CN107566067A - 一种用cw信号检测同频端口隔离度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，包括在配置无线数字中继设备，将初始测试配置录入无线数字中继设备的FPGA处理模块，FPGA处理模块根据测试上行同频端口隔离度还是下行同频端口隔离度的判断，通过CW信号触发器触发射频收发模块一产生所需测试频点的CW信号，被射频收发模块二接收的信号由FPGA计算信号强度，与初始CW信号的强度进行比较，得到对应同频端口的隔离度测试值。本发明解决了无线数字中继设备的同频端口收发隔离度检测复杂、需要辅助设备的问题，在无线数字中继设备安装加电后可立即通过自检确认同频端口隔离度是否满足工程要求。

Description

一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法。

背景技术

由于无线信号随着传播距离的增大而发生衰减，而且在不同的环境下，建筑物或植物等的遮挡，反射，折射，吸收也会导致无线信号在某些场景下的迅速衰落，因此在小区边缘或者室内深度覆盖区域会导致信号强度不足，用户通信性能差的情况。为了解决弱覆盖和深度覆盖的问题，在目前的移动网络中广泛使用了无线中继设备。无线中继设备可以接收来自基站的信号，经过滤波放大后再将基站的下行信号无线传输给终端，反之，也可以接收终端信号，经过放大后再将终端的上行信号无线传输给基站。随着芯片技术的发展，同时为了改善模拟无线放大设备的邻道抑制，射频收发芯片和数字处理技术越来越多的在无线放大设备中开始应用，采用数字化技术的无线放大设备我们称之为无线数字中继设备。

在GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)，UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)和LTE(Long TermEvolution，长期演进)FDD系统中，上行信号和下行信号分别使用不同的频点，采用了频分双工的模式。上行信号和下行信号的频段不同，因此用于这些系统中的无线数字中继设备也必须具备同时处理上行和下行信号的能力。

无线数字中继设备最基本的功能就是放大上下行信号，并在基站和终端之间进行透传。在下行方向，无线数字中继设备接收基站天线的发射信号，然后进行滤波，放大等处理，再通过天线发射给终端。在上行方向，无线数字中继设备接收来自终端的信号，同样进行滤波，放大等处理，然后再通过天线发送给基站。注意到这个过程中，无线数字中继设备接收到的基站下行信号与无线数字中继设备发射给终端的信号为同频信号，而无线数字中继设备接收来自终端的上行信号与无线数字中继设备发送回基站的信号也为同频信号。由于无线数字中继设备的同频放大机制，在其发射端口和接收端口之间存在耦合，例如，在下行方向，无线数字中继设备发射给终端的信号通过空间衰减后耦合回接收天线，然后被无线数字中继设备再次放大，这就形成了一个正激励反馈回路。在某些情况下，此过程不断循环，将导致下行功放饱和，无线数字中继设备不能正常工作，严重时会烧毁无线数字中继设备件。这就要求无线数字中继设备的同频端口之间的隔离度达到一定的要求。一般地，根据工程经验表明，当隔离度比无线数字中继设备增益高15dB以上时，可以满足隔离度要求。在上行方向，相应也有同样的问题。

因此，在部署无线数字中继设备时，要求同频端口间的隔离度比放大增益至少大15dB。假如无线数字中继设备放大增益为65dB，则最小隔离度要求大于80dB。这样的隔离度要求一般可以通过同频端口间的空间隔离度来实现。

在实际工程实施中，列入考虑室内深度覆盖场景时，无线数字中继设备用于接收来自基站的下行信号的天线一般部署在对基站具有视距的外墙面或屋顶位置，而发射到终端的天线一般部署在室内的墙面或天花板的位置。通过水平和垂直两方面的隔离来保证同频信号端口间的隔离度。

一般情况下，为保证无线数字中继设备同频端口的隔离度，可以采用以下几种方式：

第一种：空间隔离，指同频端口天线在水平和垂直方向上的空间距离的隔离。

第二种：天线方向性隔离，利用天线的方向性进行隔离。

第三种：利用数字处理功能，消除耦合干扰信号的影响。

在实际的应用中，一般会在无线数字中继设备设计时考虑到数字处理消除耦合干扰信号，在天线选型时，考虑天线的方向性隔离，在施工过程中，保证一定的空间隔离。所以，一般情况下，无线数字中继设备的同频端口隔离度表现为一个综合的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，解决现有的保证无线数字中继设备同频端口的隔离度测试方法精度不高，需要其他设备作为辅助，测试方法复杂的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，包括以下步骤：

步骤一，在配置无线数字中继设备，对基站和终端之间的无线传输信号进行放大处理，所述无线数字中继设备包括FPGA处理模块、射频收发模块一和射频收发模块二，所述射频收发模块一和射频收发模块二中均设有CW信号触发器；

步骤二，将初始测试配置录入所述FPGA处理模块，并读取无线数字中继设备的放大增益G，FPGA保存各频点CW信号同频收发端口的隔离度测试值

i≧G+C

式中，i为对应的待测试频点个数，C为隔离度指标比无线数字中继设备的增益高的分贝数；

步骤三，向FPGA处理模块发出测试指令，读取包括测试频点、该频点对应的隔离度门限指标的配置信息；

步骤四，FPGA处理模块根据测试上行同频端口隔离度还是下行同频端口隔离度的判断，通过CW信号触发器触发射频收发模块一产生所需测试频点的CW信号；

步骤五，CW信号经过无线数字中继设备的无线数字中继设备后，经过无线传输，被射频收发模块二接收；

步骤六，被射频收发模块二的信号强度由FPGA读取后，与初始CW信号的强度进行比较，得到对应同频端口的隔离度测试值。

进一步的，所述基站和终端之间为宽带传输系统，所述测试频点包括低频点，中心频点和高频点，所述低频点，中心频点和高频点均满足隔离度指标，则无线数字中继设备同频端口隔离度正常。

进一步的，所述基站和终端之间为窄带传输系统，所述测试频点包括中心频点，中心频点满足隔离度指标，则认为无线数字中继设备同频端口隔离度正常。

进一步的，所述隔离度指标比无线数字中继设备的增益高的分贝数C为15dB，15dB是根据深度覆盖设备在无线网络中的工作性能得到的经验值。

进一步的，所述无线数字中继设备

包括与基站进行无线信号传输的射频收发模块一，

包括与终端进行无线信号传输的射频收发模块二，

包括根据指令触发测试，将射频收发模块一和射频收发模块二接收到的信号进行比较的FPGA处理模块；

其中所述射频收发模块一是依次通过双工滤波器一和天线一，与基站进行无线传输的，所述射频收发模块二是依次通过双工滤波器二和天线二，与终端进行无线传输的，所述射频收发模块一和射频收发模块二内均设有CW信号触发器。

进一步的，所述无线数字中继设备还包括异常报警装置，所述异常报警装置包括4G信号发生器、4G信号接收器、PIC处理器以及声光报警器，其中所述4G信号发生器安装在无线数字中继设备的内并和FPGA处理模块相连，所述4G信号接收器、PIC处理器以及声光报警器安装在值班室，其4G信号接收器接收4G信号发生器的4G信号，并将信号传输至PIC处理器，PIC处理器根据4G信号启动声光报警器。

进一步的，所述声光报警器有两个，其中一个安装在值班室内，一个安装在值班室外，并且两个声光报警器和PIC处理器是通过单刀双联开关相连的，单刀双联开关的一个活动点串接于安装在值班室内的声光报警器供电电路上，另一个互动点串接于两个声光报警器的并联电路上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明简化了无线数字中继设备同频端口隔离度的测试方法，可以在工程安装完毕后上电时立即自检，监测当前施工是否合理；在无线数字中继设备处于空闲态时，也可以采用外部触发的模式直接读取测试数据。

本发明解决了无线数字中继设备的同频端口收发隔离度检测复杂、精度不高、需要辅助设备的问题。

附图说明

图1为本发明单频点CW信号测试流程图。

图2为本发明多频点CW信号测试流程图。

图3为本发明的系统连接示意图。

图4为本发明中无线数字中继设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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，并不用于限定本发明。

图1-图4示出了一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法的一个实施例：一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，包括以下步骤：

步骤一，在配置无线数字中继设备，对基站和终端之间的无线传输信号进行放大处理，所述无线数字中继设备包括FPGA处理模块、射频收发模块一(图中为RF Transiverunit1)和射频收发模块二(图中为RF Transiver unit2)，所述射频收发模块一和射频收发模块二中均设有CW信号触发器；

步骤二，将初始测试配置录入所述FPGA处理模块，并读取无线数字中继设备的放大增益G，FPGA保存各频点CW信号同频收发端口的隔离度测试值

i≧G+C

式中，i为对应的待测试频点个数，C为隔离度指标比无线数字中继设备的增益高的分贝数；

步骤三，向FPGA处理模块发出测试指令，读取包括测试频点、该频点对应的隔离度门限指标的配置信息；

步骤四，FPGA处理模块根据测试上行同频端口隔离度还是下行同频端口隔离度的判断，通过CW信号触发器触发射频收发模块一产生所需测试频点的CW信号；

步骤五，CW信号经过无线数字中继设备的无线数字中继设备后，经过无线传输，被射频收发模块二接收；

步骤六，被射频收发模块二的信号强度由FPGA读取后，与初始CW信号的强度进行比较，得到对应同频端口的隔离度测试值。

根据本发明一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法的一个优选实施例：所述基站和终端之间为宽带传输系统，所述测试频点包括低频点，中心频点和高频点，所述低频点，中心频点和高频点均满足隔离度指标，则无线数字中继设备同频端口隔离度正常。

根据本发明一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法的另一个优选实施例：所述基站和终端之间为窄带传输系统，所述测试频点包括中心频点，中心频点满足隔离度指标，则认为无线数字中继设备同频端口隔离度正常。

根据本发明一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法的另一个实施例，所述隔离度指标比无线数字中继设备的增益高的分贝数C为15dB，15dB是根据深度覆盖设备在无线网络中的工作性能得到的经验值。

图4还示出了本发明一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法的另一个实施例：所述无线数字中继设备

包括与基站1进行无线信号传输的射频收发模块一11，

包括与终端2进行无线信号传输的射频收发模块二21，

包括根据指令触发测试，将射频收发模块一11和射频收发模块二21接收到的信号进行比较的FPGA处理模块3；

其中所述射频收发模块一11是依次通过双工滤波器一12和天线一13，与基站1进行无线传输的，所述射频收发模块二21是依次通过双工滤波器二22和天线二23，与终端2进行无线传输的，所述射频收发模块一11和射频收发模块二21内均设有CW信号触发器。

根据图4所示的本发明一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法的另一个实施例，本发明中所述无线数字中继设备还包括异常报警装置，所述异常报警装置包括4G信号发生器、4G信号接收器、PIC处理器以及声光报警器，其中所述4G信号发生器安装在无线数字中继设备的内并和FPGA处理模块相连，所述4G信号接收器、PIC处理器以及声光报警器安装在值班室，其4G信号接收器接收4G信号发生器的4G信号，并将信号传输至PIC处理器，PIC处理器根据4G信号启动声光报警器。

本实施例中报警信号通过4G信号独立进行远程传输，和系统中基站与终端之间的信号互不干扰，也避免了因系统中某设备损坏而导致报警信号无法及时送达值班工作室。

作为上述实施例的优选，所述声光报警器有两个，其中一个安装在值班室内，一个安装在值班室外，并且两个声光报警器和PIC处理器是通过单刀双联开关相连的，单刀双联开关的一个活动点串接于安装在值班室内的声光报警器供电电路上，另一个互动点串接于两个声光报警器的并联电路上。本实施例中设计一条单室内报警的线路，以及一条室内室外同时报警的线路，并使用单刀双联开关来进行选择，可以根据值班室内工作人员的外出情况而进行不同的选择，避免了工作人员在外时，报警信号在室内响而无人听到的情况。

本发明的工作原理是：来自基站的下行信号，由无线数字中继设备的接收天线接收后，经过双工滤波器滤波，然后出入RF Transiver Unit 1(射频收发模块一)，在模块一中，接收信号经过变频，A/D转换，放大等处理后传给RF Transiver Unit 2(射频收发模块二)，在射频收发模块二中，经过与射频收发模块一相逆的处理过程后，经无线数字中继设备放大再通过双工滤波器滤波，然后由天线发送至终端。

来自终端的上行信号，由无线数字中继设备的接收天线接收后，经过双工滤波器滤波，然后输入RF Transiver Unit 2(射频收发模块二)，在射频收发模块二中，接收信号经过变频，A/D转换，放大等处理后传给RF Transiver Unit 1(射频收发模块一)，在射频收发模块一中，经过与射频收发模块二相逆的处理过程后，经无线数字中继设备放大，再通过双工滤波器滤波，然后由天线发送至基站。

FPGA处理模块用于射频收发模块一和射频收发模块二之间的数据处理和传输。

无线数字中继设备具有同频放大的工作特点，如果同频收发端口之间的隔离度不满足要求，将有会损害设备性能，在某些严重的情况下，会产生自激效应，破坏器件。因此无线数字中继设备同频收发端口之间的隔离度测试有这非常重要的意义。

下面集合具体的参数进行举例：

在无线数字中继设备上电后，FPGAFPGA处理模块根据初始测试配置触发RFTransiver1产生测试频点的CW信号，该CW信号的强度将作为基准值，假定为So。

测试频点的CW信号由RF Transiver1输出后经放大，滤波后由发射天线发出，天线口的信号功率S2为FR Transiver1的输出功率(So)与无线数字中继设备增益(Gap)，以及发射天线增益(Gant1)之和，再减双工滤波器损耗(L1)和电缆损耗(L2)。即：

S1＝So+Gap+Gant1-L1-L2

天线口的信号，经过路径损耗空间衰减后由同频接收端的天线接收，传入接收端的双工滤波器滤波，然后输入另一端的RF Transiver2接收端口。

接收段口的信号功率Si为发射天线端口的信号功率S1，减去空间传输的路径损耗(PL)，加接收天线增益(Gant2)，减双工滤波器损耗(L3)，减电缆损耗(L4)即：

Si＝S1-PL+Gant2-L3-L4

Si＝So+Gap+Gant1-L1-L2-PL+Gant2-L3-L4

无线数字中继设备的同频端口隔离度即为接收信号电平与基准信号电平之差。即：

Iso＝Si-So

Iso＝Gap+Gant1-L1-L2-PL+Gant2-L3-L4

Iso＝Gap+(Gant1+Gant2)-(L1+L2+L3+L4+PL)

从上式可以得到，无线数字中继设备同频端口收发隔离度与无线数字中继设备无线数字中继设备增益，同频收发端口的天线增益，链路损耗(包括收发链路的空间损耗以及发生在无线信号传送电缆和设备上的损耗。将无线数字中继设备增益与收发天线归为无线数字中继设备增益G，将空间损耗与电缆器件等损耗通归为链路损耗(L)，简单来说：

Iso＝G-L

一般地，根据工程经验表明，当隔离度比无线数字中继设备增益高15dB以上时，可以满足隔离度要求。所以一般可以认为隔离度的门限值为：

Thr＝G+15

在RF Transiver2接收到CW信号后，将由FPGA对接收信号的强度进行计算，得到接收信号电平Si。

接收信号电平Si与基准值So之差即为无线数字中继设备的隔离度测试值。隔离度门限值依据工程经验比无线数字中继设备无线数字中继设备增益大15dB。无线数字中继设备的增益指标可以作为配置参数用以进行计算具体的门限值。假如无线数字中继设备放大增益为65dB，则最小隔离度要求大于80dB。

单频点隔离度测试的过程如图1中的流程所示。

上电自检状态可以输出无线数字中继设备当前的隔离度是否满足门限要求，如果满足要求，则无线数字中继设备设备状态标识为正常；如果不满足要求，则标识为告警。

本发明还可以由外部设备，如笔记本电脑，通过测试接口与无线数字中继设备连接，由测试人员直接进行测试配置，配置数据包括测试频点，门限值要求，以及测试输出要求等信息。

注意只能在空闲模式下进行外部触发测试。

收到测试请求后，FPGA根据配置信息值触发RF Transiver1发送CW信号。

后面的测试步骤与实施例1中大体相同。

外部触发模式测试可以直接获取隔离度测试值。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，在配置无线数字中继设备，对基站和终端之间的无线传输信号进行放大处理，所述无线数字中继设备包括FPGA处理模块、射频收发模块一和射频收发模块二，所述射频收发模块一和射频收发模块二中均设有CW信号触发器；

步骤二，将初始测试配置录入所述FPGA处理模块，并读取无线数字中继设备的放大增益G，FPGA处理模块保存各频点CW信号同频收发端口的隔离度测试值

i≧G+C

式中，i为对应的待测试频点个数，C为隔离度指标比无线数字中继设备的增益高的分贝数；

步骤三，向FPGA处理模块发出测试指令，读取包括测试频点、该频点对应的隔离度门限指标的配置信息；

步骤四，FPGA处理模块根据测试上行同频端口隔离度还是下行同频端口隔离度的判断，通过CW信号触发器触发射频收发模块一产生所需测试频点的CW信号；

步骤五，CW信号经过无线数字中继设备的放大器后，经过无线传输，被射频收发模块二接收；

步骤六，被射频收发模块二的信号强度由FPGA读取后，与初始CW信号的强度进行比较，得到对应同频端口的隔离度测试值。

2.根据权利要求1所述的一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，其特征在于：所述基站和终端之间为宽带传输系统，所述测试频点包括低频点，中心频点和高频点，所述低频点，中心频点和高频点均满足隔离度指标，则无线数字中继设备同频端口隔离度正常。

3.根据权利要求1所述的一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，其特征在于：所述基站和终端之间为窄带传输系统，所述测试频点包括中心频点，中心频点满足隔离度指标，则认为无线数字中继设备同频端口隔离度正常。

4.根据权利要求1所述的一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，其特征在于：所述隔离度指标比无线数字中继设备的增益高的分贝数C为15dB。

5.根据权利要求1所述的一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，其特征在于：所述无线数字中继设备

包括与基站(1)进行无线信号传输的射频收发模块一(11)，

包括与终端(2)进行无线信号传输的射频收发模块二(21)，

包括根据指令触发测试，将射频收发模块一(11)和射频收发模块二(21)接收到的信号进行比较的FPGA处理模块(3)；

其中所述射频收发模块一(11)是依次通过双工滤波器一(12)和天线一(13)，与基站(1)进行无线传输的，所述射频收发模块二(21)是依次通过双工滤波器二(22)和天线二(23)，与终端(2)进行无线传输的，所述射频收发模块一(11)和射频收发模块二(21)内均设有CW信号触发器。

6.根据权利要求5所述的一种用CW信号检测同频端口隔离度的方法，其特征在于：所述无线数字中继设备还包括异常报警装置。