CN102694755B - 一种驻波探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种驻波探测方法，该方法中首先确定出峰值最大的驻波点即主峰，然后利用频域加窗去除主峰的旁瓣，最后基于加窗后的反射信道响应检测出峰值小的驻波点。使用本发明可以探测出峰值大的驻波点，同时也能准确探测到峰值小的驻波点。
Description
技术领域
本发明涉及射频发射系统中的信号发射技术，特别是涉及一种驻波探测方法。
背景技术
频域反射计(FDR)对于基站射频拉远单元部分而言，是一项非常重要的技术。比起传统的扫频驻波测量而言，具有更高的测量精度，同时还具备反射点距离探测功能。换言之，FDR不仅能测出驻波值，还能分辨出不同的反射点。如何既能检测出大的反射峰还能探测到其余小的反射点，是衡量FDR性能的一个重要的指标。
在FDR的测量流程中，首先由FPGA在数字域发射宽带OFDM基带信号，内插变速后经DAC、混频器、PGC、各级GAIN_BLOCK、PA、环形器、天线滤波器、RF线缆发射到天线口(或耦合盘)，当信号在RF线缆或天线口遇到不匹配点时将会有一部分信号能量反射回来，通过环形器耦合到反馈AD支路，处理器通过发射信号和反射信号可以求得反射信号响应。根据反射信号响应对应的反射信道图中的反射峰点幅值和峰点位置即可求出反射点的距离和反射系数，进而得出驻波比。
目前业界的峰值抵消核方法就是一种解决如何探测反射信号峰点的方法。在该方法中，首先生成峰值抵消核序列，之后搜索一轮反射信号响应，得到最大值(由此值可直接得到最大的驻波比)。同时将此最大值对峰值抵消核序列进行加权，得到抵消信号，该抵消信号将用于抵消反射信道的最大反射峰，这样，当再次搜索反射信号时，得到的最大值即为次反射峰。以此类推，即可求得每个反射点。
在实际应用中，上述峰值抵消核方法中将会存在以下问题：
1、主峰可能会存在较大的旁瓣，这样，当旁瓣太大时，会将峰点低的小反射信号覆盖，而上述峰值抵消核方法中只能消除主峰，无法消除旁瓣，也就是说，上述方法中对峰值抵消核序列进行加权得到的抵消信号只与主峰相关与旁瓣无关，利用该抵消信号抵消反射信道的最大反射峰后得到的反射信号中依然存在旁瓣，这样，由于旁瓣的无法消除，将导致被旁瓣覆盖的远离主峰的小反射信号无法被探测。
2、用于抵消反射信道最大反射峰的抵消信号与实际的最大反射峰之间将无法避免的存在误差，如此，可能会造成主峰即最大反射峰被消除后出现两个新的峰，即造成虚假探测点，从而导致误检测。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种驻波探测方法，该方法既能探测出峰值大的驻波点，又能准确检测到峰值小的驻波点。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种驻波探测方法，该方法包括以下步骤：
a、确定当前用于探测的训练序列的反射信道响应，计算该反射信道响应的最大反射峰对应的驻波比和反射点距离；
b、计算频域加窗后的所述训练序列的反射信道响应；
c、从所述加窗后的所述训练序列的反射信道响应中，查找满足峰点条件的峰点，并计算相应的驻波比和反射点距离，所述峰点条件为所述峰点的幅值大于其任一侧的连续N个相邻点的幅值，且所述峰点任一侧的连续N个相邻点的幅值递增或递减，其中，N为自然数。
综上所述，本发明提出的驻波探测方法，首先确定出峰值最大的驻波点即主峰，然后利用频域加窗去除主峰的旁瓣，最后基于加窗后的反射信道响应检测出峰值小的驻波点。可见本发明既可探测出峰值大的驻波点，又能准确检测到峰值小的驻波点。
附图说明
图1为本发明实施例一的流程示意图；
图2为本发明实施例一的一仿真结果图；
图3为图2的局部放大图；
图4为本发明实施例一的另一仿真结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
考虑到对于时域加窗，可以有效降低信号的旁瓣，从而可以更为有效地检测到微弱频点的能量，反之，利用时频对偶特性，可以对反射的频域信道响应加窗，从而可以有效地抑制时域信道响应的旁瓣。
基于上述分析，本发明的核心思想是：在求峰值小的驻波点时，首先对频域上的反射信道响应进行加窗，然后再转换为时域上的反射信道响应，最后再基于时域上的反射信道响应寻找峰值小的驻波点。这样，通过加窗来有效降低主峰的旁瓣，从而可以使得被旁瓣覆盖的峰值小的驻波点凸显出来，有利于准确检测到峰值小的驻波点。
图1为本发明实施例一的流程示意图。如图1所示，该实施例主要包括：
步骤101、确定当前用于探测的训练序列的反射信道响应，计算该反射信道响应的最大反射峰对应的驻波比和反射点距离。
考虑到频域加窗会对主峰(即最大反射峰)的幅值有明显的影响，因此，为了避免加窗对主峰检测的影响，本实施例中在进行频域加窗之前，首先利用步骤101确定出主峰对应的驻波比和反射点距离。
本步骤在具体实现时可采用现有方法实现，例如可采用频域反射计实现。较佳地，可根据公式确定所述反射信道响应Z，其中，Gcir为环形器的增益值，Cback为所述训练序列的反馈序列，Cre为所述训练序列的反射序列，fft()为傅利叶函数，ifft()为逆傅利叶函数。
步骤102、计算频域加窗后的所述训练序列的反射信道响应。
较佳地，本步骤中可根据公式计算频域加窗后的所述训练序列的反射信道响应，其中，Gcir为环形器的增益值，Cback为所述训练序列的反馈序列，Cre为所述训练序列的反射序列，hanning(M)为加窗函数，M为对应的信道响应的长度。
进一步地，为了让时域冲击响应更为精确，可根据公式计算频域加窗后的所述训练序列的反射信道响应Z′，其中，Gcir为环形器的增益值，Cback为所述训练序列的反馈序列，Cre为所述训练序列的反射序列，hanning(M)为加窗函数，M为对应的信道响应的长度，l1+l2＝M，zeros()为填零函数，即在进行IFFT之前对加完窗的序列前后再填充一些零(长度无所谓)。
本步骤通过在时频上的使用hanning(M)对进行加窗，使得加窗后得到的Z′中的较小峰值的驻波点凸显出来，从而易于检测。
步骤103、从所述加窗后的所述训练序列的反射信道响应中，查找满足峰点条件的峰点，并计算各峰点的驻波比和反射点距离，所述峰点条件为所述峰点的幅值大于其任一侧的连续N个相邻点的幅值，且所述峰点任一侧的连续N个相邻点的幅值递增或递减。
在实际应用中，所述峰点条件还可以进一步包括：所述峰点的幅值大于预设的阈值，以达到过滤幅值很小的驻波点目的，另外，为了降低算法复杂度还可以对所查找的小峰点数量进行限制，即找到一定数量的峰点便不再检测。
所述N为自然数，较佳的，1≤N≤5，以便在较少算法复杂度的情况下找到峰点。
所述加窗后的所述训练序列的反射信道响应中，相邻两点间的间隔由反馈AD的采样率得到，较佳的，为8纳秒。
通过上述技术方案可知，本发明实施例一利用频域加窗技术可以有效避免主峰的旁瓣对小峰值驻波点检测的影响。下面通过上述实施例在宽频段RRU上多种场景下的测试结果，对本发明的技术效果进一步说明。
场景一：用矢量网络分析仪将可调负载(与RRU连接有1M线长)调整在驻波比在2.02，频带中心相位在-155度，之后串联3根射频线。这样得到的反射信道响应有环形器泄露和双工器反射(蓝色主峰左侧的两个小峰)，以及可调负载的主反射峰，以及主峰右侧由于3根射频线连接所带来的3个很小的反射峰。
图2为场景一下的仿真结果图，图2中上面的曲线对应于原始的反射信道响应，下面的曲线则为经过频域加窗后的反射信道响应图，横坐标表示时间，单位为纳秒，纵坐标表示幅值，单位为满量程db值。从图中可以看出：根据原始反射信道响应是根本无法辨识出幅值较小的反射峰的，但对于经过加窗调整后的信道响应，则可以明显分别出3个小峰。图3为图2的一局部放大结果，从图3中可看出上述3个小峰。
表1中列出了场景一下计算出的驻波点。反射点长度为0.745m接近1m的线长。驻波比2.0138与矢量网络分析仪测出的2.02，非常接近。右面为3个极小的反射峰测试结果：距离和驻波比不是十分的精准，但是重要的是算法探测出了这3个极小的反射峰，同时给出了它们大致的距离关系，这对外场定位是十分重要的。
| 主反射峰 | 小反射峰1 | 小反射峰2 | 小反射峰3 | |
| 反射点距离(m) | 0.7453 | 4.356 | 6.432 | 7.953 |
| 驻波比 | 2.0138 | 1.0671 | 1.1905 | 1.0096 |
表1
场景二：用矢量网络分析仪将可调负载调在1.72。图4为场景二下的仿真结果图，图4中上面的曲线对应于原始的反射信道响应，下面的曲线则为经过频域加窗后的反射信道响应图，横坐标表示时间，单位为纳秒，纵坐标表示幅值，单位为满量程db值。本次仿真，检测出了一个主反射峰和三个小反射峰，具体结果如表2所示。
| 主反射峰 | 小反射峰1 | 小反射峰2 | 小反射峰3 | |
| 反射点距离(m) | 0.7453 | 4.3187 | 6.3432 | 8.2012 |
| 驻波比 | 1.8949 | 1.0578 | 1.1725 | 1.08 |
表2
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种驻波探测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、确定当前用于探测的训练序列的反射信道响应，计算该反射信道响应的最大反射峰对应的驻波比和反射点距离；
b、计算频域加窗后的所述训练序列的反射信道响应；
c、从所述加窗后的所述训练序列的反射信道响应中，查找满足峰点条件的峰点，并计算相应的驻波比和反射点距离，所述峰点条件为所述峰点的幅值大于其任一侧的连续N个相邻点的幅值，且所述峰点任一侧的连续N个相邻点的幅值递增或递减，其中，N为自然数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用频域反射计FDR，进行步骤a中的所述确定和计算。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中根据公式确定所述反射信道响应Z，其中，Gcir为环形器的增益值，Cback为所述训练序列的反馈序列，Cre为所述训练序列的反射序列。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中根据公式计算频域加窗后的所述训练序列的反射信道响应Z′，其中，Gcir为环形器的增益值，Cback为所述训练序列的反馈序列，Cre为所述训练序列的反射序列，hanning(M)为加窗函数，M为对应的信道响应的长度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中根据公式计算频域加窗后的所述训练序列的反射信道响应Z′，其中，Gcir为环形器的增益值，Cback为所述训练序列的反馈序列，Cre为所述训练序列的反射序列，hanning(M)为加窗函数，M为对应的信道响应的长度，l1+l2＝M，zeros()为填零函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，1≤N≤5。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述峰点条件进一步包括：所述峰点的幅值大于预设的阈值。
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