故障保全的傅立叶变换矩阵的方法和装置的制作方法

专利名称：故障保全的傅立叶变换矩阵的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及采用傅立叶变换矩阵的无线通信系统，并且更具体地涉及故障 保全的(fail safe)容错放大器矩阵。
背景技术：
诸如公知的傅立叶变换矩阵(FTM)的放大器矩阵已经在相当长的时间内在蜂窝 基站中进行使用。在蜂窝基站中使用FTM以在并入基站的发射机的多个放大器之间均等地 平衡和分配功率。如果在基站上的发射路径中的一个中发生故障，则放大器所创建的发射 扇区的隔离及其相关联的天线将降级。该降级将导致丢失对移动设备的传输，或者至少也 会降低到这些设备的数据速率。该结果在大多数仅语音移动设备系统中是可以接受的，但 是会影响(devastate)当今移动设备网络的仅数据系统或者主要为数据系统。需要一种系统和方法，该系统和方法用于在发射路径中的一个中出现故障期间维 持跨基站的多个发射路径扇区的数据速率传输。


在附图的各个视图中，相同的附图标记表示相同或功能上类似地元素，并且附图 和以下的详细描述一起并入说明书中并且形成说明书的一部分，用于进一步说明各个实施 例并且解释各种原理和优点，所有的实施例、原理和优点都根据本发明。图IA是根据本发明的一些实施例的傅立叶变换矩阵对配置的示例。图IB是根据本发明的实施例的示例性基站的框图。图2是在故障之前和之后的图1的现有技术的矩阵的示例性测量。图3是根据本发明的一些实施例的具有功率放大器故障的傅立叶变换矩阵对配 置的示例。图4是图示图3的FTM对配置的一种示例性操作模式的流程图。图5是根据本发明的一些实施例的具有与两个输出矩阵相耦合的一个输入矩阵 并且具有功率放大器故障的傅立叶变换矩阵配置的示例。图6是图示图5的FTM配置的一种示例性操作模式的流程图。图7和图9是根据本发明的一些实施例的具有相等数目的输入矩阵和输出矩阵并 且具有功率放大器故障的傅立叶变换矩阵配置的示例。图8和10是分别图示图7和图9的FTM配置的示例性操作模式的流程图。本领域技术人员将意识到，图中的元素出于简单和清楚的目的而进行图示并且不 必依比例绘制。例如，附图中的一些元素的大小可能相对于其它部件被放大，以有助于促进 对本发明的实施例的理解。
具体实施例方式在详细描述根据本发明的实施例之前，应当注意到，实施例主要属于与创建故障
4保全的傅立叶变换矩阵相关的方法步骤和装置组件的组合。因此，装置组件和方法步骤已 经适当地由附图中的常规符号所表示，所述附图仅示出了与理解本发明的实施例相关的特 定细节，以便于不会使得本公开与对受益于这里的描述的本领域技术人员显而易见的细节 相混淆。在本文中，诸如第一和第二、上方和下方等的关系术语可以仅用于将一个实体或 动作与另一实体或动作进行区分，而无需要求或暗示这样的实体或动作之间任何实际这样 的关系或顺序。术语“包括”或其任何其它变化形式意在涵盖非排他性的包含，使得包括一 系列元素的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元素，还可以包括没有明确列出或这样的 过程、方法、物品或装置所固有的其它元素。在没有更多约束的情况下，由“包括...一”引 导的元素不排除在包括该元素的过程、方法、物品或装置中存在额外的相同要素。应当意识到，这里所描述的本发明的实施例可以由一个或多个传统处理器以及独 特存储的程序指令所构成，该程序指令控制一个或多个处理器来结合特定的非处理器电路 实现这里所描述的创建故障保全的傅立叶变换矩阵的功能中的一些、大部分或全部。非处 理器电路可以包括但不限于，无线电接收机、无线电发射机、信号驱动器、时钟电路、电源电 路和用户输入设备。这样，这些功能可以被解释为用于执行故障保全的变换矩阵放大的方 法的步骤。替代地，一些或所有功能能够由不具有存储的程序指令的状态机来实现，或者在 一个或多个专用集成电路(ASIC)中实现，其中每个功能或者特定功能的一些组合被实现 为定制逻辑。当然，可以使用该两种方法的组合。因此，这里已经描述了用于这些功能的方 法和装置。此外，虽然由于例如可用时间、当前技术和经济考虑而激发了可能大量的努力和 许多设计选择，但是希望本领域的技术人员在由这里所公开的概念和原理来引导时，将能 够容易地以最少的实验生成这样的软件指令和程序以及IC。公开了一种方法和装置，所述方法和装置用于在发射路径故障发生期间维持一 组傅立叶变换矩阵之间的数据速率传输，该组傅立叶变换矩阵具有数字傅立叶变换矩阵 (FTM)和模拟FTM以及其间的多个发射路径。所述方法包括检测发射路径中的组件的故 障，所述组件例如功率放大器(PA)；确定矩阵配置是适当的；以及将所述数字FTM和模拟 FTM重新配置成通过(pass-thru)模式。图IA提供了用于在三个放大器之间均等地分配电力的傅立叶变换矩阵配置100 的图示。典型地，傅立叶变换矩阵(FTM)具有输入矩阵部分105、输出矩阵部分110、耦合在 其间的激励器和放大器115、以及耦合到输出矩阵的输出的天线120。当FTM被配对以向蜂窝系统中的不同扇区125进行发射时，如果发射路径130的 每一个具有相同的增益和相位，则将获得扇区之间的最优信号质量和隔离。这样的系统被 称为具有高的扇区到扇区隔离(SSI)度。发射路径130之间的在增益或相位方面的不平衡 将会使SSI降级，导致传输质量下降，并且在一些系统中，导致数据传输速率下降或完全丢 失所需信号。在正常条件下，输入部分的放大的输出135 (S卩，输出PAl至PA3)具有明确定义的 数学关系，例如，输入矩阵等式等式1 = . 51Z0° + -^r · S2Z-90°S3Z — 180°
5
等式 4 尸1 = + ·+ · ΡΑ2Δ-9Q°ΡΑ3Ζ -180°
等式 5 ·Ρ2 = ~ PAlZ - 90° + · ΡΑ2Ζ600 + · ΡΑ3Ζ -150° 等式 6 尸3 = +,R41Z-180°+-^·ΡΑ2Ζ-150°+-^·ΡΑ3Ζ — 120°
3/11 页等式2:^42= + .及12 — 90°+^.幻260°+ + .幻2-1500等式3 :PAl = ^=-SlZ-m°+-j=· S2Z -150°+-^· S3Z -120°输出部分的输出140(即，输出Zl至Z3，未示出)具有以下数学关系输出矩阵等式
这些等式反映了输出矩阵110的输出处的期望隔离特性。图IA中的输出FTM 110 的输入135和输出140处的符号与模拟FTM的相匹配。图IA中所示的输入FTM 105实际 上是具有表1所示的并且由等式1-3给出的相量关系的数字FTM。图IA中的输出FTM 110 的输入135和输出140处的符号与典型模拟FTM的符号相匹配。 表 1当输入105和输出110分别与等式1-3和4-6相匹配，并且在这两个FTM 105,110 之间的增益和相位没有变化时，得到理想的扇区到扇区隔离(SSI)。图IA所示的交叉链路 块145表示合成器。图IA中所示的前向链路块115表示激励器和功率放大器，并且出于等 式1-6的目的，被认为是具有零度相位的统一增益块。在该情况下，等式4至等式6将简化 为Pl = S1Z180°,P2 = 52^1200,且杓=S3Z60"因此，实现完全隔离。在功率放大器(PA)子组件测试处以及基站处再次失调增益 和相位的不平衡以产生最优的扇区到扇区隔离。然而，如果在任何路径中存在故障，例如功率放大器115关闭，泽隔离将会被严重 降级。先前的蜂窝或移动仅语音系统由于用于解调信号所需要的较低的波形质量要求而 相对不受该降级的影响。较新的仅数据蜂窝或移动设备方案具有比先前的系统更为严格 的要求。FTM内的一个分支的故障不仅会影响一个扇区，而且会影响整个基站站点。例如， cdma2000具有30%的错误矢量幅度(EVM)要求。对于EV-DO的最高数据速率的建议的EVM 为7. 75 %，而对于Platinum多播为6. 5 %。单个FTM配置100中的停止运行(downed)的 功率放大器(PA) 115将导致非常差的EVM，并且将实质上关闭基站的所有3个扇区。在由合 并的多个FTMd基站所构成的系统中失去PA 115不会完全关闭所有3个扇区，但是将在所
6有扇区上的数据速率将降低为非常缓慢的速度(crawl)。图2示例性地示出了基准205，其描绘了在所有放大器正常运行的情况下在FTM的 输出部分处的UMTS(通用移动电信服务)信号的峰值码域功率。例如，在正常的操作条件 下，UMTS信号输出部分的错误矢量幅度(EVM)为5%，并且峰值码域误差为-45. 7dB 210。 然而，在发射路径中的一个失效之后，例如功率放大器中的一个失效，峰值码域误差明显增 大。图2还示例性地示出了基准215，消除了一个放大器的输出部分处的信号。输出部分 110的UMTS信号的EVM和峰值码域误差分别降级为65. 5%和-26. 5dB 220。在这些条件 下，与基准205相比，基准215的码域噪声升高了 20dB。现在返回参考图1A，傅立叶变换矩阵100具有输入傅立叶变换矩阵105和输出傅 立叶变换矩阵110。这些傅立叶变换矩阵或FTM中的每一个接收一组输入信号，该组输入信 号被变换成一组输出信号。FTM可以以硬件、软件或其组合来不同地实现。为了简要，已经 在图IA中使用了标准的FTM象征形式。在图IA中，对输入FTM 105的输入125被示为Si、 S2和S3。输出FTM 105的输出与对功率放大器PA3、PA2和PAl 115的输入相对应。PA3、 PA2和PAl 115的输出与输出FTM 110的输入相对应。FTM 110的输出140被表示为P3、 P2和P1。从图IA能够看出，示例性FTM 105和110为3X3矩阵，但是可以使用具有额外 的输入和输出的NXN矩阵。从图IA还可以看出，提供了发射路径一、二和三130用于在输 入FTM 105和输出FTM 110之间传输信号。所述发射路径可以包括激励器、功率放大器和/ 或对在输入FTM 105和输出FTM 110之间进行信号传输和/或调节所需要的其它设备。可 以被包括在发射路径中的这样的额外元件出于清楚的原因而没有示出。在图IA所示的实施例中，输入FTM 105和输出FTM 110具有与它们对应的输入和 输出相关的数学关系。输入FTM 105的输入125和输出之间的数学关系的示例在表中作为 输入矩阵在表1中示出。输出FTM 110的输入135和输出140之间的关系在表1中所示 的输出矩阵下被示出。FTM 105所提供的输入和输出之间的关系也可以通过以下再次示出 的等式1、2和3来更为正式地表示。以下等式与表1相匹配，其中丨/V^等于小数点后三位 的·577。
等式 2 ·ΡΑ2 = ~ SlZ - 90° + · S2Z600 + · S3Z -150° 等式 3 = · SlZ -180° + · S2Z -150°+-^· S3Z -120°以下再次的给出等式4、5和6说明FTM 110的输入135和输出140之间的关系,
等式 4 尸1 = + ·PAlZO0 + ·PA2Z-90°+-^·PA3Z-180°
等式 5 = ■ PAlZ - 90° + · PA2Z600 + · PA3Z -150°
等式 6 -P3 = ^-PAlZ-180" +~PA2Z-\5Q° + — PA3Z. -120°
如先前所提到的，在输入和输出矩阵分别匹配等式1-3和4-6并且在FTM 105和
7射路径130的信号的增益或相位之间将没有差异。然而，在其它两个路径130中没有复制 的一个路径130中的任何增益或相位变化将导致如图2所示的扇区到扇区隔离的降级。在 发射路径失效时，例如当PA3 115失效时，输出部分110的UMTS信号的EVM和峰值码域误 差已经分别降低为65. 5%和-26. 5 dB 220。在这些条件下，与基准205相比，基准215的 码域噪声已经升高了 20dB。现在参考图1B，示出了用于无线系统的示例性基站150。基站150具有电源155、 接收机160、控制器165和发射机170。发射机170具有天线175和傅立叶变换矩阵配置放 大器180。傅立叶变换矩阵配置放大器180包括至少一个图IA的FTM配置100。现在参考图3，示出了根据本发明的一些实施例的具有功率放大器故障的傅立叶 变换矩阵对配置的示例。该矩阵被图示为3X3矩阵。然而，本领域技术人员将意识到，能够 使用具有更多输入和输出的更大的NXN矩阵。矩阵配置300具有输入FTM 305、输出FTM 310以及其间具有放大器PAl 320、PA2 325和PA3 330的三个发射路径315。输入FTM305 为数字FTM。输出FTM 310为模拟FTM。将第一 RF开关335的一端连接到PAl 320的输 出。将第一 RF开关335的另一端连接到输出FTM310的输出Pl 340。将第二 RF开关345 的一端连接到PA2 325的输出。将第二 RF开关350的另一端连接到输出FTM 310的输出 P2 350。将第三RF开关355的一端连接到PA3 330的输出。将第三RF开关355的另一端 连接到输出FTM 310的输出P3 360。将输出FTM 310的输出Pl 340、P2 350和P3 360的 每一个连接到天线365。RF开关335、345和355的每一个可以被称作RF旁路路由。当发射路径失效时，例如当PA3 330失效时，扇区输出340、350和360可以不完全 关闭。然而，该故障将导致数据速率传输和可能的数据速率传输的显著降低。为了维持数 据速率传输，输入FTM 305和输出FTM 310被设置为通过模式。通过模式允许在理想地没 有振幅或相位的改变的情况下每个输入信号被直接传递到相关前向路径链路。闭合RF开 关335、345和355。闭合RF开关335、345和355的操作产生跨输出FTM310的通过路径或 输出FTM 310周围的旁路。由于输入FTM 305是数字的，所以扇区路径由输入表来控制。为 了将输入FTM 305设置为通过模式，输入表必须由通过表来替代。将输入FTM 305设置为 通过模式的操作产生跨输入FTM 305的通过路径。通过路径被配置成在不存在路径故障时在扇区输出处提供与输入FTM 305和输 出FTM 310提供的相同的相位。因此，建立了具有多个基站的无线系统，其中，每个基站使 用数字FTM。合并模拟(输出)FTM的扇区输出。因此，在具有损坏的PA的站能够以直接通 过模式操作时，多个站保持以FTM配置操作。表2示出了来自现有FTM的2. 12GHz的相位信息。表2 通过FTM的相移
8 如所能够看到的，输出FTM 310的输出Pl 340处存在172. 7°的额外移动，P2 350 处171.9°的移动以及P3 360上-56.5°的移动。回顾先前的等式，其中Pi = Sizmo,P2 = S2Z\20°,Kp3 = S3Z60"加上以上计算的相移，在输出处所测量的确切相位为P1 = 51Z 一 7.3° ,P2 = S2Z - 68. Γ,且尸3 = S3Z3.5。这些等式表示通过路径将理想地测量到以提供多个基站的最优组合的相位。然 而，应当注意，扇区输出端口处的相位准确度并不像FTM内的相位平衡那样几乎处于临界。 这是由于扇区端口处的相位不平衡将导致不完全合并。然而，即使20°的相位误差也仅会 导致约0. IdB的功率损耗。因此，只要通过路径和FTM路径示出类似的相移对频率，就无需 进行进一步的调整。如果非常期望，则还能够使用收发机上的数字相位调节器来调整路径的每一个的 相位，数字相位调节器没有特别示出。因此，即使被动的通过路径不匹配FTM路径的相移， 也能够通过在前向链路的任何地方使用相位调节器来匹配相位。相位的匹配可以是工厂校 准步骤，并且甚至包括基于频率的相位偏移表。在没有后期FTM合并时，扇区的绝对相位是不重要的。因此，为了将输入FTM 305 有效地重新编程为通过路径，可以用表3中示出的输入表来替代用于配置输入FTM 305的 输入表 表3 重新配置的数字FTM(通过相移等于FTM相移)
现在参考图4，示出了图示图3的FTM对配置的一种示例性操作模式的流程图。流 程图400与一种重新配置图3的FTM矩阵300以在例如PA3 360的发射路径发生故障时实 现最小的数据速率传输损耗的示例性方法。关于图4所描述的步骤和方法能够被编程为在 发射路径315的任何一个上几乎没有或没有发生数据传输的时间期间发生，例如在时分双 工(TDD)信号中的空闲时隙期间发生。在步骤405开始，PA3 360失效。在步骤410，基站150上的控制器165检测到发 射路径故障。该发射故障可能是例如PA3 360完全关闭，或者该故障可能是PA3 360在可 接受的性能水平以下进行操作。在步骤415，控制器165确定矩阵配置300为矩阵对，例如， 一个输入矩阵305与一个输出矩阵310相关联。在没有人工介入的情况下，在步骤420，控 制器165将输出FTM 310切换为通过模式。控制器165通过闭合RF开关335、345、355来 将输出FTM 310切换到通过模式。在步骤425，将输入FTM 305设置为通过模式。控制器165通过用通过表替代输入 表的使用来将输入FTM 305设置为通过模式。步骤420和425的顺序是示例性的。其中将 输入FTM 305设置为通过模式的步骤425可以在控制器将输出FTM 310切换为通过模式的 步骤420之前发生。在该示例中，输入FTM 305和输出FTM 310由于PA3 360故障而被重新配置。扇 区三S3 370不再被发射。然而，扇区一 Sl 375和扇区二 S2 380继续以全功率和全数据传 输速率进行操作。现在参考图5，虽然能使用多于2个的输出矩阵，但是示出了具有与两个输出矩阵 耦合的一个输入矩阵的示例性傅立叶变换矩阵配置。FTM配置500具有一个FTM 502。输 入FTM为数字FTM。该FTM配置还具有第一输出FTM 504和第二输出FTM 506。两个输出 FTM504、506均匹配模拟FTM。矩阵被示为3X3矩阵；然而，本领域技术人员将意识到，能够 使用具有更多输入和输出的更大的NXN矩阵。输入FTM 502接收三个扇区信号，Sl 508、S2 510和S3 512。三个发射路径514将 输入 FTM 502 的输出与放大器 PAll 520、PA12 522、PA13 524、PA21 530、PA22 532 和 PA23 534相连接。将PAll 520、PA12 522和PA13 524的输出连接到第一输出FTM 504的输入。 将PA21530、PA22 532和PA23 534的输出连接到第二输出FTM 506的输入。第一输出FTM 504 具有输出端口 Pll 540、P12 542 和 P13 544。第二 FTM 506 具有输出端口 P21 550、P22 552和P23 554。将第一输出FTM504的输出和第二输出FTM的输出耦合在一起。因此，将 Pll 540与P21 550相耦合，将P12 542与P22 552相耦合，并且将P13 544与P23554相耦 合。将耦合的输出连接到天线560。将第一 RF开关570的一端耦合到PAll 520的输出。将第一 RF开关570的另一 端耦合到Pll 540。将第二 RF开关572的一端耦合到PA12 522的输出。将第二 RF开关 572的另一端耦合到P12 542。将第三RF开关574的一端耦合到PA13 524的输出。将第 三RF开关574的另一端耦合到P13 544。将第四RF开关580的一端耦合到PA21 530的输 出。将第四RF开关580的另一端耦合到P21 550。将第五RF开关582的一端耦合到PA22 532的输出。将第五RF开关582的另一端耦合到P22 552。将第六RF开关584的一端耦 合到PA23 534的输出。将第六RF开关584的另一端耦合到P23 554。现在参考图6，示出了图示图5的FTM配置的一个示例性操作模式的流程图。关于
10图6所描述的步骤和方法可以在发射路径514的任何一个上发生任何数量的数据传输时， 包括几乎没有或没有数据传输时，的时间期间发生。在该示例中，例如PA13 524的发射路 径在步骤605失效。在步骤610，基站150上的控制器165检测到发射路径故障。该故障 可以是例如PA13 524完全关闭，或者该故障可以是PA13 524在可接受的性能水平以下进 行此操作。在步骤615，控制器165确定矩阵配置500是一个输入矩阵502与两个输出矩 阵504、506相关联的矩阵簇。在没有人工介入的情况下，控制器165在步骤620将两个输 出FTM 504,506切换到通过模式。控制器165通过闭合RF开关570、572、574、580、582和 584来将输出FTM 504、506切换到通过模式。在步骤625，输入FTM 502被设置为通过模式。控制器165通过用以上示出的表3 的通过表替代输入表来将输入FTM 502设置为通过模式。步骤620和625的顺序是示例性 的。其中输入FTM 502被设置为通过模式的步骤625可以在控制器将两个输出FTM 504、 506切换到通过模式的步骤620之前发生。在该情况下，输入FTM 502和两个输出FTM 504,506由于PA13524故障而被重新 配置。扇区三S3 512仍然沿着发射路径514、通过PA23 534并且通过第二输出FTM 506来 进行发射。然后，通过P23 554将S3 512发射到天线560。虽然仍然发射S3 512，但是现 在是以降低的功率进行发射。S3 512降低约3dB。然而，扇区一 Sl 508和扇区二 S2 510 继续以全功率和全数据传输速率进行操作。因此，所有三个扇区都仍然操作，其中一个以降低的功率操作。如果“降低”功率 的扇区S3 512在PA故障之前没有以满额定功率进行操作，则FTM放大器180实际上能够 对该扇区S3 512增加其功率。换句话说，第二输出FTM 506的PA23 534能够增加增益，使 得最小化或完全消除所降低扇区的整体功率损耗。因此，在步骤630，计算S3 512的功率要 求以确定S3 512是否以全功率进行操作。如果S3 512没有以全功率进行操作，则在步骤 635中对S3 512的振幅进行调整。现在参考图7和图9，示出了根据本发明的一些实施例的具有相等数目的输入矩 阵和输出矩阵的傅立叶变换矩阵配置的示例。FTM配置700具有相等数目的输入FTM和输 出FTM。图7和图9中示出了具有2个输入FTM和2个输出FTM的FTM配置。能够使用多 于2个的输入FTM以及多于2个的输出FTM。此外，图7和图9所示的示例图示了输入FTM 的数目等于输出FTM的数目。FTM配置700具有第一输入FTM 702和第二输入FTM 704。输入FTM 702、704为 数字FTM。FTM配置700还具有第一输出FTM 706和第二输出FTM 708。输出FTM 706、 708为模拟FTM。在第一输入FTM 702和第一输出FTM 706之间连接具有三个功率放大器 PA11712、PA12 714和PA13 716的三个发射路径710。在第二输入FTM 704和第二输出FTM 708之间连接具有三个功率放大器PA21 722、PA22724和PA23 726的三个发射路径720。输入FTM 702接收三个扇区信号Sll 730、S12 732和S13 734。输入FTM 704接 收三个扇区信号S21 736、S22 738和S23 740。本领域技术人员将意识到，第一输入FTM 702和第二输入FTM 704的扇区信号能够由相同载波或不同载波来发送。这样，能够将第一 载波能够发送到第一输入FTM 702，并且能够将第二载波发送到第二输入FTM706。将PAll 712、PA12 714禾PPA13 716的输出连接到第一输出FTM706的输入。将PA21 722、PA22 724 和PA23 726的输出连接到第二输出FTM 708的输入。Pll 742、P12 744和P13 746是第
11一输出FTM 706的输出端口。P21 752、P22 754和P23 756是第二输出FTM 708的输出端 口。将第一输出FTM 706的输出和第二输出FTM 708的输出耦合在一起。因此，将Pll 742 与P21 752耦合，将P12 744与P22 754耦合，并且将P13 746与P23 756耦合。将耦合的 输出连接到天线760。将第一 RF开关770的一端耦合到PAll 712的输出。将第一 RF开关770的另一 端耦合到Pll 742。将第二 RF开关772的一端耦合到PA12 714的输出。将第二 RF开关 772的另一端耦合到P12 744。将第三RF开关774的一端耦合到PA13 716的输出。将第 三RF开关774的另一端耦合到P13 746。将第四RF开关780的一端耦合到PA21 722的输 出。将第四RF开关780的另一端耦合到P21 752。将第五RF开关782的一端耦合到PA22 724的输出。将第五RF开关782的另一端耦合到P22 754。将第六RF开关784的一端耦 合到PA23 726的输出。将第六RF开关784的另一端耦合到P23 756。RF开关770、772、 774,780,782和784的每一个都提供通过或围绕输出FTM 706和708或其上特定部件的信 号旁路路由。现在参考图8，示出了图示图7的FTM配置的一种示例性操作模式的流程图。关于 图8所描述的步骤和方法能够在发射路径710、720的任何一个上几乎没有或没有发生数据 传输的时间期间发生。在该示例中，在步骤805，例如PA13 716的发射路径失效。在步骤 810，基站150上的控制器165检测到该故障。该故障可以是例如PA13 716完全关闭，或者 该故障可以是PA13 716在可接受的性能水平以下进行操作。在步骤815，控制器165确定 矩阵配置700是两个输入矩阵702、704与两个输出矩阵706、708相关联的矩阵簇。在没有 人工介入的情况下，控制器165在步骤820将两个输出FTM 706、708切换到通过模式。控 制器165通过闭合RF开关770、772、774、780、782和784将输出FTM 706,708切换到通过 模式。在可选实施例中，控制器165通过向每个输出FTM 706、708上的激励器发送信号来 将输出FTM 706,708切换到通过模式。在步骤825，将输入FTM 702、704设置为通过模式。控制器165通过用通过表替代 输入表来将输入FTM 702、704设置为通过模式。然而，由于输出FTM 706、708的输出被合 并，所以不使用表3，而使用新的通过表，表4。步骤820和825的顺序是示例性的。其中输 入FTM702、704被设置为通过模式的步骤825可以在控制器将两个输出FTM706、708切换到 通过模式的步骤820之前发生。两个FTM簇的输出被合并。假设通过路径被施加以零度的相移。因此输入表被重 新配置为与在如以上所描述的输出处测量的相位相匹配。因此，表4中示出了用于重新配 置数字(输入)FTM 702、704的通过表
路径3路径2路径1Sl001 Z 172. 7°S201 Z 171. 9°0S31 Z -56. 5°00
12
表4 重新配置的数字FTM (通过相移等于0)注意，将相移应用于数字FTM参数。该相移可以在前向路径中的任何点或合并点 处被引入。在该情况下，两个输入FTM 702、704和两个输出FTM 706、708由于PA13 716故障 而被重新配置。扇区三S3 734不再能够沿着发射路径710进行发射。然而，在步骤840， 将S13 734从第一输入FTM 702重新设置到第二输入FTM 704的S23 740。因此，仍然发 射S13 734。然而，现在沿着S23 740通过第二输入FTM 704通过发射路径720将S13 734 发射到PA23 726。然后，S13 734以及S23 740通过第二输出FTM 708通过P23 756被发 送到天线760。这样，在步骤830中(在步骤840的重新设置之前)计算S13 734和S23 740 二者的功率要求。虽然仍然发射S13 734，但是现在可能以降低的功率进行发射。也就 是说，只要S23 740没有要求PA23的全功率范围能力，那么S13 713就能够使用可用的净 空(headroom)来增加功率。这可以导致0至三(3) dB之间的S13 734上的功率下降。因 此，在第二输入FTM 704之前，在步骤835中调整S13 734和S23 740的振幅。然而，扇区 一 Sll 730和扇区二 S12 732继续以全功率和全数据传输速率进行操作。此外，所有三个 扇区信号S21 736、S22 738和S23 740继续以全功率和全数据传输速率进行操作。因此，每个输入FTM 702、704的所有三个扇区仍然进行操作，其中一个以可能降 低的功率操作。如果“降低”功率的扇区S13 723初始没有以满额定率功率操作，则数字控 制器能够相应地提高S13 723的功率。因此，最小化或完全消除了对该降低的扇区的功率。 在可选实施例中，除了调整S13 734的功率之外，调整第二矩阵簇(第二输入FTM 704和第 二输出FTM 708)的放大器726的增益。现在参考图10，示出了图示图9的FTM配置的一种示例性操作模式的流程图。关 于图9所描述的步骤和方法能够在发射路径710、720的任何一个上几乎没有或没有发生数 据传输的时间期间进行。在该示例中，在步骤905例如PA13 716的发射路径失效。在步骤 910，基站150上的控制器165检测到该故障。该故障可能是例如PA13 716完全关闭，或者 可能是PA13 716在可接受的性能水平以下进行操作。在步骤915，控制器165确定矩阵配 置700是两个输入矩阵702、704与两个输出矩阵706、708相关联的矩阵簇。在没有人工介 入的情况下，控制器165在步骤920将第一输出FTM 706切换到通过模式。应当注意，仅将 与失效的PA13 716相关联的输出FTM 706切换到通过模式。控制器165通过闭合RF开关 770、772和774将输出FTM 706切换到通过模式。在可选实施例中，控制器165通过向输出 FTM 706上的激励器发送信号来将输出FTM 706切换到通过模式。在步骤925，将输入FTM 702设置为通过模式。应当再次注意，仅将与失效的PA13 716相关联的输入FTM 702切换到通过模式。控制器165通过用以上所示的表4的通过表 替代输入表来将输入FTM 702设置为通过模式。步骤920和925的顺序是示例性的。其中 将输入FTM702设置为通过模式的步骤925可以在控制器将输出FTM 706切换到通过模式 的步骤620之前发生。在该实施例中，由于PA13 716的故障而仅重新配置与失效的PA13716相关联的第 一输入FTM 702和第一输出FTM 706。扇区三S13 734不再能够沿着发射路径710进行发 射。在步骤930中计算S13 734和S23 740的功率要求。然而，在步骤940，将S13 734从 第一输入FTM 702重新设置到第二输入FTM 704的S23 740。因此，仍然发射S13 734仍然
13能够传送。然而，现在通过由第二输入FTM 704和第二输出FTM 708形成的矩阵簇发射S13 734。由于第二输入FTM 704和第二输出FTM708没有被切换到通过模式，所以S13 734将 再次服从以上所示的等式1-6。通过将S13 734重新设置到第二输入FTM 704和第二输出 FTM 708的第二 FTM矩阵簇，在步骤935中，如果所有四个扇区载波S13 734、S21 736、S22 738和S23 740都以全功率运行，则所有三个放大器路径722、724和726的增益都可能需要 被降低高达1.25dB。如果所有四个扇区载波S13 734、S21 736、S22 738和S23 740没有 如在大多数系统中那样以全功率运行，则可能不要求增益有所改变，并且在天线输出处的 扇区载波的任何一个的输出功率中没有差异。注意，作为以上所提到的降低三个放大器的 增益，能够替代地通过降低所提到的四个扇区载波的振幅来获得相同的效果。第二 FTM簇的输入和输出FTM 704、708保持不变。第一输入和输出FTM703、706的 通过路径的绝对相位必须在合理范围内匹配第二 FTM簇的FTM输出的绝对相位。如先前所 提到的，可以通过构建通过路径以匹配FTM路径相位或者通过调整第一 FTM簇的前向链路 路径中一些位置的相位来实现该相位匹配。所有三个扇区都将进行操作，并且仍然保持了 FTM的益处。实际上，如果所发射的数据使得扇区载波没有处于满额定功率，则能够在第二 输入FTM 704之前对任何一个载波信号(S13 734、S21 736、S22 738和S23 740)进行增益 调整，或者对第二矩阵簇(第二输入FTM 704和第二输出FTM 708)的所有发射路径进行增 益调整，使得当由移动手持式电话接收时天线外的扇区载波的任何一个都没有功率变化。 因此，如果在将S13 734重新设置到第二输入FTM 704之后，合并的S13 734、S21 736、S22 738和S23 740的功率要求没有超出发射路径功率放大器PA23 726、PA22 724和PA21722 的额定功率，则无需进行增益调整。然而，如果合并的S13 734、S21 736、S22 738和S23 740的功率要求超出了发射路径功率放大器PA23 726、PA22 724和PA21 722的额定功率， 则能够调整S13 734的振幅，调整S13 734和S23 736 二者的振幅，能够调整S13 734、S21 736、S22 738和S23 740的振幅，或者能够调整所有三个发射路径PA 722,724或736或者 所有三个发射路径720的增益。在以上说明书中，已经描述了本发明的特定实施例。然而，本领域技术人员将意识 到，能够不背离如以下权利要求中所给出的本发明的范围的情况下进行各种修改和变化。 因此，该说明书和附图应当以说明而不是限制的含义来看待，并且所有这样的修改都意在 被包括在本发明的范围之内。益处、优点、对问题的解决方案以及能够使得任何益处、优点 或解决方案发生或变得更为突出的任何(多个)元素都不应被理解为是任何或全部权利要 求的关键、必要或实质性特征或要素。本发明仅由所附权利要求来限定，包括在本申请未决 期间所进行的任何修改以及如所提出的那些权利要求的所有等同形式。
1权利要求
一种在无线通信网络中在发射路径故障发生之后降低数据传输损耗的方法，所述无线通信网络包括基站配置，所述基站配置包括至少一个数字傅立叶变换矩阵和至少一个模拟傅立叶变换矩阵，每个数字傅立叶变换矩阵和模拟傅立叶变换矩阵都包括第一、第二和第三扇区信号路径，并且包括每个数字傅立叶变换矩阵和每个模拟傅立叶变换矩阵之间的第一、第二和第三发射路径，所述信号路径的每一个分别包括第一、第二和第三增益，并且分别包括第一、第二和第三相位，所述方法包括由控制器来检测来自第一数字傅立叶变换矩阵和第一模拟傅立叶变换矩阵之间的发射路径的信号的振幅的降低；由所述控制器通过用通过表的使用替代输入表的使用来将所述第一数字傅立叶变换矩阵重新配置为通过模式；以及由所述控制器将所述第一模拟傅立叶变换矩阵重新设置为通过模式；将所述第一模拟傅立叶变换矩阵的输出与第二模拟傅立叶变换矩阵的输出相耦合；以及发射所耦合的输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述控制器进行重新设置包括从所述控制器 向所述第一模拟傅立叶变换矩阵发送切换信号，以电子地发起将所述第一模拟傅立叶变换 矩阵的第一、第二和第三扇区信号路径中的每一个分别切换为在所述第一模拟傅立叶变换 矩阵的每一个第一、第二和第三输入和所述第一模拟傅立叶变换矩阵的每一个第一、第二 和第三输出之间的直接信号路径连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基站配置进一步包括所述第一模拟傅立叶变换矩阵和所述第二模拟傅立叶变换矩阵；具有在所述数字傅 立叶变换矩阵和所述第一模拟傅立叶变换矩阵之间的第一、第二和第三发射路径以及在所 述数字傅立叶变换矩阵和第二模拟傅立叶变换矩阵之间的第四、第五和第六发射路径，所 述发射路径分别具有第一、第二、第三、第四、第五和第六增益，并且分别具有第一、第二、第 三、第四、第五和第六相位；以及由所述控制器将所述第二模拟傅立叶变换矩阵重新设置为通过模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基站配置包括相等数目的数字傅立叶变换矩阵和模拟傅立叶变换矩阵，每一个都具有第一、第二和 第三扇区并且具有在所述数字傅立叶变换矩阵和所述模拟傅立叶变换矩阵之间的第一、第 二和第三发射路径，所述发射路径分别具有第一、第二和第三增益，并且分别具有第一、第 二和第三相位。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，具有振幅降低的信号是第一载波信号上的扇区 信号，并且其中，所述方法进一步包括将所述扇区信号从所述第一数字傅立叶变换矩阵传 送到第二数字傅立叶变换矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述控制器进行重新配置进一步包括重新配置 第二数字傅立叶变换矩阵；并且其中，所述控制器进行重新设置进一步包括重新设置第二模拟傅立叶变换矩阵。
7.一种在无线通信网络中用于在功率放大器故障发生之后降低数据传输损耗的系统， 所述系统包括2基站配置，所述基站配置包括发射机，所述发射机包括至少一个数字傅立叶变换矩阵 和至少一个模拟傅立叶变换矩阵；所述至少一个数字傅立叶变换矩阵和所述至少一个模拟傅立叶变换矩阵之间的多个 发射路径；其中，所述多个发射路径中的每一个包括用于在所述发射路径中放大扇区信 号的功率放大器；通过开关，所述通过开关在所述至少一个模拟傅立叶变换矩阵上； 数据库，所述数据库用于存储所述至少一个数字傅立叶变换矩阵的配置表； 控制器，所述控制器被编程为执行下述步骤 确定所述发射路径中的一个中存在故障；利用通过表来更新所述至少一个输入数字傅立叶变换矩阵的输入表；以及 将至少一个输出模拟傅立叶变换矩阵重新配置为通过模式。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述发射机进一步包括一个数字傅立叶变换矩 阵、第一模拟傅立叶变换矩阵和第二输出模拟傅立叶变换矩阵。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述发射机进一步包括相等数目的数字傅立叶 变换矩阵和模拟傅立叶变换矩阵。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器通过向所述模拟傅立叶变换矩阵发 送信号来重新配置所述输出模拟傅立叶变换矩阵。全文摘要
一种用于维持一组傅立叶变换矩阵之间的数据速率传输的基站发射机，具有数字傅立叶变换矩阵(FTM)、模拟FTM以及其间的多个发射路径。在功率放大器故障发生期间，该方法包括检测功率放大器(PA)的故障；以及将数字FTM和模拟FTM重新配置为通过模式。
文档编号H04B7/005GK101904108SQ200880120951
公开日2010年12月1日 申请日期2008年11月17日 优先权日2007年12月17日
发明者小勒罗伊·A·普莱梅尔, 罗纳德·L·波尔科 申请人:摩托罗拉公司