CN109412720B - 用于检测蜂窝网络中的无源互调(pim)干扰的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于检测蜂窝网络中的无源互调(PIM)干扰的系统和方法，该系统和方法：不需要使基站或其任何扇区离线，消除了技术人员访问蜂窝站点以执行PIM测试的需要，允许同时远程测试多个上行链路连接，允许测试没有到RF链的可访问连接点的蜂窝网络，并且允许检测由于PIM干扰和间歇性PIM干扰问题而逐渐恶化的性能。

Description

用于检测蜂窝网络中的无源互调(PIM)干扰的系统和方法
技术领域
本申请提供了一种用于检测蜂窝网络中的无源互调(Passive Inter-Modulation)(PIM)干扰的系统和方法。
背景技术
自蜂窝网络问世以来，无源互调(PIM)干扰一直是蜂窝网络中的一个问题。当来自一个频带中的传输的能量泄漏到另一个频带中时，就会出现PIM干扰问题，造成干扰。这种干扰通常发生在蜂窝站点处通过空中传输(over theair)向一个频带上的移动装置发射(transmit)信号(即，在下行链路方向)的高功率发射器在物理上非常靠近蜂窝站点处接收移动装置通过空中传输发射的信号(即，在上行链路方向)的敏感接收器时。在理想的情况下，上行链路传输和下行链路传输不会相互影响，因为它们使用不同的频带。然而，在现实世界中，可能发生从下行链路传输到上行链路传输的少量能量泄漏，这完全阻碍了从用户的移动装置到基站的任何合法通信。
造成PIM干扰的原因有很多，但这些原因通常是射频(RF)路径中无意出现的电学非线性元件(electrically non-linear element)。这些原因的例子包括例如被腐蚀的连接器(connector)、质量差的线缆、两种不同金属之间的接头、湿气等，其(无意地)作为电子非线性元件(electronically non-linear element)在RF链中起作用。在同时支持第四代(4G)和许多新兴的第五代(5G)无线标准的多载波系统和网络中，这种电学非线性元件导致存在于下行链路信号和上行链路信号中的不同频率分量(frequency component)彼此混合(mix)和相乘(multiply)，产生新的频率分量。这些新的频率分量在所分配的频带内和频带外均导致PIM干扰。
图1示出了使用现有PIM测试方案进行PIM测试的传统蜂窝站点2的框图。现有的PIM测试方案通常包括技术人员访问蜂窝站点2以执行PIM测试，使扇区或整个基站3离线，将测试仪器4连接到基站3的发射器6和接收器7的连接点，使用测试仪器4将高功率信号注入发射器6的RF路径中，以及利用测试仪器4进行测量以确定来自注入的高功率信号的任何能量是否已经泄漏到接收器7的RF路径中。同轴线缆8将基站3连接到布置在塔11的顶部上的一个或多个天线9。蜂窝站点2的RF路径或链包括发射器6、接收器7、同轴线缆8、天线9以及布置在发射器6与天线9之间的电路径或天线9与接收器7之间的电路径中的任何RF连接器或其他部件(component)。沿着RF路径的任何电学非线性(nonlinearity)都会导致PIM干扰问题。
典型的PIM测试方案的缺点在于，它需要使扇区或整个基站3离线，从而中断服务，并且与技术人员访问蜂窝站点2相关联的成本非常昂贵。其他缺点包括对可分析的上行链路连接数量的限制、必须多次访问蜂窝站点才能检测到逐渐恶化的性能、以及不能检测到间歇性的并且在访问时不存在的PIM干扰。例如，降雨时RF连接器上可能会有湿气进入，导致PIM干扰问题，但是当湿气蒸发时，PIM干扰问题可能会消失。因此，这种PIM干扰仅在紧接降雨之后水分蒸发之前才能被技术人员检测到。
还有一个缺点是，不具有测试仪器可访问连接点的全数字蜂窝站点不能使用典型的PIM测试方案来测试。图2示出了全数字蜂窝站点12的框图，其可以是例如通用公共射频接口(Common Public Radio Interface)(CPRI)蜂窝站点。利用这种类型的全数字蜂窝站点，数据中心13(有时称为基带池(baseband pool)或基带旅馆(baseband hotel))经由光纤链路14与站点的塔15通信。数据中心13可以服务于多个全数字蜂窝站点(未示出)，并且通常相对于蜂窝站点的位置远程定位，例如，距离蜂窝站点十到二十公里。光纤链路14通常在与光-电转换装备和RF链(即，发射器、接收器、功率放大器、同轴线缆等)连接之前延伸到塔15的顶部或部分在塔15上面。框16表示光-电转换装备和RF链，其通常用同轴线缆(未示出)电联接到天线17。在这样的网络中，典型的PIM测试方案(诸如上述方案)不适合进行PIM测试，因为没有用于将测试装备与RF链连接的可访问连接点。
需要一种用于检测蜂窝网络中的PIM干扰的系统和方法，该系统和方法：不需要基站或任何扇区离线即可执行PIM测试，消除了技术人员访问蜂窝站点的需要，可以同时测试多个上行链路连接，可以用于测试没有到RF链的可访问连接点的全数字蜂窝站点，并且可以检测由于PIM干扰和间歇性PIM干扰问题而逐渐恶化的性能。
发明内容
本申请涉及但不限于以下实施方案：
1.一种用于检测蜂窝站点中的无源互调(PIM)干扰的计算机系统，该计算机系统包括：
存储器，该存储器被配置成用于存储在多个相邻时间窗口上捕获的第一组和第二组数字基带同相位(in phase)(I)和正交相位(quadrature phase)(Q)样本，该第一组数字基带I和Q样本被该蜂窝站点的发射器用于在下行链路方向上发射具有第一载频的RF信号，该第二组数字基带I和Q样本从由该蜂窝站点的接收器在上行链路方向上接收的具有第二载频的RF信号获得，该第二载频不同于该第一载频；和
处理逻辑，该处理逻辑被配置成用于执行比较算法，对于该多个相邻时间窗口，该比较算法：
将来自时域的该第一组和第二组数字基带I和Q样本分别转换成第一组和第二组频域分量(frequency domain component)；
分别从该第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值；
用该第一组和第二组信号幅值进行互相关算法，以产生一组互相关结果值；
将该组互相关结果值的最大值与第一预定阈(TH)值进行比较，以确定该互相关结果值的最大值是否超过该第一预定TH值，如果超过，则使计数器增加计数；并且
确定该计数器的计数是否超过第二预定TH值，如果超过，则判定已经检测到PIM干扰。
2.实施方案1的计算机系统，其中当该蜂窝站点在线进行正常下行链路操作时以及进行正常上行链路操作时，该计算机系统可操作用于检测PIM干扰，在该正常下行链路操作期间，将RF信号发射到移动装置，并且在该正常上行链路操作期间，从移动装置接收RF信号。
3.实施方案1的计算机系统，其中该计算机系统相对于该蜂窝站点是远程的。
4.实施方案1的计算机系统，其中该计算机系统可操作用于连续地监测在该上行链路方向和该下行链路方向上发射的RF信号，以检测间歇性的PIM干扰或指示恶化部件的PIM干扰。
5.实施方案1的计算机系统，其中该计算机系统可操作用于检测PIM干扰，而不将信号注入该蜂窝站点的电路中。
6.实施方案1的计算机系统，其中该蜂窝站点是全数字蜂窝站点，该全数字蜂窝站点没有用于使测试仪器与该蜂窝站点的RF链相连接的易于访问的连接点。
7.实施方案1的计算机系统，其中该计算机系统定位在数据中心，该数据中心经由光链路与该蜂窝站点的塔通信，并且其中该第一组和第二组基带I和Q数字样本经由该光链路分别从该数据中心传送到该发射器以及从该接收器传送到该数据中心。
8.一种与蜂窝站点的发射器和接收器通信的数据中心，该发射器被配置成使用从该数据中心接收的第一组数字电基带I和Q样本调制第一载频，以在下行链路方向上发射射频(RF)信号，该接收器被配置成接收和解调在上行链路方向上发送到该数据中心的RF信号，以生成第二组数字电基带I和Q样本，该数据中心包括：
第一服务器，该第一服务器包括：
第一存储器，该第一存储器存储在多个相邻时间窗口上捕获的该第一组和第二组数字电基带I和Q样本；和
第一处理逻辑，该第一处理逻辑被配置成用于执行比较算法，对于该多个相邻时间窗口，该比较算法：
将来自时域的该第一组和第二组数字基带I和Q样本分别转换成第一组和第二组频域分量；
分别从该第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值；
用该第一组和第二组信号幅值进行互相关算法，以产生一组互相关结果值；
将该互相关结果值的最大值与第一预定阈(TH)值进行比较，以确定该互相关结果值的最大值是否超过该第一预定TH值，如果超过，则使计数器增加计数；并且
确定该计数器的计数是否超过第二预定TH值，如果超过，则判定已经检测到PIM干扰。
9.实施方案8的数据中心，其中该蜂窝站点是全数字蜂窝站点，该全数字蜂窝站点没有用于使测试仪器与该蜂窝站点的RF链相连接的易于访问的连接点。
10.实施方案9的数据中心，其中该数据中心经由光链路与该全数字蜂窝站点的塔通信，并且其中该第一组数字电基带I和Q样本是通过将从该数据中心经由该光链路传送到该发射器的第一组数字光基带I和Q样本转换成该第一组数字电基带I和Q样本而获得，并且其中该第二组数字电基带I和Q样本被转换成第二组数字光基带I和Q样本，该第二组数字光基带I和Q样本通过该光链路传送到该数据中心并转换回存储在该第一存储器中的该第二组数字电基带I和Q样本。
11.实施方案8的数据中心，其中该比较算法是互相关算法，该互相关算法将该第一组数字电基带I和Q样本与该第二组数字电基带I和Q样本互相关，以确定与该第一组数字电基带I和Q样本相关联的能量是否已经泄漏到该第二组数字电基带I和Q样本中。
12.一种用于检测蜂窝站点中的无源互调(PIM)干扰的方法，该方法包括：
存储在多个相邻时间窗口上捕获的第一组和第二组数字基带同相位(I)和正交相位(Q)样本，其中该第一组数字基带I和Q样本被该蜂窝站点的发射器用于从该蜂窝站点向移动装置的下行链路方向上发射具有第一载频的RF信号，其中该第二组数字基带I和Q样本从由该蜂窝站点的接收器在上行链路方向上从移动装置接收的具有第二载频的RF信号获得，该第二载频不同于该第一载频；以及
利用处理逻辑，执行比较算法，对于该多个相邻时间窗口，该比较算法：
将来自时域的该第一组和第二组数字基带I和Q样本分别转换成第一组和第二组频域分量；
分别从该第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值；
用该第一组和第二组信号幅值进行互相关算法，以产生一组互相关结果值；
将该互相关结果值的最大值与第一预定阈(TH)值进行比较，以确定该互相关结果值的最大值是否超过该第一预定TH值，如果超过，则使计数器增加计数；并且
确定该计数器的计数是否超过第二预定TH值，如果超过，则判定已经检测到PIM干扰。
13.实施方案12的方法，其中该方法在该蜂窝站点在线进行正常下行链路操作以及进行正常上行链路操作的同时进行，在该正常下行链路操作期间，将RF信号发射到移动装置，并且在该正常上行链路操作期间，从移动装置接收RF信号。
14.实施方案12的方法，其中该处理逻辑相对于该蜂窝站点是远程的。
15.实施方案12的方法，其中该方法连续地或以一定频率进行，以检测间歇性的PIM干扰或指示恶化部件的PIM干扰。
16.实施方案12的方法，其中该方法能够在不将信号注入该蜂窝站点的电路中的情况下检测PIM干扰。
17.实施方案12的方法，其中该蜂窝站点是全数字蜂窝站点，该全数字蜂窝站点没有用于使测试仪器与该蜂窝站点的RF链相连接的易于访问的连接点。
18.实施方案17的方法，其中该比较算法是互相关算法，该互相关算法将该第一组数字基带I和Q样本与该第二组数字基带I和Q样本互相关，以确定与该第一组数字基带I和Q样本相关联的能量是否已经泄漏到该第二组数字基带I和Q样本中。
19.一种计算机程序，该计算机程序包括由一个或多个处理器执行的用于检测蜂窝站点中的无源互调(PIM)干扰的指令，该计算机程序在非瞬态计算机可读介质上实施，该计算机程序包括：
第一组指令，该第一组指令将在多个相邻时间窗口上捕获的第一组和第二组数字基带同相位(I)和正交相位(Q)样本存储在存储器中，其中该第一组数字基带I和Q样本被该蜂窝站点的发射器用于从该蜂窝站点向移动装置的下行链路方向上发射具有第一载频的射频(RF)信号，其中该第二组数字基带I和Q样本从由该蜂窝站点的接收器在上行链路方向上从移动装置接收的具有第二载频的RF信号获得，该第二载频不同于该第一载频；
第二组指令，该第二组指令将来自时域的该第一组和第二组数字基带I和Q样本分别转换成第一组和第二组频域分量；
第三组指令，该第三组指令分别从该第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值；
第四组指令，该第四组指令用该第一组和第二组信号幅值进行互相关算法，以产生一组互相关结果值；
第五组指令，该第五组指令将该互相关结果值的最大值与第一预定阈(TH)值进行比较，以确定该互相关结果值的最大值是否超过该第一预定TH值，如果超过，则使计数器增加计数；和
第六组指令，该第六组指令确定该计数器的计数是否超过第二预定TH值，如果超过，则判定已经检测到PIM干扰。
附图说明
当结合附图阅读时，从后面的详细描述中可以最好地理解示例性实施方案。要强调的是，各种特征不一定是按比例绘制的。事实上，为了讨论清楚起见，尺寸可以任意增大或减小。在适用和实用的地方，相同的附图标记表示相同的元件。
图1示出了使用现有PIM测试方案进行PIM测试的传统蜂窝站点的框图。
图2示出了全数字蜂窝站点的框图，其可以例如是通用公共射频接口(CPRI)蜂窝站点。
图3示出了全数字蜂窝站点的框图，其结合了根据代表性实施方案的用于检测PIM干扰的系统和方法。
图4示出了根据结合了用于检测PIM干扰的系统和方法的代表性实施方案的图3中所示的数据中心的框图。
图5是表示由图4中所示的服务器执行的根据实施方案的PIM干扰检测方法的流程图。
图6和图7是分别使用第一和第二载频在下行链路方向和上行链路方向上分别发送的分别对应于第一通信和第二通信的频谱图，并且其示出了能量从在下行链路方向上发送的通信泄漏到在上行链路方向上发送的通信。
图8是根据代表性实施方案的PIM干扰检测方法的流程图，其中比较算法是互相关算法。
图9是对应于在图8的框85表示的步骤中获得的该组互相关结果值的频域表示的波形的图示。
图10示出了计算机系统的框图，该计算机系统可以在图4所示的服务器之一内，并根据实施方案执行PIM干扰检测程序。
具体实施方式
本申请公开的代表性实施方案针对一种用于检测蜂窝网络中的PIM干扰的系统和方法，该系统和方法：不需要使基站或其任何扇区离线，消除了技术人员访问蜂窝站点的需要，允许同时远程测试多个上行链路连接，允许测试没有到RF链的可访问连接点的蜂窝网络，并且允许检测由于PIM干扰和间歇性PIM干扰问题而逐渐恶化的性能。该系统分别使用彼此不同的第一和第二载频，分别在从基站的发射器到第一移动装置的下行链路方向上和从第一移动装置到基站的接收器的上行链路方向上通信的信号中捕获第一组和第二组数字基带同相位(in phase)(I)和正交相位(quadrature phase)(Q)样本。该第一组和第二组数字基带I和Q样本被存储在该系统的存储器中。系统的处理逻辑执行比较算法，该算法比较第一组和第二组数字基带I和Q样本，以确定与第一组数字基带I和Q样本相关联的能量是否已经泄漏到第二组数字基带I和Q样本中。
在下文的详细说明中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例性实施方案，以更全面地理解根据本教导的实施方案。然而，对于受益于本申请的本领域普通技术人员来说显而易见的是，根据本教导的偏离本申请公开的具体细节的其他实施方案仍在所附权利要求的范围内。另外，已知的装置和方法在此不在赘述，以免影响对示例性实施方案的说明。此类方法和装置显然落在本教导的范围内。
本申请所用术语仅出于描述具体实施方式的目的，并且不意图为限制性的。所定义的术语是在本教导的技术领域中通常理解和接受的所定义术语的技术和科学含义的补充。
如在本说明书和所附的权利要求书中所使用的，术语“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括单数和复数指示物，除非上下文以另外的方式清楚地指明。因此，例如“一个装置(a device)”包括一个装置和复数个装置的情况。
可能使用相关术语(relative terms)来说明如在附图中所示的不同元件彼此之间的关系。这些相关术语意在包含设备和/或元件除附图中描绘的取向之外的不同取向。
应当理解，当元件被称为与另一个元件“连接”、“联接”或“电联接”时，这两个元件能够直接连接或联接，或者可以存在中间元件。
本申请使用的术语“储存器”或“储存器设备”旨在表示非瞬态计算机可读储存介质，该计算机可读储存介质可以储存用于由一个或多个处理器执行的计算机指令或计算机代码。存储器还可以存储各种类型的数据，这是本申请中讨论的发明原理和概念的特别重点。本申请中提及“储存器”或“储存器设备”时应理解为一个或多个储存器或储存器设备。存储器例如可以是同一个计算机系统内的多个存储器或存储器设备。存储器可以是同一计算机系统中的多个存储器。存储器也可以是分布在多个计算机系统或计算设备中的多个存储器。
本申请使用的术语“处理器”或“处理逻辑”包含能够执行计算机程序或可执行计算机指令的电子部件。本申请中提及包括“处理器”或“处理逻辑”的系统时应理解为具有一个或多个处理器或处理核心的系统。处理器或处理逻辑例如可以是多核处理器。处理器或处理逻辑也可指单个计算机系统中的或分布在多个计算机系统中的处理器的集合。本申请使用的术语“计算机”应理解为可能指代单个计算机或计算装置，或指代多个计算机或计算装置的集合或网络，每个计算机或计算装置包括一个或多个处理器或者一例或多例处理逻辑。计算机程序的指令可以由单个计算机、处理器、多个处理器、处理逻辑或者由可位于同一个计算机中或者分布于多个计算机中的多个处理逻辑实例执行。
图3示出了全数字蜂窝站点30的框图，其结合了根据代表性实施方案的用于检测PIM干扰的系统和方法。全数字蜂窝站点30可以是例如CPRI蜂窝站点。本申请使用的术语“全数字蜂窝站点”表示这样的蜂窝站点，在该蜂窝站点中，要在上行链路方向上发射的信息和在下行方向上接收的信息在数据中心和蜂窝站点的塔之间以数字基带I和Q信号的形式通过光链路(通常是光纤链路)通信。如上所述，对于这种全数字蜂窝站点，可能不存在用于将传统PIM测试仪器(例如，频谱分析器)与RF链连接的连接点，或者至少不是容易访问的连接点。该系统和方法特别适合于在这样的系统中执行PIM测试，因为该系统和方法不需要与蜂窝站点的RF链的接口。然而，应当注意，本申请描述的系统和方法可以用于在具有这样的可访问连接点的蜂窝站点进行PIM测试，尽管它们不是必需的。
全数字蜂窝站点30具有数据中心40(也可以被认为是基带池、基带旅馆或基站)，其经由光链路31与蜂窝站点30的塔32通信。数据中心40可以服务于多个全数字蜂窝站点(未示出)，并且可以相对于蜂窝站点的位置远程定位，例如，距离蜂窝站点十到二十公里。如上所述，在全数字蜂窝站点中，光纤链路通常在与光-电转换装备和RF链(即，发射器、接收器、功率放大器、同轴线缆等)连接之前延伸到塔的顶部或部分在塔上面。框33表示光-电转换装备和RF链，其通常用同轴线缆(未示出)电联接到天线34。出于示例性目的，将假设RF链在天线34旁边的塔32的顶部开始，但是在其他实施方案中，RF链和光链路31的接口在蜂窝站点30中的某个其他位置处。
应当注意，尽管发明原理和概念是参考它们在全数字蜂窝站点中的使用来描述的，但是本领域技术人员根据本申请提供的描述将理解，该发明原理和概念可以用于在任何类型的蜂窝站点执行PIM测试。
在下行链路方向上，即从数据中心40到用户的移动装置38的传输中，数据中心40通过光链路31向光-电转换电路(未示出)发送数字基带I和Q信号，该光-电转换电路将光信号转换成电基带I和Q信号。电基带I和Q信号被传送到RF链的发射器(未示出)。框33表示光-电转换电路和RF链。发射器使用电基带I和Q信号来调制第一载频，以生成具有第一载频的RF数据信号，这些RF数据信号由天线34通过空中传输发射到用户的移动装置38。
在上行链路方向上，即从用户的移动装置38通过空中传输向天线34的传输中，具有不同于第一载频的第二载频的RF数据信号通过空中传输从用户的移动装置38发射到天线34。RF链33的接收器(未示出)接收RF数据信号并将它们解调成电基带I和Q信号。电基带I和Q信号被转换成数字基带I和Q光信号，并通过光链路31与数据中心40通信。在数据中心，数字光基带I和Q信号被转换成数字电基带I和Q样本，然后根据本申请描述的发明原理和概念对这些样本进行处理，以确定天线34使用第一载频在下行链路方向上通过空中传输向用户移动装置38发射的RF数据信号的能量中是否有任何能量泄漏到使用第二载频在上行链路方向上通过空中传输从用户移动装置38到天线34的传输中。如果确定发生了任何这样的泄漏，则这是已经检测到了PIM干扰的指示。现在将参照图4描述执行PIM测试以进行这些确定的系统的代表性实施方案。
图4示出了根据结合了用于检测PIM干扰的系统和方法的代表性实施方案的图3中所示的数据中心40的框图。数据中心40具有安装在机架42中的多个光收发器模块41、电联接到光收发器模块41的多个服务器43以及电联接到服务器43的多个显示装置44。根据该代表性实施方案，服务器43具有执行PIM检测算法的处理逻辑(未示出)，以确定来自从数据中心40到用户的移动装置38的下行链路方向上发射的通信的能量是否已经泄漏到从用户的移动装置38到数据中心40的上行链路方向上发射的通信中。图5是表示由服务器43执行的根据实施方案的PIM干扰检测方法的流程图。现在将参照图3-5描述PIM干扰检测方法。
光链路31通常包括多个光纤46，该多个光纤可以是包括单模光纤或多模光纤的任何合适的光纤。光纤46的近端与光收发器模块41联接，光纤46的远端与布置在由框33表示的塔32上位置处的光-电转换电路或电-光转换电路联接。在下行通信方向上，光收发器模块41将数字光基带I和Q信号输出到光纤46上，其通过光链路31被传送到塔32。光-电转换电路(框33)将数字光基带I和Q值转换成数字电基带I和Q值，RF链使用这些数字电基带I和Q值调制第一载频的载波，以生成RF数据信号，这些RF数据信号由天线34通过空中传输发射到用户的移动装置。为了方便起见，在图3中示出了单个用户的移动装置38，但是应当理解，蜂窝站点30服务于多个用户的移动装置。
在上行链路方向上，天线34使用第二载频接收由用户的移动装置38发射的RF数据信号。由框33表示的位置处的RF链将RF数据信号解调成模拟电信号，并将模拟电信号转换成数字电基带I和Q值。在由框33表示的位置处的电-光转换电路将数字电基带I和Q值转换成数字光基带I和Q值，并将数字光基带I和Q值联接到光链路31的光纤46上。数字光基带I和Q值通过光链路31传送到数据中心40。
在数据中心40，一个或多个服务器43的处理逻辑(未示出)在服务器43的存储器(未示出)中存储与在下行链路方向上发射的数字光基带I和Q信号相对应的第一组数字电基带I和Q样本。将第一组数字电基带I和Q样本存储在存储器中的步骤在图5所示的流程图中由框51表示。在上行链路方向上，光收发器模块41之一接收通过光链路31发送的数字光基带I和Q值，并将它们转换成第二组数字电基带I和Q样本，然后通过电接口47将它们输出到服务器43之一。服务器43接收第二组数字光基带I和Q样本，并将其存储在服务器43的存储器(未示出)中。将第二组数字电基带I和Q样本存储在存储器中的步骤在图5所示的流程图中由框52表示。服务器43的处理逻辑(未示出)进行比较算法，该比较算法将第一组和第二组数字电基带I和Q样本相互比较，以确定与第一组相关联的任何能量是否已经泄漏到第二组中，如图5中的框53所示。
可以在不使蜂窝站点30离线的情况下进行由图5的流程图表示的过程。因此，该过程可以在蜂窝站点30在线进行正常下行链路操作(在此期间将RF信号发射到移动装置)以及进行正常上行链路操作(在此期间从移动装置接收RF信号)的同时进行。该过程也可以由多个服务器43同时执行，每个服务器43执行PIM干扰检测算法的一个实例。例如，假设蜂窝站点30具有N个发射(Tx)天线Tx1–TxN，并且具有M个接收(Rx)天线Rx1–RxM，其中N和M是大于或等于1的正整数，则服务器43中的第一服务器可以执行比较算法，以确定与正在由天线Tx1发射的通信相关联的任何能量是否正在泄漏到由天线Rx1–RxM中的任一者接收的通信中。类似地，服务器43中的第二服务器可以执行比较算法，以确定与正在由天线Tx2发射的通信相关联的任何能量是否正在泄漏到由天线Rx1–RxM中的任一者接收的通信中。这在实现多输入多输出(MIMO)技术的蜂窝站点中特别有利。可以重复该过程，直到已经确定经由天线Tx1–TxN中的任一者的任何通信是否已经泄漏到由天线Rx1–RxM中的任一者接收的任何通信中。
每当该过程检测到PIM干扰泄漏时，可以采取各种附加步骤。例如，服务器43可以生成报告、发出可听和/或可视警告、向站点运营商发送消息等。这样的报告、警告或消息可以识别发射了导致泄漏的下行链路通信的Tx天线和接收了包含泄漏能量的上行链路通信的Rx天线。识别Tx和Rx天线对将有助于技术人员或工程师进行进一步调查以确定PIM干扰源。
各种比较算法适合于执行图5的流程图中描述的过程。互相关函数(cross-correlation function)是众所周知的数学函数，特别适合用作比较算法。为了简洁起见，因为其中可以进行互相关操作的方式在信号处理领域中是众所周知的，所以本申请将不描述其中执行互相关操作以进行由图5的框53表示的确定的方式。
图6和7是分别使用第一和第二载频，分别对应于下行链路方向和上行链路方向上的第一和第二通信的频谱图60和70。这些频谱图显示从下行链路方向上发送的通信到上行链路方向上发送的通信的能量泄漏。频谱图60示出了具有在10毫秒(ms)窗口中发送的数据突发包(data burst)的正常下行链路信号，而另一个示出了遭受来自第一下行链路信号的PIM干扰以及正常背景噪声的影响的对应的上行链路频谱。在理想的系统中，上行链路频谱图70中应该没有由下行链路通信引起的可检测信号。然而，频谱图70在该示例中示出了能量到上行链路的可见泄漏，因为在该示例中在上行链路方向上没有通信任何内容。
技术人员(未示出)可以在图4所示的显示装置44之一上可视地显示频谱图60和70，以在即使没有服务器43执行比较算法的情况下也基于频谱图可视地确定PIM干扰问题是否存在，但是由图5的流程图表示的比较算法的执行允许该过程自动化并用于区分来自用户的合法上行链路通信和PIM干扰。
出于示例性目的，图6和7描述了不存在上行链路流量的情况，以便清楚地展示发明原理和概念。然而，应注意，上行链路流量的存在不会对执行PIM检测方法造成问题，因为在没有PIM干扰泄漏的情况下，上行链路流量将与下行链路流量不相关。
图8是根据代表性实施方案的PIM干扰检测方法的流程图，其中比较算法是互相关算法。框81和82表示与图5中分别由框51和52表示的步骤相同的步骤。框83表示分别从第一组和第二组数字电基带I和Q样本计算第一组和第二组频域分量的过程。第一组和第二组频域分量通常通过分别对第一组和第二组数字电基带I和Q样本执行傅立叶变换处理(诸如快速傅立叶变换(FFT)处理)来计算，尽管其他时域-频域转换过程可以用于此目的。框84表示分别从第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值的过程。框85表示执行互相关函数的过程，该互相关函数将第一组和第二组信号幅值彼此互相关以产生一组互相关结果值。
图9是波形90的图示，该波形对应于通过以由框85表示的步骤中的方式将第一组和第二组信号幅值彼此互相关而获得的该组互相关结果值的频域表示。幅度峰值91表示第一组和第二组信号幅值之间的强相关性，这表示PIM干扰从下行链路传输泄漏到了上行链路传输中。不存在易于辨别的幅度峰值表示第一组信号幅值与第二组信号幅值之间的弱相关性或无相关性。第一预定阈(TH)值92用于确定最大互相关结果值(即峰值)是否大到足以指示PIM干扰泄漏已经发生。
再次参照图8，一旦计算了该组互相关结果值，就将最大互相关结果值与上面参照图9描述的第一预定TH值进行比较，并确定最大互相关结果值是否超过第一预定TH值，如框86所指示。如果确定最大互相关结果值没有超过第一预定TH值，则这指示没有检测到PIM干扰。如果确定最大互相关结果值超过第一预定TH值，则这是已经检测到PIM干扰的指示。由于误差导致假阳性的可能性，单个最大互相关结果值超过第一预定TH值的事实可能不足以判定已经检测到PIM干扰。为了避免这种假阳性，期望对多个相邻时刻或多个相邻时间窗口执行由框81-86表示的过程。框87-89表示优选采取的附加步骤，以确保这种假阳性不会导致确定检测到了PIM干扰泄漏。
参照框87，当在框86处判定最大互相关结果值超过第一预定TH值时，计数器增加计数。然后在框88处确定计数是否超过第二预定TH值。如果超过，这意味着在框86处，在超过第二预定TH值的预定数量的相邻时间窗口上检测到PIM干扰。第二预定TH值被设置得足够大以排除假阳性。如果在框88处确定计数没有超过第二预定TH值，则执行由框81-88表示的过程的时间窗口偏移到相邻的时间窗口，如框89所示。该过程然后返回到框81。
由框81-89表示的过程可以周期性地或连续地进行。在框88处做出的计数超过第二TH值的确定可以导致采取一些动作，诸如发出已经检测到PIM干扰泄漏的警告，该警告分别标识在下行链路方向和上行链路方向上发射和接收的天线。
切换时间窗口的过程可以仅意味着处理在相邻时间窗口期间获取或捕获的样本。在上面参照图4描述的示例中，所有这些样本通常已经存储在服务器43内部的存储器中，因此由框89表示的过程可以简单地获得在相邻时间窗口期间获取和存储的样本。
图10示出了计算机系统100的框图，该计算机系统可以但不需要在图4所示的服务器43之一内。为了说明的目的，将假设计算机系统100在服务器43之一内。计算机系统100包括被配置成用于执行以上参考图5和8描述的过程的处理逻辑110和存储器120。处理逻辑110运行操作系统(OS)130，该操作系统控制处理逻辑110的操作，诸如向存储器120写入数据和从存储器120读取数据。处理逻辑110在OS 130的控制下执行PIM干扰检测软件程序140，该软件程序执行以上参考图5和8描述的算法。在执行PIM干扰检测程序140期间，处理逻辑110将与在下行链路方向上发射的数字光I和Q基带信号相对应的第一组数字电I和Q基带样本存储在存储器120中。计算机系统100可操作用于在一个或多个服务器43上连续运行PIM干扰检测程序140，使得与每个下行链路通信相关联的数字I和Q基带值的副本保存在服务器43的相应存储器120中。
在上行链路方向上，光收发器模块41接收通过光链路31发送的数字光I和Q基带值，并将它们转换成相应的第二组数字电I和Q基带样本，然后通过电接口47将第二组数字电I和Q基带样本输出到相应的服务器43。各个服务器43的处理逻辑110接收第二组数字光I和Q基带样本，并将第二组数字电I和Q基带样本存储在存储器120中。执行PIM干扰检测程序140的处理逻辑110进行以上参考图8和9描述的过程，以确定与第一组相关联的任何PIM干扰是否已经泄漏到第二组中。
PIM干扰检测程序140包括计算机指令或代码，其可以是软件、固件或软件和固件的组合。计算机指令被存储或实施在非瞬态计算机可读介质上，例如存储器120或与处理逻辑110通信的一些其他存储器装置。各种非瞬态计算机可读介质适合于此目的，包括例如固态存储装置、磁性存储装置和光学存储装置。例如，存储装置可以由任意数量、类型和组合的随机存取存储器(RAM)实现，随机存取存储器可以包括任意数量、类型和组合的计算机可读存储介质，诸如磁盘驱动器、非易失性固态存储器，诸如NAND、NOR和其他新型非易失性存储器，诸如相变或其他新型非易失性技术、可写CD、可写DVD、可写通用串行总线(USB)驱动器等，它们是非瞬态的(例如，与瞬时传播信号相比)并且能够被配置为存储装置。
应当注意，尽管在本申请中已经将PIM干扰检测方法描述为在数据中心40处进行，但是它可以在能够截取上行链路和下行链路数字I和Q基带流的任何位置进行。发生截取(interception)的位置可以是但不一定是相对于蜂窝站点的远程位置。
因为PIM干扰检测程序140可以连续或高频运行，所以可以检测间歇性的或指示RF路径中的恶化部件的PIM干扰问题。此外，不必将信号注入到RF路径中，也不必派遣技术人员到蜂窝站点，就可以进行PIM干扰检测。
虽然已经在附图和上述说明书中详细展示和描述了本发明，但此类展示和说明应被认为是展示性或示例性的而非限制性的。本发明不局限于所公开的实施方案。例如，可以对图8中所示的计算机系统100进行各种修改，而仍然实现本发明的原理和目标，如本领域技术人员考虑到本申请中提供的说明而将理解的。类似地，可以对图5中描绘的过程进行各种修改，而仍然实现发明原理和目标，如本领域技术人员考虑到本申请中提供的说明而将理解的。通过学习附图、公开内容和所附权利要求书，在实践所要求保护的发明时，本领域技术人员可以理解和实现所公开实施方案的其他变化。

Claims (10)

1.一种用于检测蜂窝站点中的无源互调PIM干扰的计算机系统，该计算机系统包括：
存储器，该存储器被配置成用于存储在多个相邻时间窗口上捕获的第一组和第二组数字基带同相位I和正交相位Q样本，该第一组数字基带I和Q样本被该蜂窝站点的发射器用于在下行链路方向上发射具有第一载频的RF信号，该第二组数字基带I和Q样本从由该蜂窝站点的接收器在上行链路方向上接收的具有第二载频的RF信号获得，该第二载频不同于该第一载频；和
处理逻辑，该处理逻辑被配置成用于执行比较算法，对于该多个相邻时间窗口，该比较算法：
将来自时域的该第一组和第二组数字基带I和Q样本分别转换成第一组和第二组频域分量；
分别从该第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值；
用该第一组和第二组信号幅值进行互相关算法，以产生一组互相关结果值；
将该组互相关结果值的最大值与第一预定最大相关阈TH值进行比较，以确定该互相关结果值的最大值是否超过该第一预定最大相关阈TH值，当超过时，则使计数器增加计数；并且
确定该计数器的计数是否超过第二预定阈TH值，当超过时，则判定已经检测到PIM干扰。
2.根据权利要求1所述的计算机系统，其中当该蜂窝站点在线进行正常下行链路操作时以及进行正常上行链路操作时，该计算机系统可操作用于检测PIM干扰，在该正常下行链路操作期间，将RF信号发射到移动装置，并且在该正常上行链路操作期间，从移动装置接收RF信号。
3.根据权利要求1所述的计算机系统，其中该计算机系统可操作用于连续地监测在该上行链路方向和该下行链路方向上发射的RF信号，以检测间歇性的PIM干扰或指示恶化部件的PIM干扰。
4.根据权利要求1所述的计算机系统，其中该计算机系统可操作用于检测PIM干扰，而不将信号注入该蜂窝站点的电路中，并且其中该蜂窝站点是全数字蜂窝站点，该全数字蜂窝站点没有用于使测试仪器与该蜂窝站点的RF链相连接的易于访问的连接点。
5.一种与蜂窝站点的发射器和接收器通信的数据中心，该发射器被配置成使用从该数据中心接收的第一组数字电基带I和Q样本调制第一载频，以在下行链路方向上发射射频RF信号，该接收器被配置成接收和解调在上行链路方向上发送到该数据中心的RF信号，以生成第二组数字电基带I和Q样本，该数据中心包括：
第一服务器，该第一服务器包括：
第一存储器，该第一存储器存储在多个相邻时间窗口上捕获的该第一组和第二组数字电基带I和Q样本；和
第一处理逻辑，该第一处理逻辑被配置成用于执行比较算法，对于该多个相邻时间窗口，该比较算法：
将来自时域的该第一组和第二组数字基带I和Q样本分别转换成第一组和第二组频域分量；
分别从该第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值；
用该第一组和第二组信号幅值进行互相关算法，以产生一组互相关结果值；
将该互相关结果值的最大值与第一预定最大相关阈TH值进行比较，以确定该互相关结果值的最大值是否超过该第一预定最大相关阈TH值，当超过时，则使计数器增加计数；并且
确定该计数器的计数是否超过第二预定阈TH值，当超过时，则判定已经检测到PIM干扰。
6.根据权利要求5所述的数据中心，其中该蜂窝站点是全数字蜂窝站点，该全数字蜂窝站点没有用于使测试仪器与该蜂窝站点的RF链相连接的易于访问的连接点，并且
其中该数据中心经由光链路与该全数字蜂窝站点的塔通信，并且其中该第一组数字电基带I和Q样本是通过将从该数据中心经由该光链路传送到该发射器的第一组数字光基带I和Q样本转换成该第一组数字电基带I和Q样本而获得，并且其中该第二组数字电基带I和Q样本被转换成第二组数字光基带I和Q样本，该第二组数字光基带I和Q样本通过该光链路传送到该数据中心并转换回存储在该第一存储器中的该第二组数字电基带I和Q样本。
7.根据权利要求5所述的数据中心，其中该比较算法是互相关算法，该互相关算法将该第一组数字电基带I和Q样本与该第二组数字电基带I和Q样本互相关，以确定与该第一组数字电基带I和Q样本相关联的能量是否已经泄漏到该第二组数字电基带I和Q样本中。
8.一种用于检测蜂窝站点中的无源互调PIM干扰的方法，该方法包括：
存储在多个相邻时间窗口上捕获的第一组和第二组数字基带同相位I和正交相位Q样本，其中该第一组数字基带I和Q样本被该蜂窝站点的发射器用于从该蜂窝站点向移动装置的下行链路方向上发射具有第一载频的RF信号，其中该第二组数字基带I和Q样本从由该蜂窝站点的接收器在上行链路方向上从移动装置接收的具有第二载频的RF信号获得，该第二载频不同于该第一载频；以及
利用处理逻辑，执行比较算法，对于该多个相邻时间窗口，该比较算法：
将来自时域的该第一组和第二组数字基带I和Q样本分别转换成第一组和第二组频域分量；
分别从该第一组和第二组频域分量计算第一组和第二组信号幅值；
用该第一组和第二组信号幅值进行互相关算法，以产生一组互相关结果值；
将该互相关结果值的最大值与第一预定最大相关阈TH值进行比较，以确定该互相关结果值的最大值是否超过该第一预定最大相关阈TH值，当超过时，则使计数器增加计数；并且
确定该计数器的计数是否超过第二预定阈TH值，当超过时，则判定已经检测到PIM干扰。
9.根据权利要求8所述的方法，其中该蜂窝站点是全数字蜂窝站点，该全数字蜂窝站点没有用于使测试仪器与该蜂窝站点的RF链相连接的易于访问的连接点。
10.根据权利要求8所述的方法，其中该比较算法是互相关算法，该互相关算法将该第一组数字基带I和Q样本与该第二组数字基带I和Q样本互相关，以确定与该第一组数字基带I和Q样本相关联的能量是否已经泄漏到该第二组数字基带I和Q样本中。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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