CN105763220B - 具有非双工器隔离子系统的宽带分布式天线系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有非双工器隔离子系统的宽带分布式天线系统。本发明的特定方面和某些方面涉及具有下行链路通信路径、上行链路通信路径以及非双工器隔离子系统的分布式天线系统。下行链路通信路径能够将发射天线通信地耦合到基站。上行链路通信路径能够将接收天线通信地耦合到基站。在一个方面，非双工器隔离子系统能够电子配置为将穿过上行链路通信路径的上行链路信号与下行链路信号隔离。在另一个方面，非双工器隔离子系统能够在一个或更多个选择频率响应的机械步骤中可配置。在另一个方面，非双工器隔离子系统能够包括有源抑制子系统。

Description

具有非双工器隔离子系统的宽带分布式天线系统
本申请为中国申请号为201280034216.9、发明名称为“具有非双工器隔离子系统的宽带分布式天线系统”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。
相关申请
本发明要求申请号为61/492077，申请日为2011年7月1日，且名为“具有非双工器隔离子系统的宽带分布式天线系统”的美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用纳入本文。
技术领域
本发明一般涉及通信，并且更具体地(虽然不一定完全限于此)，涉及在分布式天线系统使用非双工器隔离器(non-duplexer isolator)子系统隔离上行通信路径和下行通信路径。
背景技术
一种分布式天线系统(“DAS”)能够被用于扩展蜂窝通信系统的覆盖范围。例如，DAS能够扩展覆盖建筑物内、隧道内的常规低信号覆盖区域或被地形特征阻碍的区域。
DAS能够包括与运营商系统如蜂窝服务提供商的基站收发器的一个或更多个主单元。DAS还能够包括与主单元物理分离但经由串行链路与主单元通信的远程天线单元，其中的串行链路可为铜的、光学的或其它合适的通信介质。远程天线单元能够与位于覆盖区域的用户设备无线通信。
例如，远程天线单元能够位于建筑物内、隧道内或阻止或限制与运营商直接通信的其他结构内。远程天线单元放大经由主单元从基站接收的下行链路信号并使用天线辐射该下行链路信号。天线单元从移动用户设备重新获得上行链路信号并提供上行链路信号给主单元。上行链路信号被相加在一起并被提供回基站。
远程天线单元通常包括至少一个用于分离上行链路信号和下行链路信号的双工器。双工器通过允许下行链路带宽内的频率从发射机输出提供给天线并允许在上行链路带宽内的频率从天线输出提供给接收机来将发射机输出与接收机输入隔离。将发射机输出与接收机输入隔离防止下行链路信号干扰上行链路信号。将发射机输出与接收机输入隔离还防止接收机重新获得会降低发射机灵敏度的发射机产生的噪声。
但是，因为多种原因，双工器是不理想的。双工器使用调谐到特定频率的固定滤波器。因为灵活性和成本降低原因，DAS覆盖了较宽范围的频率。这些频率到频带的分配可以随时间而改变，并且在不同的国家通常是不同的。重新调谐双工器包括多步骤的调谐过程以改变大量调谐螺钉的位置。重新调谐陶瓷双工器会涉及手工工具的使用以重新定型双工器。手动配置使用网络分析仪来识别双工器的操作中所导致的变化。使用固定滤波器的双工器提供很少或根本没有提供灵活性以响应频带分配的变化。
从下行链路信号中隔离上行链路信号而不使用双工器的其中一个解决方案是分离发射和接收天线的一种射频(RF)防渗层。该解决方案一般足以防止发射机产生的噪声降低接收机的灵敏性，但可需要实施具有或不具有RF防渗层的额外的隔离。因此，需要提供额外的信号隔离而不使用双工器的系统和方法。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种具有下行链路通信路径、上行链路通信路径和非双工器隔离子系统的分布式天线系统。下行链路通信路径能够通信地将发射天线耦合到基站。上行链路通信路径能够通信地将接收天线耦合到基站。非双工器隔离子系统能够被电子配置以将穿过上行链路通信路径的上行链路信号与下行链路信号隔离。
另一个方面涉及一种具有下行链路通信路径、上行链路通信路径和非双工器隔离子系统的分布式天线系统。下行链路通信路径能够通信地将发射天线耦合到基站。上行链路通信路径能够通信地将接收天线耦合到基站。非双工器隔离子系统能够包括滤波器装置，其在一个或更多个选择频率响应的机械步骤中可配置。
另一个方面涉及一种具有下行链路通信路径、上行链路通信路径和非双工器隔离子系统的分布式天线系统。下行链路通信路径能够通信地将发射天线耦合到基站。上行链路通信路径能够通信地将接收天线耦合到基站。非双工器隔离子系统能够包括有源抑制子系统。
提及的这些示例性方面和特征并不是限制或限定本发明，而是提供示例以帮助理解该申请中公开的发明概念。在回顾整个申请之后，本发明的其它方面、优点和特征将变得显而易见。
附图说明
图1是根据一个方面在其中能够设置非双工器隔离子系统的一种分布式天线系统的示意图。
图2是根据一个方面图1的分布式天线系统中设置的非双工器隔离子系统的方框图。
图3是根据一个方面包括经由一个或更多个机械步骤配置的滤波器装置的非双工器隔离子系统的示意图。
图4是根据一个方面包括电子可配置滤波器的非双工器隔离子系统的局部示意图。
图5是根据一个方面包括有源模拟抑制的非双工器隔离子系统的局部示意图。
图6是根据一个方面包括数字模拟抑制的非双工器隔离子系统的局部示意图。
图7是根据一个方面包括有源数字抑制的非双工器隔离子系统的局部示意图。
图8是根据一个方面包括用于有源数字抑制的自适应滤波器的非双工器隔离子系统的示意图。
图9是根据一个方面使用有源抑制的非双工器隔离子系统的示意图，所述有源抑制包括用于抑制由重叠上行链路和下行链路频带导致的上行链路频率分量重叠的电路。
图10是根据一个方面使用有源抑制的非双工器隔离子系统的示意图，所述有源抑制包括用于在有源数字抑制之后从上行链路信号中移除非线性失真信号的电路。
图11是根据一个方面使用有源抑制的非双工器隔离子系统的示意图，所述有源抑制包括用于在有源数字抑制之前从有源抑制信号和上行链路信号中分别移除非线性失真信号的电路。
图12是根据一个方面图示用于配置上行链路增益调节设备的流程图。
具体实施方式
本发明的某些方面和特征涉及用于DAS的非双工器隔离子系统。根据一些方面，非双工器隔离子系统能够将通过系统中上行链路通信路径的上行链路信号与下行链路信号及其衍生信号隔离，免去DAS中对双工器的需要。
在一些方面，非双工器隔离子系统可以包括一个或更多个可配置滤波器。可配置滤波器可位于下行链路通信路径和/或上行链路通信路径中。可配置滤波器能够阻挡或减弱会漏入或存在于上行链路通信路径中的杂散信号。在一些方面，可配置滤波器通过为各个滤波器选择频率响应的一个或更多个机械步骤配置。在其它方面，可配置滤波器由控制信号电子配置。
在一方面，非双工器隔离子系统包括能够执行非期望信号的有源抑制的电路。抑制非期望信号能够包括消除非期望信号或最小化非期望信号。该电路能包括能够调节下行链路参考信号的增益和相移的滤波器，以产生抑制信号。所述抑制信号能够与上行链路信号相加以抑制包含在上行链路信号中的非期望信号分量。能够使用模拟或数字滤波器产生抑制信号。在一些方面，模拟或数字滤波器是能够动态调整频率响应的自适应滤波器。在其它方面，模拟或数字滤波器是被配置为具有静态频率响应的非自适应滤波器，其可以被手动配置。
下面讨论这些方面的详细描述。给出这些说明性的实例是为了向读者介绍此处讨论的基本主题，并不旨在限制所公开构思的范围。以下各节参照附图描述了各种附加方面和示例，附图中相同的标记表示相同的元素，针对性的描述用于描述说明性的方面，但是，与说明性的方面一样，其不应该用来限制本发明。
图1根据一个方面示意性地描述了DAS 10，非双工器隔离子系统能够设置在其中。DAS 10能经由有线或无线通信介质通信地耦合到至少一个基站12。DAS 10能够被定位在如建筑物环境的区域以扩展无线通信覆盖。DAS 10能够包括一个或更多个远程天线单元14，其分布在该环境中以提供DAS 10的服务区域内的覆盖。远程天线单元14能够服务若干个不同的用户设备16，例如在DAS 10的环境中工作的蜂窝电话。每个远程天线单元14能够包括至少一个天线18。天线18可包括一个或更多个天线单元。
远程天线单元14能经由能够在主单元22和远程天线单元14之间传输信号的任何通信介质被通信地耦合到一个或更多个主单元22。合适的通信介质的例子能够包括(但不限于)铜、光学和微波链路。主单元22能够处理来自远程天线单元14的信号，以适当地与基站12连接。系统控制器24能够控制每个主单元22的操作，主单元22用于处理与远程天线单元14相关的信号26。远程天线单元14的信号26可以是用于与用户设备16通信的DAS 10的上行链路和下行链路信号。
虽然DAS 10被描述为包括两个主单元22和四个远程天线单元14，但能使用任何数量的(包括1)主单元22和远程天线单元14的每一个。此外，根据一些方面，DAS 10能够实现为不包括系统控制器24。
图2示出了设置在取消对双工器的需要的DAS 10中的非双工器隔离子系统105。图2中的DAS 10还包括下行链路通信路径104和上行链路通信路径108。非双工器隔离子系统105能够将穿过上行链路通信路径108的信号与下行链路通信路径104的信号或其他信号分量隔离。
下行链路通信路径104和上行链路通信路径108能被通信地耦合到天线18。在一些方面，天线18包括两个天线：发射天线106和接收天线107。在其它方面，天线18包括一个既能发送又能接收RF信号的天线。发射天线106能够辐射具有来自基站12的信息的RF信号到用户设备16。接收天线107能从用户设备16重新获得信号以提供给基站12。
在一些方面，非双工器隔离子系统105被设置在远程天线单元14中。在其它方面，非双工器隔离子系统105被设置在主单元22中。非双工器隔离子系统105可以替代地被部分设置在主单元22中并部分位于远程天线单元14内。
根据各方面，非双工器隔离子系统105可以是任何非双工器设备或组件的集合。非双工器隔离子系统105还可以包含防止反馈回路的形成的组件。这些组件在下面进一步详细描述，其能够衰减上行链路和下行链路信号的增益，以避免DAS 10中的系统失稳。下面描述一种合适的非双工器隔离子系统的某些特征。
机械可配置滤波器
图3根据一个方面示意性地示出了非双工器隔离子系统，其包括通过一个或更多个机械步骤配置的滤波器装置。图3中的非双工器隔离子系统包括下行链路通信路径104中的机械可配置滤波器230和上行链路通信路径108中的机械可配置滤波器238。在其它方面，所述机械可配置滤波器包括仅在下行链路通信路径104或上行链路通信路径108中的一个中的机械可配置滤波器。
DAS 10包括通信地耦合到基站12的下行链路通信路径104和上行链路通信路径108。下行链路信号从基站12提供给下行链路通信路径104。发射天线106能够辐射穿过下行链路通信路径104的下行链路信号到用户设备16。接收天线107能够从用户设备16重新获得上行链路信号并且能够提供上行链路信号到上行链路通信路径108。穿过上行链路通信路径108的信号被提供给基站12。
在一些方面，DAS 10可以包括能够将下行链路通信路径104和上行链路通信路径108连接到通信地耦合到基站12的公共端口的分离器-组合器。分离器-组合器能够从基站12接收信号并将要被发射的下行链路信号从将被提供给基站12的上行链路信号分离。分离器-组合器能够提供下行链路信号给下行链路通信路径104。分离器-组合器能够提供上行链路信号到基站12。
图3还描述了可以包括在下行链路通信路径104中的组件和可以包括在上行链路通信路径108中的组件。下行链路通信路径104能够包括本地振荡器203、混频器206、抗混叠滤波器209、模数转换器212、数字IF(中间频率)滤波器215、数模转换器218、模拟滤波器221、混频器224、本地振荡器226、功率放大器227和机械可配置滤波器230。
混频器206和本地振荡器203能够将从基站12接收到的下行链路信号从RF向下变频到中间频率(“IF”)。
抗混叠滤波器209能够减少将下行链路信号从模拟信号转换为数字信号的混叠。例如，该抗混叠滤波器209能够阻挡频率大于模数转换器212的采样频率二分之一的信号分量。该抗混叠滤波器209也能阻挡在一个或更多个相邻奈奎斯特频带的信号分量。在一些方面，该抗混叠滤波器209能够是表面声波(“SAW”)滤波器。模数转换器212能够将模拟下行链路信号转换为数字下行链路信号以通过主单元和远程单元之间的串行链路通信，其中该主单元包括模数转换器212。数字IF滤波器215能够接收数字下行链路信号并降低该下行链路数字信号的增益。
数模转换器218能够将下行链路信号转换为模拟信号。模拟滤波器221能够接收该模拟下行链路信号并移除由数字信号转换为模拟信号引起的任何混叠。混频器224和本地振荡器226能够将下行链路信号向上变频到适当的RF频率。功率放大器227能够将下行链路信号放大到用于传输的输出功率。
在发射天线106发送下行链路信号之前，机械可配置滤波器230能够过滤下行链路信号以将接收天线107与非期望信号分量隔离。非期望信号分量可以在处理下行链路信号时由下行链路通信路径104的分量产生，或以其它方式产生。非期望信号分量可以包括信号而不包括由发射天线106以接收天线107的频带内的频率发射的期望的下行链路信号。非期望信号分量也可以包括发射下行链路信号的RF频率的谐波。
非期望信号分量也可以包括在上变频到RF期间由混频器224和本地振荡器226产生的信号。例如，在上变频期间，混频器224能够处理IF下行链路信号和从本地振荡器226接收到的信号。混频器224的输出信号能包括两个信号。一个信号可以是RF下行链路信号，其频率等于IF下行链路信号的频率与从本地振荡器226接收的信号的频率之和。另一个信号可以是镜像信号，其频率等于IF下行链路信号的频率与从本地振荡器226接收到的信号的频率之差。该镜像信号，以及混频器224的输出信号的任何谐波，可以是非期望信号分量。
机械可配置滤波器230可以是能够在选择频率响应的一个或更多个机械步骤中配置的任何合适的滤波器装置。机械步骤能够是物理步骤，例如(但不限于)移动位置之间的开关。在一些方面，机械步骤能够由一个或更多个设备响应于提供给机械可配置滤波器的控制信号而执行。在其它方面，机械步骤能够由操作员执行。
机械可配置滤波器230可以包括带通滤波器，其可以让期望频带的下行链路信号通过。带通滤波器能够阻挡或衰减非期望信号分量。通过阻挡或衰减可按照接收天线107可被调谐的频率发射的非期望信号分量，机械可配置滤波器230能够将上行链路通信路径108与下行链路通信路径104隔离。
机械可配置滤波器230的期望下行链路频带能在单一的物理步骤中人工选择。单一的物理步骤可包括使用RF开关来选择对应于多通道开关滤波器组上的特定频带的信道。
在一些方面，下行链路通信路径104的一些组件可以设置在主单元内而其它组件可以设置在远程天线单元内。设置在主单元内的组件能够包括本地振荡器203、混频器206、抗混叠滤波器209和模数转换器212。设置在远程天线单元内的组件能够包括数字IF滤波器215、数模转换器218、模拟滤波器221、混频器224、本地振荡器226、功率放大器227和机械可配置滤波器230。在这些方面，模数转换器212的输出端通过串行通信链路耦合到数字IF滤波器215的输入端。
在其它方面，下行链路通信路径104的所有组件可以设置在主单元内或远程天线单元内。虽然图3示出了下行链路通信路径104直接从基站12接收信号，但是下行链路通信路径104可以通过一个或更多个中间组件或设备从基站12接收信号。例如，如果下行链路通信路径104的所有组件设置在远程天线单元内，下行链路通信路径104能够通过主单元从基站12接收信号。
上行链路通信路径108能够包括低噪声放大器236、机械可配置滤波器238、本地振荡器239、混频器242、放大器245、抗混叠滤波器248、放大器251、模数转换器254、数字IF滤波器257、数模转换器263、模拟滤波器266、本地振荡器269、混频器272、功率放大器275以及上行链路增益调节设备278。
接收天线107能够重新获得来自移动用户设备的上行链路信号并提供上行链路信号到低噪声放大器236。低噪声放大器236能够放大由接收天线107重新获得的上行链路信号。
机械可配置滤波器238能够滤出上行信号以阻挡非期望信号分量。非期望信号分量可包括信号，而不包括期望的上行链路信号，如前面所述，该信号能包括发射的下行链路信号和镜像信号的谐波和来自混频器224和本地振荡器226的谐波。
机械可配置滤波器238可以包括带通滤波器，其能够让期望的上行链路频带通过。带通滤波器能够阻挡或减弱期望的上行链路频带以外的频率上的非期望信号分量。通过滤波上行链路信号，机械可配置滤波器238能够将上行链路通信路径108与下行链路通信路径104隔离。
上行链路信号能够由本地振荡器239和混频器242进一步处理以将上行链路信号从RF向下变频到IF。放大器245能够放大经下变频的上行链路信号。抗混叠滤波器248能够阻断频率大于模数转换器254的二分之一采样频率的信号分量和一个或更多个相邻奈奎斯特频带内的频率上的信号分量，以减少上行链路信号从模拟到数字的转换的混叠。在一些方面，该抗混叠滤波器248可以是SAW滤波器。放大器251能够放大上行链路信号。模数转换器254能够将模拟上行链路信号转换为数字上行链路信号，该数字上行链路信号可通过串行链路从远程单元发送到主单元。数字IF滤波器257能进一步限制上行链路信号的增益。
数模转换器263能够将上行链路数字信号转换为模拟信号。模拟滤波器266能够滤波该信号以防止将数字信号转换为模拟信号会造成的混叠。本地振荡器269和混频器272能够将上行链路信号向上变频到RF以传输到基站12。功率放大器275能够在上行链路信号传输到基站12之前放大该上行链路信号。
上行链路增益调节设备278能够补偿上行链路信号上的发射机噪声。例如，上行链路增益调节设备278能够增加上行链路信号增益，以防止上行链路信号的信噪比降低至低于可接受的阈值。来自增益调节设备278的上行链路信号能够被提供给基站12。
在一些方面，上行链路通信路径108的一些组件设置在主单元中，而上行链路通信路径108的其他组件设置在远程天线单元中。设置在远程天线单元内的组件可以包括低噪声放大器236、机械可配置滤波器238、本地振荡器239、混频器242、放大器245、抗混叠滤波器248、放大器251和模数转换器254。设置在主单元内的组件可以包括数字IF滤波器257、数模转换器263、模拟滤波器266、本地振荡器269、混频器272、功率放大器275和上行链路增益调节设备278。模数转换器254放置串联耦合到数字IF滤波器257。
虽然图3示出了上行链路通信路径108直接提供信号给基站12，但是上行链路通信路径108可以通过一个或更多个中间组件或设备提供信号给基站12。例如，如果上行链路通信路径108的所有组件设置在远程天线单元内，上行链路通信路径108能够通过主单元提供信号给基站12。
在一些方面，上行链路通信路径108可包括在主单元中的数字加法器。数字加法器能够通信地耦合到数字IF滤波器257的输出端。数字加法器能够在提供上行链路信号给基站12之前将来自不同远程天线单元的上行链路信号相加。
电子可配置滤波器
图4根据一个方面示意性地示出了非双工器隔离子系统，其包括电子可配置滤波器310、312，其分别设置在下行链路通信路径104和上行链路通信路径108中。对于图3描述的机械可配置滤波器，根据一些方面，DAS 10能够仅包括电子可配置滤波器310、312中的一个，而非两个电子可配置滤波器310、312。
图4示出了使用信号处理块的非双工器子系统。图4的信号处理块可使用如图3中描绘的组件实现。当然可以使用其它配置和方面。
下行链路通信路径104能够包括数模转换块306和上变频块308。上行链路通信路径108能够包括下变频块314和模数转换块316。
电子可配置滤波器310、312能将通过上行链路通信路径108的信号与通过下行链路通信路径104的信号隔离。电子可配置滤波器310、312可以是能够以电子方式配置的带通滤波器。带通滤波器能够通过将期望的下行链路或上行链路频带通过，并阻挡期望频带以外的非期望信号分量来将非期望信号分量从上行链路信号移除，非期望信号分量如发射机产生的噪声和上变频块308的杂散输出。
电子可配置滤波器310、312能够通过响应于接收电子控制信号调整电子控制信号频率响应进行配置。频率响应可以包括将要通过的期望频带。电子控制信号可以由外部控制器提供。外部控制器的示例是计算设备，例如(但不限于)笔记本电脑或服务器，其可通信地耦合到被配置的电子可配置滤波器。该电子可配置滤波器能包括微处理器或类似的设备，该设备能够通过配置电子可配置滤波器以具有期望的频率响应来响应电子控制信号。
在一些方面，以电子方式配置该电子可配置滤波器310、312能包括通过响应于电子控制信号电调谐该电子可配置滤波器310、312来改变频率响应。在其它方面，以电子方式配置该电子可配置滤波器310、312能包括通过一个或更多个响应于电子控制信号而执行的机械步骤来调整频率响应。
电子可配置滤波器310、312可包括频率响应能响应于电子控制信号而调整的任何带通滤波器。在一些方面，带通滤波器包括一个或更多个变容二极管。该带通滤波器的频率响应能通过响应于电子控制信号而改变一个或更多个变容二极管的电容来调整。变容二极管的电容能够通过施加不同的输入电压到变容二极管的各终端来改变。改变一个或更多个变容二极管的电容能够改变带通滤波器的中心频率和带宽。在一些方面，所施加的电压源可以设置在电子可配置滤波器中，微处理器响应于从外部控制器接收到的电子控制信号来控制施加的电压电平。在其它方面，所施加的电压源可以是由外部控制器控制的外部设备。
有源模拟抑制
图5示意性地示出了非双工器隔离子系统，其包括设置在上行链路通信路径108中的有源模拟抑制电路。有源模拟抑制电路可以包括模拟加法器404，其从参考通信路径402中的可配置模拟滤波器403接收下行链路抑制信号。参考通信路径402可以包括从功率放大器227的输出端处的耦合点到模拟加法器404的输入端的路径。来自功率放大器227的输出的下行链路参考信号能够通过参照通信路径402。
可配置模拟滤波器403能设置在参考通信路径402中并通信地耦合到功率放大器227以接收下行链路参考信号。可配置模拟滤波器403通过调整下行链路参考信号的增益和相移，能够从下行链路参考信号产生下行链路抑制信号。下行链路抑制信号可以与非期望信号分量的幅度相等且有180度的相位差，该非期望信号分量在下行链路通信路径104中产生并通过接收天线107重新获得。
模拟加法器404能够位于上行链路通信路径108中。可配置模拟滤波器403的输出端能通信地耦合到模拟加法器404的输入端的其中之一。模拟加法器404的另一个输入端能够通信地耦合到接收天线107。模拟加法器404能够从可配置模拟滤波器403接收下行链路抑制信号，并将下行链路抑制信号与上行链路信号相加以抑制存在于上行链路信号中的任何非期望信号分量。抑制非期望信号分量能够包括，例如，消除存在于上行链路信号中的非期望信号分量。模拟加法器404能提供该上行链路信号到低噪声放大器236。上行链路信号能通过上行链路通信路径108的其余部分，如图3所示。
可配置模拟滤波器403的频率响应可以通过在DAS 10的配置上的测试信号来配置。例如，测试信号能通过发射天线106发送，并且在上行链路通信路径108上检测到的任何信号能够被确定为由测试下行链路信号的传输产生的非期望信号分量。可配置模拟滤波器403的频率响应然后可通过电子或人工处理来调整以产生下行链路抑制信号，其幅值与非期望信号分量幅值相等且有180度相位差。在一些方面，可配置模拟滤波器403可包括能够调整下行链路抑制信号的相位和增益的模拟矢量调制器。
在一些方面，可配置模拟滤波器403可以包括自适应滤波器。自适应滤波器能够通过使用迭代(iterative)自适应算法的微处理器进行动态优化。迭代自适应算法的输入能是下行链路参考信号，例如来自功率放大器227的输出信号，以及误差信号，例如来自模拟加法器404的输出信号。微处理器能够应用迭代自适应算法来优化可配置模拟滤波器403的频率响应。可配置模拟滤波器403，应用优化的频率响应，能够产生与来自下行链路通信路径104的非期望信号分量相关联的下行链路抑制信号。在一些方面，迭代自适应算法可以是最小均方算法。
虽然在图3-5中描绘的方面被描述为关于使用数字信号的DAS 10，但是如上所述的系统和方法能够使用其他系统如模拟DAS或包括一个或更多个用于发送和接收模拟RF信号的天线的中继系统来实现。
有源数字抑制
图6示意性地示出了非双工器隔离子系统，其具有设置在上行链路通信路径108中的有源数字抑制电路并使用采样下行链路信号。有源数字抑制电路可以包括数字加法器405，该加法器接收通过参考通信路径406的下行链路抑制信号。参考通信路径406可以包括从数模转换块306的输入端处的耦合点到数字加法器405的输入端的路径。参考通信路径406可以包括可配置数字滤波器408、数模转换块410、上变频块412和放大器414。
下行链路参考信号能够通过参考通信路径406。可配置数字滤波器408能够通过调整下行链路参考信号的增益和相移来从下行链路参考信号生成下行链路抑制信号。下行链路抑制信号可以与非期望信号分量幅度相等且有180度的相位差，该非期望信号分量在下行链路通信路径104中产生并通过接收天线107重新获得。可配置数字滤波器408的一个例子能是数字最小均方自适应滤波器。
数模转换块410、上变频块412、放大器414，能够与包括在能够处理下行链路信号的下行链路通信路径104的并行部分中的相应组件相同的方式处理下行链路参考信号。
放大器414的输出端能通信地耦合到的数字加法器405的输入端的其中之一。数字加法器405的另一个输入端能通信地耦合到接收天线107。数字加法器405能够接收下行链路抑制信号，并将下行链路抑制信号与上行链路信号相加，以抑制存在于上行链路信号中的任何非期望信号分量。数字加法器405能提供上行链路信号到低噪声放大器236。上行链路信号能够通过上行链路通信路径108的其余部分，如图3所示。
自适应算法418能够接收从上行链路通信路径108采样的上行链路参考信号。微处理器能够执行自适应算法418以基于上行链路参考信号迭代地(iteratively，反复地或迭代地)调整可配置数字滤波器408的频率响应。
图7描述了非双工器隔离子系统，其包括有源数字抑制电路。图7还示出了下行链路通信路径104、上行链路通信路径108和参考通信路径503。有源数字抑制电路可以包括数字加法器530，其在参考通信路径503中接收来自可配置数字滤波器521的下行链路抑制信号。
图7示意性地示出了可以包括在上行链路通信路径108中的组件和除了可配置数字滤波器521之外的可以包括在参考通信路径503中的相应组件。参考通信路径503能包括耦合到本地振荡器239的混频器506、放大器509、模拟IF滤波器512、放大器515和模数转换器518。图7还示出了使用信号处理模块的下行链路通信路径104。
参考通信路径503可以是从功率放大器227的输出端到数字加法器530的其中一个输入端的路径。功率放大器227能够经由参考通信路径503提供下行链路参考信号到可配置数字滤波器521。混频器506(通信耦合到本地振荡器239)、放大器509、模拟IF滤波器512、放大器515、和模数转换器518能够以与包括在能够处理上行链路信号的上行链路通信路径的并行部分中的相应组件相同的方式来处理下行链路参考信号。
可配置数字滤波器521能位于参考通信路径503中。可配置数字滤波器521能够从模数转换器518接收下行链路参考信号，并生成下行链路抑制信号。为生成下行链路抑制信号，可配置数字滤波器521能够调整下行链路参考信号的增益和相位。下行链路抑制信号可与任何非期望信号分量振幅相等且相位偏移180度，该任何非期望信号分量在下行链路通信路径104中产生并由接收天线107重新获得。
数字加法器530能够位于上行链路通信路径108中。可配置数字滤波器521的输出端可通信地耦合到数字加法器530的输入端的其中之一。数字加法器530的另一个输入端可通信地耦合到模数转换器254的输出端。
数字加法器530能够从可配置数字滤波器521接收下行链路抑制信号，并从模数转换器254接收数字上行链路信号。数字加法器530能够将下行链路抑制信号与上行链路信号相加，以抑制存在于上行链路信号中的任何非期望信号分量。数字加法器530能够提供上行链路信号到数模转换器263。上行链路信号能够通过上行链路通信路径108的其余部分。
在一些方面，非双工器隔离子系统可以包括一个或更多个用于优化可配置数字滤波器的频率响应的设备，如图7到图10所描述的。优化频率响应能够允许可配置数字滤波器动态地生成对应于非期望信号分量的精确下行链路抑制信号。
图8中所描述的方面包括下行链路通信路径104、上行链路通信路径108、参考通信路径626、发射天线106和接收天线107。
下行链路通信路径104可以包括数模转换器600、模拟滤波器602、混频器604、本地振荡器606、镜像抑制滤波器608和功率放大器610。数模转换器600能够将数字下行链路信号转换为模拟信号。模拟滤波器602能够移除由将数字下行链路信号转换为模拟信号引起的任何混叠。混频器604和本地振荡器606能够将下行链路信号向上变频为RF。镜像抑制滤波器608能够以期望下行链路频率的镜像频率抑制或衰减来自混频器604的任意输出信号。功率放大器610能够放大下行链路信号至用于传输的输出功率。
上行链路通信路径108可以包括模拟滤波器614、低噪声放大器616、混频器618、本地振荡器620、抗混叠滤波器622、模数转换器624和数字加法器642。模拟滤波器614能够抑制或衰减由接收天线107重新获得的上行链路信号上的噪声。低噪声放大器616能够放大上行链路信号。混频器618和本地振荡器620能够将上行链路信号向下变频到IF。抗混叠滤波器622能够抑制频率大于模数转换器624的采样频率二分之一的信号分量和频率在一个或更多个相邻奈奎斯特频带内的信号分量。抑制频率大于模数转换器624的采样频率二分之一的信号分量和频率在一个或更多个相邻奈奎斯特频带内的信号分量能够减少来自上行链路信号从模拟到数字的转换的混叠。模数转换器624能够将模拟上行链路信号转换为数字上行链路信号。数字加法器642能够将来自可配置数字滤波器640的下行链路抑制信号和来自模数转换器624的上行链路信号相加。
参考通信路径626可以包括衰减器612、模拟滤波器628、低噪声放大器630、混频器634、抗混叠滤波器636、模数转换器638和可配置数字滤波器640。
如图8中描述的，下行链路抑制信号能够由通过参考通信路径626的下行链路参考信号生成。衰减器612能够衰减下行链路参考信号，使得模拟滤波器628的输入端处的下行链路参考信号功率等于模拟滤波器614的输入端处由接收天线107重新获得的任意非期望信号的功率。均衡下行链路参考信号的功率和由接收天线107重新获得的非期望信号的功率能够确保由可配置数字滤波器640产生的抑制信号能够抑制上行链路通信路径108上的非线性失真信号。
上行链路通信路径108上的非线性失真能由混频器618接收由接收天线107重新获得的非期望信号造成。由混频器618接收到的非期望信号能够由混频器618处理。混频器618的输出能包括互调频率的非线性失真信号分量。互调频率的非线性失真信号分量能由非期望信号、来自本地振荡器620的谐波响应和到混频器618的输入RF信号的混频导致。混频器634的输出还能包括非线性失真信号分量。
衰减器612能够衰减下行链路参考信号的功率，使得非期望信号功率和通过上行链路通信路径108的非线性失真信号功率之间的比率等于下行链路参考信号功率和通过参考通信路径626的非线性失真信号功率之间的比率。均衡这些比率能够允许由参考信号产生的抑制信号抑制上行链路通信路径108上的非期望信号和非线性失真信号分量。由衰减器612提供的衰减能够由执行自适应算法644的微处理器动态调整。执行自适应算法644的微处理器的工作在下面进一步详细说明。
模拟滤波器628和低噪声放大器630能够执行与包括在上行链路通信路径108中的相应组件相同的功能。通信耦合到本地振荡器620的混频器634能够向下变频下行链路参考信号。抗混叠滤波器636能够通过抑制频率大于模数转换器638采样频率二分之一的信号分量和频率在一个或更多个相邻奈奎斯特频带的信号分量来减少来自将下行链路参考信号从模拟到数字的转换的混叠。模数转换器638能够将模拟下行链路参考信号转换为数字下行链路参考信号。
可配置数字滤波器640能够调整下行链路参考信号以产生如上关于图7所述的下行链路抑制信号。下行链路抑制信号能够从上行链路信号中移除在下行链路通信路径104中产生的非期望信号。数字加法器642能够将下行链路抑制信号与上行链路信号相加。数字加法器642的输出(e1(n))能够是抑制非期望信号分量后的上行链路信号。
执行自适应算法644的微处理器能够迭代地调整可配置数字滤波器640的频率响应w1[n]和由衰减器612提供的衰减以响应于e1(n)和下行链路参考信号。自适应算法644能够接收输入e1(n)和下行链路参考信号。迭代地调整可配置数字滤波器640的频率响应能够允许可配置数字滤波器640响应于下行链路信号的传输而动态地产生下行链路抑制信号。迭代地调整由衰减器612提供的衰减能够允许衰减器612均衡下行链路参考信号和由接收天线107重新获得的非期望信号的信号功率。
图9描述的具有附加电路的上述系统用以从下行链路参考信号抑制由重叠上行链路和下行链路频带造成的上行链路频带内的一个或更多个信号分量。例如，发射天线106和接收天线107可以在被配置为时分双工操作的DAS 10中使用重叠频带。使用重叠频带的发射天线106和接收天线107能使得通过参考通信路径626的下行链路参考信号包括除非期望信号之外的上行链路频率的信号分量。下行链路参考信号中包括上行链路频率的信号分量能够使使用下行链路参考信号产生的抑制信号除了抑制非期望信号外还抑制上行链路信号或使其失真。
图9中所示的系统能够从下行链路参考信号中移除上行链路信号频率上的信号分量，以降低或防止抑制信号使上行链路信号失真。在图9中，到数模转换器600的输入可以用作第二参考信号。延时组件646能时间延迟第二参考信号。该延迟能够等于通过参考通信路径626的下行链路参考信号的传播延迟。该传播延迟能够等于由下行链路通信路径104和参考通信路径626的组件引入的延迟。延迟第二参考信号能确保第二参考信号与通过参考通信路径626的下行链路参考信号同相位。
可配置数字滤波器648能够调整第二参考信号，以产生参考抑制信号。参考抑制信号能够抑制通过参考通信路径626的下行链路参考信号中的上行链路频率上的信号分量。
数字加法器650能够将来自可配置数字滤波器648的参考抑制信号和通过参考通信路径626的下行链路参考信号相加。数字加法器650能够输出经调整的参考信号(e2(n))，其不包含上行链路频率分量，并且能够是到可配置数字滤波器640的输入信号。可配置数字滤波器640能够从经调整的参考信号e2(n)生成下行链路抑制信号。下行链路抑制信号能够移除由下行链路通信路径104造成的非期望信号分量，如图8中描述的，而不会不经意地抑制上行链路通信路径108上的信号或使其失真。
使用自适应算法652的微处理器能够响应于经调整的参考信号e2(n)和第二参考信号而迭代地调整可配置数字滤波器648的频率响应(w2[n])。自适应算法652的输入能够是经调整的参考信号e2(n)和来自延时组件646的输出信号。迭代地调整频率响应w2[n]能够允许可配置数字滤波器648动态地生成基本与将要被从参考通信路径626中的下行链路参考信号抑制的上行链路频率分量相关的参考抑制信号。
图10描述的附加电路在有源数字抑制之后从上行链路信号移除附加的非线性失真。附加的非线性失真能够由下行链路噪声分量导致，该噪声分量由下行链路通信路径104中的下行链路模拟信号处理组件产生。下行链路模拟信号处理组件能包括模拟滤波器602、混频器604、本地振荡器606、镜像抑制滤波器608和功率放大器610。
上行链路信号和下行链路参考信号能够包括上行链路通信路径108和参考通信路径626中的频率转换电路的输入端处的下行链路噪声分量。频率转换电路能包括模拟滤波器614、628，低噪声放大器616、630，混频器618、634，本地振荡器620，抗混叠滤波器622、636和模数转换器624、638。各信号路径中的频率转换电路能够通过处理每个信号路径中的下行链路噪声分量而在上行链路通信路径108和参考通信路径626中产生附加的非线性失真信号。
下行链路噪声分量的随机(即非周期)性能够引起附加随机的附加非线性失真信号。相移通过参考通信路径626的附加的非线性失真信号可以不产生抑制信号，该抑制信号能够抑制通过上行链路通信路径108的附加的非线性失真信号。相反，数字加法器642可以将通过上行链路通信路径108和参考通信路径626的附加的非线性失真信号相加。数字加法器642的输出可以是包括相加的附加的非线性失真信号的上行链路信号。
为了从上行链路信号中移除相加的附加非线性失真信号，可配置数字滤波器656能够产生非线性失真抑制信号，以抑制上行链路通信路径108中的附加非线性失真。数字加法器642和可配置数字滤波器640能够抑制其它非期望信号分量，如图8所示。
图10根据一个方面示出了用于产生非线性失真抑制信号的组件。第二参考信号能够按照与图9所示相同或相似的方式被时间延迟。非线性变换函数654能够从延时组件646的输出产生失真的参考信号。来自非线性变换函数654的失真与来自下行链路模拟信号处理组件和上行链路通信路径108和参考通信路径626中的频率转换电路的附加非线性失真成比例。
可配置数字滤波器656能够从失真的参考信号产生非线性失真抑制信号。非线性失真抑制信号能够抑制通过上行链路通信路径108的相加的附加非线性失真信号，该相加的附加非线性失真信号来自数字加法器642的输出端。
数字加法器658能够将非线性失真抑制信号与上行链路信号相加。数字加法器658的输出可以是经调整的上行链路信号(e3(n))。
具有计算机可读介质且在其上存储自适应算法660的微处理器能够响应于e3(n)和第二参考信号而迭代地调整可配置数字滤波器656的频率响应w3[n]。自适应算法660的输入能够是经调整的上行链路信号e3(n)和非线性变换函数654的输出。迭代地调整频率响应w3[n]能够允许可配置数字滤波器656动态地产生抑制信号，该抑制信号基本与通过上行链路通信路径108的相加的附加非线性失真信号相关。
图11示出的附加电路用于单独地抑制通过上行链路通信路径108和参考通信路径626的附加非线性失真信号。可配置数字滤波器656和数字加法器658能够移除通过参考通信路径626的附加非线性失真信号。可配置数字滤波器648和数字加法器650能够移除通过上行链路通信路径108的附加非线性失真信号。
可配置数字滤波器662能够调整来自延时组件646的时间延迟的参考信号。可配置数字滤波器662能够衰减时间延迟的参考信号以使时间延迟的参考信号的功率等于通过上行链路通信路径108的附加非线性失真信号的功率。可配置数字滤波器662的输出信号能够是非线性变换函数664的输入。非线性变换函数664的输出信号能够是可配置数字滤波器662的输入。
可配置数字滤波器648能够生成失真抑制信号，其与通过上行链路通信路径108的附加非线性失真信号成比例。失真抑制信号能够抑制通过上行链路通信路径108的附加非线性失真信号。数字加法器650能够将失真抑制信号与上行链路信号相加，以抑制通过上行链路通信路径108的附加非线性失真信号。可配置数字滤波器648的频率响应能够按照如图10所示进行优化。
可配置数字滤波器656和数字加法器658能够抑制通过参考通信路径626的附加非线性失真信号。可配置数字滤波器656能够生成与通过参考通信路径626的附加非线性失真信号成比例的失真抑制信号。该失真抑制信号能够抑制通过参考通信路径626的附加非线性失真信号。数字加法器658能够将失真抑制信号与下行链路参考信号相加，以抑制通过参考通信路径626的附加非线性失真信号。在抑制通过参考通信路径626的附加非线性失真信号之后，数字加法器658的输出能够是经调整的参考信号。可配置数字滤波器656的频率响应能够按照如图10所示进行优化。
可配置数字滤波器640能够从经调整的参考信号生成下行链路抑制信号。数字加法器642能够将下行链路抑制信号和来自数字加法器650的上行链路信号相加。数字加法器642的输出能够是抑制了非期望下行链路信号分量和附加非线性失真信号之后的上行链路信号，该附加非线性失真信号通过上行链路通信路径108和参考通信路径626。
上行链路增益调节
图12根据一个方面示出了方法700，其用于配置上行链路增益调节设备。图12的过程参考图3描述，但其他实现是可能的。上行链路增益调节设备278能够响应于发射天线106产生的噪声而调节上行链路信号的增益。调节上行链路信号的增益能够防止上行链路通信路径108上的噪声使上行链路信号失真。
在方框702，使用上行链路通信路径108中的最大本底噪声(noise floor)和上行链路通信路径108中的噪声信号功率来计算阈值。本底噪声可以是上行链路通信路径108中的所有噪声源产生的噪声信号的功率。该噪声源能够包括来自上行链路通信路径108中的器件的噪声和来自下行链路通信路径104的任何下行链路噪声分量。超过上行链路信号的最小功率的本底噪声能够使上行链路信号失真。最大本底噪声能够具体指一些值低于最小上行链路信号幅度的本底噪声。阈值可以是能够引起本底噪声超过最大本底噪声的下行链路噪声的功率。
本底噪声能够由上行链路噪声的功率部分地确定。为测量上行链路噪声信号功率，测试上行链路信号能够从移动设备发送并由接收天线107恢复。在一些方面，噪声指数测量仪能够用来直接测量上行链路噪声信号的功率。在其它方面，具有适当硬件和软件的频谱分析仪能够用来确定测试上行链路信号的频谱成分。频谱分析仪能够通信地耦合到微处理器或类似装置。微处理器能够执行软件程序以分析测试上行链路信号的频谱成分并确定上行链路噪声信号的功率。
阈值能够计算为最大本底噪声和上行链路噪声信号的功率之间的差值。微处理器或类似装置能够执行软件程序以计算该阈值。软件程序的输入能够包含上行链路噪声信号的功率和最大本底噪声。在一些方面，计算阈值的微处理器能与能够确定上行链路噪声信号的功率的微处理器相同或者通信地耦合到该微处理器。
在块704中，确定存在于上行链路通信路径上的下行链路噪声。在一些方面，下行链路噪声能够通过在下行链路通信路径104上发送测试下行链路信号来确定。测试下行链路信号能够在上行链路通信路径108上产生下行链路噪声分量。用于确定下行链路噪声功率的计算装置能够在混频器272的输出端耦合到上行链路通信路径108。在其它方面，下行链路噪声分量能够在DAS 10的操作期间动态地确定。例如，用于确定下行链路噪声分量的功率的计算装置随着下行链路信号的发射，能够在发射天线106处耦合到下行链路通信路径104。
在一些方面，下行链路噪声能够直接使用噪声指数测量仪测定。在其它方面，下行链路噪声能够使用具有适当的硬件和软件的频谱分析仪来确定。
在块706，下行链路噪声与阈值相比较以确定下行链路噪声是否超过阈值。微处理器或类似装置能够执行软件程序以比较阈值和下行链路噪声。该软件程序能够接收或访问内存中的阈值并且能够接收或确定下行链路噪声。在一些方面，微处理器能够通信地耦合到确定阈值的计算装置和确定下行链路噪声的计算装置。
如果下行链路噪声超过阈值，上行链路增益调节设备278能够在方框708中调节上行链路增益调节设备以充分放大上行链路信号从而增加最小上行链路信号功率到高于本底噪声。如果下行链路噪声分量没有超过阈值，在块710中不施加增益调节。在包括块704中的下行链路噪声动态测量的方面，块704到块710能够在DAS 10的操作过程中发福执行。
块708能够由上行链路增益调节设备278实现。在一些方面，上行链路增益调节设备278是可变增益放大器。可变增益放大器能够响应于来自电压源的控制电压而改变增益。在一些方面，该控制电压能够由外部控制器选择。外部控制器的一个例子是计算设备，例如笔记本电脑或服务器，其通信地耦合到上行链路增益调节设备278。在其它方面，控制电压能够由设置在主单元中的微处理器选择。
在其它方面，控制电压由单个物理步骤选择，诸如响应于转动拨盘。在控制电压由单个物理步骤选择的方面，块706的微处理器可显示建议的或所需的增益调节给负责配置上行链路增益调节设备278的技术人员。
在一些方面，一个或更多个通信地耦合的微处理器可以执行对应于块702到块704的软件程序。在其它方面，通信地耦合到合适的测量仪器的单个微处理器可以执行对应块702到块704的软件程序。
所呈现的本发明的前面所述的方面，包括图示的方面，仅为说明和描述的目的，并不意在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。在不脱离本发明范围的情况下，对本领域技术人员来说，本发明的许多修改、改写和使用将是显而易见的。

Claims (4)

1.一种分布式天线系统，其包括：
配置为将发射天线通信地耦合到基站的下行链路通信路径；
配置为将接收天线通信地耦合到所述基站的上行链路通信路径；
非双工器隔离子系统，其包括在一个或更多个选择频率响应的机械步骤中可配置的滤波器装置，其中所述非双工器隔离子系统被电子配置为将穿过所述上行链路通信路径的上行链路信号与下行链路信号隔离；和
处理器，被配置为确定存在于所述上行链路通信路径上的下行链路噪声是否超过阈值；
位于所述上行链路通信路径中的可变增益调节器，所述可变增益调节器配置为：响应于确定上行链路通信路径上的所述下行链路噪声超过所述阈值，通过放大所述上行链路信号来调节所述上行链路信号的增益。
2.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述滤波器装置包括开关滤波器组，所述开关滤波器组位于所述下行链路通信路径或所述上行链路通信路径中的其中一个中。
3.根据权利要求2所述的分布式天线系统，其中所述非双工器隔离子系统进一步包括电子可配置的滤波器，所述电子可配置的滤波器位于所述下行链路通信路径或所述上行链路通信路径的其中一个中。
4.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述非双工器隔离子系统包括：
位于所述下行链路通信路径中的第一开关滤波器组；和
位于所述上行链路通信路径中的第二开关滤波器组。
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