CN106771845A - 一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法和装置，其中，该方法包括：计算反射波信号相对于发射波信号的时延；根据所述时延和信号在所述射频单元的传输速率，计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。本发明有效地解决了现有技术中确定第一反射点位置时会导致业务中断的问题，达到了在不产生业务中断的情况下就可以有效确定第一反射点的位置的技术效果，从而可以及时发现馈线是否存在故障。

Description

一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法和装置

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，特别是涉及一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法和装置。

背景技术

在设计射频系统时，一般都希望天线能以最大的效率往无线空间发射信号，也就是说，希望在天线端口处射频信号的反射系数尽可能小。一方面，当馈线是良好的，射频信号会从天线和馈线连接处反射，因此，此时的第一反射点位于此连接处，这种情况下计算第一反射点的位置，实际等效算出了射频单元和天线间的馈线长度。确定了馈线的长度有利于在射频系统改造特别是增加天线时，指导工程预算与工程施工；另一方面，从故障排查角度而言，当馈线在中间某个位置出现损坏时，在这个故障点位置会产生反射波，此时的第一反射点位于故障位置处，因此，这种情况下计算第一反射点的位置，能够准确地找到馈线出现问题的位置。

由上述分析可以看出，确定第一反射点的位置具有着很大的积极作用。然而，现有的确定第一反射点位置的方法需要进行功放带内的多音扫频，扫频时会导致业务中断。

针对在确定第一反射点位置时会导致业务中断的问题，目前尚未有效的解决方案。

发明内容

本发明提出一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法和装置，用以 解决现有的确定第一反射点位置时会导致业务中断的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法，包括：计算反射波信号相对于发射波信号的时延；根据所述时延和信号在所述射频单元的传输速率，计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。

进一步，计算反射波信号相对于发射波信号的时延，包括：将时域的发射波信号变换到连续频域，得到频域发射波信号；将时域的反射波信号变换到连续频域，得到频域反射波信号；求取频域反射波信号与频域发射波信号的比值，作为频域响应信号；对所述频域响应信号进行离散化采样，得到离散响应信号；根据所述离散响应信号的相位角计算得到反射波信号相对于发射波信号的时延。

进一步，根据所述离散响应信号的相位角计算得到所述延时，包括：根据所述离散响应信号的相位角，按照以下公式计算得到所述延时：

其中，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延，N表示离散化采样的采样点数，T_s表示离散化采样的采样间隔，表示相位角。

进一步，对所述频域响应信号进行离散化采样，包括：获取所述频域响应信号的带宽；根据所述带宽确定采样率，根据确定的采样率进行数字化采样，其中，所述采样率满足以下条件：

其中，f_s表示离散化采样的采样率，T_s表示离散化采样的采样间隔，BW表示带宽。

进一步，计算反射波信号相对于发射波信号的时延，包括：对所述反射波信号和所述发射波信号进行自相关处理；将自相关处理结果中峰值最大时，对 应的时延作为所述反射波信号相对于所述发射波信号的时延。

进一步，按照以下公式计算第一反射位置相对射频单元发射端口的距离：

其中，L表示第一反射位置相对射频单元发射端口的距离，v表示信号在所述射频单元的传输速率，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延。

另一方面，本发明提供一种确定第一反射点距离射频单元的距离的装置，包括：时延确定模块，用于计算反射波信号相对于发射波信号的时延；距离确定模块，用于根据所述时延和信号在所述射频单元的传输速率，计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。

进一步，所述时延确定模块包括：第一变换单元，用于将时域的发射波信号变换到连续频域，得到频域发射波信号；第二变换单元，用于将时域的反射波信号变换到连续频域，得到频域反射波信号；频响确定单元，用于求取频域反射波信号与频域发射波信号的比值，作为频域响应信号；采样单元，用于对所述频域响应信号进行离散化采样，得到离散响应信号；时延确定单元，用于根据所述离散响应信号的相位角计算得到反射波信号相对于发射波信号的时延。

进一步，所述时延确定单元具体用于按照以下公式计算得到所述延时：

其中，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延，N表示离散化采样的采样点数，T_s表示离散化采样的采样间隔，表示相位角。

进一步，所述采样单元包括：带宽获取子单元，用于获取所述频域响应信号的带宽；采样子单元，用于根据所述带宽确定采样率，根据确定的采样率进行数字化采样，其中，所述采样率满足以下条件：

其中，f_s表示离散化采样的采样率，T_s表示离散化采样的采样间隔，BW表示带宽。

进一步，所述时延确定模块包括：自相关单元，用于对所述反射波信号和所述发射波信号进行自相关处理；计算单元，用于将自相关处理结果中峰值最大时，对应的时延作为所述反射波信号相对于所述发射波信号的时延。

进一步，所述距离确定模块具体用于按照以下公式计算第一反射位置相对射频单元发射端口的距离：

其中，L表示第一反射位置相对射频单元发射端口的距离，v表示信号在所述射频单元的传输速率，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延。

本发明通过计算反射波信号相对于发射波信号的时延，在确定时延之后，根据距离是速率和时间的乘积的原理，结合信号在射频单元中的传输速率可以确定出第一反射位置相对于射频单元发射端口的距离，即第一反射点的位置。通过上述方式解决了现有技术中确定第一反射点位置时会导致业务中断的问题，达到了在不产生业务中断的情况下就可以有效确定第一反射点的位置的技术效果，从而可以及时发现馈线是否存在故障。

附图说明

图1是本发明实施例中确定第一反射点距离射频单元的距离的方法的一种优选流程图；

图2是本发明实施例中确定第一反射点距离射频单元的距离的方法的一种优选结构框图；

图3是本发明实施例中第一反射点在馈线和天线接口处的示意图；

图4是本发明实施例中第一反射点在馈线中间某个位置的示意图；

图5是本发明实施例中探测信号的基带频谱示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术确定第一反射点距离射频单元的距离时会导致现有业务业务中断的技术问题，本发明提供了一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法，以下结合附图以及两个实施例，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仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明实施例提供了一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法，该方法的流程如图1所示，包括步骤S102至S104：

步骤102：计算反射波信号相对于发射波信号的时延；

步骤104：根据所述时延和信号在所述射频单元的传输速率，计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。

本发明通过计算反射波信号相对于发射波信号的时延，在确定时延之后，根据距离是速率和时间的乘积的原理，结合信号在射频单元中的传输速率可以确定出第一反射位置相对于射频单元发射端口的距离，即第一反射点的位置。通过上述方式解决了现有技术中确定第一反射点位置时会导致业务中断的问题，达到了在不产生业务中断的情况下就可以有效确定第一反射点的位置的技术效果，从而可以及时发现馈线是否存在故障。

在本例中，提供了两种确定时延的方法：

方法一：在时间域求解

具体地，可以包括：先对反射波信号和发射波信号进行自相关处理，然后将自相关处理结果中峰值最大时所对应的时延，作为反射波信号相对于发射波信号的时延。

方法二：在频域求解

即，在频率域将时延这个因子折算到相位上，然后通过相位计算得到时延。

具体地，可以先将时域的发射波信号变换到连续频域，得到频域发射波信号；将时域的反射波信号变换到连续频域，得到频域反射波信号；然后，求取频域反射波信号与频域发射波信号的比值，作为频域响应信号；对频域响应信 号进行离散化采样，得到离散响应信号；最后，根据离散响应信号的相位角计算得到反射波信号相对于发射波信号的时延。

例如：假设发射波信号为s(t)，反射波信号为r(t)，其中，r(t)＝s(t)+c·s(t-τ)。

将发射波信号和反射波信号变换到连续频域，可以得到：

s(t)＝S(f)

R(f)＝S(f)+c·S(f)e^{-j2 π f τ}

求取频域响应信号可以表示为：

对频域响应信号进行散化采样，可以得到：

其中，N表示采样点个数，Δf表示FFT变换的分辨率，c表示复反射系数，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延，表示复反射系数对应的相位。

令

那么可以换算得到：

因此，进一步推断出：

考虑到对带宽为BW的信号以采样率进行N点的采样时，其中，f_s表示离散化采样的采样率，T_s表示离散化采样的采样间隔，BW表示带宽。当f_s确定以后，其FFT的分辨率Δf可以表示为

将其代入上述时延表达式就可以得到：

其中，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延，N表示离散化采样的采样点数，T_s表示离散化采样的采样间隔，表示相位角。

因此，可以通过该公式求得时延。

在上述步骤104中，可以按照以下公式计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离：

其中，L表示第一反射位置相对射频单元发射端口的距离，v表示信号在所述射频单元的传输速率，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延。

然而，值得注意的是，上述两种确定时延的方式并未是仅有的确定时延的方法，还可以采用其它的确定时延的方法，具体采用哪种方式可以按照实际需要选取，本申请对比不作限定。

在本实施例中还提供了一种确定第一反射点距离射频单元的距离的装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图2是根据本发明实施例的确定第一反射点距离射频单元的距离的装置的一种优选结构框图，如图2所示，可以包括：

时延确定模块202，用于计算反射波信号相对于发射波信号的时延；

距离确定模块204，用于根据所述时延和信号在所述射频单元的传输速率，计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。

在一个实施方式中，时延确定模块202可以包括：第一变换单元，用于将时域的发射波信号变换到连续频域，得到频域发射波信号；第二变换单元，用于将时域的反射波信号变换到连续频域，得到频域反射波信号；频响确定单元，用于求取频域反射波信号与频域发射波信号的比值，作为频域响应信号；采样单元，用于对所述频域响应信号进行离散化采样，得到离散响应信号；时延确 定单元，用于根据所述离散响应信号的相位角计算得到反射波信号相对于发射波信号的时延。

在一个实施方式中，时延确定单元具体可以用于按照以下公式计算得到所述延时：

其中，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延，N表示离散化采样的采样点数，T_s表示离散化采样的采样间隔，表示相位角。

在一个实施方式中，采样单元可以包括：带宽获取子单元，用于获取所述频域响应信号的带宽；采样子单元，用于根据所述带宽确定采样率，根据确定的采样率进行数字化采样，其中，所述采样率满足以下条件：

其中，f_s表示离散化采样的采样率，T_s表示离散化采样的采样间隔，BW表示带宽。

在一个实施方式中，时延确定模块202可以包括：自相关单元，用于对所述反射波信号和所述发射波信号进行自相关处理；计算单元，用于将自相关处理结果中峰值最大时，对应的时延作为所述反射波信号相对于所述发射波信号的时延。

在一个实施方式中，距离确定模块204具体可以用于按照以下公式计算第一反射位置相对射频单元发射端口的距离：

其中，L表示第一反射位置相对射频单元发射端口的距离，v表示信号在所述射频单元的传输速率，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延。

优选实施例

为了在不中断业务的前提下，计算得到第一反射点的位置，以便及时确定 第一反射点的位置是否位于天线和馈线接口处时，从而判断馈线中间位置是否出现损坏。在本例中提出了一种确定射频单元与天线间第一反射点位置的计算方法，如图3所示，当馈线良好时，第一反射点位置位于天线和馈线接口处，假设此接口位于坐标原点O，如图4所示，当馈线在中间某个位置损坏时，在此位置点会发射电磁波的反射。

本例所提供的确定第一反射点位置的核心思想是：计算反射波信号相对于发射波信号的时延，进而根据距离是速率和时间的乘积的关系来推导得出第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。在本例中，设定v表示信号在馈线中传播的速率(即信号在射频单元的传播速度)，这个速度一般比光速要小。待测无线系统的基带工作带宽(即探测信号的带宽)为BW(Hz)，如图5所示为探测信号的基带频谱示意图。

基带数字探测信号产生模块产生探测的基带数字信号s(nT_s)，s(nT_s)经采样等中频处理后，由DAC将数字基带转换成模拟基带信号，模拟基带信号经射频处理单元产生射频信号s(t)，s(t)被发送到天线口，天线将此信号转换成无线空间的电磁波，在无线空间进行辐射。

根据电磁波的传输原理，反射区的电磁波的复振幅可以表示为：Ae^jz+Be^-jz，将其等效到信号的处理，得到反射区的接收信号r(t)可以表示为：

r(t)＝s(t)+c·s(t-τ)

时延τ的计算主要有两种算法：

第1种在时间域求解，求解方法是求发射信号与反射信号的自相关，当相关峰最大时，对应的时延τ即为从第一反射点反射引起的时延，显然，此种方法需要设计具有良好的自相关特性的训练信号s(t)。第2种在频率域求解，具体地，将时延τ这个因子折算到相位上去，通过相位的计算得到时延τ。

如果考虑到计算简单，选择第2种方法，即频率域求解方法。

将r(t)＝s(t)+c·s(t-τ)变换到连续频域，可以得到：

R(f)＝S(f)+c·S(f)e^{-j2 π f τ}

令

对连续频域进行离散化采样，可以得到：

令

由此可以求得：

进一步的，对于带宽为BW的信号，f_s的选择需要满足奈奎斯特第一准则的采样定理，因此，可以以采样率进行N点的采样时，如果希望提高距离的计算分辨率，那么需要进一步提高采样率f_s，f_s的具体选择可以根据精度的需要以及ADC和DAC的采样频率进行综合考虑。

当f_s确定以后，其FFT的分辨率Δf可以表示为：

将代入上述时延公式可以得到：

因此，最终确定可以采用上述公式计算时延。

在确定了时延之后，就可以按照以下公式计算第一反射点的位置距离射频单元的距离L：

例如，以BAND26为例，基站发射信号的射频单元的频点范围为859MHz-894MHz，信号在此射频单元的传输速率为v＝0.8c＝2.4×10⁸m/s，带宽 BW＝20MHz，采样间隔

那么把这些参数代入上述求延时的公式和上述求距离的公式就可以得到第一反射点距离射频单元的距离。

通过上述方式在不中断现有业务的情况下，就可以确定出第一反射点距离射频单元的距离，且算法简单，有利于快速部署。

综上所述，本发明通过计算反射波信号相对于发射波信号的时延，在确定时延之后，根据距离是速率和时间的乘积的原理，结合信号在射频单元中的传输速率可以确定出第一反射位置相对于射频单元发射端口的距离，即第一反射点的位置。通过上述方式解决了现有技术中确定第一反射点位置时会导致业务中断的问题，达到了在不产生业务中断的情况下就可以有效确定第一反射点的位置的技术效果，从而可以及时发现馈线是否存在故障。

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。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (12)

1.一种确定第一反射点距离射频单元的距离的方法，其特征在于，包括：

计算反射波信号相对于发射波信号的时延；

根据所述时延和信号在所述射频单元的传输速率，计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算反射波信号相对于发射波信号的时延，包括：

将时域的发射波信号变换到连续频域，得到频域发射波信号；

将时域的反射波信号变换到连续频域，得到频域反射波信号；

求取频域反射波信号与频域发射波信号的比值，作为频域响应信号；

对所述频域响应信号进行离散化采样，得到离散响应信号；

根据所述离散响应信号的相位角计算得到反射波信号相对于发射波信号的时延。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述离散响应信号的相位角计算得到所述延时，包括：

根据所述离散响应信号的相位角，按照以下公式计算得到所述延时：

其中，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延，N表示离散化采样的采样点数，T_s表示离散化采样的采样间隔，表示相位角。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述频域响应信号进行离散化采样，包括：

获取所述频域响应信号的带宽；

根据所述带宽确定采样率，根据确定的采样率进行数字化采样，其中，所述采样率满足以下条件：

$f_s=\frac{1}{T_s}>BW$

其中，f_s表示离散化采样的采样率，T_s表示离散化采样的采样间隔，BW表示带宽。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算反射波信号相对于发射波信号的时延，包括：

对所述反射波信号和所述发射波信号进行自相关处理；

将自相关处理结果中峰值最大时，对应的时延作为所述反射波信号相对于所述发射波信号的时延。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算第一反射位置相对射频单元发射端口的距离：

$L=\frac{1}{2}v\mathrm{\τ}$

其中，L表示第一反射位置相对射频单元发射端口的距离，v表示信号在所述射频单元的传输速率，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延。

7.一种确定第一反射点距离射频单元的距离的装置，其特征在于，包括：

时延确定模块，用于计算反射波信号相对于发射波信号的时延；

距离确定模块，用于根据所述时延和信号在所述射频单元的传输速率，计算得到第一反射位置相对射频单元发射端口的距离。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时延确定模块包括：

第一变换单元，用于将时域的发射波信号变换到连续频域，得到频域发射波信号；

第二变换单元，用于将时域的反射波信号变换到连续频域，得到频域反射波信号；

频响确定单元，用于求取频域反射波信号与频域发射波信号的比值，作为频域响应信号；

采样单元，用于对所述频域响应信号进行离散化采样，得到离散响应信号；

时延确定单元，用于根据所述离散响应信号的相位角计算得到反射波信号相对于发射波信号的时延。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述时延确定单元具体用于按照以下公式计算得到所述延时：

其中，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延，N表示离散化采样的采样点数，T_s表示离散化采样的采样间隔，表示相位角。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采样单元包括：

带宽获取子单元，用于获取所述频域响应信号的带宽；

采样子单元，用于根据所述带宽确定采样率，根据确定的采样率进行数字化采样，其中，所述采样率满足以下条件：

$f_s=\frac{1}{T_s}>BW$

其中，f_s表示离散化采样的采样率，T_s表示离散化采样的采样间隔，BW表示带宽。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时延确定模块包括：

自相关单元，用于对所述反射波信号和所述发射波信号进行自相关处理；

计算单元，用于将自相关处理结果中峰值最大时，对应的时延作为所述反射波信号相对于所述发射波信号的时延。

12.如权利要求6至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述距离确定模块具体用于按照以下公式计算第一反射位置相对射频单元发射端口的距离：

$L=\frac{1}{2}v\mathrm{\τ}$

其中，L表示第一反射位置相对射频单元发射端口的距离，v表示信号在所述射频单元的传输速率，τ表示反射波信号相对于发射波信号的时延。