确定互调失真性能的有源天线系统和方法与流程

本发明的领域涉及天线布置以及测试方法，并且特别地涉及天线布置以及确定一个或多个部件的互调失真性能及其补偿的方法。

背景技术：

在传统的包括基站和无源天线系统的无线电网络中，例如，至少一个连接器化50Ω端口通常位于无源天线系统上，并且至少一个连接器化50Ω端口通常位于基站上。这些连接器化50Ω端口使得信号能够经由至少一个50Ω连接器化电缆在它们之间传递。基站上的连接器典型地是7/16DIN射频(RF)连接器或N型RF连接器。

无线通信系统易于发生互调失真(IMD)，影响期望的通信的性能，这经常是无源天线系统的发射器/接收器内的信号处理元件的非线性行为的伪迹。互调可以通过例如固态电子器件的有源部件和例如天线、滤波器和连接器的无源部件两者产生。

无源互调(PIM)是无源天线系统中的已知问题并且是由一个或多个信号经过非期望的非线性混合而产生作为伪迹的干扰频率成分而导致的。

由于无源天线系统内的一些信号处理元件的非线性本质，基频成分会受变得失真，因而导致频域中衰减的一系列较高阶谐波频率成分。如果这些生成的(非期望的)谐波频率成分再次与基频混合，则合成的伪迹信号会落入由无源天线系统所处理的接收带内，它们会有效地阻挡真实的通信/通信信道，例如，通过使得基站接收器相信在没有存在真实载波时存在真实载波。一般地，所担心的IMD成分是3阶，5阶和7阶，其中三阶是最大信号强度，因此经常是主要的担心。

网络操作者已经规定，天线供应商确保一定级别的PIM性能，其必须在所供应的天线的使用寿命内得以保持。PIM性能在部署后会受到例如连接器和/或印刷电路板(PCB)氧化影响。在降级的PIM性能的情况下，网络操作者已经强制许多天线制造商更换整个天线设施网络，天线制造商付出代价。结果，网络操作者需要测试和维护他们的天线设施网络，从而突出PIM性能的任何降级。现有的PIM测试技术依赖于至少一个连接器化50Ω端口来将测试信号插入无源天线系统。

无源天线系统经常是通过将两个固定高功率载波频率输入至少一个连接器化50Ω端口以及测量在同一连接器化50Ω端口上呈现的合成的IMD伪迹来进行PIM性能测试。

关于有源天线系统(AAS)，存在类似的PIM和IMD问题。然而，传统的IMD测试技术不能使用，因为AAS不提供至少一个连接器化的50Ω端口。

参考图1，图示出传统的有源天线系统100的简化框图。实施例的AAS 100包括公共无线电接口(CPRI)102，用于与蜂窝基站的基带处理单元接口，诸如第三代合作项目(3GPP^TM)演进NodeB(eNodeB)。蜂窝基站包括执行接收路径中的解调译码和发射路径中的调制编码的基带电路。在LTE模式操作中，多输入/多输出(MIMO)数据例如在基站与AAS 100之间传递。AAS 100还包括一个或多个其自身的基带处理电路104，这些基带处理电路被布置成执行包括但不限于例如系统控制、束成形操纵和附加信号处理的功能。

AAS 100包括多个并联收发器电路106，这些并联收发器电路经由交换耦合器结构108与包括交叉极化天线元件阵列的天线布置110可操作地耦合。在收发器106内的至少一个发射模块112和至少一个接收模块114也可操作地与天线布置110连接，如图所示。另一收发器路径114提供了到校准收发器116的专用的共同校准收发器路径。

在发射模式中，来自发射模块112的输出被经由双工器118和耦合器结构120馈送到天线布置110中。在接收模式中，每个接收电路114经由耦合器结构120与能够接收信号的天线布置可操作地耦合。

本发明的发明人已经认识且意识到验证该AAS中的IMD和PIM性能以及提供现场可部署测试方案而使得能够监视在AAS的使用寿命内的性能的需要。

此外，本发明的发明人已经意识且认识到在该AAS内提供自测试模式的需要。在该方式中，如果AAS在安装于蜂窝站中时而被微信时，可能不需要外部测试装备。另外，本发明的发明人已经认识且意识到能够远程调用自测试模式或者在本地调度它们用于特定AAS而使得维修人员无需拜访安装的蜂窝站的需要。

而且，如果判定出AAS没有正确地或者在预定义性能极限内表现，则本发明的发明人已经意识且认识到为AAS提供一种允许自愈的系统(例如，存在问题的判定以及远程地且独立地解决该问题的解决方案的确定)的需要。这免除了在存在降级IMD性能的情况下现场更换AAS的需要。

技术实现要素：

在本发明的第一方面，有源天线测试系统包括：有源天线单元，其包括测试信号生成器，所述测试信号生成器布置成生成至少第一测试信号和至少一个第二测试信号；多个发射器模块，其与测试信号生成器可操作地耦合，其中多个发射器模块布置成同时处理第一测试信号和至少一个第二测试信号以由其产生至少一个射频测试信号；至少一个接收器模块，其布置成处理落入被确定为易受由于所述至少一个射频测试信号是由所述第一测试信号和至少一个第二测试信号生成而导致的互调失真产物所影响的至少一个谱带内的一个或多个信号；以及互调确定模块，其与至少一个接收器模块可操作地耦合并且布置成确定第一接收互调性能。多个发射器模块中的第一发射器模块与测试信号生成器可操作地解耦并且至少第一测试信号和至少一个第二测试信号再次应用于其余的发射器模块，使得互调确定模块确定第二接收互调性能，从而由其确定第一发射器模块的互调失真贡献。

通过该方式，能够确定各个发射(和接收)模块的互调失真性能。在实施例中，当与测试信号生成器耦合(启用)和解耦(禁用)时，各个发射(和接收)模块的相应的共享的比较。

在任选的实施例中，多个发射器模块中的第一发射器模块可以再次与测试信号生成器耦合，并且多个发射器模块中的第二发射器模块可以与测试信号生成器可操作地解耦，并且至少第三测试信号和至少一个第四测试信号应用于其余的耦合的发射器模块，使得互调确定模块确定另一接收互调性能，从而由其确定第二发射器模块的互调失真贡献。

在任选的实施例中，多个发射器模块中的至少一个另一发射器模块可以再次与测试信号生成器耦合，并且至少一个另一发射器模块可以与测试信号生成器可操作地解耦，使得至少一个另一发射器模块的互调性能被顺次地确定。通过该方式，能够确定多个(或全部)发射模块的基准IMD性能，并且各个发射(和接收)模块中的多个(或每一个)能够接连地解耦(禁用)以确定它们相应的贡献，包含再次耦合(再次启用)以恢复成基准设置。

在任选的实施例中，第一测试信号可以基本上等于第三测试信号，和/或第二测试信号可以基本上等于第四测试信号。通过该方式，利用相应的发射模块的耦合/解耦，待应用的测试信号可以在测试例程的各个接连的迭代中相同，或者待应用的测试信号可以不同。

在任选的实施例中，测试信号生成器可以布置成，在测试信号生成器被布置成禁止正常报务通过有源天线单元路由之后，至少生成第一测试信号和至少一个第二测试信号。

通过这种方式，用于正常操作的相同的发射(和/或接收)模块可以再次使用，它们用于正常报务的用途被暂时禁用(在重新启用之前)，从而重新开始以正常的报务工作，经过了任何可能已经应用于相应的发射(和/或接收)模块的优化。

在任选的实施例中，有源天线单元可以包括布置成执行以下中的一项或多项的内置的至少一个测试信号源：生成至少一个标准化测试信号；利用由有源天线单元操作的空气接口的至少一个特征来生成至少一个测试信号。通过该方式，可以提供天线单元，该天线单元支持内部IMD校准/性能判定，从而免除了多于多个外部端口的需要。通过该方式，可采用专门的或标准化的测试信号来满足定义的规章要求。

在任选的实施例中，互调确定模块可以包括快速傅立叶变换模块，所述快速傅立叶变换模块布置成由落入被确定为易受由于所述至少一个射频测试信号是由所述第一测试信号和至少一个第二测试信号生成而导致的互调失真产物所影响的至少一个谱带内的一个或多个信号来确定至少所标识的互调部件的量值。通过该方式，通过能够执行FFT，互调确定模块能够从其它寄生信号以及来自接收信号的噪声来标识任何IMD部件。这可以具有允许得到由例如IMD导致的信号降级的更精确的读数从而允许更高效的机制来减少IMD对接收信号的影响的优点。

在任选的实施例中，互调确定模块可进一步布置成测量至少一个射频测试信号的互调部件的功率电平和频率并且对于至少一阶互调失真由其确定对接收器性能的合成影响。通过该方式，可以采用简化的测量机制，和/或可以确定多阶IMD的IMD贡献。

在任选的实施例中，至少一个接收器可被调谐以从至少一个射频测试信号的伪迹中选出易于受至少一个互调组件影响的预定频谱，并且互调确定模块可布置成判定选定的至少一个互调部件是否超过互调失真可接受范围或落到阈值之上或之下。

通过该方式，提供了可以自动地使得选定的接收器能够调谐至被确定为易于受各阶IMD影响的频谱的部分的机制。

在任选的实施例中，至少一个处理器可布置成响应于其相应的确定的互调性能来对多个发射器模块进行排级。通过该方式，可以突出更有问题的发射(和接收)模块，并且例如，通过维修而去除。

在任选的实施例中，至少一处理器可布置成响应于所确定的互调性能而调节如下至少之一的参数：至少一个发射器模块，至少一个接收器模块，从而降低有源天线单元所处理的信号的互调电平。在任选的实施例中，至少一个处理器可布置成通过应用如下至少之一应用于由有源天线单元处理过的实况空气接口报务信号来调节参数：衰减因数、增益因数、束成形权重调节。通过该方式，能够实现贡献于IMD的发射(和/或接收)模块的补偿和校正装置。

在任选的实施例中，至少一个处理器可以布置成通过将至少一个束权重补偿值应用于另一发射模块或接收器模块而抵消所应用的衰减或增益因数的效应。通过该方式，可以通过调节比如另一发射模块或接收器模块上的束成形权重补偿值来实现用于有问题的发射(和/或接收)模块的补偿装置。

在任选的实施例中，接口可以可操作地与测试信号生成器耦合，使得测试信号生成器和互调确定模块经由接口能远程控制。在任选的实施例中，测试信号生成器和互调确定模块可以通过位于云中的软件程序经由接口能远程控制。

根据本发明的第二方面，描述了确定有源天线测试系统中的互调性能的方法，该有源天线测试系统包括具有多个发射器模块的有源天线单元。该方法包括：通过测试信号生成器生成至少第一测试信号和至少一个第二测试信号；将第一测试信号和至少一个第二测试信号应用于多个发射器模块；同时处理从多个发射器模块输出的第一测试信号和至少一个第二测试信号以由其产生至少一个射频测试信号；处理落入被确定为易于受由于在至少一个接收器模块中至少一个射频测试信号由第一测试信号和至少一个第二测试信号生成所导致的互调失真产物影响的至少一个谱带内的一个或多个信号；确定处理过的一个或多个信号的第一接收互调性能；将多个发射器模块中的第一发射器模块与测试信号生成器解耦；将第一测试信号和至少一个第二测试信号再次应用于其余的发射器模块；对于其余的发射器模块，确定第二接收互调性能；以及由其确定第一发射器模块的互调失真贡献。

在本发明的第三方面，非暂态计算机程序产品包括可执行程序代码，当可执行程序代码在有源天线单元中执行时，执行第二方面的方法。

附图说明

参考附图，仅通过实施例的方式来描述本发明的实施方案，在附图中

图1示出了传统的有源天线系统的简化框图。

图2示出了根据本发明的方面的有源天线阵列系统(AAS)体系结构的实施例。

图3示出了可用于例如图2的AAS体系结构的简化的测试程序。

图4示出了可用于例如图2的AAS体系结构的另一测试程序。

图5示出了可用来在本发明的实施例中实现信号处理功能的典型的计算系统。

具体实施方式

参考在无线通信系统中使用的智能(或有源)天线技术来描述本发明的实施例的实施方案。

下面的说明集中于能应用于在通用移动远程通信系统(UMTS)蜂窝通信系统中采用的有源天线阵列以及尤其应用于在第三代合作项目(3GPP^TM)系统中操作的UMTS区域无线电接入网(UTRAN)以及该标准的演进诸如HSPA+或长期演进(LTE)系统的本发明的实施方案。然而，将意识到，本发明不限于该特定的蜂窝通信系统，而是可应用于采用天线布置的任何无线通信系统，包括卫星通信系统。

描述了实施例的实施方案，其中一个处理器或多个处理器布置成执行多个功能操作。在一些实施例中，专用的模块被描述为执行多个功能操作。因此，在下文中，术语应当视为可互换的，以及实现方式相关的，使得执行功能操作的物理组件可以是利用硬件、固件或软件实现的信号处理器或模块。

描述了示例性的实施方案，其中有源天线测试系统的有源天线单元包括互调调制失真(IMD)确定模块。然而，在其它实施例中，可设想的是有源天线单元可以是能连接到远程IMD确定模块或者能与有源天线单元可操作地耦合的不同的IMD确定模块。在一些实施例中，IMD模块可以是软件模块，包括可用于阵列的信号处理中的可连接的电路。

参考图2，图示出根据本发明的方面的包括有源天线测试系统的AAS体系结构200的实施例。

在一个实施例中，CPRI接口201与CPRI译码/编码逻辑模块203耦合，CPRI译码/编码逻辑模块203可以用于对来自基带单元(未示出)的信号进行译码。可以考虑诸如ORI(开放无线电接口)的可替代的接口，并且这应当视为在本申请的教导内。来自CPRI译码/编码逻辑模块203的信号输入到交换模块205。在第一模式下，交换模块205可用于将从CPRI逻辑203输出的信号传递到至少一个发射基带处理电路207，至少一个发射基带处理电路207可布置成执行包括但不限于例如系统控制、束成形操纵和附加信号处理的功能。在第二模式下，交换模块205可用于将至少一个发射基带处理电路207与从CPRI译码/编码逻辑模块203输出的信号隔离。在第二模式下，交换模块205可用于将测试信号源209与至少一个发射基带处理电路207耦合。如果AAS体系结构200处于测试模式操作状态，则会发生这种转换。测试信号源209可以生成测试信号，例如在常规的IP3和IMD测试中使用的音频信号，或者包括类似于所使用的空气接口的特性的信号。在一些实施例中，至少一个处理器202可布置成充当测试信号生成器/测试信号源209，其布置成执行如下一项或多项：生成至少一个标准化测试信号；利用由有源天线单元操作的空气接口的至少一个特性来生成至少一个测试信号。在一些实施例中，测试信号源209可以合成测试信号以形成板上逻辑，或者从例如只读存储器(ROM)的存储器装载测试信号。

在该实施例中，发射基带处理电路207可以接收来自测试信号源209的至少两个信号或者来自CPRI译码/编码逻辑203的信号。在一些情况下，第一基带信号可以相同或者是第二基带信号。在任一情况下，束成形权重可经由与信号的复乘法级211，213分别应用于每个信号。在一个实施例中，复乘法级211，213可以分别调节通过其中到每个信号的信号的幅值和相位。在该上下文中，复乘法器是使用笛卡尔格式下的复数从而与逻辑信道上的以笛卡尔格式表示的另一信号(即，IQ信号)相乘的乘法器。来自两个复乘法级211，213的输出随后通过滤波器和插值级。因此，来自两个复乘法级211，213的输出通过第一低通滤波器215，217、插值函数219，221和第二低通滤波器223，225。第一低通滤波器215，217和第二低通滤波器223，225的作用是对信号进行谱滤波以符合发射器的谱掩码要求并且限制作为插值的部分的混叠。插值函数219，221用于将采样率变换成后续信号处理函数，诸如数字上变频器(DUC)227，229以及数字预失真器(DPD)231所要求的采样率。

从第二低通滤波器223，225输出的经滤波和插值的信号随后利用校正调节由滞后调节块233，235处理。滞后调节块233，235可以是例如整数采样延迟行电路或拉格朗日采样插值器。在一个实施例中，两个方案的组合可应用于实现滞后调节功能。拉格朗日采样插值器是在信号处理路径上实现调节的非整数时钟延迟的装置。滞后调节块(例如，拉格朗日采样插值器)233，235、插值函数219，221和第二低通滤波器233，225处理笛卡尔数字域内的信号。通过该方式，可以独立地处理数字‘I’和‘Q’路径。

滞后调节块233，235的输出输入到DUC 227，229。DUC 227,229的一个实施例用途是将输入处的数字信号转换成复杂中间频率(IF)输出。例如，以0Hz为中心的输入基带信号可以经上变频为以例如-50MHz为中心。因为信号为笛卡尔IQ格式的形式，所以载波可以是关于0Hz的中心正或负频率。

来自DUC 227,229的笛卡尔格式的信号随后在求和逻辑237处求和。然后，求和逻辑的输出由波峰因数降低(CFR)信号处理块239处理。CFR信号处理块239的一个实施例用途是降低由后续信号处理链所处理的信号的峰值-平均水平。例如，LTE和宽带码分多址(WCDMA)滤波的信号通常将具有近似14dB的峰值-平均比。已知的是，以14dB的回退工作的功率放大器(PA)低效地运动。因此，CFR信号处理块239布置成将峰值-平均比最小化为经常是8dB数量级的某值，而实质上不会使得优点的信号品质数字降级，诸如其误差向量量值(EVM)或谱掩码。以此方式，可允许PA跟更靠近其最优效率点运行。因为可能进入每个天线元件馈入口的信号将不相同，通过对于每个元件施加的不同的束权重，不能为特定极化的全部信号采用共同的CRF块。因此，在每个信号处理链基础上和/或在每射频路径基础上应用独立的CFR信号处理块239(以及因此数字预失真器(DPD)函数231)。

CRF信号处理块239的输出输入到DPD函数231，DPD函数231基于所确定的由于PA 247导致的失真来对信号应用数字校准。DPD函数231校正功率放大失真，诸如AM-AM，AM-PM和PA 247的存储器效应。需要反馈点来感应PA 247所导致的失真，为清晰起见图2中没有示出。DPD函数231的输出被路由到包括一对IQ数字-模拟转换器(DAC)231、滤波器243的发射器240，利用IQ混频器245将信号上变频成射频。上变频后的信号在经由双工器118、耦合器结构120和天线布置110路由之前由PA 247以RF频率放大，如参考图1所描述的。在一些实施例中，PA 247的输出可以任选地因为DPD目的而解耦(未示出)。

接收电路249的一个实施例也被示出，接收电路249经由耦合器结构120与天线布置110可操作地耦合。通过天线布置110检测到的接收信号由耦合器结构120转送，并且在相应的双工器118和相应的低噪声放大器(LNA)251中处理。LNA 251将接收信号的放大版本提供给正交混频器253，从而生成相应的正交(‘I’和‘Q’)下变频信号。正交混频器253布置成通过选择本地振荡器信号频率255来基于下变频而将相应的放大后的接收信号进行下变频。正交下变频放大后的接收信号的正交混频器输出输入到相应的低通滤波器257，此后输入到相应的模拟数字转换器259从而将正交下变频后的接收信号变换成数字形式。合成的数字信号被传递到接收基带处理电路261。

接收基带处理电路261经由数字下变频器(DDC)263来接收合成信号。在将数字信号传递到滞后调节块265、第一接收低通滤波器267、十进制函数269、第二接收低通滤波器271和复乘法级273之前，DDC 263的一个实施例的用途是将复杂中间频率(IF)信号转换成数字信号，这用来调节信号的相位和或幅值，诸如例如应用束成形权重和或校正AAS的多个接收器的幅值和相位之间的幅值和相位失配。合成信号输出到束成形器模块275，束成形器模块275输出合成信号到第二交换模块277，第二交换模块277随后将信号传递到CPRI译码/编码逻辑203或者传递到测量模块279。束成形器模块275可以将从多个接收路径接收到的信号与适当的束成形权重聚合以生成一个聚合的输出信号，例如束信号。

在该实施例中，控制模块281，例如微处理器或微控制器，可以与至少测量模块279、测试信号源209和存储器283可操作地耦合。控制模块281可以用来调用测试模式工作状态以生成至少一个测试信号，以及在互调失真(IMD)性能测试的情况下生成至少两个测试信号，并且一旦被路由通过发射模块和接收模块则进一步用来确定对测试信号的影响。在一些实施例中，存储器283可以存储测试结果值。

在一个实施例中，测量模块279可以是一种功率测量模块，其可用来判定接收信号是否在定义范围内或阈值水平以上/以下。例如，测量模块279可以是使用乘法函数的功率平方计量模块，从而确定接收信号的功率电平。确定功率电平的等式则可通过例如使用等式[1]来确定。

$P_{AoA,T}^2=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{n=1}^N(I_n^2+Q_n^2)}{N}---\[1\]$

在一些其它实施例中，测量模块279可用来对接收信号执行快速傅立叶变换(FFT)。因此，测量模块279可以包括或者可配置为执行可包含快速傅立叶变换(FFT)模块的互调确定模块的操作。FFT模块可布置成根据落入被确定为易于受由于至少一个射频测试信号由第一测试信号和至少一个第二测试信号生成所导致的互调失真产物影响的至少一个谱带内的一个或多个信号来确定至少所标识的互调成分的量值。通过能够执行FFT，测量模块279可以能够根据其它寄生信号以及来自接收信号的噪声来标识任何IMD成分。这可以具有允许有IMD导致的信号降级的更精确读数从而允许例如更高效的减少IMD对接收信号的影响的机制的优点。

在一些实施例中，控制模块281和/或测量模块279可以与发射基带处理电路207和接收基带处理电路261可操作地耦合以促进自愈(为清晰起见未示出)，例如IMD自愈。

在一些实施例中，处理器202可以与有源天线单元200中的测试信号源209可操作地耦合并且可以包括IMD谱确定模块，该IMD谱确定模块布置成基于通过将来自测试信号源209的至少第一和第二测试信号路由通过多个发射模块中的至少一个发射模块而产生的至少一个射频测试信号来确定易于受至少一阶互调成分影响的频谱范围。测试信号谱轮廓可允许计算确定性接收谱，其会易于受IMD成分影响。处理器202还能够与至少一个选定的接收器耦合以将选定接收器调谐到预定频谱。

在一些实施例中，可通过AAS体系结构200周期性地开始测试工作模式。在其它实施例中，测试工作磨损可通过远程操作者远程地开始，例如经由通信链路和/或专用的接口，或者当在现场时通过维修人员。

在该实施例中，如果已经开始测试工作模式，例如经由远程操作者，则第一交换模块205可以将测试信号源209与至少一个发射基带处理电路207耦合，其中可设想用于多个天线布置110的多个发射基带处理电路。第二交换模块277可以将测量模块279与至少一个对应的接收基带处理电路261耦合，其中设想用于多个天线布置110的多个接收基带处理电路。

技术人员应当意识到，交换到测试信号源209无需在AAS 200内执行，可以在与CPRI接口201的端部耦合的基带处理单元上执行。

根据本发明的实施例，多个发射器模块中的第一发射器模块可操作地耦合测试信号生成器，随后与测试信号生成器解耦，例如，测试信号生成器/源209，其中从源209能够生成测试信号的至少第一测试信号和至少一个第二测试信号，从而执行两个不同的IMD测量。在本发明的实施例中，两个不同的IMD测量包括：当第一发射器模块解耦(或被禁用)时，信号通过其余发射器模块的情况下的第一IMD确定；以及当第一发射器模块被耦合(或启用)时，信号通过第一发射器模块和其它发射器模块的第二IMD确定。通过该方式，通过比较两个不同的测量。互调确定模块275可用来促进第一发射器模块的互调失真贡献的确定。

在交换模块205已经将测试信号源209与至少一个发射基带处理电路207耦合之后，测试信号源209可以将至少一个测试信号输出到相关的发射基带处理电路207，并且在IMD测试的情况下，输出能够生成通过使得至少两个测试信号之间具有全异谱内容而定义的RF测试信号的至少两个测试信号。如上所述，测试信号可以是音频测试信号或特性类似于在网络操作模式下通过AAS操作的空气接口的测试信号。测试信号通过多个发射器模块，其中多个发射器模块布置成同时处理第一测试信号和至少一个第二测试信号以由其产生至少一个射频测试信号，以便由相关天线布置110输出。

在一些实施例中，相同(例如，音频)测试信号可以重复地应用作为第一和第二测试信号，然而，其中测试信号可以它们在变换成射频测试信号时谱全异的方式进行上变频。在其它实施例中，可设想不同的(例如，音频)测试信号可用作第一和第二测试信号，例如，应用于另外的发射模块的测试信号的后续迭代可以是第三测试信号和第四测试信号。

响应于此，至少一个相关接收器可配置为接收来自输出的射频测试信号的被确定为易于受IMD成分影响的谱并且将接收到的信号传递通过相关的接收基带处理电路261、经由束成形模块275和第二交换模块277到达测量模块279。

在一些实施例中，相同的电路/模块可用于实况正常报务。在该情形下，当将要开始测试工作模式时，测试信号生成器209可以布置成，在禁止正常报务通过有源天线单元路由之后，至少生成第一测试信号和至少一个第二测试信号。

在该实施例中，从测试信号生成器209输出的测试信号可以包括可在求和逻辑237处组合的两个单独的测试频率。使用两个单独的测试频率的优点在于，能够紧密地仿真PIM和IMD效应。来自测试信号生成器209的信号可以是从测试信号生成器209输出的相同信号。然而，在一些实施例中，这些信号在后续变换处理(例如，数字上变频级229，227)中的差别能够转换成如在至少一个射频测试信号中合并的谱全异的差别。组合的测试信号可以在由相关天线布置110输出之前通过相关的发射基带处理电路207和发射器240。由于由发射电路系统和接收电路系统引入的固有的非线性效应，组合的测试信号可以允许形成伪迹IMD成分信号，其会干扰接收电路系统249或通过其中处理的信号。结果，在测试模式期间，接收电路系统249可以被调谐或配置为接收被确定为易于受如非线性电路处理过的组合测试信号生成的谱伪迹之一影响的谱。此外，DUC 227,229、DDC263和接收RF LO频率可被调谐以接收被确定为易于受影响谱的相关。

在一个实施例中，测量模块279可以为或者包括互调确定模块，其与至少一个接收器模块可操作地耦合，并且布置成确定接收互调性能。在一个实施例中，测量模块279可以促进接收互调性能是否在规定范围或规定值或阈值以上/以下的判定。规定范围或规定值可以经预编程。如果测量模块279确定接收的互调性能在规定范围内或规定值或阈值以上/以下，则其可以将此以信号形式发给控制模块281。在一些实施例中，控制模块281可以将结果存储在存储器283中。

因此，有源天线测试系统200包括有源天线单元，该有源天线单元包括：测试信号生成器209，其布置成生成至少第一测试信号和至少一个第二测试信号；多个发射器模块，其与测试信号生成器可操作地耦合，其中多个发射器模块布置成同时处理第一测试信号和至少一个第二测试信号以由其产生至少一个射频测试信号；至少一个接收器模块，其布置成处理落入易受有源至少一个射频测试信号由第一测试信号和至少一个第二测试信号生成所导致的互调失真产物影响的至少一个谱带内的一个或多个信号；以及互调确定模块，其与至少一个接收器模块可操作地耦合且布置成促进第一接收互调性能的确定，其中多个发射器模块中的第一发射器模块与测试信号生成器可操作地解耦，并且至少第一测试信号和至少一个第二测试信号再应用于其余的发射器模块，使得互调确定模块确定第二接收互调性能从而由其确定第一发射器模块的互调失真贡献。

如果测量模块279用于确定接收信号伪迹不在规定水平内，则测量模块279可以信号形式将此发送到控制模块281。响应于此，控制模块可以开始优化程序从而试图使得接收成分频率在规定水平内。

在该实施例中，全部发射处理电路240可以依次进行测试。在一个实施例的实现方式中，至少两个测试信号生成且应用于多个(或全部)发射器模块。从多个发射器模块输出的测试信号被同时处理以产生至少一个(组合)射频测试信号。在310处，至少一个处理器202处理落入被判定为易于受由于至少一个射频测试信号由通过至少一个接收器模块观察到的第一测试信号和至少一个第二测试信号生成所导致的互调失真产物影响的至少一个谱带内的移动信号。在311处，处理过的一个或多个RF信号的第一接收互调性能被确定。这设定了当测试信号应用于多个(例如，大部分或全部)发射模块时IMD性能的基准。此后，发射模块接连解耦以确定它们对IMD性能的影响，并且然后再耦合以接收测试信号(以返回基准状态)并且下一发射模块解耦。

这可以具有如下优点：测量模块279能够根据每个发射基带处理电路对IMD的贡献对每个发射基带处理电路排级。在一些实施例中，排级数据可以存储在存储器中，例如存储器283中。

可以对基于存储的排级数据对IMD产物贡献最大的发射基带处理电路执行优化程序。在一些实施例中，排级数据可以任选地包括所测量的IMD电平、测试时间和在测试中使用的频率的细节。

在一些实施例中，如果测量模块279确定接收的合成信号的性能仍在规定的期望值之外，则在基于例如它们的排级已经优化相关的发射基带处理电路之后，测量模块可以对接收电路执行类似的测试方案。在该操作模式下，每个接收电路可以依次进行测试，并且单独地与束成形器模块275进行组合。基于每个接收器对IMD的影响的排级还可以通过测量模块279生成且存储在存储器中。

在一些实施例中，优化程序可以包括减小模拟或RF增益级的增益，和/或禁用AAS体系结构200内的一些或全部的表现最差的发射和/或接收电路。结果，在一些实施例中，可以修正AAS体系结构200内的表现较好的一些接收和发射电路以补偿任何禁用的或者表现差的接收和发射体系结构。此外，在一些实施例中，可能由于一个或多个发射或接收模块产生的IMD效应而需要改变AAS体系结构200的束成形权重来补偿AAS体系结构200的合成束形状。

因为例如三阶互调产物对于应用于非线性电路的增加的功率的每一个分贝增加了三个分贝，所以发射器的输出功率可以通过减小该电路生成的功率来适于最小化生成IMD成分的影响。其它优化可以包括适应诸如DPD(数字预失真)的板上算法的性能来在较大的动态范围内将发射器线性化，基本上改善了线性化以及最小化IMD。

在一些实施例中，可能的是适应频率可选滤波器以对接收电路或发射电路中的响应定形，从而可能允许抑制由来自测试信号的IMD产物生成的信号。

在一些其它实施例中，AAS在所使用频率方面的频率计划可适于允许避免IMD产物伪迹破坏实况报务。

参考图3，示出了简化的测试程序300，例如，可以用在图2的AAS体系结构中的。在该实施例中，测试程序300可以通过远程用户经由通信链路和/或专用接口而开始302，例如通过存在于图2的安装的AAS体系结构中的用户，或者通过图2的AAS体系结构内的内部测试调度器。流程图300通过在302处开始测试和优化的启动而开始，利用的是确定互调失真(IMD)的方法，并且任选地包含包括具有多个发射器模块的有源天线单元的有源天线测试系统中的PIM性能。此后，术语IMD性能涵盖了另外地或者可替代地确定各个发射或接收模块或其组合的PIM性能。

在304处，生成至少第一测试信号和至少一个第二测试信号。在306处，第一测试信号和至少一个第二测试信号应用于多个(或全部)发射器模块。在308处，从多个发射器模块输出的第一测试信号和至少一个第二测试信号被同时处理以产生至少一个射频测试信号。在310处，至少一个处理器(例如，图2的处理器202)与至少一个接收器电路249相结合来处理被确定为易于受由于在至少一个发射器模块和至少一个接收器模块中至少一个射频测试信号由第一测试信号和至少一个第二测试信号生成所导致的互调失真产物影响的谱带。在311处，至少一个发射器模块和至少一个接收器模块的第一接收互调性能被确定。这设定了当测试信号应用于多个(例如，大部分或全部)发射模块和多个接收模块(例如，大部分或全部)时IMD性能的基准。此后，如果IMD性能不在如316所确定的规定阈值水平内，则在380处选定的每个发射或接收模块的贡献通过接连解耦来排级以确定它们对IMD性能的影响，然后，重新耦合以接收测试信号(以返回基准状态)并且下一发射模块解耦。

因此，在312处，如果IMD不在316中所确定的规定限值内并且在380中确定优化阵列的发射器性能的决策，则多个发射器模块中的第一发射模块与测试信号生成器解耦，并且在313处第一测试信号和至少一个第二测试信号再次应用于其余的发射模块。在314处，对于其余的发射模块确定第二接收互调性能，即，尤其在没有解耦的第一发射模块的情况下测量从而确定第一发射器模块的互调失真贡献。

在386处，可以对解耦的发射模块的IMD性能是否是多个发射模块中的最后一个做出判定，其中IMD性能的结果可以存储在排级系统中，对IMD的最大贡献者位于排级的顶部以进行任何优化。如果在386处判定发射模块的IMD测量排级不完全，则测试程序300随后可以转移到312，另一发射模块解耦，并且先前解耦的发射模块再次耦合从而接收第一和第二测试信号。

如果在386处判定对于多个发射模块进行IMD电平排级，则测试程序300可以确定，在318处应当对一个或多个发射模块执行优化例程，例如，包括解耦的发射模块。例如，该优化例程可以包括如下的一个或多个：改变增益/衰减水平，调节电源电平，增强发射和/或接收电路内的模块，禁用表现差的发射和/或接收电路，等等。如果判定已经在320处执行全部可能的优化，则可以在311处测量AAS的新优化的IMD性能。如果IMD被确定为在可接受的规定阈值内，或者如果没有更多的优化可供算法使用，则算法可以在382处结束。然而，如果IMD在已经完成了发射优化之后仍在规格之外，则可以在316处做出判定以寻求更多的优化。

在380处，由于先前已经执行了发射优化，所以可以基于380来确定对接收器性能的优化。

在该实施例中，以非常类似寻求对IMD的贡献者的发射排级的方式，多个接收模块中的第一接收模块可以解耦，形成聚合信号392，作为束成形过程的部分，并且在393处第一测试信号和至少一个第二测试信号再次应用于发射模块。在394处，对于其余的接收模块，可以确定第二接收互调性能，即，尤其是在没有解耦的第一接收模块的情况下测量从而确定第一接收器模块的互调失真贡献。

在384处，可以对解耦的接收模块的IMD性能是否是多个接收模块中的最后一个接收模块做出判定。IMD性能的结果可以存储在排级系统中，对IMD的最大贡献者位于排级的顶部以便进行任何优化。如果在384处判定接收模块的IMD测量排级未完成，则测试程序300可随后转移到392，并且另一接收模块解耦，先前解耦的接收模块再次耦合从而接收第一和第二测试信号。如果在384处判定排级完成且优化例程可以执行。可以在318处执行接收优化例程。这可以包括：增加一个或多个接收器电路的电流或电压以影响其IMD性能。进一步的增强可以包括滤波器响应的优化，从而抑制RF测试信号或由其产生的IMD成分伪迹。进一步的优化可以是减小接收器中的增益或者将接收器解耦而不与束成形过程中的其它信号聚合。

因此，在一些实施例中，可以接连地测试每个发射模块，从而允许基于IMD性能来确定发射模块排级。如果IMD电平仍不在阈值水平内，每个接收电路可依次测试，从而基于IMD性能来提供接收电路的排级，该阈值水平可以预定义或者在例如测试期间变化。

参考图4，示出了更详细的测试和自愈程序400，其可以用于例如图2的AAS体系结构。在该实施例中，测试和自愈程序400可以例如在402开始，通过远程用户经由通信链路，通过存在于图2的安装的AAS体系结构处的用户，或者通过图2的AAS体系结构内的内部测试调度器。

在402处开始测试程序。在404处，测试与自愈程序400选择至少两个测试信号/频率用于IMD测试，并且测试信号应用于多个发射模块。至少一个接收器也被选择且被配置为接收易于受多个(或全部)发射模块的至少两个测试信号/频率输出的IMD产物影响的谱。易于受IMD产物影响的谱可通过例如选择“f”的分离度来确定，已知位于RF谱内的至少一个射频测试信号的第一“f1”较低信号频率和至少第二“f2”较高信号频率。例如，在三阶IMD中，本领域已知的易于受该三阶IMD影响的频带位于“f1-f”的谱内的“f2+f”处。根据测试的IMD阶次，第一“f1”较低信号频率和至少第二“f2”较高信号频率可以结合接收器谱选择来选定以实施IMD测试。在406处，禁用全部发射模块，并且选定的接收器对接收器功率电平采样以确定环境RF噪声电平，从而允许对与接收器处理过的总信号有关的IMD信号伪迹进行精确评估。在一些实施例中，接收器可布置成对频谱中的被确定为易于受由至少两个测试信号产生的至少一个处理后的射频测试信号的至少一个互调成分伪迹所影响的部分中的信号采样。通过这种方式，接收器可被调谐成预定频谱从而，比如判定选定的谱是否包含超过互调阈值的至少一个互调成分。在一些实施例中，当与接收器可操作地耦合或者形成选定接收器的部分时，被配置为计算互调失真的互调确定模块或处理器可以执行该判定。在一个实施例中，作为处理器的部分或者与处理器可操作地耦合的互调确定模块可以包括快速傅立叶变换模块，其布置成根据落入被确定为易于受互调失真产物影响的至少一个谱带内的一个或多个信号来确定至少所标识的互调成分的量值。

在408中，发射模块被重新启用，并且选定的接收器再次对来自全部发射模块的接收功率电平进行采样，至少两个测试信号应用于所述发射模块。接收器可再次布置成对频谱中的被确定为易于受来自至少两个测试信号所产生的至少一个射频测试信号的伪迹的至少一个互调成分所影响的部分中的信号采样。有益地，可在406中对功率电平与先前采样的接收功率电平进行比较，从而确定由于先前禁用的发射模块所诱发的干扰的电平。因而，允许至少两个测试信号的发射的效应影响接收器模块的接收信号性能。

任选地，可以增加另一步骤，其允许程序或算法判定410在408中所确定的干扰是否是IMD的特性。例如，如果接收器被调谐而接收易于受三阶IMD成分所影响的谱，则如果干扰实际上是三阶IMD的产物则如410中所示降低发射功率1dB将使得干扰降低3dB。这可以确保，所运行的任何IMD性能算法可以与可预测性能一致。

在412处，测试与自愈算法判定接收信号的IMD电平是否在规格之内。在一些实施例中，规格可以由编程值来指定，或者由任选的阈值水平检测步骤来确定。如果判定出IMD电平在规格之内，则算法可以在414处判定是否需要其它测试，例如，是否应当检查其它的IMD次序，比如通过再次调谐接收器到其它被确定为易受互调失真产物所影响的其它谱带。如果算法在414处判定出不需要更多的测试，则在算法于418处结束之前算法可以在416处存储测试的结果。在一些实施例中，算法可以存储测试时间和/或测得的电平和/或在测试中使用的频率。在一些其它实施例中，算法可以将这些参数传递到另一网络元件，诸如运操作与管理中心(OMC)。

如果在412处判定接收信号的IMD电平不在规格内，则算法可以在420处执行至少一个发射优化例程并且判定是否已经完成了全部的发射优化。如果在420处判定出没有完成全部的发射优化，则过程可以转移到422。在422处，开始序列以测试每个发射电路以确定每个发射模块对IMD的单独贡献。在该实施例中，发射电路内的多个功率放大器中的仅一个可接连地被启用，对合成的接收功率电平进行采样。在该实施例中，禁用功率放大器允许整个收发器模块基本上消除从功率放大器输出到天线布置的任何信号。因此，通过该方式，任何禁用的功率放大器将基本上不贡献于任何IMD信号测量结果。该采样值随后可以在424处存储于存储器中。

在426处，对是否存在要测试的更多发射模块(包括例如功率放大器)做出判定。如果在发射电路内存在更多要测试的发射模块/功率放大器，则在422对接收功率电平进行采样之前，算法转移到428并且禁用另一发射模块/功率放大器(以及典型地重新启用先前禁用的发射模块/功率放大器)。如果在426处判定已经测试了发射电路的全部的发射模块/功率放大器，则算法可以转移到430，并且按它们的接收功率电平对测试的功率放大器进行排级，这可以考虑到来自每个发射模块/功率放大器的相应的IMD电平贡献。

在432处，可以基于它们的排级将修正应用于某些发射模块/功率放大器从而减少它们在IMD产物伪迹方面的相应的贡献。例如，可以在每个发射器的基础上改动功率电平以减少对IMD性能的影响。

如本领域已知的，将处理过的信号幅值回退到IMD伪迹电平不是线性缩放。例如，对于3阶IMD成分伪迹，对于发射器输出功率的每1dB功率降低，所生成的IMD产物中大约3dB的减少将随之发生。此外，对于5阶IMD，将显现大约5dB的减少。因此，适当地改变阵列中的某些功率放大器的输出功率可以对整个IMD性能具有不相称的影响。在一些实施例中，发射器可限于工作达到某功率电平。在该实施例中，每个发射器模块的幅值及其相关联的功率放大器轮廓可以在432处确定且馈送至束成形优化例程，用于配置例如图2中的束成形器模块211，213。束成形优化例程将例如权衡阵列中的特定发射模块的降低的RF功率处理能力与维持AAS的束形状一致性的需要。该算法随后可以转移回到404并且如上所述重新测试系统的性能。

如果在412处IMD仍在规格之外，并且全部的发射优化已经在420完成，则算法可以转移到434并且判定接收电路优化是否可以执行并且如果是则判定它们是否完成。如果在434处判定全部的接收器优化已经完成，则过程可以转移到416并且在过程于418处结束之前存储结果，如上所述。

如果在434处判定没有完成全部的接收器优化，则算法可以转移到436并且依次测试每个接收器，例如，以与对较早发射模块所执行的相似的方式。因此，在436处，算法可以使得使能仅近一个接收器并且对任何IMD成分伪迹的接收功率电平进行采样和测量。属于该接收模块的IMD成分伪迹的该测量结果随后可以在438处存储在存储器中。

在440处，对是否存在更多要测试的接收器做出判定。如果存在要测试的更多接收器模块/接收器，则在436处对接收到的IMD成分伪迹功率电平进行采样和测量之前，算法可以转移到442以选择新的要测试的接收模块并且禁用另外的接收器模块/接收器。如果程序在440处判定全部接收器已经过测试，则程序可以转移到444并且基于它们对IMD性能的影响对接收器模块/接收器进行排级。

在446处，可以基于它们的排级应用修正于一些接收器模块/接收器以减轻它们在互调产物方面的贡献。例如，可以从所确定的排级的测量结果数据来确定的对于对IMD性能具有不相称影响的接收器，模拟或RF放大器级的增益可以减小。在该实施例中，接收束成形权重可以针对每个所需的接收器进行确定且馈送到束成形优化模块，例如，图2的束成形模块275。在一些实施例中，应用于束成形优化模块的信号可以首先衰减以抑制其产生IMD成分伪迹的能力。在一些实施例中，该衰减可以例如通过改变其它接收器束成形权重从而补偿偏差来进行抵消。

随后，算法可以转移回到414以判定是否存在任何更多要执行的IMD测试。测试可以包括任选地测试三阶、五阶或七阶ID成分伪迹。如果没有更多要完成的不同阶次的IMD测试和优化，则例程或算法可以进行到416。测试的结果、任何优化以及实施测试的日期和时间可以在416中存储。该结果可以存储在AAS中或者存储在与其可操作连接的任何设备中。优化例程随后可以在418结束。

现在参考图5，图示出可以用于实现本发明的实施方案中的信号处理功能的典型的计算系统500。该类型的计算系统可用于网络元件/无线通信单元。在一些实施例中，计算程序和存储介质可位于云中或者操作者环境的网络中某处，例如，在操作与管理中心(OMC)中。本领域技术人员还将认识到如何利用其它计算机系统或体系结构来实现本发明。计算系统500可以代表例如台式、膝上型或笔记本计算机、手持式计算设备(PDA，手机、掌上型设备等)、主机、服务器、客户端或者任何其它类型的对于给定的应用后环境所需要的或者适合的专用或通用计算设备。计算系统500可以包括一个或多个处理器，诸如处理器504。处理器504能够利用诸如例如微处理器、微控制器或其它控制逻辑的通用或专用处理引擎来实现。在该实施例中，处理器504连接到总线502或其它通信介质。

计算系统500还可以包括主存储器508，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储器，用于存储待由处理器504执行的信息和指令。主存储器508还可用于存储待由处理器504执行的指令的执行期间的临时变量或其它中间信息。计算系统500同样可以包括只读存储器(ROM)或其它与总线502耦合的静态存储设备，用于存储用于处理器504的静态信息和指令。

计算系统500还可以包括信息存储系统510，其可以包括例如介质驱动器512以及可溢出存储接口520。介质驱动器512可以包括支持固定或可移除存储介质的驱动器或其它机制，诸如硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、压缩盘(CD)或数字视频驱动(DVD)读或写驱动器(R或RW)、或其它可移除或固定的介质驱动器。存储介质518可以包括例如硬盘、软盘、磁带、光盘、CD或DVD或其它能够由介质驱动器512读和写的固定或可移除介质。如这些实施例所说明的，存储介质518可以包括其中存储有特定计算机软件或数据的计算机可读存储介质。

在可替代的实施方案中，信息存储系统510可以包括用于允许计算机程序或其它指令或数据装载到计算系统500中的其它类似的部件。这些部件可以包括例如可移除存储单元522以及介质520，诸如程序盒和盒接口，可移除存储器(例如，闪速存储器或其它可移除存储器)和存储槽，以及其它允许软件和数据从可移除存储单元518传递到计算系统500的可移除存储单元522和接口520。

计算系统500还可以包括通信接口524。通信接口524能够用于使得软件和数据能够在计算系统500与外部设备之间传递。通信接口524的实施例可以包括调制解调器、网络接口(诸如以太网或其它NIC卡)、通信端口(诸如例如通用串行总线(USB)端口)、PCMCIA槽和卡，等等。经由通信接口524传递的软件和数据为信号的形式，其可以是能够由通信接口524接收的电子的、电磁的和光的或者其它信号。这些信号经由信道528提供给通信接口524。该信道528可以承载信号并且可以利用无线介质、电线或电缆、光纤、或其它通信介质来实现。信道的一些实施例包括电话线、蜂窝电话链路、RF链路、网络接口、局域网或广域网、以及其它通信信道。

在该文档中，术语‘计算机程序产品’、‘计算机可读介质’等通常可用于指代诸如例如存储器508、存储设备518或存储单元522的介质。这些和其它形式的计算机可读介质可以存储由处理器504使用的一条或多条指令，以使处理器执行规定的操作。这些指令通常是指‘计算机程序代码’(其可以计算机程序的形式分组或其它群组)，当被执行时，这些指令使得计算系统500执行本发明的实施方案的功能。注意的是，代码可以直接使得处理器执行规定的操作，经编译而做这些，和/或与其它软件、硬件和/或固件元件(例如，用于执行标准功能的库)组合来做这些。

在利用软件实现元件的实施方案中，软件可以存储在计算机可读介质且利用例如可移除存储驱动器522、驱动器512或通信接口524来装载到计算系统500中。控制逻辑(在该实施例中，软件指令或计算机程序代码)，在被处理器504执行时，使得处理器504执行如本文所述的本发明的功能。

将意识到，为清晰的目的，上面的说明已经参考不同的功能单元和处理器描述了本发明的实施方案。然而，显然，可以使用不同功能单元或处理器之间的任何适合的功能分布，例如，关于广播模式逻辑或管理逻辑，而不与本发明相背离。例如，图示为由单独的处理器或控制器执行的功能可以由相同的处理器或控制器来执行。因此，对具体的功能单元的提及仅视为用于提供所描述的功能的适合的装置的指代，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。

本发明的方面可以实现为包括硬件、软件、固件或这些的任意组合的任何适合的形式。本发明可以任选地至少部分地实现为运行于一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。因此，本发明的实施方案的元件和部件可以任何适当的方式物理地、功能上地和逻辑地实现。事实上，功能可以实现在单个单元中，多个单元中，或者实现为其它功能单元的部分。

虽然已经结合一些实施方案描述了本发明，但是不旨在限于本文阐述的具体形式。相反，本发明的范围仅受随附权利要求限制。另外，虽然特征表面看起来是结合特定实施方案描述的，本领域技术人员将认识到所描述的实施方案的各个特征可依照本发明而组合。在权利要求中，术语‘包括’不排除其它元件或步骤的存在。

此外，虽然是单独列出，但是多个装置、元件或方法步骤可以通过例如单个单元或处理器来实现。另外，虽然在不同的权利要求中可以包括单个特征，这些特征可能有益地组合，并且在不同权利要求中的包含不暗示特征的组合不可行和/或不是有益的。而且，在一种类别的权利要求中包含的特征不暗示限于该类别，而是表明该特征同样适当地适用于其它权利要求类别。

此外，权利要求中的特征的顺序不暗示必须按其执行特征的任何特定的顺序，尤其是方法权利要求中的各个步骤的顺序不暗示必须按该顺序来执行步骤。相反，步骤可以按任何适当的顺序来执行。另外，单数指代物不排除复数。因此，‘一’、‘一个’、‘第一’、‘第二’等的提及不排除复数。