CN102868465A - 获取宽带频谱的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种获取宽带频谱的方法及装置，其中，该方法包括：分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，其中，子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；拼接各个子频带的频谱获得需要扫频的频带的频谱。本发明解决了相关技术中如何获取高精度宽带频谱的问题，为无线系统的性能优化提供了直接的、有效的依据。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种获取宽带频谱的方法及装置。
背景技术
无线基站系统通常具有较宽的接收带宽。而不同制式、标准的无线通信系统的接收带宽又各不相同，例如，全球移动通信（Global system for Mobile Communication，简称为GSM）系统在900MHz上的接收带宽通常为25MHz，一个GSM载频的带宽为200KHz；通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunications System，简称为UMTS）系统在2100MHz上的接收带宽通常为60MHz，一个UMTS载频的带宽通常为3.84MHz；长期演进（Long TermEvolution，简称为LTE）系统在2600MHz上的接收带宽通常为70MHz，一个LTE载频的带宽通常为1.4MHz/5MHz/10MHz/15MHz/20MHz等。
在无线基站系统的建设与运行过程中通常需要检查外部干扰的状况，了解外部无线环境的频谱，以便优化网络的运行状况。通常情况下，我们可以直接获取接收带宽内的信号的强度，例如，GSM系统的200KHz内的信号强度，UMTS系统的3.84MHz内的信号强度（通常使用接收宽带总功率值（Received Total Wide-band Power，简称为RTWP）来表示，但无法获取更精细的频谱，例如，20KHz。虽然我们获取了200KHz或3.84MHz内的信号强度，但无法识别的频谱的特征，例如，某些1KHz的干扰信号在UMTS系统中，就很容易与3MHz带宽干扰信号混为一谈，导致无法区分出1KHz窄带干扰和3MHz宽带干扰，因此，需要一种新方法能够提高扫频精度。
针对相关技术中上述至少之一的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种获取宽带频谱的方法及装置，以至少解决相关技术中频谱扫频精度不高的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种获取宽带频谱的方法，其包括：分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，其中，上述子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；拼接各个上述子频带的频谱获得上述需要扫频的频带的频谱。
优选地，在分别获取上述需要扫频的频带的若干个子频带的频谱之前，上述获取宽带频谱的方法还包括：将上述需要扫频的频带划分为若干个连续的上述子频带，其中，上述子频带之间的频率间隔小于等于上述载频带宽。
优选地，分别获取上述需要扫频的频带的若干个子频带的频谱包括：按照预设采样频率上述无线系统的工作频点依次分别工作在各个上述子频带内来分别采集各个上述子频带的基带信号数据I/Q数据和接收宽带总功率值RTWP，其中，上述无线系统的工作频点为各个上述子频带的中心频点；对采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。
优选地，上述获取宽带频谱的方法包括：上述无线系统分别多次采集各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值；对多次采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值求算术平均值，对各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值的算术平均值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。
优选地，拼接各个上述子频带的频谱获得上述需要扫频的频带的频谱包括：选取各个上述子频带的频谱的有效频谱，其中，上述有效频谱为以各个上述子频带的中心频点为中心，带宽为各个上述子频带的带宽的频谱；拼接各个上述子频带的有效频谱获得上述需要扫频的频带的频谱。
根据本发明的另一方面，提供了一种获取宽带频谱的装置，其包括：获取模块，用于分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，其中，上述子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；拼接模块，用于拼接各个上述子频带的频谱获得上述需要扫频的频带的频谱。
优选地，上述获取宽带频谱的装置还包括：划分模块，用于将上述需要扫频的频带划分为若干个连续的上述子频带，其中，上述子频带之间的频率间隔小于等于上述载频带宽。
优选地，上述获取模块包括：采集单元，用于按照预设采样频率上述采集单元的工作频点依次分别工作在各个上述子频带内来分别采集各个上述子频带的基带信号数据I/Q数据和接收宽带总功率值RTWP，其中，上述无线系统的工作频点为各个上述子频带的中心频点；处理单元，用于对采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。
优选地，上述采集单元，还用于分别多次采集各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值；上述处理单元，还用于对多次采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值求算术平均值，对各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值的算术平均值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。
优选地，上述拼接模块包括：选取单元，用于选取各个上述子频带的频谱的有效频谱，其中，上述有效频谱为以各个上述子频带的中心频点为中心，带宽为各个上述子频带的带宽的频谱；拼接单元，用于拼接各个上述子频带的有效频谱获得上述需要扫频的频带的频谱。
在本发明中，首先，分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，该子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；然后，再将各个上述子频带的频谱拼接起来获得上述需要扫频的频带的频谱，实现了从需要扫频的频带的频谱中可以找到窄带干扰信号，也可以找到宽带干扰信号，从而提高了上述需要扫频的频带的频谱的精度，也为无线系统的性能优化提供了直接的、有效的依据。
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，构成本申请的一部分，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是根据本发明实施例的获取宽带频谱的方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的获取宽带频谱的装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例的另一种获取宽带频谱的装置的结构框图；
图4是根据本发明实施例的获取模块的结构框图；
图5是根据本发明实施例的拼接模块的结构框图；
图6是根据本发明实施例的又一种获取宽带频谱的装置的结构框图；
图7是根据本发明实施例的另一种获取宽带频谱的方法的流程图；
图8是根据本发明实施例的各个子频带的频谱的示意图；以及
图9是根据本发明实施例的拼接各个子频带的频谱的有效频谱的示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供了一种获取宽带频谱的方法，如图1所示，该获取宽带频谱的方法包括步骤S102至步骤S104。
步骤S102：分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，其中，子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽。
步骤S104：拼接各个子频带的频谱获得需要扫频的频带的频谱。
通过上述步骤，首先，分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，该子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；然后，再将各个上述子频带的频谱拼接起来获得上述需要扫频的频带的频谱，实现了从需要扫频的频带的频谱中可以找到窄带干扰信号，也可以找到宽带干扰信号，从而提高了上述需要扫频的频带的频谱的精度，也为无线系统的性能优化提供了直接的、有效的依据。
为了便于获取各个上述子频带的频谱，在本优选实施例中，在分别获取上述需要扫频的频带的若干个子频带的频谱之前，上述获取宽带频谱的方法还包括：将上述需要扫频的频带划分为若干个连续的上述子频带，其中，上述子频带之间的频率间隔小于等于上述载频带宽。
为了获取各个子频带的频谱，在本优选实施例中提供了一种优选的获取各个子频带的频谱的方法，例如，分别获取上述需要扫频的频带的若干个子频带的频谱包括：按照预设采样频率上述无线系统的工作频点依次分别工作在各个上述子频带内来分别采集各个上述子频带的I/Q数据和接收宽带总功率值RTWP，其中，上述无线系统的工作频点为各个上述子频带的中心频点；对采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。即通过依次对上述各个子频带进行信号采集，获得各个子频带的频谱，优选地，上述无线系统对上述各个子频带进行信号采集时，可以根据不同的频谱精度需求设置不同的采样频率，例如，当要求高精度频谱时，可以按照较大的采样频率来采集信号，在各个子频带上采集较多的I/Q数据量，从而可以满足获得不同精度的频谱的需求。
为了获得稳定的频谱，在本优选实施例中，上述方法包括：在获取各个子频带的频谱时，上述无线系统可以分别多次采集各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值；对多次采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值求算术平均值，对各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值的算术平均值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。
为了准确地、完整地获得上述需要扫频的频带的频谱，在本优选实施例中，拼接各个上述子频带的频谱获得上述需要扫频的频带的频谱包括：选取各个上述子频带的频谱的有效频谱，其中，上述有效频谱为以各个上述子频带的中心频点为中心，带宽为各个上述子频带的带宽的频谱；拼接各个上述子频带的有效频谱获得上述需要扫频的频带的频谱。因为对各个子频带的边界部分采集的信号可能存在失真现象，为了可以准确地、完整地拼接出上述需要扫频的频带的频谱，先选取各个子频带的频谱的有效频谱，再将各个子频带的频谱的有效频谱拼接起来，例如，当各个子频带的带宽为3.2MHz，对各个子频带的采集信号进行快速傅立叶变换后可能得到带宽为3.84MHz的频谱，此时选取各个子频带的频谱的中间部分的3.2MHz为有效频谱，对各个子频带的频谱的中间部分的3.2MHz之外的部分需要做丢弃处理，并将选取的有效频谱拼接起来。
在本优选实施例中，提供了一种获取宽带频谱的装置，如图2所示，该获取宽带频谱的装置包括：获取模块202，用于分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，其中，上述子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；拼接模块204，连接至获取模块202，用于拼接各个上述子频带的频谱获得上述需要扫频的频带的频谱。
在上述优选实施例中，首先，获取模块202分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，该子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；然后，拼接模块204再将各个上述子频带的频谱拼接起来获得上述需要扫频的频带的频谱，实现了从需要扫频的频带的频谱中可以找到窄带干扰信号，也可以找到宽带干扰信号，从而提高了上述需要扫频的频带的频谱的精度，也为无线系统的性能优化提供了直接的、有效的依据。
为了便于获取各个上述子频带的频谱，在本优选实施例中，如图3所示，上述获取宽带频谱的装置还包括：划分模块206，用于将上述需要扫频的频带划分为若干个连续的上述子频带，其中，上述子频带之间的频率间隔小于等于上述载频带宽。
为了获取各个子频带的频谱，在本优选实施例中，如图4所示，上述获取模块202包括：采集单元2022，用于按照预设采样频率上述采集单元的中心频点依次分别工作在各个上述子频带内来分别采集各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值，其中，上述无线系统的工作频点为各个上述子频带的中心频点；处理单元2024，连接至采集单元2022，用于对采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。
为了获得稳定的频谱，在本优选实施例中，上述采集单元2022可以分别多次采集各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值；上述处理单元2024对多次采集的各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值求算术平均值，对各个上述子频带的I/Q数据和RTWP值的算术平均值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个上述子频带的频谱。
为了准确地、完整地获得上述需要扫频的频带的频谱，在本优选实施例中，如图5所示，上述拼接模块204包括：选取单元2042，用于选取各个上述子频带的频谱的有效频谱，其中，上述有效频谱为以各个上述子频带的中心频点为中心，带宽为各个上述子频带的带宽的频谱；拼接单元2044，连接至选取单元2042，用于拼接各个上述子频带的有效频谱获得上述需要扫频的频带的频谱。
以下结合附图对上述各个优选实施例进行详细地描述。
在本优选实施例中，上述无线系统以无线基站系统为例，以UMTS基站上实现获取宽带、高精度频谱过程为例，但不仅限于UMTS基站系统，图6是根据本发明实施例的又一种获取宽带频谱的装置的结构框图，如图6所示，该获取宽带频谱的装置包括：扫频控制模块602（相当于上述划分模块206）、信号采集模块604（相当于上述获取模块202）以及、扫频信号处理模块606（相当于上述拼接模块204）。
扫频控制模块602：将所需要扫频的频带划分为若干（设为N）个的子频带，子频带的带宽小于或等于载频的带宽，各个子频带之间的频率间隔小于或等于该无线系统的接收带宽；并控制信号采集模块604对各个子频段进行信号采集，并控制扫频信号处理模块606进行频谱精度处理算法实现，将信号数据转发给扫频信号处理模块606等功能。
信号采集模块604：主要采集指定频段的上行信号I/Q数据和RTWP值，信号采集模块604依次工作在各个子频带上，获取各个子频带（带宽为长度设为L）上的基带I/Q数据，同时获取该频点的RTWP数值。
上述扫频信号处理模块606：主要对各个子频段内的I/Q数据和RTWP完成FFT算法处理和各个子频段的频谱拼接算法处理，依据所获取的各个子频带的频谱数据，重新拼接成接收带内的频谱，绘制上行宽带频带的频谱以及无线配置参数的保存和恢复功能。
通过上述获取宽带频谱的装置，与现有技术相比，将需要扫频的频带划分为若干子频段，获取各个子频段内的基带I/Q数据和RTWP值，并对各个子频段内的I/Q数据和RTWP经过FFT等算法处理转换为单个子频段频谱，可以在现有无线通信系统中获取高精度频谱，通过获取的高精度频谱，既可以找出窄带干扰信号，也可以找出宽带干扰信号，为无线基站系统的性能优化提供直接依据。
在本优选实施例中，上述无线系统以无线基站系统为例，上述需要扫频的频带以上行频带为例，以UMTS基站上实现获取宽带、高精度频谱过程为例，图7是根据本发明实施例的另一种获取宽带频谱的方法的流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：
步骤S702：扫频控制模块602将上行频带划分为若干个子频段。例如，在UMTS基站上，通过获取功放双工器的上行带宽范围，假设为1920MHz~1980MHz频带，以段长3.2MHz为单位（UMTS最大段长不超过3.84MHz），可以将此上行频带划分为19个连续的子频段（如（1920-1923.2），（1923.2，1926.4），……(1974.4，1977.6)，（1977.6，1980））。
步骤S704：扫频控制模块602设置信号采集模块604依次工作在各个子频段上采集各个子频段的I/Q数据和RTWP值，并将其上行工作频点设置为各个子频段的中心频点，（若子频段1上的工作频点值为1920+3.2/2=1921.6），若有必要，可以在设置工作频点前先备份无线配置数据。
优选地，在步骤S704中，为了让信号采集模块604能采集到较稳定的信号I/Q数据和RTWP值，可以选择在对下一个子频带进行信号采集之前加入延时操作。信号采集模块604获取当前工作频段上的I/Q数据和对应的RTWP值，将其发送给扫频控制模块602，由扫频控制模块602转发给扫频信号处理模块606进行处理；优选地，考虑采样的随机性因素影响，为了得到比较稳定的频谱，可以对各个子频段进行多次采集，然后对其I/Q和RTWP求算术平均。
优选地，可以根据不同精度需求选择不同的采样频率，例如，UMTS协议规定的有效带宽是3.84MHz，根据奈奎斯特采样定理，期采样速率是7.68MHz，若要达到20KHz带宽的精度，则采样的I/Q数据点数为384（7.68M/20K=384）个，即每个子频段内的I/Q数据量为384个；即获取的频谱精度与采样点成正比关系。
步骤S706：扫频信号处理模块606对收到的各个子频段I/Q数据和RTWP进行归一化处理后，再进行FFT处理，转换为各个子频带的频谱。
步骤S708：扫频信号处理模块606再将各个子频带的频谱根据拼接算法进行拼接处理后，显示一个完整的上行宽带频谱。优选地，拼接算法处理过程：UMTS协议规定的RTWP值计算带宽是3.84MHz，在实际采集过程中考虑到接收滤波器的物理性能因素，对各个子频带的边界部分采集的信号可能存在失真现象，在拼接算法处理过程中可以选取各个子频带的频谱的有效频谱，使得有效频谱的带宽L要小于协议带宽例如，当各个子频带的带宽为3.2MHz，对各个子频带的采集信号进行快速傅立叶变换后可能得到带宽为3.84MHz的频谱，如图8所示，此时选取各个子频带的频谱的中间部分的3.2MHz为有效频谱，如图9所示，对各个子频带的频谱的中间部分的3.2MHz之外的部分需要做丢弃处理，并将选取的有效频谱拼接起来。然后，将各个子频段的有效频谱拼接起来就完成了一个完整的宽带频谱。
从以上的描述中，可以看出，上述优选实施例实现了如下技术效果：首先，分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，该子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；然后，再将各个上述子频带的频谱拼接起来获得上述需要扫频的频带的频谱，实现了从需要扫频的频带的频谱中可以找到窄带干扰信号，也可以找到宽带干扰信号，从而提高了上述需要扫频的频带的频谱的精度，也为无线系统的性能优化提供了直接的、有效的依据。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种获取宽带频谱的方法，其特征在于，包括：
分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，其中，所述子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；
拼接各个所述子频带的频谱获得所述需要扫频的频带的频谱。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在分别获取所述需要扫频的频带的若干个子频带的频谱之前，还包括：
将所述需要扫频的频带划分为若干个连续的所述子频带，其中，所述子频带之间的频率间隔小于等于所述载频带宽。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别获取所述需要扫频的频带的若干个子频带的频谱包括：
按照预设采样频率所述无线系统的工作频点依次分别工作在各个所述子频带内来分别采集各个所述子频带的基带信号数据I/Q数据和接收宽带总功率值RTWP，其中，所述无线系统的工作频点为各个所述子频带的中心频点；
对采集的各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个所述子频带的频谱。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述无线系统分别多次采集各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值；
对多次采集的各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值求算术平均值，对各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值的算术平均值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个所述子频带的频谱。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，拼接各个所述子频带的频谱获得所述需要扫频的频带的频谱包括：
选取各个所述子频带的频谱的有效频谱，其中，所述有效频谱为以各个所述子频带的中心频点为中心，带宽为各个所述子频带的带宽的频谱；
拼接各个所述子频带的有效频谱获得所述需要扫频的频带的频谱。
6.一种获取宽带频谱的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于分别获取需要扫频的频带的若干个子频带的频谱，其中，所述子频带的带宽小于等于无线系统的载频带宽；
拼接模块，用于拼接各个所述子频带的频谱获得所述需要扫频的频带的频谱。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
划分模块，用于将所述需要扫频的频带划分为若干个连续的所述子频带，其中，所述子频带之间的频率间隔小于等于所述载频带宽。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
采集单元，用于按照预设采样频率所述采集单元的工作频点依次分别工作在各个所述子频带内来分别采集各个所述子频带的基带信号数据I/Q数据和接收宽带总功率值RTWP，其中，所述无线系统的工作频点为各个所述子频带的中心频点；
处理单元，用于对采集的各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个所述子频带的频谱。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述采集单元，还用于分别多次采集各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值；
所述处理单元，还用于对多次采集的各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值求算术平均值，对各个所述子频带的I/Q数据和RTWP值的算术平均值分别进行快速傅立叶变换FFT，获得各个所述子频带的频谱。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述拼接模块包括：
选取单元，用于选取各个所述子频带的频谱的有效频谱，其中，所述有效频谱为以各个所述子频带的中心频点为中心，带宽为各个所述子频带的带宽的频谱；
拼接单元，用于拼接各个所述子频带的有效频谱获得所述需要扫频的频带的频谱。
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