CN105007178A - 一种用于无线通信网络故障定位的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络故障定位技术领域，公开了一种用于无线通信网络故障定位的装置和方法。所述装置包括温度补偿晶体振荡器、初始相位调整系统、第一频率合成器、第二频率合成器、第一功率放大器、第二功率放大器、三工器、接收链路处理单元、FPGA处理单元和数字信号处理单元。本发明具有强大的故障定位功能，可准确定位出故障点与测试端口的距离。

Description

一种用于无线通信网络故障定位的装置和方法

技术领域

本发明涉及网络故障定位技术领域，更具体的说，特别涉及一种用于无线通信网络故障定位的装置和方法。

背景技术

室内分布系统作为各个移动通信运营商网络优化的难点，其涵盖器件繁多，安装位置易受现场环境局限，使得干扰排查和故障定位难度大。因此，设计一种具有强大的故障定位功能、可准确定位出故障点距离测试端口位置的新型网络故障定位方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、应用范围广泛的用于无线通信网络故障定位的装置和方法。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：一种用于无线通信网络故障定位的装置，包括温度补偿晶体振荡器、初始相位调整系统、第一频率合成器、第二频率合成器、第一功率放大器、第二功率放大器、第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、接收链路处理单元、FPGA处理单元和数字信号处理单元，其中，所述温度补偿晶体振荡器、第一频率合成器和第二频率合成器均与初始相位调整系统连接，所述第一功率放大器与第一频率合成器连接，所述第二功率放大器与第二频率合成器连接，所述第一滤波器与第一功率放大器连接，所述第二滤波器与第二功率放大器连接，所述第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器组成的三功器与被测件连接，所述接收链路处理单元与第三滤波器连接，所述FPGA处理单元和数字信号处理单元均与接收链路处理单元连接，且该FPGA处理单元和数字信号处理单元还与初始相位调整系统连接。

根据本发明的一优选实施例：所述接收链路处理单元包括第一低噪声放大器、第四滤波器、第一混频器、第五滤波器、第二低噪声放大器、第二混频器、第一A/D转换芯片和第二A/D转换芯片，所述第一低噪声放大器、第四滤波器、第五滤波器和第二低噪声放大器依次连接，所述第一低噪声放大器还与第三滤波器连接，所述第一A/D转换芯片和第二A/D转换芯片均与第二低噪声放大器连接。

根据本发明的一优选实施例：所述接收链路处理单元还包括与初始相位调整系统连接的第三频率合成器和第四频率合成器，所述第三频率合成器连接在与第二混频器本振端，第二混频器的射频输入端连接在第二低噪声放大器的输出端，所述第四频率合成器连接在与第一混频器本振端，第二混频器的射频输入端连接在连接在第四滤波器的输出端。

根据本发明的一优选实施例：还包括连接在第一功率放大器与第一滤波器之间的第一隔离器，以及第二功率放大器与第二滤波器之间的第二隔离器。

根据本发明的一优选实施例：还包括与数字信号处理单元连接的计算机显示单元。

一种用于无线通信网络故障定位的方法，包括以下步骤：

S1、温度补偿晶体振荡器输出一定频率的振荡波，初始相位调整系统对该振荡波进行相位调整；

S2、第一频率合成器、第二频率合成器、第一功率放大器和第二功率放大器对经相位调整系统调整相位后的振荡波进行功率放大和合路，并经过第一滤波器和第二滤波器输入至被测件，所述被测件产生反射互调信号；

S3、第三滤波器接收所述被测件产生的反射互调信号，并将该反射互调信号输入至接收链路处理单元中下变频至一定频率与初始相位调整系统中的参考频率在FPGA处理单元中进行鉴相，得出相位差nω₀，并将该相位差输入到数字信号处理单元中；

S4、数字信号处理单元将所述相位差nω₀与第一频率合成器和第二频率合成器的初始相位进行线性映射，同时记录RSSI幅值信号，进行反傅里叶变换，得出故障点与仪表端口的距离。

根据本发明的一优选实施例：在步骤S4中还包括采用计算机显示单元显示出故障点与仪表端口的距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用初始相位调整系统、频率合成器、功率放大器、三工器、接收链路处理单元、数字信号处理单元、FPGA处理单元等，具有强大的故障定位功能，可准确定位出故障点与测试端口的距离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的用于无线通信网络故障定位的装置的框架图。

图2为本发明的用于无线通信网络故障定位的方法的流程图。

图3为本发明的用于无线通信网络故障定位的装置的测试结果图。

附图标记说明：1、温度补偿晶体振荡器，2、初始相位调整系统，3、第一频率合成器，4、第二频率合成器，5、第三频率合成器，6、第四频率合成器，7、第一功率放大器，8、第二功率放大器，9、第一隔离器，10、第二隔离器，11、第一滤波器，12、第二滤波器，13、第三滤波器，14、被测件，15、第一低噪声放大器，16、第四滤波器，17、第五滤波器，18、第二低噪声放大器，19、第一A/D转换芯片，20、第二A/D转换芯片，21、FPGA，22、DSP芯片，23、计算机显示单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明提供一种用于无线通信网络故障定位的装置，包括温度补偿晶体振荡器1、初始相位调整系统2、第一频率合成器3、第二频率合成器4、第一功率放大器7、第二功率放大器8、第一滤波器11、第二滤波器12、第三滤波器13、接收链路处理单元、FPGA处理单元21和数字信号处理单元22。

其中，所述温度补偿晶体振荡器1、第一频率合成器3和第二频率合成器4均与初始相位调整系统2连接，所述第一功率放大器7与第一频率合成器3连接，所述第二功率放大器8与第二频率合成器4连接，所述第一滤波器11与第一功率放大器7连接，所述第二滤波器12与第二功率放大器8连接，所述第一滤波器11、第二滤波器12和第三滤波器13组成的三功器与被测件14连接，所述接收链路处理单元与第三滤波器13连接，所述FPGA处理单元21和数字信号处理单元22均与接收链路处理单元连接，且该FPGA处理单元21和数字信号处理单元22还与初始相位调整系统2连接。

在本发明中，所述接收链路处理单元(其主要是接收无源器件互调反射信号的幅度和相位)包括第一低噪声放大器15、第四滤波器16、第五滤波器17、第二低噪声放大器18、第一A/D转换芯片19和第二A/D转换芯片20，所述第一低噪声放大器15、第四滤波器16、第五滤波器17和第二低噪声放大器18依次连接，所述第一低噪声放大器15还与第三滤波器13连接，所述第一A/D转换芯片19和第二A/D转换芯片20均与第二低噪声放大器18连接。

具体的，本发明中的接收链路处理单元还包括与初始相位调整系统2连接的第三频率合成器5和第四频率合成器6(其中，第四频率合成器6是接收链路处理单元的第一混频本振，第三频率合成器5是接收链路处理单元的第二混频本振)，所述第三频率合成器5还连接在第二低噪声放大器18的输出端，所述第四频率合成器6还连接在第四滤波器16的输出端。

具体的，本发明还包括连接在第一功率放大器7与第一滤波器11之间的第一隔离器9，以及第二功率放大器8与第二滤波器12之间的第二隔离器10。

为了便于显示，本发明还包括与数字信号处理单元22连接的计算机显示单元23。

下面结合图1和图2对本发明的原理作进一步的描述。

首先、温度补偿晶体振荡器1输出一定频率的振荡波，初始相位调整系统2对该振荡波进行相位调整；

其次、第一频率合成器3、第二频率合成器4、第一功率放大器7和第二功率放大器8对经相位调整系统2调整相位后的振荡波(100kHz)进行功率放大和合路，并经过第一滤波器11和第二滤波器12输入至被测件14，其中，第一隔离器9和第二隔离器10的作用是防止输出大的射频信号反馈回来击坏放大管，被测件14产生反射互调信号；其原理是，当两个或多个不同频率的信号同时通过一个无源器件时，由于无源器件的非线性特性，在其他频率上会产生许多幅度不同的非线性信号频率分量，称之为无源互调失真，进而能产生反射互调信号。采用公式表达如式1：

f_IM＝mf₁±nf₂………1

其中：m，n是自然数；m+n是PIM的阶数

例如：f_IM3＝2f₁-f₂，那么f_IM3称为3阶互调失真。

然后、第三滤波器13接收被测件14产生的反射互调信号，并将该反射互调信号输入至接收链路处理单元中下变频至一定频率(如500kHz)与初始相位调整系统2中的参考频率(50MHz)在FPGA处理单元中进行鉴相，得出相位差nω₀，并将该相位差输入到数字信号处理单元22中；

最后、数字信号处理单元22将所述相位差nω₀与第一频率合成器3和第二频率合成器4的初始相位进行线性映射，同时记录RSSI幅值信号，进行反傅里叶变换(如式2)，得出故障点与仪表端口的距离；再采用计算机显示单元23显示出故障点与仪表端口的距离。

$f\left(t\right)=\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{F}_n\·e^{\mathrm{jn}{\mathrm{\ω}}_{0}t}.........2$

其中，F_n在扫描中第n点处的主PIM信号的功率(以瓦特为单位)；nω₀t在扫描中第n点处的主PIM信号和基准PIM信号之间的相位偏移(以弧度为单位。

参阅图3所示，在图3中示出了电缆网络的测试结果，可以看到，电缆网络中产生的PIM信号生成的范围轮廓曲线上显示了一个点，通过测试设备生成的结果识别出一个PIM故障，一个在3.0395m，与实际设定的故障点3m一致，在误差范围内准确的定位出故障点。

本发明能够准确定位无线通信网络同轴电缆无源互调故障点的位置精度达到±0.5m，其分辨率的计算见公式3。

△d＝(c×γ)/(2*fspan)………3

其中，△d是分辨率，c是光速，γ是在介质中的传输系数，fspan是扫宽。

本发明的优点在于：采用初始相位调整系统、频率合成器、功率放大器、三工器、接收链路处理单元、数字信号处理单元、FPGA处理单元等，具有强大的故障定位功能，可准确定位出故障点与测试端口的距离。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于无线通信网络故障定位的装置，其特征在于：包括温度补偿晶体振荡器(1)、初始相位调整系统(2)、第一频率合成器(3)、第二频率合成器(4)、第一功率放大器(7)、第二功率放大器(8)、第一滤波器(11)、第二滤波器(12)、第三滤波器(13)、接收链路处理单元、FPGA处理单元(21)和数字信号处理单元(22)，其中，所述温度补偿晶体振荡器(1)、第一频率合成器(3)和第二频率合成器(4)均与初始相位调整系统(2)连接，所述第一功率放大器(7)与第一频率合成器(3)连接，所述第二功率放大器(8)与第二频率合成器(4)连接，所述第一滤波器(11)与第一功率放大器(7)连接，所述第二滤波器(12)与第二功率放大器(8)连接，所述第一滤波器(11)、第二滤波器(12)和第三滤波器(13)组成的三功器与被测件(14)连接，所述接收链路处理单元与第三滤波器(13)连接，所述FPGA处理单元(21)和数字信号处理单元(22)均与接收链路处理单元连接，且该FPGA处理单元(21)和数字信号处理单元(22)还与初始相位调整系统(2)连接。

2.根据权利要求1所述的用于无线通信网络故障定位的装置，其特征在于：所述接收链路处理单元包括第一低噪声放大器(15)、第四滤波器(16)、第五滤波器(17)、第二低噪声放大器(18)、第一A/D转换芯片(19)和第二A/D转换芯片(20)，所述第一低噪声放大器(15)、第四滤波器(16)、第五滤波器(17)和第二低噪声放大器(18)依次连接，所述第一低噪声放大器(15)还与第三滤波器(13)连接，所述第一A/D转换芯片(19)和第二A/D转换芯片(20)均与第二低噪声放大器(18)连接。

3.根据权利要求2所述的用于无线通信网络故障定位的装置，其特征在于：所述接收链路处理单元还包括与初始相位调整系统(2)连接的第三频率合成器(5)和第四频率合成器(6)，所述第三频率合成器(5)连接在与第二混频器本振端，第二混频器的射频输入端连接在第二低噪声放大器(18)的输出端，所述第四频率合成器(6)连接在与第一混频器本振端，第二混频器的射频输入端连接在连接在第四滤波器(16)的输出端。

4.根据权利要求2所述的用于无线通信网络故障定位的装置，其特征在于：还包括连接在第一功率放大器(7)与第一滤波器(11)之间的第一隔离器(9)，以及第二功率放大器(8)与第二滤波器(12)之间的第二隔离器(10)。

5.根据权利要求2所述的用于无线通信网络故障定位的装置，其特征在于：还包括与数字信号处理单元(22)连接的计算机显示单元(23)。

6.一种根据权利要求1至5任意一项所述的用于无线通信网络故障定位的装置的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、温度补偿晶体振荡器(1)输出一定频率的振荡波，初始相位调整系统(2)对该振荡波进行相位调整；

S2、第一频率合成器(3)、第二频率合成器(4)、第一功率放大器(7)和第二功率放大器(8)对经相位调整系统(2)调整参考相位后的振荡器进行功率放大和合路，并经过第一滤波器(11)和第二滤波器(12)输入至被测件(14)，所述被测件(14)产生反射互调信号；

S3、第三滤波器(13)接收所述被测件(14)产生的反射互调信号，并将该反射互调信号输入至接收链路处理单元中经过二次下变频至500KHz频率与初始相位调整系统(2)中的参考频率在FPGA处理单元中分频的频率500KHz进行鉴相，得出相位差nω₀，并将该相位差输入到数字信号处理单元(22)中；

S4、数字信号处理单元(22)将所述相位差nω₀与第一频率合成器(3)和第二频率合成器(4)的初始相位进行线性映射，同时记录RSSI幅值信号，进行反傅里叶变换，得出故障点与仪表端口的距离。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在步骤S4中还包括采用计算机显示单元(23)显示出故障点与仪表端口的距离。