CN102215496B - 一种微微基站内外天线自动切换方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内外天线自动切换方法，应用于微微基站，包括：基站检测内外天线的连接情况；基站根据检测结果，自动对内外天线进行接入天线模式切换。本发明还提供了一种内外天线自动切换装置和系统。通过本发明提供的一种内外双天线自动切换的方法、装置及系统，可以解决现有技术中基站室内全向覆盖和通过室分系统定向覆盖的问题，在不同场景下保证网络连续覆盖，使运营商在网络部署上更加灵活，提高建网的可靠性。同时，有利于运营商在3G网络建设中低成本快速解决室内深度覆盖难题。

Description

一种微微基站内外天线自动切换方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别是涉及一种微微基站(PICO)内外双天线自动切换的方法、装置及系统。
背景技术
微微基站是一种新型的、针对企业级室内覆盖应用的基站，适用于高用户密度、城区热点地区如企业楼宇以及校园等室内场景。由于应用的室内场景差异性大，比如企业楼宇，有大型的办公区，也有小型的会议室和办公室，针对这些差异，运营商和设备提供商，都希望不同室内场所能提供不同的室内覆盖解决方案。
现有技术方案分别采用两种类型的基站来满足这些差异：类型一、针对覆盖范围广、用户多的室内环境使用搭配内置天线的基站；类型二、在多个独立的小型会议室和办公室环境使用可以外接天馈的基站构成室内分布系统，形成定向覆盖。但这样会造成运营商组网的复杂性，需要管理两种不同类型的基站，在覆盖场景或者组网方式发生变更时，要搬迁并更换原有基站，限制了组网的灵活性，提高了网络建设成本。
因此，需要提出一种新的技术，以解决现有技术中基站室内全向覆盖和通过室分系统定向覆盖的问题，以及运营商在3G网络建设中如何低成本快速解决室内在不同场景下保证网络连续深度覆盖的难题，使在网络部署上更加灵活，提高建网的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微微基站内外双天线自动切换的方法、装置及系统，解决现有技术中基站室内全向覆盖和通过室分系统定向覆盖的问题，在不同场景下保证网络连续覆盖，使运营商在网络部署上更加灵活，提高建网的可靠性。同时，有利于运营商在3G网络建设中低成本快速解决室内深度覆盖难题。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种内外天线自动切换方法，应用于微微基站，包括，
基站检测内外天线的连接情况；
基站根据检测结果，自动对内外天线进行接入天线模式切换。
进一步地，所述基站检测内外天线的连接情况，具体包括：
检测基站前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV1，根据FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1。
进一步地，所述基站根据检测结果，自动对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，基站自动将输出功率切换至外置天线模式。
进一步地，所述基站根据检测结果，自动对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，检测FWD和外部天馈连接检测耦合功率REV2，根据FWD和REV2获取基站外部天馈接入检测驻波值VSWR2。
进一步地，当驻波值VSWR2大于预设外部天馈接入门限值时，没有检测到有外部天馈接入；当驻波值VSWR2小于预设外部天馈接入门限值时，检测到有外部天馈接入，基站自动将输出功率切换到外置天线模式。
进一步地，检测当前FWD和REV1，根据FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1。
进一步地，当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，外部天馈出现连接故障，基站自动将输出功率切换到内置天线模式；当VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，继续使用外置天线模式。
为了解决以上技术问题，本发明还提供了一种内外天线自动切换装置，包含第二开关单元，第三开关单元，环形器，耦合电路，
所述第二开关单元，用于控制将双工器的输出连接内置天线和第三开关单元；
所述第三开关单元，用于控制将内置天线模块耦合功率或者第二开关单元连接至环形器；
所述耦合电路，用于产生外部天馈连接检测的源；
所述环形器，用于产生外部天馈检测的反向耦合功率。
为了解决以上技术问题，本发明还提供了一种内外天线自动切换系统，包括驻波检测单元，基带&CPU单元，天线自动切换装置，
所述驻波检测单元，用于根据当前的连接情况检测不同天线模式下的前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV；
所述基带&CPU单元，用于根据所述驻波检测单元得到的功率数据对所述自动切换单元进行控制；
所述天线自动切换装置，用于根据所述基带&CPU单元的控制进行接入天线模式切换。
进一步地，所述驻波检测单元，具体用于：检测基站前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV1。
进一步地，所述基带&CPU单元，具体用于：根据驻波检测单元得到的FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1，并根据驻波值VSWR1自动通过天线自动切换装置对内外天线进行接入天线模式切换。
进一步地，所述自动通过天线自动切换装置对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换至外置天线模式。
进一步地，所述自动通过天线自动切换装置对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，所述驻波检测单元检测FWD和外部天馈连接检测耦合功率REV2，所述基带&CPU单元根据FWD和REV2获取基站外部天馈接入检测驻波值VSWR2。
进一步地，当驻波值VSWR2大于预设外部天馈接入门限值时，没有检测到有外部天馈接入；当驻波值VSWR2小于预设外部天馈接入门限值时，检测到有外部天馈接入，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到外置天线模式。
进一步地，所述驻波检测单元检测当前的FWD和REV1，所述基带&CPU单元根据FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1，当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，外部天馈出现连接故障，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到内置天线模式；当VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，继续使用外置天线模式。
进一步地，所述装置还包括环形器，用于实现射频信号的反向功率耦合。
进一步地，所述装置还包括反向耦合功率切换开关，用于切换基站反向耦合功率和外部天馈连接检测的反向耦合功率，并送入所述驻波检测单元进行检波，具体包括：当反向耦合功率切换开关处于基站反向耦合功率REV1时，将基站反向耦合功率送入所述驻波检测单元进行检波；当反向耦合功率切换开关处于外部天馈连接检测耦合功率REV2时，将外部天馈连接检测的耦合功率送入所述驻波检测单元进行检波。
与现有技术相比，本发明提供的一种微微基站内外双天线自动切换的方法、装置及系统，在具备内外天线自动切换功能的同时增加了一些检测方法，用于检测天线工作状态，特别是在安装了外部天馈的场景，当检测到天馈连接异常时，切换到内置天线工作，给运营商带来很大的便利，在网络部署上更加灵活，提高建网的可靠性。同时，有利于运营商在3G网络建设中低成本快速解决室内深度覆盖难题，在不同场景下实现网络连续覆盖，同时实现可管理、可控制的移动宽带网络，根据实际情况进行远程监控和模式切换。此外，也降低设备提供商解决方案的研发成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种微微基站内外天线自动切换系统的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的一种微微基站内外天线自动切换装置的结构示意图。
图3是本发明实施例的微微基站在内置天线模式下每个帧周期内检测时隙分配图。
图4是本发明实施例提供的一种微微基站内外天线自动切换方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实例以2.1G频段的UMTS微微基站为例，结合附图对本发明的技术方案实施步骤进行详细的说明。该方法和装置也同样适合其他频段和其他模式的微微基站。
如图1所示，本发明实施例提供了一种微微基站内外天线自动切换系统，该系统包括：基带&CPU单元，射频前向单元，功放PA，双工器，反向耦合功率切换开关，天线自动切换装置，驻波检测单元，其中，
射频前向单元，用于实现射频信号的频谱搬移、滤波等功能；
功放PA，用于实现射频信号的放大；
环形器，用于保护功放PA，并和功率电阻实现反向功率耦合；
驻波检测单元，用于根据当前的连接情况对不同天线模式下的前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV进行检波处理；
基带&CPU单元，用于反向耦合功率切换开关的切换控制和对驻波检测单元得到的功率数据进行运算处理；
天线自动切换装置，用于根据所述基带&CPU单元的控制切换内置天线模式或外置天线模式，并利用内置天线耦合的功率检测外部天馈的连接状况；
双工器，用于实现射频上下行信号的分离；
反向耦合功率切换开关，即图1中的开关1，用于切换基站反向耦合功率和外部天馈连接检测反向耦合功率，并送入驻波检测单元进行检波。当开关1处于基站反向耦合功率REV1时，将REV1送入驻波检测单元进行检波，计算基站的驻波值；当开关1处于外部天馈连接检测耦合功率REV2时，则将REV2送入驻波检测单元，计算外部天馈的驻波，判断外部天馈是否接入。
微微基站内外天线自动切换系统在上电开机后，基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换至内置天线模式。
驻波检测单元检测基站前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV1，基带&CPU单元根据驻波检测单元得到的FWD和REV1计算出反射系数，用反射系数计算得到基站当前天线驻波值VSWR1(内置天线模式下，VSWR1指基站当前天线驻波值，表示基站当前天线的驻波情况，不区分内外天线)，并根据驻波值VSWR1自动通过天线自动切换装置对内外天线进行接入天线模式切换，切换分两种情况：
情况1、当驻波值VSWR1大于预设值1(基站天线驻波告警门限，用户可根据情况设定)时，基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换至外置天线模式；驻波检测单元继续检测当前的FWD和REV1，基带&CPU单元根据FWD和REV1计算出反射系数，用反射系数计算得到基站当前天线驻波值VSWR1(在外置天线模式下，VSWR1表示的是外部天馈的驻波值)，当驻波值VSWR1大于预设值1时，外部天馈出现连接故障，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到内置天线模式；当VSWR1小于预设值1时，继续使用外置天线模式。
情况2、当驻波值VSWR1小于预设值1时，驻波检测单元检测FWD和外部天馈连接检测耦合功率REV2(外部天馈连接检测耦合功率)，基带&CPU单元根据FWD减去内置天线模块耦合度，得到外部天馈连接检测前向功率，和REV2一起计算出反射系数，利用反射系数计算得到基站外部天馈接入检测驻波值VSWR2(基站外部天馈接入检测驻波值，用于判断是否有外部天馈接入)。当驻波值VSWR2大于预设值2(外部天馈接入门限，用户可根据情况设定)时，没有检测到有外部天馈接入；当驻波值VSWR2小于预设值2(外部天馈接入门限，用户可根据情况设定)时，检测到有外部天馈接入，基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到外置天线模式；驻波检测单元继续检测当前的FWD和REV1，基带&CPU单元根据FWD和REV1计算出反射系数，用反射系数计算得到基站当前天线驻波值VSWR1(在外置天线模式下，VSWR1表示的是外部天馈的驻波值)，当驻波值VSWR1大于预设值1时，外部天馈出现连接故障，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到内置天线模式；当VSWR1小于预设值1时，继续使用外置天线模式。
如图2所示，本发明提供了一种微微基站内外天线自动切换装置，该装置包括开关2，开关3，环形器，耦合电路，其中，
开关2，用于控制将双工器的输出连接内置天线和开关3；
开关3，用于控制将内置天线模块耦合功率或者开关2连接至环形器；
耦合电路，用于产生外部天馈连接检测的源，如图2中的Coup部分，使用微带线耦合，电容耦合或者耦合器方式；
环形器，用于产生外部天馈检测的反向耦合功率，送入到驻波检测单元；
当基站工作在内置天线模式时，开关2连接内置天线模块，开关3按照时隙切换策略在Coup和DIR(开关2和开关3的连结部分)之间切换，周期性检测外部天馈连接状态；当基站工作在外置天线模式时，开关2和开关3都会切换到DIR，从而将双工器输出连接到外部天馈。
如图3所示，描述的是微微基站(PICO)在内置天线模式下每个帧周期内检测时隙(slot)分配示意图。对于WCDMA信号而言，每个帧周期内包含15个时隙，用户可以根据自己的需要分配每个时隙的检测内容，本发明实施例中为驻波检测分配6个时隙，天馈连接检测分配5个时隙，两者之间涉及到开关切换，分别预留2个时隙的保护时间。
在图3中，在内置天线模式下，每个帧周期内的时隙切换策略是：在前6个slot，驻波检测单元对基站前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV1进行检波，获取驻波值VSWR1，并在随后的两个时隙内，将开关1切换至REV2(外部天馈连接检测的耦合功率)，开关3切换至Coup，接下来五个时隙中，驻波检测单元对FWD和REV2进行检波，获取驻波值VSWR2，在随后的两个时隙内基带&CPU单元控制开关2切换到DIR，开关3切换到DIR。
如图4所示，本发明提供了一种微微基站(PICO)内外双天线自动切换的方法，包括：
基站检测内外天线的连接情况，通过内置天线模块耦合的功率和时隙切换来实时检测外部天馈的连接情况；
根据检测结果，基站自动对内外天线进行接入天线模式切换；当检测到外部天馈连接后，基站通过控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到外部天馈，并改变时隙切换策略和驻波计算方法检测当前模式下的连接状况；当外部天馈出现连接故障后，基站通过控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到内置天线，回到内置天线工作模式，基站每次改变状态都会通过后台软件告之用户。
具体方法如下所述(如图4所示)：
基站上电开机后进入到内置天线模式，即基带&CPU单元控制开关1切换到REV1(基站反向耦合功率，用于计算基站当前天线连接情况下驻波值，不区分内外天线)，控制开关2切换到内置天线，开关3切换到DIR。
小区建立，发射下行功率，基站按照图3中的每个帧周期内时隙分布和开关切换策略进行工作，在前6个时隙，驻波检测单元对基站前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV1进行检波，基带&CPU单元根据检测的FWD和REV1计算出反射系数，用反射系数计算出驻波值VSWR1(内置天线模式下，VSWR1指基站当前天线驻波值，表示基站当前天线的驻波情况，不区分内外天线)，会出现两种情况：
情况a)当VSWR1大于预设值1(基站天线驻波告警门限，用户可根据情况设定)时，认为内置天线连接出现故障，作告警处理并在随后的两个时隙内基站通过控制天线自动切换装置将输出功率切换到切换至外置天线模式，即基带&CPU单元控制开关2切换到DIR，开关3切换到DIR，实现双工器和外部天馈的连接，控制开关1切换到REV1状态，检测基站天线驻波值VSWR1，并跳出图3中的开关切换策略；驻波检测单元继续对当前的FWD和REV1进行检波，基带&CPU单元对检波到的功率进行驻波计算得到VSWR1(在外置天线模式下，VSWR1表示的是外部天馈的驻波值)，当VSWR1大于预设值1时，外部天馈出现连接故障，基站通过控制天线自动切换装置将输出功率切换到内置天线模式，当VSWR1小于预设值1时，继续使用外置天线模式。
情况b)当VSWR1小于预设值1时，继续使用内置天线模式，并在随后的两个时隙内，将开关1切换至REV2(外部天馈连接检测耦合功率)，开关3切换至Coup，接下来五个时隙中，驻波检测单元对FWD和REV2进行检波，基带&CPU单元用检测到的FWD减去内置天线模块耦合度，得到外部天馈连接检测前向功率，和REV2一起计算出反射系数，利用反射系数计算出驻波值VSWR2(基站外部天馈接入检测驻波值，用于判断是否有外部天馈接入)。
当VSWR2大于预设值2(外部天馈接入门限，用户可根据情况设定)时，继续使用内置天线模式，并在随后的两个时隙内保持开关1、开关2和开关3的状态不变，循环图3中的开关切换策略。
当VSWR2小于预设值2时，判断有外部天馈接入，基站通过控制天线自动切换装置将输出功率切换到外置天线模式，即在随后的两个时隙内基带&CPU单元控制开关2切换到DIR，开关3切换到DIR，实现双工器和外部天馈的连接，控制开关1切换到REV1，检测VSWR1，并跳出图3中的开关切换策略。
在外置天线模式下，驻波检测单元会继续对当前的FWD和REV1进行检波，基带&CPU单元对检波到的功率进行驻波计算得到VSWR1(在外置天线模式下，VSWR1表示的是外部天馈的驻波值)，当VSWR1大于预设值1时，基站通过控制天线自动切换装置将输出功率切换到切换至内置天线模式，当VSWR1小于预设值1时，继续使用外置天线模式。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种内外天线自动切换方法，应用于微微基站，其特征在于，包括，
基站检测内外天线的连接情况；
基站根据检测结果，自动对内外天线进行接入天线模式切换；
其中，所述基站检测内外天线的连接情况，具体包括：
检测基站前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV1，根据FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1；
其中，所述基站根据检测结果，自动对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，检测FWD和外部天馈连接检测耦合功率REV2，根据FWD和REV2获取基站外部天馈接入检测驻波值VSWR2；
根据FWD和REV2获取基站外部天馈接入检测驻波值VSWR2包括：将检测到的所述FWD减去内置天线耦合度，得到外部天馈连接检测前向功率；将得到的所述外部天馈连接检测前向功率和所述REV2一起计算出反射系数，利用计算出的所述反射系数计算出所述驻波值VSWR2。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据检测结果，自动对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，基站自动将输出功率切换至外置天线模式。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当驻波值VSWR2大于预设外部天馈接入门限值时，没有检测到有外部天馈接入；当驻波值VSWR2小于预设外部天馈接入门限值时，检测到有外部天馈接入，基站自动将输出功率切换到外置天线模式。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，检测当前FWD和REV1，根据FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，外部天馈出现连接故障，基站自动将输出功率切换到内置天线模式；当VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，继续使用外置天线模式。
6.一种内外天线自动切换系统，其特征在于，包括驻波检测单元，基带&CPU单元，天线自动切换装置，
所述驻波检测单元，用于根据当前的连接情况检测不同天线模式下的前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV；
所述基带&CPU单元，用于根据所述驻波检测单元得到的功率数据对所述自动切换单元进行控制；
所述天线自动切换装置，用于根据所述基带&CPU单元的控制进行接入天线模式切换；
其中，所述驻波检测单元，具体用于：检测基站前向耦合功率FWD和反向耦合功率REV1；
其中，所述基带&CPU单元，具体用于：根据驻波检测单元得到的FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1，并根据驻波值VSWR1自动通过天线自动切换装置对内外天线进行接入天线模式切换；
其中，所述自动通过天线自动切换装置对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，所述驻波检测单元检测FWD和外部天馈连接检测耦合功率REV2，所述基带&CPU单元根据FWD和REV2获取基站外部天馈接入检测驻波值VSWR2；
所述基带&CPU单元根据FWD和REV2获取基站外部天馈接入检测驻波值VSWR2，具体包括：所述基带&CPU单元将检测到的所述FWD减去内置天线耦合度，得到外部天馈连接检测前向功率；将得到的所述外部天馈连接检测前向功率和所述REV2一起计算出反射系数，利用计算出的所述反射系数计算出所述驻波值VSWR2。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述自动通过天线自动切换装置对内外天线进行接入天线模式切换，具体包括：当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换至外置天线模式。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，当驻波值VSWR2大于预设外部天馈接入门限值时，没有检测到有外部天馈接入；当驻波值VSWR2小于预设外部天馈接入门限值时，检测到有外部天馈接入，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到外置天线模式。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述驻波检测单元检测当前的FWD和REV1，所述基带&CPU单元根据FWD和REV1获取基站当前天线驻波值VSWR1，当驻波值VSWR1大于预设基站天线驻波告警门限值时，外部天馈出现连接故障，所述基带&CPU单元控制天线自动切换装置自动将输出功率切换到内置天线模式；当VSWR1小于预设基站天线驻波告警门限值时，继续使用外置天线模式。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述装置还包括环形器，用于实现射频信号的反向功率耦合。
11.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述装置还包括反向耦合功率切换开关，用于切换基站反向耦合功率和外部天馈连接检测的反向耦合功率，并送入所述驻波检测单元进行检波，具体包括：当反向耦合功率切换开关处于基站反向耦合功率REV1时，将基站反向耦合功率送入所述驻波检测单元进行检波；当反向耦合功率切换开关处于外部天馈连接检测耦合功率REV2时，将外部天馈连接检测的耦合功率送入所述驻波检测单元进行检波。
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