所接收的UL信号的失真可以通过如图3所示的根据本发明的实施例的方法来消除或者至少减少。该方法包括：根据发射机源信号生成(106)IM分量的模型化信号以作为发射机源信号的n阶IM分量，n为2、3、4和/或5等这样的整数值；以及通过将所接收的上行链路信号与所述模型化信号的所述IM分量相关来检测(110)所接收的上行链路信号的IM产物，所接收的上行链路信号包括UL业务分量和所述IM产物。该方法还包括：基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生(112)消除信号；以及从所接收的上行链路信号中减去(114)所述消除信号。n是2、3、4和/或5等这样的整数值，可以意味着n可以是等于或大于2的任意整数值。然而，通常是奇数阶的IM产物引起所接收的信号失真，因为偶数阶的IM产物通常落在UL频带外部。此外，由于信号强度在n值增加时通常减少，所以可以通过使用仅整数值3以及可能也使用5来实现IM产物的显著减少。可替换地，n可以是等于或者大于3的任何奇数整数值。

根据一种实施例，该方法还可以包括如下可选步骤：估计(101)UL频带中是否存在任何潜在的IM产物，并且仅在估计在UL频带中存在潜在的IM产物的情况下执行该方法。可以通过以下操作来估计IM产物：比较IM产物的检测水平与门限水平并且仅在检测水平在门限之上时执行该方法。可替换地，可以通过基于例如DL频率与UL频率之间的距离计算IM产物可能在哪里结束来估计所接收的信号中是否存在IM产物，并且如果IM产物在UL频带外部结束，则不执行该方法。在一种实施例中，仅计算3阶和5阶IM产物可能在哪里结束，并且如果它们在UL频带外部结束，则不执行该方法。

根据另一实施例，该方法可以包括如下可选步骤：复制(102)发射机源信号；并且延迟(104)所复制的发射机源信号以使得所复制的发射机源信号与所接收的上行链路信号在时间上对准。这些步骤优选地在检测(101)UL频带中是否存在任何IM产物的可选步骤之后、但是在根据发射机源信号生成(106)IM分量的模型化信号的步骤之前执行。发射机源信号可以在粗延迟缓冲器处被延迟。可以使用延迟默认值。延迟默认值可以由设计者来校准或提供，使得消除信号和所接收的IM产物在相同的观察窗中。

根据另一实施例，通过调节模型化信号的延迟、增益和/或相位以使得消除信号适合所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来完成基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生(112)消除信号。这可以意味着使得模型化信号适合所接收的信号的所检测的IM产物以产生与所接收的信号的所检测的IM产物相位相同或相反的消除信号。

根据又一实施例，在已对发射机源信号执行数字上变频和峰均比压缩之后生成106模型化IM分量信号。

根据另一实施例，通过计算发射机源信号的n阶产物并且将所计算的n阶产物从DL频带频移至UL频带来生成(106)发射机源信号的n阶IM分量。以下针对3阶IM分量的生成来更详细地描述这个过程。可以直接对于UL信号的基带表示来计算对n阶产物进行频移之后的结果。以下在计算中示出这一点。

设发射机源信号被表示为复基带信号则数模转换DAC以及调制和上变频之后的信号可以写为：

3阶互调产物y(t)然后可以计算为：

$y\left(t\right)=x^3\left(t\right)=\frac{1}{8}({\tilde{x}}^3\left(t\right)e^{j2{\mathrm{\π}3f}_{\mathrm{Tx}}t}+3{\left|\tilde{x}\left(t\right)\right|}^2(\tilde{x}\left(t\right)e^{{j2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{Tx}}t}+{\tilde{x}}^{*}\left(t\right)e^{-{j2\mathrm{\πf}}_{\mathrm{Tx}}t})+{\tilde{x}}^3\left(t\right)e^{{-\mathrm{j\π}3f}_{\mathrm{Tx}}t})$

由于对在发射频率Tx附近的信号分量最感兴趣，所以可以丢弃在右手侧的项中的两项，得到：

然后计算UL频带处的所得复基带信号。第一个表达式被重新布置为：

然后将UL频带处的复基带信号识别为：

$\tilde{y}\left(t\right)=\frac{3}{4}{\left|\tilde{x}\left(t\right)\right|}^2\tilde{x}\left(t\right)e^{j2\mathrm{\π}(f_{\mathrm{Tx}}-f_{\mathrm{Rx}})t}$

然后将复基带信号理解为发射机源信号的3阶IM分量。

可以对于其他n阶互调产物、例如5阶互调产物进行类似的计算。

根据一种实施例，可以仅计算在UL频带中结束的n阶互调产物。此外，可以仅使用在某个门限之上的IM产物。通常，3阶IM产物具有最高信号电平。因此，IM产物的阶数越高，信号电平越低。

图4图示与图2的基站类似的基站，其配备有用于减少在基站的接收机部分20中所接收的上行链路信号的失真的装置40，所述失真由IM产物引起。该装置具有用于从发射机部分10接收发射机源信号、例如DL无线电信号的第一输入51。此外，装置40具有用于从接收机部分20接收UL信号、即上行链路无线电信号的第二输入52。

根据一种实施例，该装置包括：生成单元44，用于根据发射机源信号生成IM分量的模型化信号以作为发射机源信号的n阶IM分量，n为2、3、4和/或5等这样的整数值；以及IM检测单元46，用于通过将所接收的上行链路信号与模型化信号的IM分量相关来检测所接收的上行链路信号的IM产物，所接收的上行链路信号包括UL业务分量和IM产物。该装置还包括消除信号产生单元48，用于基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生消除信号；以及相减单元49，用于从所接收的上行链路信号中减去消除信号。相减单元49当然可以是用于加上负的消除信号的相加单元，而非用于减去消除信号的相减单元。

根据一种实施例，生成单元44被布置成仅生成发射机源信号的3阶和5阶IM分量。

根据另一实施例，生成单元44被布置成通过计算发射机源信号的n阶产物并且将所计算的n阶产物从DL频带频移至UL基带来生成n阶IM分量。

根据又一实施例，生成单元44被布置成在对发射机源信号执行数字上变频和峰均比压缩之后生成模型化IM分量信号。

根据另一实施例，消除信号产生单元48被布置成通过以下操作来基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生消除信号：调节模型化信号的延迟、增益和/或相位以使得消除信号适合所接收的上行链路信号的所检测的IM产物。

根据再一实施例，装置40被布置用于复制发射机源信号。该装置还具有粗延迟单元42，粗延迟单元42用于延迟所复制的发射机源信号以使得所复制的发射机源信号与所接收的上行链路信号在时间上对准。

根据又一实施例，装置40被布置用于估计UL频带中是否存在IM产物并且仅在估计UL频带中存在IM产物的情况下执行所述方法。

根据一种实施例，可以将发射机源信号从发射机部分10向装置40的第一输入51馈送以减少由IM产物引起的失真。然后在粗延迟单元42处接收发射机源信号，粗延迟单元42延迟发射机源信号，使得其适合与由接收部分20所接收的UL无线电信号类似的时间窗。然后向生成单元44馈送延迟后的发射机源信号，生成单元44基于发射机源信号生成模型信号。模型信号包括发射机源信号的3阶和/或5阶等IM分量。IM分量被计算作为发射机源信号的载波频率的组合。例如，对于具有两个载波频率f₁和f₂的发射机，可以在频率2*f₂-f₁和2*f₁-f₂处布置3阶IM分量，可以在3*f₂-2*f₁、3*f₁-2*f₂、4*f₁-f₂、4*f₂-f₁处布置5阶IM分量。然后向IM检测单元46馈送包括所计算的IM分量的所生成的模型信号。此外，经由第二输入52向IM检测单元46馈送在天线38处接收并且向接收机部分20馈送的UL无线电信号。向IM检测单元46馈送的UL无线电信号包括UL业务信号和IM产物。在IM检测单元46中，将包括所生成的IM分量的模型信号与UL无线电信号相关以找到UL无线电信号的IM产物。然后向消除信号产生单元48馈送包括所找到的IM产物的信号以产生将包括所找到的IM产物的消除信号。消除信号可以被产生为与所找到的IM产物同相。然后向相减单元49馈送消除信号。还向相减单元49馈送在第一输入52处接收的UL无线电信号的副本。在相减单元49中，从UL无线电信号中减去消除信号以在装置40的输出53处产生不具有IM产物或者具有至少被减少的IM产物的UL无线电信号。可替换地，消除信号与所找到的IM产物反相180度。那么，相减单元可以是相加单元(如图4的49中所示)。

图5是图示在使用根据本发明的实施例的装置和方法时基站的不同信号的图。在上部图中，示出在通过发射机带通滤波器之后的发射机无线电信号。如图所示，发射机无线电信号包括两个载波频率f₁和f₂。两个载波频率f₁和f₂产生在频率2*f₂-f₁和2*f₁-f₂处的3阶IM产物。由于在发射机信号通过发射机带通滤波器之后被布置的物理部件而出现的IM产物不能被滤除。

在第二图中，示出在基站的接收部分处所接收的UL信号。所接收的UL信号包括传输的UL业务信号和源自UL频带内的传输信号的IM产物。频率2*f₁-f₂处的IM产物在UL频带中结束并且引起UL业务信号的失真。

第三图示出由本发明的方法和装置产生的消除信号。消除信号与频率2*f₁-f₂处的IM产物在相同的频率处并且具有大致相同的幅度。第四图示出在应用消除信号之后的UL无线电信号。在第四图中可看出，消除了频率2*f₁-f₂处的UL无线电信号的IM产物。

在图5中，为了简化，仅示出3阶IM产物。然而也可以消除5阶产物。此外，可以用相似的方式消除频率2*f₂-f₁处的3阶IM产物。

所描述的方法和装置可以消除在发射机带通滤波器14之前和之后出现的无源和有源IM产物。

本发明的方法可以通过在基站中布置的计算机程序产品来实现。

虽然参考具体的示例性实施例描述了解决方案，然而描述通常仅意在说明发明概念，而不应当被理解为限制本发明的范围。解决方案仅由所附权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种由基站执行的、用于减少在所述基站的接收机部分(20)中所接收的上行链路信号的失真的方法，所述失真由互调IM产物引起，所述方法包括：

根据发射机源信号生成(106)IM分量的模型化信号，以作为所述发射机源信号的n阶IM分量，n为整数值2、3、4和/或5等；

通过将所接收的上行链路信号与所述模型化信号的所述IM分量相关来检测(110)所接收的上行链路信号的IM产物，所接收的上行链路信号包括UL业务分量和所述IM产物；

基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生(112)消除信号；以及

从所接收的上行链路信号中减去(114)所述消除信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中生成(106)IM分量的模型化信号包括仅生成所述发射机源信号的3阶和5阶IM分量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过计算所述发射机源信号的n阶产物并且将所计算的n阶产物从DL频带频移至UL频带来生成(106)所述n阶IM分量。

4.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中在对所述发射机源信号执行了数字上变频和峰均比压缩之后生成(106)模型化IM分量信号。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中通过调节所述模型化信号的延迟、增益和/或相位以使得所述消除信号适合所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来完成基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生(112)消除信号。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：

复制(102)所述发射机源信号；以及

延迟(104)所复制的发射机源信号以使得所复制的发射机源信号与所接收的上行链路信号在时间上对准。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：估计(101)在所述UL频带中是否存在IM产物，并且仅在估计在所述UL频带中存在IM产物的情况下执行所述方法。

8.一种在基站中的用于减少在所述基站的接收机部分(20)中所接收的上行链路信号的失真的装置(40)，所述失真由互调IM产物引起，所述装置包括：

生成单元(44)，用于根据发射机源信号生成IM分量的模型化信号以作为所述发射机源信号的n阶IM分量，n为整数值2、3、4和/或5等；

IM检测单元(46)，用于通过将所接收的上行链路信号与所述模型化信号的所述IM分量相关来检测所接收的上行链路信号的IM产物，所接收的上行链路信号包括UL业务分量和所述IM产物；

消除信号产生单元(48)，用于基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生消除信号；以及

相减单元(49)，用于从所接收的上行链路信号中减去所述消除信号。

9.根据权利要求8所述的装置(40)，其中所述生成单元(44)被布置成仅生成所述发射机源信号的3阶和5阶IM分量。

10.根据权利要求8或9所述的装置(40)，其中所述生成单元(44)被布置成通过计算所述发射机源信号的n阶产物并且将所计算的n阶产物从DL频带频移至UL频带来生成所述n阶IM分量。

11.根据权利要求8-10中的任一项所述的装置(40)，其中所述生成单元(44)被布置成在对所述发射机源信号执行了数字上变频和峰均比压缩之后生成模型化IM分量信号。

12.根据权利要求8-11中的任一项所述的装置(40)，其中所述消除信号产生单元(48)被布置成通过调节所述模型化信号的延迟、增益和/或相位以使得所述消除信号适合所接收的上行链路信号的所检测的IM产物而基于所接收的上行链路信号的所检测的IM产物来产生消除信号。

13.根据权利要求8-12中的任一项所述的装置(40)，其中所述装置(40)被布置用于复制所述发射机源信号；并且其中所述装置还具有粗延迟单元(42)，所述粗延迟单元(42)用于延迟所复制的发射机源信号以使得所复制的发射机源信号与所接收的上行链路信号在时间上对准。

14.根据权利要求8-13中的任一项所述的装置(40)，其中所述装置(40)被布置用于估计在所述UL频带中是否存在IM产物并且仅在估计在所述UL频带中存在IM产物的情况下执行所述方法。

15.一种基站，包括根据权利要求8-14中的任一项所述的装置(40)。