检测影响接收机灵敏度的在宽带通信中的互调

摘要

本发明提供了一种涉及检测在宽带通信中的无源互调的方法、装置和程序。本发明包括在基站处以预定的传输功率传输在第一中心频率处的第一信号和在第二中心频率处的第二信号，在基站处捕获在接收频率处的接收的信号，在基站处获得在传输的信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟。

说明书

技术领域

本发明涉及检测在宽带通信中的无源互调。特别地，本发明涉及用于检测在宽带通信中的无源互调的方法、装置和程序。如果在之后的章节中仅涉及互调，则称呼由无源设备引起的互调，也被称为PIM。

背景技术

在宽带FDD BTS（频分双工的基地收发信台）接收机架构中，互调分量／失真是主要关注，并且可以威海接收机的性能。

互调分量（PIM）可以落入自己的接收频带，并且使接收机的性能降级。互调级别取决于网络性能、设备和使用的材料、传输功率以及调制和带宽。互调特性在网络（老化）的寿命期间改变，并且现今在真实的基站中只可以经由KPI（关键绩效指标）来间接地测量所述互调特性。在具有互调分量的情况下，互调失真变得更加关键。

图1是图示了在网络中无源互调的发生的图。

当在下行链路频带中同时使用两个或更多频率时，无源互调发生。源于无源互调的频率可以处于专用于上行链路信道的频率范围并且因此引起干扰，并且因此引起对真实的上行链路信号的性能降级。

无源互调（PIM）分量由至少两个载波碰撞非线性接合生成。即，如果在非线性设备中存在至少两个频率，则产生和频和差频。

针对具有仅2个频率F1和F2的给定设置，如下计算全部的IM分量的频率：

其中O指示阶数，其由m+n指示。

即，如下计算较低的奇数IM分量的频率：

针对计算较高的奇数IM分量，F1和F2必须被互换。

图2是出于说明目的，图示了较低的和较高的奇数IM分量的图。

图3图示了某些可能的PIM源。如在图3示出的那样，PIM可以在同轴电缆跨接线、电缆接合、电缆连接器等等处发生。例如，互调失真可以由在电缆连接器处的受腐蚀的接点等等引起。

在当前的FDD网络无线电设备中，现在间接地经由统计方法（KPI）猜测由无源互调（PIM）问题引起的接收机的降级。一旦标识了UL（上行链路）侧的问题，外部测量设备和现场测试对检查接收机灵敏度降低的根本原因是必须的。

当前，必须发送野外的（in field）服务团队，对外部PIM测试器进行重新布线，并且进行测量以便分析关于PIM问题的站点性能。经由例如上述外部PIM测试器的标准的测量方法常常受限于标识引起PIM的所有网络部件。天线阵容（antenna lineup）由不同的电缆、接合等组成，全部都导致PIM。因此，标识主要的源对校正故障是重要的。然而，特别当部件的老化导致站点的缓慢下降的PIM性能时，这耗费时间和资源。

因此，对于额外的设备（CAPEX，资本支出）和劳动力（OPEX，操作支出）而言，当前已知的技术方案是昂贵的。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于检测在宽带通信中影响接收机灵敏度的互调的方法、装置和程序。

根据本发明的一个方面，提供了一种方法，其包括：

在基站处以预定的传输功率传输在第一中心频率处的第一信号以及在第二中心频率处的第二信号，

在基站处，捕获在接收频率处的接收的信号，

在基站处，获得传输信号和无源互调引起的接收信号之间的延迟。

根据如在以上方面的情况下限定的进一步的改良，该方法进一步包括

-在基站处，捕获组合的传输信号，并且基于组合的传输信号预测无源互调引起的接收的信号；

-在基站处，测量在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟；

-在基站处，使用相关性获得在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟；

-在基站处，基于在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的获得的延迟以及在传输的信号和其相关的接收的信号之间的参考延迟估计在天线阵容之内的故障位置；

-其中，在传输的信号和其相关的接收的信号之间的参考延迟预先已知；

-在基站处，测量在接收频率处的接收的信号功率，在基站处使用非线性建模标识在接收的信号功率中的无源互调引起的接收的信号功率分量，并且在基站处计算在无源互调引起的接收的信号功率分量和传输功率之间的差；

-其中，基站是频分双工的基地收发信台。

根据本发明的另一方面，提供了一种装置，其包括：

接收机/发射机，其被配置成与至少一个另一装置通信，

存储器，其被配置成存储计算机程序代码，以及

处理器，其被配置成使得该装置执行以下内容：

以预定的传输功率，传输在第一中心频率处的第一信号以及在第二中心频率处的第二信号，

捕获在接收频率处的接收的信号，

获得在传输的信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟。

根据如在以上方面的情况下限定的进一步的改良，所述处理器被配置成使得所述装置进一步执行以下内容

-捕获组合的传输信号，并且基于组合的传输信号预测无源互调引起的接收的信号；

-测量在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟；

-使用相关性获得在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟；

-基于在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的获得的延迟以及在传输的信号和其相关的接收的信号之间的参考延迟，估计在天线阵容之内的故障位置；

-其中，在传输的信号和其相关的接收的信号之间的参考延迟预先已知；

-测量在接收频率处的接收的信号功率，使用非线性建模标识在接收的信号功率中的无源互调引起的接收的信号功率分量，并且计算在无源互调引起的接收的信号功率分量和传输功率之间的差；

-其中，所述装置是频分双工的基地收发信台。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，其包括：适合于当被加载到计算机的存储器中时产生如上述的方法的任何步骤的代码装置。

根据本发明的又一方面，提供了如上文限定的一种计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包括在其上存储软件代码部分的计算机可读介质。

根据本发明的又一方面，提供了如上文限定的一种计算机程序产品，其中，所述程序可加载到处理设备的内部存储器中。

附图说明

根据本发明的实施例的以下详细描述，连同附图，这些和其他的对象、特征、细节和优势将变得更充分地显而易见，其中：

图1是图示了在网络中无源互调的发生的图。

图2是出于说明的目的图示了较低和较高奇数IM分量的图。

图3是图示了某些可能的PIM源的示意概观。

图4是示意地图示了根据本发明的实施例的传输频率和接收频率的图。

图5是图示了根据本发明的实施例的在RX频带范围之上的测量的PIM抑制级别的图。

图6是图示了根据本发明的实施例的在RX频带范围之上的测量的绝对PIM接收级别的图。

图7是图示了根据本发明的某些实施例的装置的处理流程图。

图8是示出了根据本发明的某些实施例的装置的示例的框图。

具体实施方式

在下文中，通过实施例的一般和具体的示例描述本发明的实施例，其中所述实施例的特征可以彼此自由地组合，除非另有说明。然而应理解，仅以示例的方式给出所述描述，并且描述的实施例决不被理解为限制本发明。

鉴于上文描述的问题，本发明的思想是检测在上行链路连接中的无源互调（IM）频率项并且消除其影响。

根据本发明的实施例，提出寻找串扰发生的位置，意图消除在基站和天线之间的连接或电缆连接的一个或多个疵点。

即，提出了直接使用BTS无线电资源来标识在天线网络中的无源IM的位置。可以使用已知的TDR（时域反射测量法）并且还可以使用具有经由根据传输的信号的适合的建模预测的产生的PIM信号的特殊性的CCR（交叉相关性）。这产生了针对在具有接收的PIM的情况下的相关性或TDR的参考。

根据本发明的另一实施例，提出了测量无源互调信号的强度。概述问题的位置允许适当的错误校正，例如重新敷设电缆（cabeling）。遭受灵敏度降低的信道也可以被阻塞用于通信，或者可以从总的接收的信号扣除干扰的信号作为某种PIM干扰抑制。

因此，提出了在短的时间段内使用BTS无线电资源来直接测量无线电小区的全部的无源互调性能，并且以应用判断敏感度降低的影响。这样的应用可以在远程连接的服务中心中集中运行。

在下文中，描述了方法，以允许标识关键的PIM位置，简化服务野外服务工程师纠正故障。

原则上，存在两个主要概念来标识传输线的健康情况，即TDR（时域反射测量法）和交叉相关性方法CCR。所述两种方法被广泛使用，以便检查天线阵容的VSWR（电压驻波比）问题。

然而，无源互调问题在本质上是不同的，并且因此遭受PIM问题的站点可能根本没有VSWR问题，并且反之亦然。更进一步地，应注意，VSWR问题是在下行链路方向上，然而PIM问题影响上行链路。这导致需要独立于VSWR测量无源互调失真和出现的位置。

在使用TDR方法的情况下，将从基地收发信台生成在不同频率上的两个脉冲类信号并且将接收其互调分量（IM3、IM5、IM7等，如上文描述的那样）。发送和捕获数据是时间同步的。可以和在天线阵容之内的传播/PIM模型一起估计延迟，以及因此，一起估计故障位置。

CCR方法使用相关性来获得延迟，而不是直接测量时间差，即在接收的和估计的/预测的PIM信号之间的延迟。所述两种方法最终导致PIM出现的位置。

根据所述两种方法，不仅可以在天线网络中揭露PIM源，而且只要可以测量PIM功率，就可以发现若干位置。

在下文中，描述了根据到故障估计的CCR距离的测量原理。因此，CCR测试程序如下。

首先，标识在中心频率的f₁和f₂处的两个传输信号。作为中心频率f₁和f₂，取得那些频率，针对其根据先前的测试测量最高的PIM P_R，并且明显地，其PIM结果使接收信道的灵敏度降低。

然后，两个调制的宽带载波，例如具有独立的噪声特性的LTE5（WCDMA），被集中并且以最大输出功率或者小区特定的输出功率在f₁和f₂处传输。

然后，捕获在f_R处的接收信号和组合的传输信号。根据组合的传输信号，预测PIM接收信号并且使用相关性，以便发现占优的PIM回波。

然后，根据校准和/或硬件设计，从传输到接收的基本信号延迟已知并且与其相关，可以以大约2.5 m或更少的预期的精度预测到在电缆/接合中的PIM故障的距离。

图4示意地图示了频率f₁、f₂和f_R。

这使得服务判定对策和通过例如替换例如天线或电缆来消除例如占优的PIM更简单。

当前，为了评估PIM，使用如上文指示的2音方法来使用使用站点便携式PIM分析器的经典方法。

这样的技术方案的缺点是针对每频带需要昂贵的额外设备。进一步地，比如例如额外团队的现场支持被要求对电缆进行重新布线并且附接分析器。重新布线经常已经改变设置的PIM特征。该技术方案通常被限制到2×43 dBm的TX功率并且被限制到仅CW信号，其是经典的PIM测试器特征集。更进一步地，为了检测主要PIM源，若干测量和重新布线经常是必须的。

在下文中，将描述根据本发明一个方面的进一步的测试程序。

首先，创建具有传输功率P_t的在中心频率为f₁和f₂处的两个传输信号（CW或调制的）。然后，测量在f_R处的接收的功率P_R，并且计算网络的PIM抑制。PIM抑制计算基于传输输出功率和传输特性的先验知识。进一步地，非线性建模和定时信息允许标识在接收信号之内的PIM信号分量和其在带宽之上的接收级别。在传输功率和相对于带宽的接收功率之间的差然后给出了PIM抑制值，或者同样给出信号与干扰信号的降级。

为了覆盖整个接收信道，可以以修改的传输频率重复测量。然后，可以显示在想要的接收频率上的在P_t和P_R之间的差。已调制的信号的使用允许标识其自身的无源互调功率，并且排除来自例如相邻小区等的杂散发射（spurious emission）的影响。这是相对于经常导致错误结果的外部CW PIM测量设备的进一步的优势。

图5示出了图示在RX频带范围上的测量的PIM抑制级别的图，并且图6示出了图示在20 MHz频带III RX频带范围上的测量的绝对PIM接收级别的图。

根据本发明的方面的PIM技术方案基于被称为MAIA/MERA的NSN（Nokia Siemens Networks）的ASIC/FPGA（专用集成电路/现场可编程门阵列），作为示例。每个FDD MAIA/MERA硬件（HW）设计允许宽带捕获RX数据、每管道同时发送两个载波。该功能将高级的功能实现为每个外部PIM现场测试器。

根据以上描述的方面以及本发明的实施例，相比于使用外部测试器的技术方案，可以实现以下优势。

例如，可以直接使用现有的站点设备，即FDD BTS，并且不存在针对昂贵的额外设备，比如外部PIM测试器的需要。进一步地，可以直接看见IM站点性能，包括主动IM（PA、组合器、预失真影响）和被动IM（天线、电缆、馈线）。进一步地，可以远程控制这样的技术方案，并且需要较少的现场服务，并且因此减少了人工工程工作。TX输出功率与针对站点使用的相同，并且不受限于外部PIM测试器的功率容量。

根据提出的技术方案，支持每个标准（例如，GSM、WCDMA、LTE等）以及CW测量方法。进一步地，不存在带宽限制，并且可以如想要的那样示出网络IM抑制能力（例如，IM3、IM5、IM7、……）。

更进一步地，可以同时检测若干IM源和级别，并且可以概述PIM位置。

因此，根据如上文描述的本发明的实施例的方面，在不需要比如例如PIM测试器的外部设备的情况下在安装的无线电小区中直接测量和远程控制设置/无线电网络的PIM行为/性能是可能的。

进一步地，不仅可以标识PIM级别和接收机灵敏度降低，而且可以确定在网络中的一个或多个故障的位置，并且因此可以采取适合的措施来进行维修。

更进一步地，标识比如例如邻居小区干扰的也存在在其他辐射源中的PIM是可能的。

图7是图示了根据本发明的某些实施例的装置的处理的流程图。

根据本发明的实施例，首先，在步骤S71中，所述装置，即FDD BTS以预定的传输功率传输在第一中心频率处的第一信号以及在第二中心频率处的第二信号。然后，在步骤S72中，BTS捕获在接收频率处的接收的信号，并且然后在步骤S73中，获得在传输的信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟。

根据本发明实施例的另一方面，BTS捕获组合的传输信号，并且基于组合的传输信号预测无源互调引起的接收的信号。

根据本发明实施例的又一方面，BTS测量在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟，或者使用相关性获得在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的差。

然后，BTS基于在传输信号和无源互调引起的接收的信号之间的获得的延迟以及在传输的信号和与其相关的接收的信号之间的参考延迟估计在天线阵容之内的故障位置。在传输的信号和其相关的接收的信号之间的参考延迟预先已知。

更进一步地，根据本发明实施例的又一方面，BTS测量在接收频率处的接收的信号功率，使用非线性建模来标识无源互调引起的接收的信号功率分量，并且计算在无源互调引起的接收的信号功率分量和传输功率之间的差。

非线性建模是根据已知传输信号预测PIM接收的信号的出现，因此预测数学抽象来匹配发生在例如受腐蚀的电缆接合处的无源互调的物理性质的一种方法或算法。该模型的精确度限定了比如延迟估计或随后的PIM取消方法的之后的阶段的精度。因此，好的模型包括复杂的非线性操作或若干操作，以根据传输信号估计PIM接收信号。

仅作为示例，应注意，传输信号Tx的最简单的IM3 PIM非线性建模可以是：

其中a是实数或复数。反映PIM的好的模型通常复杂得多。

本发明当然不受限于以上描述的建模示例，而是包括所有适合的建模。

图8是示出了根据本发明的某些实施例的装置的示例的框图。

如在图8中示出的那样，根据本发明的实施例，装置80，即FDD BTS，包括接收机/发射机81、存储器82和处理器83。接收机/发射机81被配置成与在网络中的至少一个另一装置通信，并且被配置成传输和接收信号，存储器82被配置成存储计算机程序代码，并且处理器83被配置成使得所述装置执行以预定的传输功率传输在第一中心频率处的第一信号和在第二中心频率处的第二信号，捕获在接收频率处的接收的信号，获得在传输的信号和无源互调引起的接收的信号之间的延迟。进一步地，处理器83被配置成使得所述装置执行上文描述的方法的任何步骤。

在所述装置的上述示例性描述中，只使用功能框描述了与理解本发明的原理相关的单元。该装置可以包括针对其相应的操作所必需的进一步的单元。然而，在本说明书中省略这些单元的描述。该装置的功能框的布置不应被解释为限制本发明，并且可以通过一个框或者进一步分为的子框来执行所述功能。

当在上述的描述中时，声明了所述装置，即MTC设备（或某些其他装置）被配置成执行某些功能，这被解释为等同于声明以下内容的描述：潜在与存储在相应装置的存储器中的计算机程序代码协作的（即至少一个）处理器或相应的电路被配置成使得所述装置执行至少因此提及的功能。此外，这样的功能将被解释为通过用于执行相应功能的具体配置的电路或装置等同可实施（即“单元被配置成”的表达被解释成等同于诸如“用于...的装置”的表达）。

如本文上文描述的那样，出于本发明的目的，应注意：

-可能被实施为软件代码部分并且可能使用在网元处的处理器运行的方法步骤（作为设备、装置和/或其模块的示例，或者作为包括装置和/或因此模块的实体的示例）是软件代码独立的，并且只要保存了由方法步骤限定的功能，就可以使用任何已知的或未来开发的编程语言指定；

-一般地，在对于实施的功能而言没有改变实施例的思想和其修改的情况下，任何方法步骤适合于被实施为软件，或者适合于被硬件实施；

–可能被实施为在上文限定的装置处的硬件部件或者其任何（一个或多个）模块的方法步骤和/或设备、单元或装置（例如执行根据如上文描述的实施例的装置的功能的设备）是硬件独立的，并且示意使用任何已知的或未来开发的硬件技术或者以下中的任何混合实施：诸如MOS（金属氧化物半导体）、CMOS （互补型MOS）、BiMOS（双极 MOS）、BiCMOS（双极CMOS）、ECL（射极耦合逻辑）、TTL（晶体管-晶体管逻辑）等，使用例如ASIC（专用IC（集成电路））部件、FPGA（现场可编程门阵列）部件、CPLD（复杂可编程逻辑器件）部件或DSP（数字信号处理）部件；

-设备、单元或装置（例如，上文限定的装置或者它们相应的单元/装置中的任何一个）可以被实施为单独的设备、单元或装置，但是这不排除以贯穿系统的分布式方式实施它们，只要保存了所述设备、单元或装置的功能；

–可以由半导体芯片、芯片集或者包括这样的芯片或芯片集的（硬件）模块表示装置；然而这不排除装置或模块的功能不被硬件实施而是被实施为在诸如计算机程序或者包括用于在处理器上执行/运行的可执行的软件代码部分的计算机程序产品的（软件）模块中的模块的可能性；

-设备可以被看作装置或者被看作多于一个装置的组件，例如，无论功能上彼此协作，或者功能上彼此独立，但是在相同的设备外壳中。

一般地，应注意，根据上文描述的方面的相应的功能框或元件可以由在硬件和/或软件中的任何已知装置分别实施，如果其仅适应于执行相应部分的描述的功能。提及的方法步骤可以被实现在单独的功能框中，或者有单独的设备实现，或者方法步骤中的一个或多个可以被实现在单个功能框中，或者有单个设备实现。

一般地，任何方法步骤适合于在没有改变本发明的思想的情况下被实施为软件或者由硬件实施。设备和装置可以被实施为单独的设备，但是这不排除以贯穿系统的分布式方式实施它们，只要保存了该设备的功能。诸如此类的原则将被认为对于技术人员是已知的。

在所述本说明书的意义上的软件包括软件代码，同样包括用于执行相应功能的代码装置或部分或计算机程序或者计算机程序产品，也包括被实现在诸如具有存储在其上的相应数据结构或代码装置/部分的，或者潜在地在其处理期间被实现在信号中或者在芯片中的计算机可读（存储）介质的有形介质上的软件（或者计算机程序或计算机程序产品）。

应注意，仅出于说明性目的提供上文描述的实施例以及一般的和具体的示例，并且决不意图将本发明限制于其。相反地，意图覆盖落入所附权利要求书的范围之内的所有变型和修改。