CN104660352B - 一种接收机的增益测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接收机的增益测试方法及装置，涉及无线通信技术领域，所述方法包括以下步骤：获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数；根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽计算所述接收机的增益。本发明通过热噪声功率来计算接收机增益，故而降低了模拟器件差异所产生的误差，提高了增益测试的精度，同时提高了接收机的性能，另外，将常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值作为噪声系数，可进一步提高增益测试的精度。

Description

一种接收机的增益测试方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种接收机的增益测试方法及装置。

背景技术

为保证基站覆盖范围和通信质量，基站接收机的增益不能超过一定范围。增益过小，会导致接收机的灵敏度恶化；增益过大，会导致接收机的抗干扰能力下降。组成接收机的模拟器件由于工艺的原因，导致同温度下不同的通道间增益有差异，同一通道不同的温度下增益也有不同。如TDD-LTE基站的接收机系统，常温增益差异±2.5dB左右，高低温增益变化±5dB左右。增益若不补偿，灵敏度和抗干扰能力恶化将远超接收机的系统要求。

进行增益补偿前提是增益已知，现有技术常用的方法为预测试法，即在常温状态(一般为15～30摄氏度)下，测试各通道增益，芯片间增益差异及测试温度做为已知数据写入板卡的存储器；对于高低温状态，测试多台接收机在多个温度下的增益，整理出通用的增益变化量表或算出增益随温度变化曲线的系数，将表格或系数写入板卡上的存储器。工作时，读取板卡当前温度，根据常温数据、常温测试温度及高低温补偿表格或补偿系数即算出当前温度下增益值。

由于温度补偿法中表格或系数是多个样本的统计数据，仅代表接收机变化趋势，但对于组成接收机的模拟器件之间本身存在差异，而上述方案无法对于弥补该差异，导致增益补偿时误差值较大，影响接收机的性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提高增益测试的精度，以提高接收机的性能。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种接收机的增益测试方法，所述方法包括以下步骤：

获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数；

根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽计算所述接收机的增益。

其中，获取接收机的当前热噪声功率包括：

抓取N个有效热噪声功率，所述有效热噪声功率为不大于热噪声功率阈值的热噪声功率，所述N为不小于1的整数；

计算所述N个有效热噪声功率的平均值，并将计算出的平均值作为所述当前热噪声功率。

其中，所述接收机中的电路具有开关、且开关位于第一级放大器之前。

其中，所述抓取N个有效热噪声功率包括：

用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开；

检测所述待测电路的输出口的热噪声功率，并将检测到的热噪声功率与所述热噪声功率阈值进行比较；

若检测到的热噪声功率不大于所述热噪声功率阈值，则将该检测到的热噪声功率作为有效热噪声功率，直至得到N个有效热噪声功率。

其中，所述噪声系数为常温下噪声系数测试值或常温下噪声系数统计值。

其中，获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数之前还包括：获取当前温度；

所述噪声系数为常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值、或常温下噪声系数测试值+温度变化补偿值，所述温度变化补偿值根据当前温度与常温之间的温度差获得。

其中，根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽通过下式计算所述接收机的增益，

Gain_s＝Pn-(-114+NF_s+10log(BW))，

其中，Gain_s为接收机的增益，单位为dB；Pn为带宽为BW时的当前热噪声功率，单位为dBm；NF_s为噪声系数，单位为dB；BW 为带宽，单位为MHz。

本发明还公开了一种接收机的增益测试装置，所述装置包括：

参数获取模块，用于获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数；

增益计算模块，用于根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽计算所述接收机的增益。

其中，所述参数获取模块包括：

功率抓取子模块，用于抓取N个有效热噪声功率，所述有效热噪声功率为不大于热噪声功率阈值的热噪声功率，所述N为不小于1的整数；

功率计算子模块，用于计算所述N个有效热噪声功率的平均值，并将计算出的平均值作为所述当前热噪声功率。

其中，所述接收机中的电路具有开关、且开关位于第一级放大器之前。

其中，所述功率抓取子模块包括：

开关单元，用于用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开；

检测比较单元，用于检测所述待测电路的输出口的热噪声功率，并将检测到的热噪声功率与所述热噪声功率阈值进行比较；

有效功率识别单元，用于若检测到的热噪声功率不大于所述热噪声功率阈值，则将该检测到的热噪声功率作为有效热噪声功率，直至得到N个有效热噪声功率。

其中，所述噪声系数为常温下噪声系数测试值或常温下噪声系数统计值。

其中，所述装置还包括：温度获取单元，用于获取当前温度；

所述噪声系数为常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值、或常温下噪声系数测试值+温度变化补偿值，所述温度变化补偿值根据当前温度与常温之间的温度差获得。

其中，所述增益计算模块通过下式计算所述接收机的增益，

Gain_s＝Pn-(-114+NF_s+10log(BW))，

其中，Gain_s为接收机的增益，单位为dB；Pn为带宽为BW时的当前热噪声功率，单位为dBm；NF_s为噪声系数，单位为dB；BW 为带宽，单位为MHz。

(三)有益效果

本发明通过热噪声功率来计算接收机增益，故而降低了模拟器件差异所产生的误差，提高了增益测试的精度，同时提高了接收机的性能，另外，将常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值作为噪声系数，可进一步提高增益测试的精度；

本发明可应用在有开关的且开关位于第一级放大器之前的接收机，例如TDD接收机，检测在非工作时隙完成，例如TDD接收机的保护时隙。

测试时，用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开，将天线和待测电路断开，大大降低了天线接收到各种干扰对检测精度的影响；同时将检测到的开关之后电路的热噪声功率替代整个接收机的热噪声功率，替代无误差。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的接收机的增益测试方法的流程图；

图2是本发明一种实施方式的接收机增益测试装置结构示意图；

图3是本发明另一种实施方式的接收机的增益测试方法的流程图；

图4是本发明另一种实施方式的接收机的增益测试装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明一种实施方式的接收机的增益测试方法的流程图；参照图1，所述方法包括以下步骤：

S1：获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数；

S2：根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽计算所述接收机的增益。

为了提高增益的精度，优选地，获取接收机的当前热噪声功率包括：

抓取N个有效热噪声功率，所述有效热噪声功率为不大于热噪声功率阈值的热噪声功率，所述N为不小于1的整数(由于N的值越大，则会使得测试时间越长，但增益的精度越高，而N的值越小，则会使得测试时间越短，但增益的精度越低，为了平衡方法复杂度和精度，优选地，所述N为10)；

计算所述N个有效热噪声功率的平均值，并将计算出的平均值作为所述当前热噪声功率。

本实施例中，所述接收机为时分双工(TDD)接收机，但并不限定本发明的保护范围，还可以为其他类型的接收机。

参照图2，对于TDD接收机天线口的热噪声通过各级放大器放大，再叠加上器件本身的热噪声，到达模数转换器(ADC)热噪声功率为 (-114+NF_s+Gain_s+10log(BW))dBm，其中，NF_s为系统噪声系数，Gain_s为系统增益。

由于热噪声功率有以下两个特点：

(1)同一温度下不同通道间，NF_s差异也远小于Gain_s差异。以TDD-LTE接收机系统为例，NF差异只有增益差异1/10左右。

(2)温度变化时，接收机的热噪声功率变化为：▽NF_s+▽Gain_s，其中▽NF_s远小于▽Gain_s。以TDD-LTE接收机为例，RRU工作温度从-40℃升高到85℃，NF变化量只有增益Gain变化量1/5左右。

根据上述特点，若假定NF_s为常温噪声系数统计值，以此来计算 Gain_s，其误差远小于目前常用的预测试法。

此方法的原理简单，但实现较为困难。由于接收机的天线不能提供纯净的热噪声，它将各种各样空间干扰传送给后级，严重干扰热噪声功率检测精度。但前级有开关的接收机可以解决这个问题。

以TDD接收机为例：接收机中电路的第一级放大器前有一个开关，和接收机工作时开关1-2连通不同，热噪声功率检测时开关将拨到负载端3，使得1-3连通。这样，由开关端口2内部的负载代替天线提供热噪源的同时，实现了天线与后级的隔离，极大降低了空间干扰信号对热噪声功率检测的影响。

1-3连通后，链路的热噪声功率为：

-114+10log(BW)+NF+Gain

＝-114+10log(BW)+(NF+ILF+ILc)+(Gain-ILF-ILc)

＝-114+10log(BW)+NF_s+Gain_s

其中：NF为低噪声放大器LNA(包含LNA)到ADC输出口的链路噪声系数；

Gain为LNA(包含LNA)到ADC输出口的链路增益；

ILc为环行器插损；

ILF为滤波器插损；

NF_s为天线口到ADC输出口的链路噪声系数；

Gain_s为天线口到ADC输出口的链路增益；

由上式可知，开关之后链路的热噪声功率与整条接收链路的热噪声功率值数值相同，故而用检测开关之后接收机热噪声功率代替整条接收机的功率是无误差的。

为了保证热噪声功率的检测精度，抓取N个有效热噪声功率包括：

用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开；

检测所述待测电路的输出口的热噪声功率，并将检测到的热噪声功率与所述热噪声功率阈值进行比较；

若检测到的热噪声功率不大于所述热噪声功率阈值(若检测到的热噪声功率大于所述热噪声功率阈值，则认为有干扰信号，故而检测到的数据无效)，则将该检测到的热噪声功率作为有效热噪声功率，直至得到N个有效热噪声功率。

由于NF_s可为常温下系统NF测试值、常温下系统NF统计值、常温下系统NF统计值+高低温NF变化补偿值(即温度变化补偿值) 或常温下系统NF测试值+高低温NF变化补偿值四种情况，不同情况对应的测试工作量和增益测试精度不同，在精度要求不高的情况下，可采用前面两种情况，所述噪声系数为常温下噪声系数测试值或常温下噪声系数统计值。

但需要较高精度时，可采用后面两种情况，但需要采集当前温度 (一般在温度变化达到5℃时，启动一次增益检测)，优选地，获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数之前还包括：获取当前温度；

所述噪声系数为常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值、或常温下噪声系数测试值+温度变化补偿值，其中温度变化补偿值是预知的噪声系数高低温变化统计曲线根据当前温度与常温之间的温度差计算获得。

增益精度对比参见下表：

根据上述表格可以，与传统的预测试法相比，工作量大大减少，检测精度大大提高。

优选地，根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽通过下式计算所述接收机的增益，

Gain_s＝Pn-(-114+NF_s+10log(BW))，

其中，Gain_s为接收机的增益，单位为dB；Pn为带宽为BW时的当前热噪声功率，单位为dBm；NF_s为噪声系数，单位为dB；BW 为带宽，单位为MHz。

实施例

下面以一个最优的实施例来说明本发明，本实施例中，以NF用常温下NF统计值再加上高低温NF补偿值来说明，但不限定本发明的保护范围。参照图3，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤101：在保护时隙时启动本流程；

步骤102：用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开；

步骤103：获取当前温度T和带宽BW，通过当前温度T计算所述高低温NF补偿值，将常温下NF统计值加高低温NF补偿值作为接收机的噪声系数NF_s；

步骤104：检测所述待测电路的输出口的热噪声功率，并将检测到的热噪声功率与所述热噪声功率阈值进行比较；

步骤105：若检测到的热噪声功率不大于所述热噪声功率阈值，则将该检测到的热噪声功率作为有效热噪声功率，直至得到N个有效热噪声功率；

步骤106：计算所述N个有效热噪声功率的平均值，并将计算出的平均值作为所述当前热噪声功率Pn；

步骤107：通过下式计算所述接收机的增益，

Gain_s＝Pn-(-114+NF_s+10log(BW))，

其中，Gain_s为接收机的增益，单位为dB；Pn为带宽为BW时的当前热噪声功率，单位为dBm；NF_s为噪声系数，单位为dB；BW 为带宽，单位为MHz；

步骤108：根据计算出的增益值调整接收机衰减器值保持增益恒定。

本发明还公开了一种接收机的增益测试装置，参照图4，所述装置包括：

参数获取模块，用于获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数；

增益计算模块，用于根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽计算所述接收机的增益。

优选地，所述参数获取模块包括：

功率抓取子模块，用于抓取N个有效热噪声功率，所述有效热噪声功率为不大于热噪声功率阈值的热噪声功率，所述N为不小于1的整数；

功率计算子模块，用于计算所述N个有效热噪声功率的平均值，并将计算出的平均值作为所述当前热噪声功率。

优选地，所述接收机中的电路具有开关、且开关位于第一级放大器之前。

优选地，所述功率抓取子模块包括：

开关单元，用于用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开；

检测比较单元，用于检测所述待测电路的输出口的热噪声功率，并将检测到的热噪声功率与所述热噪声功率阈值进行比较；

有效功率识别单元，用于若检测到的热噪声功率不大于所述热噪声功率阈值，则将该检测到的热噪声功率作为有效热噪声功率，直至得到N个有效热噪声功率。

优选地，所述噪声系数为常温下噪声系数测试值或常温下噪声系数统计值。

优选地，所述装置还包括：温度获取单元，用于获取当前温度；

所述噪声系数为常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值、或常温下噪声系数测试值+温度变化补偿值，所述温度变化补偿值根据当前温度与常温之间的温度差获得。

优选地，所述增益计算模块通过下式计算所述接收机的增益，

Gain_s＝Pn-(-114+NF_s+10log(BW))，

其中，Gain_s为接收机的增益，单位为dB；Pn为带宽为BW时的当前热噪声功率，单位为dBm；NF_s为噪声系数，单位为dB；BW 为带宽，单位为MHz。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种接收机的增益测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取接收机的带宽、接收机的当前热噪声功率和接收机的噪声系数；

根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽计算所述接收机的增益；其中，所述接收机中的电路具有开关、且开关位于第一级放大器之前；且开关之后接收机热噪声功率作为接收机的当前热噪声功率；

获取接收机的当前热噪声功率包括：

抓取N个有效热噪声功率，所述有效热噪声功率为不大于热噪声功率阈值的热噪声功率，所述N为不小于1的整数；

计算所述N个有效热噪声功率的平均值，并将计算出的平均值作为所述当前热噪声功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抓取N个有效热噪声功率包括：

用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开；

检测所述待测电路的输出口的热噪声功率，并将检测到的热噪声功率与所述热噪声功率阈值进行比较；

若检测到的热噪声功率不大于所述热噪声功率阈值，则将该检测到的热噪声功率作为有效热噪声功率，直至得到N个有效热噪声功率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述噪声系数为常温下噪声系数测试值或常温下噪声系数统计值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取接收机的带宽、当前热噪声功率和噪声系数之前还包括：获取当前温度；

所述噪声系数为常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值、或常温下噪声系数测试值+温度变化补偿值，所述温度变化补偿值根据当前温度与常温之间的温度差获得。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽通过下式计算所述接收机的增益，

Gain_s＝Pn-(-114+NF_s+10log(BW))，

其中，Gain_s为接收机的增益，单位为dB；Pn为带宽为BW时的当前热噪声功率，单位为dBm；NF_s为噪声系数，单位为dB；BW为带宽，单位为MHz。

6.一种接收机的增益测试装置，其特征在于，所述装置包括：

参数获取模块，用于获取接收机的带宽、接收机的当前热噪声功率和接收机的噪声系数；

增益计算模块，用于根据所述当前热噪声功率、噪声系数及带宽计算所述接收机的增益；其中，所述接收机中的电路具有开关、且开关位于第一级放大器之前；且开关之后接收机热噪声功率作为接收机的当前热噪声功率；

所述参数获取模块包括：

功率抓取子模块，用于抓取N个有效热噪声功率，所述有效热噪声功率为不大于热噪声功率阈值的热噪声功率，所述N为不小于1的整数；

功率计算子模块，用于计算所述N个有效热噪声功率的平均值，并将计算出的平均值作为所述当前热噪声功率。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述功率抓取子模块包括：

开关单元，用于用所述接收机的开关将前级电路与待测电路断开；

检测比较单元，用于检测所述待测电路的输出口的热噪声功率，并将检测到的热噪声功率与所述热噪声功率阈值进行比较；

有效功率识别单元，用于若检测到的热噪声功率不大于所述热噪声功率阈值，则将该检测到的热噪声功率作为有效热噪声功率，直至得到N个有效热噪声功率。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述噪声系数为常温下噪声系数测试值或常温下噪声系数统计值。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：温度获取单元，用于获取当前温度；

所述噪声系数为常温下噪声系统统计值+温度变化补偿值、或常温下噪声系数测试值+温度变化补偿值，所述温度变化补偿值根据当前温度与常温之间的温度差获得。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述增益计算模块通过下式计算所述接收机的增益，

Gain_s＝Pn-(-114+NF_s+10log(BW))，

其中，Gain_s为接收机的增益，单位为dB；Pn为带宽为BW时的当前热噪声功率，单位为dBm；NF_s为噪声系数，单位为dB；BW为带宽，单位为MHz。