TDD无线电通信中的方法和实体与流程

本技术一般涉及无线电通信，具体来说涉及用于改进时分双工无线电通信系统中的滤波性能的无线电网络实体并且涉及其方法。

背景技术：

由第三代合作伙伴计划(3GPP)所指定的蜂窝技术在全球最广泛地部署。3GPP中研究和开发的新阶段是3G到演进无线电接入技术(称作长期演进(LTE))的演进。在LTE中，不同的通信模式能够用于诸如频分双工(FDD)、时分双工(TDD)和半双工的蜂窝网络中的无线电节点。

在TDD无线电通信系统中，无线电基站与用户设备之间的上行链路和下行链路通信使用相同的频率信道(即，载波)但不同的时隙来分离接收和传送，即，接收和传送在不同的非重叠时隙中发生。

用于TDD通信的典型无线电网络实体的部分或全部的框图在图2中示出。无线电网络实体可能是TDD无线电通信系统中的用户设备或无线电基站。此外，无线电网络实体可能是在TDD无线电通信系统中的用户设备或无线电基站内部或外部的一部分(并且采用有线连接连接到用户设备或无线电基站)。由于TDD无线电通信系统中的接收和传送使用相同频率信道，所以共享TDD滤波器27用于传送和接收信号两者。

实际上，对于传送和接收信号的滤波要求是不同的，并且滤波要求可按照不同情形而改变。为了采用一个共享TDD滤波器来满足不同要求，需要考虑带外衰减的最坏情况，其引起增加滤波器插入损耗，并且产生不必要的系统性能降级。

技术实现要素：

因此，目的是解决上面提到的问题的至少一个。

按照实施例的一个方面，提供有一种用于改进时分双工TDD无线电通信系统中的滤波性能的无线电网络实体，包括： 第一滤波器，其配置成对于经过无线电接口向无线电通信系统中的装置所传送的信号或从无线电通信系统中的装置接收的信号执行第一类型的滤波，其中满足对传送和接收的共同滤波要求；第二滤波器，其配置成对于传送给装置的信号执行第二类型的滤波，其中除了满足共同滤波要求之外还满足对传送的附加滤波要求；以及第三滤波器，其配置成对于从装置所接收的信号执行第三类型的滤波，其中除了满足共同滤波要求之外还满足对接收的附加滤波要求。

按照实施例的另一方面，提供有一种针对用于改进时分双工TDD无线电通信系统中的滤波性能的无线电网络实体的方法，包括： 对于经过无线电接口传送给无线电通信系统中的装置的信号执行第二类型的滤波，其中除了满足对传送和接收的共同滤波要求之外还满足对传送的附加滤波要求；以及对于经过无线电接口向无线电通信系统中的装置所传送的信号或从无线电通信系统中的装置接收的信号执行第一类型的滤波，其中满足对传送和接收的共同滤波要求。

第一滤波器和第二滤波器组成独立传送滤波器，以及第一滤波器和第三滤波器组成独立接收滤波器。整体来看，三个滤波器不必定位在一起，而是可分散以便更加空间有效。由于降低的功率处置（handling）要求，三个滤波器整体的成本少于现有技术中的仅一个共享滤波器。对于传送信号存在独立通路（path），使得传送滤波器无需牺牲其插入损耗(IL)以满足接收器的阻塞要求。此外，传送滤波器的更少的IL将有助于热和功率效率。对于接收信号存在独立通路，使得接收滤波器无需牺牲其IL以满足传送寄生发射要求，以及对接收滤波器所产生的更少的IL将有助于改进的噪声指数和接收器灵敏度。可实现第三滤波器实现的更大灵活性，因为第三滤波器被免除功率处置和无源互调要求。如果与现有技术TDD滤波器相比需要更少衰减，则传送滤波器能够获得更好的功率处置性能。

附图说明

现在将通过示例、基于参照附图的实施例来描述本技术，其中：

图1示出实现实施例的环境的示意图；

图2示出现有技术中的TDD通信的无线电网络实体的框图；

图3示出现有技术中的TDD通信的无线电网络实体的衰减分配；

图4示出按照本发明的一些实施例的TDD通信的无线电网络实体的框图；

图5示出按照本发明的其他实施例的TDD通信的无线电网络实体的衰减分配；

图6示出按照本发明的其他实施例的TDD通信的无线电网络实体的框图；

图7示出按照本发明的一个实施例的TDD通信的无线电网络实体的框图的部分；

图8示出按照本发明的另一个实施例的TDD通信的无线电网络实体的框图的部分；

图9示出按照本发明的实施例的在TDD通信的无线电网络实体中执行的方法的流程图。

具体实施方式

下文将参照示出实施例的附图详细描述本文的实施例。然而，本文的这些实施例可按照许多不同形式来实施，并且不应当被理解为局限于本文所阐述的实施例。附图的元件不一定相对于彼此按比例绘制。相同的标号通篇表示相同的元件。

本文所使用的术语仅只是为了描述具体实施例的目的，并且不是预计进行限制。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”预计也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将会理解，当在本文中使用时，术语“包括（comprises）”“包括（comprising）”,“包含(includes)”和/或“包含(including)”指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的编组。

除非另有定义，否则本文所使用的全部术语(包括技术和科学术语)都具有与通常理解的相同含意。还将会理解，本文所使用的术语应当被理解为具有与它们在本说明书以及相关领域的上下文中的含意一致的含意，并且将不会以理想化或过分正式意义来理解，除非本文中这样明确定义。

下面将参照附图来描述本文的实施例。

下文中将在TDD无线电通信系统的上下文中描述实施例。 然而，这种描述只是示范性而不是限制性的，以及实施例如适当的那样也可适用于当前存在或者将来存在的其他类型的网络。

图1示出实现实施例的环境的示意图。

TDD无线电通信系统100包括多个无线电基站(RBS)101。例如并且为了简洁起见，示出四个RBS 101。

这里，RBS 101之间的连接可按照有线或无线方式或者其组合来实现。

此外，本领域的技术人员还将会意识到，无线电基站101在本领域有时又称作基站、宏基站、毫微微基站、Node B或B-node、eNode B等，此外还有用来与用户设备(UE)102进行通信的其他收发器或无线通信站。

在所示的环境中，为了简洁起见，每个RBS 101示出为服务于一个小区。各小区由围绕相应RBS 101的圆圈来表示。然而，本领域的技术人员将会意识到，RBS 101可服务用于跨一个以上小区的空中接口进行通信。例如，两个小区可利用位于同一个RBS站点的资源。

UE(例如图1中所示的UE 102)通过无线电或空中接口与一个或多个小区或一个或多个RBS 102进行通信。为了简洁和清楚起见，存在各分别在小区中的1个、2个、3个和4个UE的集合。将会意识到，不同数量的UE可由小区来服务，以及由不同小区所服务的UE的数量无需相同。本文所使用的术语“UE”可指示被实现以经由通信网络进行通信的所有形式的装置，例如移动电话(“蜂窝”电话)和具有移动终端的膝上型计算机，并且因此能够是例如：便携、袖珍、手持装置，例如移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)；包含计算机的装置，例如桌上型计算机、膝上型计算机；车辆或其他装置，例如计量表、家用电器、医疗电器、多媒体装置等，其与无线电接入网传递语音和/或数据。

在TDD无线电通信系统中，RBS与UE之间的上行链路和下行链路通信使用相同的频率信道(即，载波)但不同的时隙来分离接收和传送，即，接收和传送在不同的非重叠时隙中发生。

现有技术中的TDD通信的典型无线电网络实体的框图在图2中示出。无线电网络实体可能是TDD无线电通信系统100中的UE 102或RBS 101。此外，无线电网络实体可能是在TDD无线电通信系统中的UE 102或RBS 101内部或外部的一部分(并且采用有线连接连接到UE 102或RBS 101)。由于TDD无线电通信系统中的接收和传送使用相同频率信道，所以共享TDD滤波器27配置用于向TDD无线电通信系统100中的装置传送信号和从TDD无线电通信系统100中的装置接收信号两者。无线电网络实体包括天线28(又称作架空天线(aerial))或者转换器，其设计成传送或接收电磁(例如无线电)波，从电信号转换成电磁波，或者反之。 无线电网络实体还包括：循环器(circulator)26，其起分离传送通路和接收通路的作用；TDD开关25，其配置成在传送时隙中将传送泄漏(leakage)信号路由到50欧姆电阻器29，并且然后路由到地，并且在接收时隙中连接到接收器(RX)22；功率放大器(PA)23，其配置成对于经过天线28所传送的信号执行功率放大；低噪声放大器(LNA)24，其配置成对于经过天线28所接收的信号执行功率放大，具体来说是升高期望信号功率，同时增加尽可能少的噪声和失真；传送器(TX)21，其配置成按照TDD无线电通信系统100中的无线电通信协议来配置信号供正确传输；以及RX 22，用于按照TDD无线电通信系统100中的无线电通信协议进行正确接收。在本领域中，天线28与RX 22之间的部分称作接收器前端，以及天线28与TX 21之间的部分称作传送器后端。

对于传送信号，消除带外寄生发射是强制要求，而对于接收信号，消除带外阻塞是强制要求。例如，在一种情形中，对于传送信号，在操作频带的较高侧的寄生发射消除需要被主要考虑，而在操作频带的较低侧所要求的衰减相对更为宽松。对于接收信号，阻塞消除要求在操作频带的较低侧的更严苛（tougher）滤波器衰减，而在较高侧所要求的衰减相对更为宽松。如图3的上面部分所示的，点划线代表传送信号的频域中的滤波要求的通带，以及虚线代表接收信号的频域中的滤波要求的通带。为了说明性而不是进行限制的目的，本文的公开中的实施例将参阅这个情形。

要注意，这种情形仅为了说明性而不是进行限制的目的。在其他情形中，对于传送信号，在操作频带的较低侧的寄生发射消除需要被主要考虑，而在操作频带的较高侧所要求的衰减相对更为宽松，以及对于接收信号，阻塞消除要求在操作频带的较高侧的更严苛滤波器衰减，而在较低侧所要求的衰减相对更为宽松。

为了利用共同滤波器来满足对传送信号和接收信号两者的滤波要求，在较低侧和较高侧的更严苛衰减均必须应用于传送信号和接收信号两者。这意味着，在较低侧，对于传送信号不需要的更严苛衰减必须应用于该传送信号，而在较高侧，对于接收信号不需要的更严苛衰减必须应用于该接收信号。因此，共同滤波器的通带如图3的下面部分中所示的来形成。

此外，对在如图3中所示的操作频带的较高侧的接收信号的滤波要求设计成满足所有可能的关键阻塞消除要求，阻塞可通过由于并存（co-location）或共存(co-existence)而来自其他源的干扰所引起。但是对于一些或者甚至大多数TDD无线电通信，由于并存或共存的阻塞干扰可能不存在，这意味着不一定总要求用于对图3中所示的接收信号的滤波要求在操作频带的较高侧的衰减。

图4示出按照本发明的一些实施例的TDD通信的无线电网络实体的框图。无线电网络实体可能是TDD无线电通信系统中的UE或RBS。此外，无线电网络实体可能是在TDD无线电通信系统100中的UE 102或RBS 101内部或外部的一部分(并且优选地采用有线连接连接到UE 102或RBS 101)。无线电网络实体包括天线28、循环器26、双路开关45、功率放大器(PA)23、低噪声放大器(LNA)24、传送器21、接收器22、滤波器₁ 42、滤波器₂ 43和滤波器₃ 44。

天线28是转换器，其配置成传送或接收采取电磁波形式的信号，将电信号转换成电磁波，或者反之。在大多数情况下，天线28按照天线的互易原理共享用于传送和接收两者。然而，并不排除两个独立天线分别配置用于传送和接收的情形。循环器26配置成起分离无线电网络实体内的传送通路和接收通路的作用，并且可由开关取代，以满足类似功能。开关45配置成在传送时隙中将传送泄漏信号路由到50欧姆电阻器29，并且然后路由到地，并且在接收时隙中连接到接收器(RX)22。功率放大器(PA)23配置成对于经过天线28所传送的信号执行功率放大。低噪声放大器(LNA)24配置成对于经过天线28所接收的信号执行功率放大，具体来说是升高期望的信号功率，同时增加尽可能少的噪声和失真。传送器21配置成按照TDD无线电通信系统100中的无线电通信协议配置信号用于进行正确传输。接收器22配置成按照TDD无线电通信系统100中的无线电通信协议配置用于进行正确接收。要注意，天线28、循环器26、双路开关45、PA 23、LNA 24、传送器21和接收器22可适用于常规规则，以及那些元件可易于推向市场。

滤波器₁ 42配置成对于经过天线28向TDD无线电通信系统100中的装置传送信号或从TDD无线电通信系统100中的装置接收的信号执行第一类型的滤波，其中满足对传送和接收的共同滤波要求。滤波器₂ 43配置成对于传送给装置的信号执行第二类型的滤波，其中除了满足共同滤波要求之外还满足对传送的附加滤波要求。滤波器₃ 44配置成对于从装置所接收的信号执行第三类型的滤波，其中除了满足共同滤波要求之外还满足对接收的附加滤波要求。要注意，装置可能是UE 102或RBS 101，以及在图1中所示的分级构造的无线电通信系统中，当无线电网络实体是UE 102或者在内部或在外部属于UE 102时，本文的装置是RBS 101，并且当无线电网络实体是RBS 101或者在内部或在外部属于RBS 101时，本文的装置是UE 102。

在传送时隙中，经过天线28传送给无线电通信系统中的装置的信号在TX 21中生成，以及它然后将按顺序经过PA 23、滤波器₂ 43、循环器26、滤波器₁ 42、一直到天线28，并且在空中转换为电磁波。同时，开关45将泄漏信号作为待传送信号的一部分来路由到50欧姆电阻器29并且然后路由到地。在接收时隙中，信号经过天线28接收，并且将按顺序经过滤波器₁ 42、循环器26、开关45、滤波器₃ 44、LNA 24、一直到RX 22。

在图4中所示的实施例中，滤波器₃ 44仅携带低功率射频信号，因此它无需满足高功率处置和无源互调要求。因此，滤波器₃ 44关于实现具有更大灵活性，例如在一种情形中，高Q值是主要关注问题，因此能够实现灵活空腔大小以确保Q值；在另一种情形中，小型化是主要关注问题，则能够使用能够在PCB上实现的更多类型的谐振器（例如微波平面电路谐振器），这将大大有助于滤波器₃ 44的小型化（确定的是具有关于谐振器的较低Q值的处罚）；在又一种情形中，要求中等大小和中等Q值，并且因而可设计其实现。对于滤波器₂ 43是相似的。

本领域中常见的是，Q值(或Q因子)表示谐振系统的相对带宽的测量。Q值是描述振荡器或谐振器欠阻尼的程度或者等效地表征谐振器的相对于其中心频率的带宽的无维参数。一般来说，高Q滤波器会在滤出预计频带上位于附近的信号方面做得更好，并且具有较低插入损耗。

本领域的技术人员将会意识到，开关45能够由一组适当的电压控制二极管来取代，以满足相似功能。

本领域的技术人员将会意识到，经过天线28所接收的信号可按顺序经过滤波器₁42、循环器26、LNA 24、开关45、滤波器₃ 44、一直到RX 22。在那种情况下，LNA 24定位在循环器26与开关45之间(未示出)。

有利的是使LNA 24这样来定位，并且这个实施例能够改进无线电网络实体的接收器前端的噪声指数。本领域的技术人员将会意识到，LNA 24可被强信号（例如由于并存或共存而来自其他源的强干扰）所阻塞，因此这个实施例中的LNA 24的性能取决于滤波器₁的带外抑制（rejection）。

图5示出按照本发明的实施例的TDD通信的无线电网络实体的衰减分配。如图5中所示的，共同滤波器(即滤波器₁ 42)需要满足传送通路和接收通路两者的基本衰减，其是在频率f1的衰减Att1以及在频率f4的衰减Att4。附加传送滤波器(即滤波器₂ 43)需要提供只有传送通路所需的另外的衰减，其是在频率f3的衰减ATT_tx2。ATT_tx2是在频率f3的Att3减去共同滤波器衰减ATT_tx1。附加接收滤波器(即滤波器₃ 44)需要提供只有接收通路所需的另外的衰减，其是在频率f2的衰减ATT_rx3。ATT_rx3是在频率f2的Att2减去共同滤波器衰减ATT_rx1。

如本领域已知的，衰减要求与滤波器的所需极点（pole）数成正相关。由于避免不必要衰减，所以放弃不必要的极点，换言之，所需极点数减少，并且因而避免不必要极点所引起的插入损耗。

图6示出按照本发明的其他实施例的TDD通信的无线电网络实体的框图。在一个实施例中，除了图4中所示的元件之外，还存在图6中的旁路器61，旁路器61至少基于双路开关（开关₂ 62）与三路开关(开关₁ 63）之间的连接来配置。因此，存在从循环器26中出来的所接收的信号的两个路由。一个是滤波路由，其中从循环器26中出来的所接收的信号将按顺序经过开关₁ 63、滤波器₃ 44、开关₂ 62路由到LNA 24。另一个是旁路路由，其中从循环器26中出来的所接收的信号将按顺序经过开关₁ 63、开关₂ 62路由到LNA 24（对滤波器₃ 44进行了旁路）。

在另一个实施例中，能够假定强干扰（例如来自附近RBS的干扰）在某个时间周期中几乎是稳定的。然后，足够的非传送周期能够用于干扰检测，以判定接收通路中的滤波路由与旁路路由之间的切换。无线电网络实体还包括：干扰检测器65（耦合到天线28），配置成检测所接收的干扰；以及控制器64，配置成控制旁路器61的操作，即，基于所检测的干扰来控制开关₁ 63和开关₂ 62的状态。

在另外的实施例中，干扰检测器65还包括检测滤波器66和功率检测器67。检测滤波器66配置成耦合到天线28，并且当天线28不执行传输时得到干扰，以及功率检测器67配置成确定干扰的功率级。此外，控制器64还配置成在旁路路由与滤波路由之间进行切换，即，通过控制开关₁ 63和开关₂ 62的状态，如果干扰的功率级低于预定阈值则激活旁路路由，并且如果干扰的功率级不低于预定阈值则激活滤波路由。

在另外的实施例中，无线电网络实体还包括增益补偿器68，其配置成执行旁路路由与滤波路由之间的增益补偿。此外，控制器64还配置成通知增益补偿器68旁路路由和滤波路由的激活（即经过旁路路由和经过滤波路由的传输的开始和结束时间信息）。

本领域的技术人员将会意识到，经过天线28所接收的信号可按顺序经过滤波器₁42、循环器26、LNA 24、开关₁ 63、然后滤波器₃ 44、开关₂ 62到RX 22，或者经过天线28所接收的信号可按顺序经过循环器26、LNA 24、开关₁ 63、然后直接经过对滤波器₃ 44进行旁路的开关₂ 62到RX 22。在那种情况下，LNA 24定位在循环器26与开关₁ 63之间，如图7中所示的。

有利的是使LNA 24这样来定位，并且这个实施例能够改进无线电网络实体的接收器前端的噪声指数。本领域的技术人员将会意识到，LNA 24可被强信号（例如由于并存或共存而来自其他源的强干扰）所阻塞，因此这个实施例中的LNA 24的性能取决于滤波器₁的带外抑制。

本领域的技术人员将会意识到，开关₁ 63和开关₂ 62可由一组适当的电压控制二极管来取代，以实现相似功能。如图8中所示的，V_ctr1 81充当开关以激活或停用旁路路由。V_ctr2 82和V_ctr3 83充当开关以激活或停用滤波路由。

应当理解，本文所描述的这个及其他布置仅作为示例而阐述。除了所示的那些布置和元件之外,或者代替所示的那些布置和元件,可使用其他布置和元件(例如，给予接近通带的附加衰减的椭圆低通滤波器、代替开关的循环器等)，并且一些元件可完全省略。

第一滤波器滤波器₁ 42和第二滤波器滤波器₂ 43组成独立传送滤波器，以及第一滤波器滤波器₁ 42和第三滤波器滤波器₃ 44组成独立接收滤波器。整体来看，三个滤波器滤波器₁ 42、滤波器₂ 43和滤波器₃ 44不必定位在一起，而是可分散以便更加空间有效。由于降低的功率处置要求，三个滤波器整体的成本少于现有技术中的仅一个共享滤波器。对于传送信号存在独立通路，使得传送滤波器无需牺牲其插入损耗(IL)以满足接收器22的阻塞要求。此外，传送滤波器的更少的IL将有助于热和功率效率。对于接收信号存在独立通路，使得接收滤波器无需牺牲其IL以满足传送寄生发射要求，以及对接收滤波器所产生的更少的IL将有助于改进的噪声指数和接收灵敏度。接收滤波器的变化可按照干扰信号功率级通过激活和旁路第三滤波器来应用。可实现第三滤波器滤波器₃ 44实现的更大灵活性，因为第三滤波器滤波器₃ 44被免除功率处置和无源互调要求。如果与现有技术TDD滤波器相比需要更少衰减，则传送滤波器能够获得更好的功率处置性能。

图9示出按照本发明的一些实施例的在TDD通信的无线电网络实体中执行的方法的流程图。

在一个实施例中，在经过天线28传送给TDD无线电通信系统100中的装置的信号从TX 21到达并且经过PA 23之后，在步骤918，跟随（following）图5中的附加传送滤波器的通带，对该信号执行第二类型的滤波，其中除了满足对传送和接收的共同滤波要求之外还满足对传送的附加滤波要求，并且然后在步骤920，跟随图5中的共同滤波器的通带，对该信号执行第一类型的滤波，其中满足对传送和接收的共同滤波要求。

在另一个实施例中，在经过天线28从无线电通信系统中的装置来接收信号之后，在步骤902，跟随图5中的共同滤波器的通带，对该信号执行第一类型的滤波，其中满足对传送和接收的共同滤波要求。

在另外的实施例中，在步骤906得到由于并存或共存而来自其他源的干扰。干扰可在天线28不执行传输的任何时间(包括在空闲周期和保护周期)来得到。然后确定干扰的功率级。如果在步骤910确定功率级不低于预定阈值，则在步骤912，跟随图5中的附加接收滤波器的通带，对所接收的信号执行第三类型的滤波，其中除了满足共同滤波要求之外，还满足对接收的附加滤波要求。

在另外的实施例中，为了增益补偿的目的而在步骤914通知执行或者不执行第三类型的滤波的时间信息，并且然后执行第三类型的滤波的信号和没有执行第三类型的滤波的信号之间的增益补偿可在步骤916执行。

在一个示例中，在跟着步骤902的步骤904对所接收的信号执行低噪声放大。在另一个示例中，就在所接收的信号由接收器来处理之前对其执行低噪声放大。

有利的是使低噪声放大在跟着步骤902的步骤904对所接收的信号来执行，因为它能够改进接收灵敏度。

本领域的技术人员将会意识到，步骤906、908、910、914和916不是必需的。

第一滤波器滤波器₁ 42和第二滤波器滤波器₂ 43组成独立传送滤波器，以及第一滤波器滤波器₁ 42和第三滤波器滤波器₃ 44组成独立接收滤波器。整体来看，三个滤波器滤波器₁ 42、滤波器₂ 43和滤波器₃ 44不必定位在一起，而是可分散以便更加空间有效。由于降低的功率处置要求，三个滤波器整体共同的成本少于现有技术中的仅一个共享滤波器。对于传送信号存在独立通路，使得传送滤波器无需牺牲损失其插入损耗(IL)以满足接收器22的阻塞要求。 此外，传送滤波器的更较少的IL将有助于热和功率效率。 对于接收信号存在独立通路，使得接收滤波器无需牺牲损失其IL以满足传送寄生发射要求，以及对接收滤波器所产生的更较少的IL将有助于改进的噪声指数和接收灵敏度。接收滤波器的变化可按照干扰信号功率级通过激活和旁路第三滤波器来应用。 可实现第三滤波器滤波器₃ 44实现的更大灵活性，因为第三滤波器滤波器₃ 44被免除功率处置和无源互调要求。如果与现有技术TDD滤波器相比需要更少衰减，则传送滤波器能够获得更好的功率处置性能。

虽然本文示出和描述了实施例，但是本领域的技术人员将会理解，可进行各种变更和修改，并且等效方案可代替其元件，而没有背离本技术的真实范围。此外，可进行许多修改以适合本文的具体情况和教导，而没有背离其中心范围。因此，预计当前实施例并不局限于作为预期用于执行本技术的最佳模式所公开的具体实施例，当前实施例而是包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。