用于中继无线电信号的无线电系统和方法

专利名称：用于中继无线电信号的无线电系统和方法
技术领域：
本发明的领域涉及用于中继无线电信号的无线电系统。本发明的领域还涉及用于中继无线电信号的方法。此外，本发明的领域涉及允许工厂制造用于中继无线电信号的无线电系统的计算机程序产品和允许处理器执行用于中继无线电信号的方法的计算机程序

背景技术：
移动通信网络的使用在过去十年中极大增长。移动通信网络的运营商已增加基站的数量以便满足移动通信网络的用户对服务的增长的需求。基站通常包括用于中继无线电信号的无线电系统，该系统包括软件和硬件组件。无线电信号通常被中继到移动通信网络的蜂窝中。移动通信网络的运营商希望降低基站的成本。一种选择是将无线电系统实现为天线嵌入式无线电系统。用天线嵌入式无线电系统，无线电系统的一些硬件部件可以实现在芯片上。天线嵌入式无线电系统因此可以降低基站的成本。将无线电系统实现为天线嵌入式无线电系统减少了容纳基站硬件组件所需的空间。当实现包括芯片的天线嵌入式无线电系统时，无线电系统正常操作期间的功耗显著降低。值得关注的是在用户数量增加的前提下向移动通信网络的单个用户提供可靠的服务质量。已提出若干种技术以便处理移动通信网络中增加的用户数量。若干种技术中的一个包括波束成形能力，以便在不同方向上引导由无线电系统中继的波束以提高移动通信网络蜂窝内的服务覆盖率。波束成形技术依赖于活动天线系统的若干天线元件之间定义的相位和振幅关系。需要进行发送路径和接收路径的校准以提供波束之间定义的相位和振幅关系。该校准允许估计沿着无线电系统的发送路径累积的相位和振幅偏差。类似地，该校准包括估计沿着无线电系统的接收路径累积的相位和振幅偏差。该校准还可以包括确定将消息信号从数字无线电接口传输到天线元件以进行中继所需的传输时间。在第二步骤中，可以校正沿着发送路径累积的相位和振幅偏差。适当的相位和振幅改变可以施加于单个发送路径以得出无线电系统的单个发送路径之间定义的相位和振幅关系，以便允许执行波束成形技术。对无线电系统的发送路径施加相位和振幅改变高度依赖于无线电系统的传输特性为线性。通常，在发送路径内使用的放大器会造成发送路径的传输特性中的非线性。模拟预失真或数字预失真是用于校正发送路径的非线性的已知方法。值得关注的是在施加相位和振幅改变之前提供数字预失真。由于在传输路径的传输特性中有显著的非线性，相位和振幅改变不能产生波束成形技术所需的定义的相对相位和振幅关系。相位和振幅改变及数字预失真的校准需要反馈路径。在两种情况下都使用反馈路径以便估算无线电信号在沿着发送路径进行中继时发生的任何改变。这对由无线电系统中继的校准信号以及载荷信号均执行。现有技术公开了将两个不同的反馈路径用于相位和振幅改变及数字预失真的校准。这需要时间，且更快更高效地校准无线电系统将是有利的。两个不同的反馈路径要求系统内有额外的复杂性，希望尽可能地降低这种复杂性。

发明内容
根据本发明的用于中继无线电信号的无线电系统包括至少一个发送路径、数字预失真单元、校准单元和反馈路径。该至少一个发送路径适用于转发载荷信号作为发送信号。该数字预失真单元适用于对载荷信号施加数字预失真以用于线性化无线电系统的传输特性。该校准单元适用于向该至少一个发送路径施加相位和振幅改变。该反馈路径用于反馈反馈信号。该反馈路径由数字预失真单元和校准单元共同使用。该反馈信号适用于更新相位和振幅改变及数字预失真中的至少一个。应理解，本发明提供的反馈信号可以在本发明的无线电系统中同时使用以更新相位和振幅改变及数字预失真。应理解，该无线电系统是相对于无线电系统内部的非分组式信号描述的。处理分组式无线电信号的无线电系统在美国专利申请12/416,6 号中公开。应理解，该无线电系统不需要用于生成校准信号的校准信号发生器。相位和振幅改变或数字预失真的更新都不需要校准信号。应理解，可以使用相关(correlation)，即无线电系统的载荷信号和反馈信号的相关技术，来调适相位和振幅改变及数字预失真中的至少一个。用基本上在相同频率范围内的反馈信号和载荷信号执行载荷信号和反馈信号的相关。通常该相关将在该无线电系统的基带中执行。没有任何限制，该相关可以在该无线电系统的基带和该无线电系统的传输频带之间的任何其它中间频率上执行。术语“中继”如本文所用应视为包括无线电信号的发送以及接收。无线电信号的接收通常称为Rx。无线电信号的发送通常称为Τχ。本文所述的无线电系统允许减少更新数字预失真以及校准相位和振幅改变所需的硬件组件，因为不需要校准信号发生器。校准的速度也显著增加。在又一方面，本发明涉及用于中继无线电信号的方法。该方法包括提供载荷信号并向该载荷信号施加数字预失真。该方法还包括向发送路径中的至少一个施加相位和振幅改变。该方法还包括沿着至少一个发送路径转发该载荷信号作为发送信号。根据该方法，将耦合发送信号中选择的一个作为反馈信号反馈。该方法还包括响应于反馈信号更新数字预失真。此外该方法包括响应于反馈信号更新相位和振幅改变。
本发明还提供用于制造根据本发明的无线电系统的计算机程序产品。在又一方面，本发明提供用于执行根据本发明的方法的计算机程序产品。


图1示出根据本发明的无线电系统。
图2示出根据本发明的无线电系统的另一方面。
图3示出根据本发明的无线电系统的又一方面。
图4示出根据本发明的包括功率检测器的无线电系统。
图5示出根据本发明的包括常规模数转换器和常规数模转换器的无线电系统。
图6示出为每个发送路径提供反馈路径的无线电系统的又一方面。
图7示出包括两组耦合器的无线电系统的一个方面。
图8示出包括两组耦合器的无线电系统的变体。
图9示出根据本发明的校准更新模块的详细视图。
图10示出根据本发明的数字预失真更新模块的详细视图。
图Ila示出根据本发明的用于中继无线电信号的方法的流程图。
图lib示出图示转发载荷信号的步骤的流程图。
图Ilc示出图示反馈耦合发送信号中选择的一个的步骤的流程图。
图Ild示出图示更新数字预失真的步骤的流程图。
图lie示出图示更新相位和振幅改变的步骤的流程图。
具体实施例方式现基于附图对本发明进行描述。应理解，本文描述的本发明的实施方案和各方面只是实例且不以任何方式限制权利要求的保护范围。本发明由权利要求及其等同方案所限定。还应理解，一方面的特征可以和另一方面的特征组合。图1示出无线电系统1。将载荷信号10转发到无线电系统1。通常，该载荷信号10具有包括同相分量I和正交分量Q的形式。将该载荷信号10转发到现有技术中已知的数字无线电接口(DRI，digital radiointerface)。该数字无线电接口可以在本发明的一个非限制性方面中根据开放式基站架构倡议标准(OBSAI，open base stationarchitecture initiativestandard)实现。校准单元200适用于向载荷信号10施加振幅和相位改变210-1，210-2，...，210-N。数字预失真单元300设置在无线电系统1中。数字预失真单元300适用于向载荷信号10施加数字预失真310-1,310-2，...，310_N。数字预失真310-1,310-2，...，310-N也可以简称为DPD。无线电系统1包括至少一个发送路径70-1,70-2, . . . ,70-No图1中仅示出发送路径70-1，70-2，. . .，70-N中的三个。显然可以想到任何其它数量的发送路径70-1，70-2，... , 70-N。通常，发送路径70-1,70-2,... , 70-N结束于天线元件60-1，60-2，...，60-N。发送路径70_1，70_2，. . .，70-N适用于沿着发送路径70-1，70-2，. . .，70-N中继载荷信号10作为发送信号75-1，75-2，. . .，75-N。天线元件60-1，60-2，...，60-N可以是仅用于发送的天线元件。作为替代或补充，天线元件60_1，60-2，. . .，60-N可以是用于发送和接收的天线元件。在本发明的该方面仅示出了发送路径70-1，70-2，...，70-Ν。无线电系统1可以与现有技术中已知的接收系统组合。未示出接收系统，但其应包括接收路径Rx-1，Rx-2, ... , Rx-N。使用数模转换器20-1，20-2，. . ·，20-N沿着发送路径70-1，70-2，. . ·，70-N对发送信号75-1，75-2，...，75-N进行数模转换。如图1所示，数模转换器20-1，20-2，· . ·，20-N可以包括西格玛德塔数模转换器(sigma deltadigital to analogue converter)。西格玛德塔数模转换器20-1，20-2，...，20-N不需要用于对发送信号75-1,75-2, . . .，75-N进行上变频和滤波的上变频器25-1，25-2，· · ·，25-N(参见图5)。提供放大器30-1,30-2,...,30-N以用于放大发送信号75-1，75-2，...，75-N。提供滤波器40-1，40-2，...，40-N以用于分离发送路径70-1，70-2，· · ·，70-N与接收路径Rx-I，Rx-2, · · ·，Rx-N。如图1至8所示，滤波器40-1，40-2，...，40-N可以实现为双工滤波器。滤波器40-1，40-2，...，40-N适用于消除在无线电系统1的传输频带之外的任何信号分量。为了允许无线电系统1的校准，将部分发送信号75-1，75-2，. . .，75-N反馈到校准单元200。本发明提供耦合器50-1，50-2，...，50-N以提取发送信号75-1，75-2. ..，75-N的部分作为耦合发送信号90-1，90-2，· · ·，90-N。耦合发送信号90-1,90-2,.. ·，90-N的反馈允许确定在沿着发送路径70-1，70-2，· · ·，70-N传输的单个的发送信号75-1,75-2,.. ·，75-N之间累积的相位和振幅偏差。耦合发送信号90-1，90-2，... , 90-N的反馈还允许施加于载荷信号10的数字预失真310-1，310-2，...，310-N的更新。在现有技术中，将两个不同的反馈路径用于耦合发送信号90-1，90-2，. . .，90_N的反馈。第一反馈路径用于向校准单元200提供反馈，第二反馈路径用于向数字预失真单元300提供反馈。本发明提供反馈路径400，其既可用于振幅和相位改变210-1，210-2，...，210-N的校准，又可用于数字预失真310-1，310-2，... , 310-N的更新。校准更新单元240使用反馈路径400，更具体地使用沿着反馈路径400中继的信号，以便更新施加于载荷信号10的相位和振幅改变210-1，210-2，...，210-N。数字预失真更新模块340使用反馈路径400，更具体地使用沿着反馈路径400中继的信号，以便校准将施加于载荷信号10的数字预失真310-1，310-2，··· ，310-N。耦合器50-1，50-2，...，50-N适用于从发送路径70-1，70-2，...，70-N中提取耦合发送信号90-1，90-2，· · ·，90-N。开关100适用于转发耦合发送信号90-1,90-2, · · ·，90-N中选择的一个到反馈路径400中。反馈路径400包括衰减器110。此外，反馈路径400包括模数转换器120。该模数转换器120形式为西格玛德塔模数转换器。应理解，无线电系统1不需要现有技术中所使用的校准信号发生器。无线电系统1将载荷信号10用于校准相位和振幅改变210-1，210-2，. . .，210-N并用于更新数字预失真 310-1，310-2， ... ，310-N。图1示出开关100用于选择耦合发送信号90-1，90-2，. . .，90-N中选择的一个作为反馈信号90F。反馈信号90F沿着反馈路径400传输。本领域技术人员应理解，开关100可以由组合器(未示出)替代。组合器的使用可能需要结合开关和/或衰减器(未示出)以便抑制耦合发送信号90-1，90-2，. . .，90-N中选择的至少一个。开关100的位置由校准单元200和数字预失真单元300控制。换言之，校准单元200和数字预失真单元300知道耦合发送信号90-1，90-2，. . .，90-N中的哪一个将被沿着反馈路径400转发到校准更新模块240和预失真更新模块340。
图2示出无线电系统1的又一方面。除了已参考图1描述的特征，在图2所示的又一方面提供滤波器190-1，190-2，· · ·，190-N。在耦合器50-1,50-2, · · ·，50-N放置于天线元件60-1，60-2，...，60-N附近时，滤波器190-1，190-2，. . .，190-N值得关注。滤波器190-1，190-2，... , 190-N可以有助于抑制干扰发送信号75-1,75-2, · · ·，75-N的任何信号分量。可以想到，耦合器50-1，50-2，...，50-N也耦合到不源于其各自的天线元件60-1，60-2，. . ·，60-N而是来自天线元件60-1，60-2，. . ·，60-N中相邻的一个天线元件的信号。此外，耦合器50-1，50-2，· · ·，50-N可以耦合到由天线元件60-1，60-2，· · ·，60-N接收的无线电信号。在校准发送路径70-1，70-2，. . .，70-N时或更新无线电系统1的数字预失真310-1，310-2，...，310-N时，接收的无线电信号不值得关注。因此，有利的是提供滤波器190-1，190-2，··· ，190-N。图3示出无线电系统1的又一方面。上文提及的无线电系统1的元件具有类似的参考标号。在图3所示的方面中，滤波器190-1,190-2，...，190-N移至开关100下游。为了减少所使用的滤波器190-1，190-2，..., 190-N的数量，这种设置值得关注。同时可能需要图3中的滤波器190以结合如图2所示的滤波器190-1，190-2，. . .，190-N的所有滤波特性。图4示出无线电系统1的又一方面。图4的无线电系统1附加地结合分路器(splitter) 450。该分路器450位于耦合器50_1，50_2，. . .，50-N中的一个的下游。图4中仅示出了分路器450中的一个。可以提供一个以上的分路器450，没有任何限制。本领域技术人员应理解，可以提供一个以上的分路器450和功率传感器500。该分路器450将部分选择的耦合发送信号90-1，90-2，. . .，90-N转发到功率检测器500。该功率检测器500可以实现为二极管或任何其它适合的RF功率检测器。该功率检测器500允许测量和/或更新由与选择的耦合发送信号90-1，90-2，. . ·，90-N相关的发送路径70-1，70-2，. . ·，70-N中继的发送功率水平。本领域技术人员应理解，提供一个以上的分路器450和功率传感器500将提供冗余的功率监视和发送功率水平更新。具体地，该功率检测器500允许测量部分95的发送功率水平。可以降低与部分95相关的发送路径70-1，. . ·，70-N的功率水平。在降低该发送路径70-1，70-2，. . ·，70-N的功率水平时，需要基本上已知与部分95相关的发送路径70-1，70-2，...，70-N、耦合器50-1，50-2，. . .，50-N及分路器450的衰减特性和/或增益改变特性。在图4中，部分95相关于发送路径70-N。具有已知发送功率水平的信号可以允许测量与部分95相关的发送路径70-1，. . ·，70州、耦合器50-1，50-2，.. ·，50-N及分路器450的不同的增益改变和衰减特性。这种信号例如可以在制造无线电系统1期间提供，特别是允许对与部分95相关的发送路径70-1，70-2，· · ·，70-N的功率水平进行校准。应理解，该功率检测器500还允许监视和测量与部分95不相关的发送路径70-1，70-2，. . . 70-N的发送功率水平。更准确地，功率检测器500允许测量发送路径70_1，70-2，. . .，70-N之间的相对发送功率水平比率。在测量发送路径70-1，70-2，. . . 70-N的相对发送功率水平比率时，校准单元200和/或校准更新模块240可以使用从反馈信号90F和/或模数转换器120之后的基带反馈信号90B导出的发送功率水平。为了基于反馈信号90F和/或基带反馈信号90B确定发送功率水平，需要基本上已知发送路径70-1, · · ·，70-N、耦合器50-1，50-2，· · ·，50-N、开关100、分路器450、衰减器110及模数转换器120的增益和衰减特性。图5在又一方面中示出无线电系统1。图1至4所示的方面示出实现为西格玛德塔转换器的数模转换器20-1，20-2，. . .，20-N和模数转换器120。没有任何限制，可以使用常规的数模转换器20-1，20-2，..., 20-N和常规的下变频器120，如图5所示。常规的数模转换器 20-1，20-2，. . ·，20-N 需要上变频器 25-1，25-2，. . ·，25-N。上变频器 25-1，25-2，. . ·，25-N还可以包括滤波能力。类似地，常规的模数转换器120需要下变频器125。下变频器125也可以附加地包括滤波能力。相对于图1至4，图5所示的设计上的差别反映出现有技术中已知的西格玛德塔转换器的特征。西格玛德塔转换器相应地不需要上变频器25-1，25-2，· · ·，25-N 或下变频器 125。图6示出根据本发明的无线电系统1的又一方面。总体上，在制造无线电系统1时提供多个反馈路径400-1，400-2，400-N更加昂贵。在图6中，示出了根据图1至5描述的无线电系统1的N个实例1-1，1-2，. . .，1-N。图6中的无线电系统1的N个实例中的每个具有单个发送路径70-1，70-2，· · ·，70-N和单个反馈路径400-1，400-2，· · ·，400-N。在以高水平的集成实现无线电系统1时，提供无线电系统1的多个实例更加高效。该高水平的集成可以出现在室内系统中。以高水平的集成复制完整发送路径70-1，70-2，70-N和反馈路径400-1，400-2，. . .，400-N，即完整的N个无线电系统1的实例1-1,1-2，..., 1-N，成本更低且更简单。显然，对于图6所示的方面，不需要提供开关100。对于如上所述的无线电站1的所有方面，假设滤波器40-1，40-2，. . .，40_N包括在发送方向上在频谱上足够宽的滤波特性，以允许更新数字预失真310-1,310-2，. . .，310-N所需的所有边带互调制失真信息可靠地工作。在这一方面，在很多情况下，滤波器40-1，40-2，. . .，40-N的滤波特性可能并非在频谱上足够宽。图8示出在实现滤波器40-1，40-2，... , 40-N的滤波特性如上所述在频谱上不够宽时，无线电系统1值得关注的一个方面。图8所示的该方面包括在发送方向上设置在滤波器40-1，40-2，· · ·，40-N之前的第一组耦合器50a-l,50a-2, · · ·，50a_N。该第一组耦合器50a-l，50a_2，. . .，50a_N 允许提取第一组耦合发送信号 90a_l，90a_2，. . .，90a_N。该第一组耦合发送信号90a-l，90a-2，...，90a_N反映放大器30-1，30-2，. . .，30-N的输出。第二组发送信号90b-l，90b-2，· · ·，90b-N反映由天线元件60-1,60-2, · · ·，60-N中继的发送信号75-1，75-2，...，75-仏开关100 (如图1至6所示)已由包括一个输出端子和2N个输入端子的开关101替代。因此，对于发送路径70-1，70-2，...，70-N中的每个，可以转发第一组耦合发送信号90a-l，90a-2，. . .，90a_N中选择的一个或者第二组耦合发送信号90b_l，90b-2，. . .，90b-N中选择的一个。第一组耦合发送信号90a-l，90a-2，. . .，90a_N用于更新数字预失真310-1，310-2，...，310-N。第二组耦合发送信号90b_l，90b_2，. . .，90b_N用于校准相位和振幅改变210-1，210-2，· · ·，2IO-N。图8示出相对于图7描述的无线电系统1的方面的变体。在图8中，为发送路径 70-1，70-2···，70-N 中的每个设置开关 S-l，S-2，· · ·，S-N。开关 S_l，S-2，· · ·，S-N 允许对于发送路径70-1，70-2，. . .，70-N中的每个，单独地在第一组耦合发送信号90a_l，90a-2，· · ·，90a-N和第二组耦合发送信号90b_l，90b_2，· · ·，90b_N之间进行切换。应理解，包括N个入口的开关100足够用于如图8所示的无线电站1。通常，开关S-I，S-2，...，
10S-N的定位非常接近天线元件70-1，70-2，. . .，70-N，且因此可以与校准单元200、数字预失真单元300、校准更新单元240和数字预失真更新单元340具有一定距离。提供开关S-I, S-2，· · ·，S-N,因此可以使得从第一和第二组耦合器 50a-l，50a-2，· · ·，50a_N、50b_l，50b-2，. . .，50b-N到开关100、101的线的长度减半且因此使得反馈路径400减半。无线电系统1只需要线路的一半长度，且因此能够更加低成本地制造。作为非限制性实例，该线可以包括同轴电缆、光纤链路、微带(micro strips)等。图9更详细地示出校准更新单元M0。向校准更新单元240提供载荷信号10并将可变延时241增加到载荷信号10。可变延时241例如可以补偿载荷信号10沿着发送路径70-1，70-2，...，70-N传输和反馈路径400的长度所需的时间。将该(延迟的)载荷信号10转发到分路器M3，该分路器将(延迟的)载荷信号10分解为同相分量I和正交分量Q。将(延迟的)载荷信号10的同相分量I转发到第一相关器Mfe。将(延迟的)载荷信号10的正交分量Q转发到第二相关器对恥。该第一和第二相关器Mfe和对恥适用于导出发送信号90-1，90-2，90-Ν和(延迟的)载荷信号10之间的发送偏差90T。更准确地，第一相关器Mfe和第二相关器对恥用图1至6所示注入载荷信号10中的基带反馈信号90B对(延迟的)载荷信号10的同相分量I和正交分量Q进行相关。校准更新单元240还包括延时估计器M2。该延时估计器242适用于估计载荷信号10和由无线电系统1中继的发送信号75-1，75-2，. . .，75-N之间的延时。由延时估计器242估计的延时提供载荷10到达数字无线电接口直到对应的发送信号75-1，. . .，75-N由天线元件60-1，60-2，...，60-N中继所需的发送时间的测量。还使用延时估计器M2以便给出可变延时Ml的第一估计，在用反馈信号90F对(延迟的)载荷信号10的同相分量I和正交分量Q进行相关之前需要将该可变延时增加到载荷信号10。较方便地，使用数模转换器120下游的基带校准信号90B(参见图1至8)执行该相关。同样也可以在中间频率执行该相关。使用该中间频率要求根据需要在中间频率提供反馈信号和载荷信号10两者或适当地将其上变频或下变频到该中间频率。校准更新单元240还包括转换器模块M8。该转换器模块248将以同相分量I和正交分量Q形式提供的发送偏差90T转换为包括相位偏差和振幅偏差的极坐标形式的发送偏差90T。以极坐标形式表示的发送偏差90T提供沿着无线电系统1的发送路径70-1，70-2，. . .，70-N和反馈路径400累积的相位和振幅偏差。应注意，对于与从耦合器50-1，50-2，. . .，50_N传输到开关100并沿着发送路径400到达校准更新单元240和/或数字预失真更新单元340的耦合发送信号90_1，. . .，90-N相关的部分发送偏差90，可能需要校正发送偏差90T。显然，无线电系统1的该设计允许估计与沿着发送路径70-1，70-2，· · ·，70-N中继的发送信号75-1, · · ·，75-N的中继不相关的发送偏差。通常，无线电系统1连接到一组两个或多个天线元件60-1，60-2，. . .，60_N，从而可以提供单个的发送路径70-1，70-2，. . .，70-N之间定义的相位和振幅关系。单个的发送路径70-1，70-2，...，70-N之间定义的相位和振幅关系为现有技术中已知的技术所需，这样的技术诸如波束成形、波束倾斜、到达方向(DoA)检测。无线电系统1适用于执行这些技术。由校准更新模块240确定的发送偏差90T可以作为基础以便应用相位和振幅改变210-1，210-2，· · ·，210-N以得出单个的发送路径70-1，70-2，· · ·，70-N之间定义的相位和振幅关系。图10示出数字预失真更新模块340，其用于更新施加于载荷信号10的数字预失真310-1,310-2，...，310-N。数字预失真310-1，310-2，...，310-N通常由存储多项式系数的表来表示，该多项式系数反映出发送路径70-1，70-2，...，70-N的非线性。在图1至8中，对发送路径70-1，70-2，...，70-N中的每个提供预失真310-1，310-2，...，310-N中的一个。然而，可以向发送路径70-1，70-2，...，70-N中的一个以上提供数字预失真310-1，310-2，. . .，310-N中的单独一个。本领域技术人员应理解，向发送路径70-1，70-N中的每个提供数字预失真310-1，310-2，. . .，310-N中的一个允许向无线电系统1提供更加灵活的数字预失真310-1，310-2，...，310-N。因此，以数字预失真310-1，310-2，...，310-N的灵活性为代价，向发送路径70-1，70-2，. . .，70-N中的一个以上提供数字预失真310-1，310-2，. . .，3IO-N中的单个可以降低系统复杂性。数字预失真的概念在现有技术中是已知的且不在此赘述。在任何发送路径70-1，70-2，. . ·，70-N 中，通常是放大器 40-1，40-2，. . ·，40-N 造成发送路径 70-1，70-2，. . ·，70-N的传输特性中的非线性。数字预失真的概念向沿着发送路径70-1，70-2，. . .，70-N中继的载荷信号10提供“反向非线性(inverted non-linearity) “反向非线性”将校正沿着发送路径70-1，70-2，...，70-N累积的非线性。因此，数字预失真的概念允许校正由放大器40-1,40-2,.. ·，40-N引起的非线性。结果，数字预失真310-1，310-2，. . ·，310-N有助于线性化无线电系统的传输特性1。图10示出数字预失真更新模块340。数字预失真更新模块340更新表示数字预失真310-1，310-2，...，310-N的系数。数字预失真更新模块340接收载荷信号10和基带反馈信号90B。没有任何限制，可以使用在无线电系统1的基带频率和传输频带之间的中间频率IF内的一种版本的载荷信号10。比较器342比较载荷信号10和基带反馈信号90B。载荷信号10要求至少一部分非零平均值以用于数字预失真310-1,310-2，. . .，310-N的更新，因为数字预失真310-1，310-2，... , 310-N的更新包括在反馈信号90B的多个样本上进行平均。当然，合理的假设是在更新数字预失真310-1,310-2，...，310-N时使得该载荷信号10包括部分非零平均值。载荷信号10和基带反馈信号90B之间的比较可以包括对载荷信号10和基带反馈信号90B进行相关，如参考图9中的校准更新模块240所述。如上所述，可以使用在无线电系统1的基带频率和传输频带之间的中间频率IF内的一种版本的载荷信号10。通常，该比较器342提供载荷信号10和基带反馈信号90B之间的差异344。该比较器342实际上可以导出进入无线电系统1时的载荷信号10和已传输通过发送路径70-1，70-2，. . .，70-N和反馈路径400之后的基带反馈信号90B之间的差异344。相位和振幅改变210-1,210-2，. . .，210-N的校准和数字预失真310-1，310-2，...，310-N的更新不干扰无线电系统1的正常操作。差异344包括在无线电系统1的频率范围上的振幅差异。应理解，在比较载荷10和基带反馈信号90B时，振幅差异表示在基带中。同样，该比较可以没有任何限制地在任何其它中间频率IF中执行。基带中的振幅差异将表示无线电站1的传输频带中的振幅差异。反相模块346对由比较器342提供的该差异347进行反相。值模块348使用反相模块346的输出以便导出表示施加于载荷信号10的预失真310-1，310-2，· · ·，310-N的系数值。
本发明还提供用于中继无线电信号的方法800。图9a示出方法800的流程图。在步骤810中提供载荷信号10。如现有技术中已知，载荷信号10可以例如包括同相分量I和正交分量Q以作为组(I，Q)。载荷信号10可以例如在如上所述的数字无线电接口 DRI处提供。在步骤830中，将数字预失真310-1,310-2，...，310-N施加于载荷信号10。在步骤840中，将相位和振幅改变210-1,210-2，. . .，210-N施加于载荷信号10。在步骤850中，沿着发送路径70-1，70-2，...，70-N转发载荷信号10。步骤860包括将耦合发送信号90-1，90-2，. . .，90-N中选择的一个反馈到反馈路径400中。步骤870包括更新数字预失真310-1，310-2，· · ·，3IO-N。步骤 880 包括更新相位和振幅改变 210-1，210-2，· · ·，210-N。在步骤830中，值得关注的是在第一次施加数字预失真310-1，310-2，... ,310-N时，使用描述数字预失真310-1，310-2，... , 310-N的预定义的值。更加可靠的是在步骤870中正确地更新了数字预失真310-1,310-2，...，3IO-N之后，在步骤880中更新相位和振幅改变210-1，210-2，. . ·，210-N ；从而在更新振幅和相位改变210-1，210-2，. . ·，210-N之前，在步骤870中正确地去除了任何非线性。步骤870和880的顺序仅在数字预失真310-1，310-2，...，310-N明显偏离校准时有关系。如果要在数字预失真310-1，310-2，...，310-N的更新870之前执行相位和振幅改变880的更新，则需要额外地执行方法800以便正确地校准数字预失真310-1，310-2，· · ·，3IO-N和相位和振幅改变210-1，210-2，· · ·，210-N。图lib示出转发载荷信号10的步骤850的进一步细节。该步骤850包括对发送信号75-1，75-2，. . .，75-N进行数模转换的步骤852。如现有技术中已知，数模转换的步骤可以包括使用西格玛德塔数模转换器20-1，20-2，..., 20-N。应理解，西格玛德塔数模转换器的使用不需要使用传统数模转换器时所需的上变频步骤和滤波步骤。在步骤854中，对发送信号75-1，75-2，. . .，75_N进行放大。放大邪4可以使用放大器30-1，30-2，...，30-N执行。步骤850还包括对发送信号75_1，75_2，. . .，75-N进行滤波的步骤856。滤波步骤856也可以包括使用双工滤波器40-1，40-2，. . .，40-N。在处理收发式无线电系统1时，双工滤波器的使用值得关注。步骤858包括从发送信号75-1，75-2，· · ·，75-N 中提取耦合发送信号 90-1，90-2，· · ·，90-N。图Ilc示出反馈耦合发送信号90-1，90-2，. . .，90-N中选择的一个作为反馈信号90F的步骤860的进一步细节。该步骤860包括使反馈信号90F衰减的步骤862。可以使用如图1至8中示出的衰减器110执行衰减步骤862。该步骤860包括对反馈信号90F进行模数转换以得出基带反馈信号90B的步骤864。模数转换步骤864可以包括使用西格玛德塔模数转换器120。当然，可以和下变频器125-1,125-2，...，125-N—起使用常规的模数转换器120，如上文所述。该步骤860还包括对反馈信号90F或基带反馈信号90B进行滤波的步骤866。对反馈信号90F进行滤波的步骤866可以包括使用滤波器190-1，190-2，· · ·，190-N，如图2所示。滤波器190-1，190-2，· · ·，190-N可以为带通滤波器形式。本领域技术人员已知有多种其它类型的滤波器。或者，值得关注的是在开关100的下游使用滤波器190 (如图3所示)。也可以是滤波器190的滤波特性需要包括如图2所示的滤波器190-1，190-2，... , 190-N的所有滤波特性。图Ild更详细地示出更新数字预失真310-1，310-2，...，310-N的步骤870。该步骤870包括比较基带反馈信号90B与载荷信号10的步骤。比较步骤872还可以包括对载荷信号10与基带反馈信号90B进行相关。比较步骤872还可以包括在载荷信号10和/或基带反馈信号90B的多个样本上进行平均。在步骤874中，提取载荷信号10和基带反馈信号90B之间的差异344。差异344形成数字预失真310-1,310-2，...，310-N的基础，以便线性化发送路径70-1，70-2，···，70-N的传输特性。在步骤875中，检查是否在步骤874中提取的差异344低于预定义的阈值。在差异344低于预定义的阈值的情况下，不需要更新数字预失真310-1,310-2，...，310-N。另一方面，如果在步骤874中提取的差异344高于预定义的阈值，则执行更新数字预失真 310-1，310-2，· · ·，310-N 的步骤 876。更新数字预失真 310-1，310-2，· · ·，3IO-N 的步骤876提供新的一组系数，该组系数描述为了消除发送路径70-1，70-2，..., 70-N的传输特性的所有非线性而需要的校正。导出差异344的反相的方法在现有技术中是已知的。在步骤876之后，该方法返回比较步骤872。图lie示出更新相位和振幅改变210-1,210-2，. ..，210-N的步骤880的细节。步骤882包括对载荷信号10和基带反馈信号90B进行相关。在步骤884中，从步骤882中进行相关的信号中导出发送偏差90T。应理解，该发送偏差90T可以包括载荷信号10进入DRI直到对应的发送信号75-1，. . .，75-N由无线电系统1中继所需的传输时间。在步骤886中，检查发送偏差90T是否低于预定义的阈值。在发送偏差90T低于预定义的阈值的情况下，方法800返回到步骤882。在发送偏差90T不低于预定义的阈值的情况下，响应于步骤886中导出的发送偏差90T，在步骤888中执行相位和振幅改变210-1,210-2, · · ·，210-N的更新。相位和振幅改变210-1,210-2，. . .，210-N的更新888在现有技术中是公知的且不在此进一步描述。应理解，已在图Ila至lie中相对于发送路径70_1，70_2. . .，70-N中的单个的数字预失真310-1，310-2，...，310-N和相位和振幅改变210-1,210-2，...，210-N的校准，对方法800进行了说明。仅对于如图6所示的无线电系统1的方面，所有发送路径70-1，70-2，. . .，70-N将在所述方法800的第一次迭代之后校准。对于无线电系统1的所有其它方面，需要所述方法800的多次迭代以校准所有发送路径70-1，70-2，. . .，70-N。虽然上文中已描述了本发明的各种实施例，但应理解，这些实施例是作为实例而非限制说明的。本领域技术人员应理解，可以在其中做出形式和细节上的各种改变而不脱离本发明的范围。例如，附图示出和/或文字描述的任何双极晶体管可以是场效应晶体管，反之亦然。谐振器不一定是LC型谐振器，相反也可以是任何其它类型的适合的谐振器，诸如管式谐振器(tank resonator)或表面波谐振器。除了使用硬件(如，在中央处理单元(CPU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理器核心、片上系统(System on chip,SOC)，或任何其他装置内或与其耦合)，实施方式也可以具体化为例如设置在配置为存储软件的计算机可用(如可读)的介质中的软件(如，以任何形式，诸如源语言、目标语言，或机器语言设置的计算机可读代码、程序代码，和/或指令)。这样的软件可以允许例如本文描述的装置和方法的功能、制造、建模、模拟、说明和/或测试。例如，这可以通过使用通用编程语言(如，C、C++)、硬件描述语言(HDL)，包括Verilog HDL、VHDL等，或其他可用程序来实现。这样的软件可以设置在任何已知的计算机可用媒体，诸如半导体、磁盘，或光盘(如，⑶-R0M、DVD-R0M等)中。该软件也可以设置为具体化在计算机可用(如，可读)传输介质(如，载波或任何其他介质，包括数字、光学或模拟介质)中的计算机数据信号。本发明的实施例可以包括通过提供描述装置的软件，并后续通过通信网络，包括因特网和内联网，作为计算机数据信号传输该软件，提供本文所述的装置的方法。 应理解，本文所述的装置和方法可以包括在半导体知识产权核心(semiconductorintellectual property core)，诸如微处理器核心(如，具体化为HDL)中并在集成电路的生产中转换为硬件。另外，本文所述的装置和方法可以具体化为硬件和软件的组合。因此，本发明不应由任何上述实例实施例限制，而是仅应根据本申请的权利要求及其等同范围限定。
权利要求
1.一种用于中继无线电信号的无线电系统，所述无线电系统包括至少一个发送路径，其适用于转发载荷信号作为发送信号；数字预失真单元，其适用于向所述载荷信号施加数字预失真以线性化所述无线电系统的传输特性；校准单元，其适用于向所述至少一个发送路径施加相位和振幅改变；从发送信号中提取的耦合发送信号；反馈路径，其由所述数字预失真单元和所述校准单元共同使用以用于反馈所述耦合发送信号中选择的一个作为反馈信号，其中使用所述反馈信号来可调适所述相位和振幅改变和所述数字预失真中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，使用所述载荷信号和所述反馈信号的相关来可调适所述相位和振幅改变和所述数字预失真中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，同时使用所述反馈信号来更新所述相位和振幅改变和更新所述数字预失真。
4.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，还包括用于更新所述相位和振幅改变的校准更新模块。
5.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，还包括用于更新所述数字预失真的数字预失真更新模块。
6.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述至少一个发送路径结束于天线元件。
7.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述至少一个发送路径还包括数模转换器。
8.根据权利要求7所述的无线电系统，其特征在于，所述数模转换器包括西格玛德塔数模转换器。
9.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述至少一个发送路径还包括用于放大所述发送信号的放大器。
10.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述至少一个发送路径还包括对所述发送信号进行滤波的滤波器。
11.根据权利要求10所述的无线电系统，其特征在于，所述滤波器包括双工滤波器。
12.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述至少一个发送路径还包括耦合器，其用于从所述发送信号中提取出所述耦合发送信号。
13.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，还包括开关，其用于转发所述耦合发送信号中选择的一个作为反馈信号。
14.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述反馈路径还包括衰减器。
15.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述反馈路径还包括模数转换器。
16.根据权利要求15所述的无线电系统，其特征在于，所述模数转换器包括西格玛德塔转换器。
17.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述发送路径还包括用于对所述发送信号进行上变频的上变频器单元。
18.根据权利要求17所述的无线电系统，其特征在于，所述上变频单元还包括用于对所述发送信号进行滤波的滤波元件。
19.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述反馈路径还包括用于对所述耦合发送信号中选择的一个进行下变频的下变频器单元。
20.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，还包括适用于从所述耦合发送信号中提取一部分的分路器。
21.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，还包括功率检测器。
22.根据权利要求21所述的无线电系统，其特征在于，在芯片上实现下述元件中的至少一个校准单元、预失真单元、校准更新模块、数字预失真更新模块、数模转换器、模数转换器，及功率检测器。
23.根据权利要求22所述的无线电系统，其特征在于，所述芯片包括数字信号处理器(DSP)。
24.一种用于中继无线电信号的方法，所述方法包括提供载荷信号；向所述载荷信号施加数字预失真；向至少一个发送路径施加相位和振幅改变；沿着至少一个发送路径转发所述载荷信号作为发送信号；反馈耦合发送信号中选择的一个作为反馈信号；响应于所述反馈信号更新所述数字预失真；及响应于所述反馈信号更新所述相位和振幅改变。
25.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，更新数字预失真和更新相位和振幅改变中的至少一个包括使用相关方法。
26.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，沿着至少一个发送路径转发所述载荷信号作为发送信号还包括对所述发送信号进行数模转换；放大所述发送信号；对所述发送信号进行滤波；从所述至少一个发送路径中提取耦合发送信号。
27.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，反馈耦合发送信号中选择的一个作为反馈信号包括使所述耦合发送信号中的至少一个和所述反馈信号衰减；对所述反馈信号进行模数转换以得出基带反馈信号。
28.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，反馈耦合发送信号中选择的一个作为反馈信号包括对所述反馈信号进行滤波。
29.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，更新所述数字预失真包括比较所述载荷信号和所述基带反馈信号；提取所述载荷信号和所述基带反馈信号之间的差异；检查所述差异是否低于阈值；及响应于所述检查更新所述数字预失真。
30.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，更新所述相位和振幅改变包括对所述载荷信号和所述基带反馈信号进行相关；提取发送偏差；检查所述发送偏差是否高于阈值；及响应于所述检查更新所述相位和振幅改变。
31.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具体化在计算机可读介质上且所述计算机可读介质包括用于制造根据权利要求1所述的无线电系统的可执行指令。
32.—种计算机程序产品，所述计算机程序产品具体化在计算机可读介质上且所述计算机可读介质包括用于执行根据权利要求M所述的用于中继无线电信号的方法的可执行指令。
全文摘要
本发明提供一种用于中继无线电信号的无线电系统(1)和方法(800)。该无线电系统(1)包括至少一个发送路径(70-1，70-2，...，70-N)、数字预失真单元(300)、校准单元(200)和反馈路径(400)。该反馈路径(400)在本发明中由数字预失真单元(300)和校准单元(200)共同使用。校准信号(222)适用于更新相位和振幅改变(210-1，210-2，...，210-N)和数字预失真(310-1，310-2，...，310-N)中的至少一个。本发明还涉及用于中继无线电信号的方法(800)。该方法(800)包括更新(870)数字预失真(310-1，310-2，...，310-N)以及更新(880)相位和振幅改变(210-1，210-2，...，210-N)。使用反馈信号(90F)执行数字预失真(310-1，310-2，...，310-N)的更新(870)以及相位和振幅改变(210-1，210-2，...，210-N)的更新(880)。本发明还涉及用于制造根据本发明的无线电系统(1)的计算机程序产品。本发明还涉及用于执行根据本发明的方法(800)的计算机程序产品。
文档编号H04B7/06GK102369664SQ201080014721
公开日2012年3月7日 申请日期2010年3月22日 优先权日2009年4月1日
发明者P·克宁顿 申请人:尤比戴尼有限公司