CN107994959B - 远端射频单元rru驻波比的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种远端射频单元RRU驻波比的检测方法及装置，不对反馈链路增加新的检测模块，能够提高VSWR的检测精度，且简化测试过程。该方法包括：S1、计算前向反馈接通时ADC口的输入功率P1和反向反馈接通时ADC口的输入功率P2；S2、对所述P1和P2进行修正，分别得到RRU模块正常工作时的输出功率PFD和反射功率PRD；S3、计算远端射频单元RRU正常工作时的天线口驻波比VSWR。

Description

远端射频单元RRU驻波比的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种远端射频单元RRU驻波比的检测方法及装置。

背景技术

VSWR(Voltage Standing Wave Ratio,电压驻波比)是基站RRU(Remote RadioUnit,远端射频单元)的一个重要性能参数，天线口驻波比反应了天线的匹配情况，驻波比恶化说明信号传输效果很差，这样就意味着在天线口反射回RRU模块的信号强度变大，在硬件方面导致RRU内部环形器、功率放大器损坏，在系统方面会使通道的增益下降，灵敏度降低，所以为了保证系统的正常性能，必须对天线口驻波进行实时的检测以及时调整。

目前RRU的设计中，反馈链路分为前向反馈和反向反馈，前向反馈通道检测前向功率，以完成基带预失真校正、发射链路增益调整、VSWR的检测计算；反向反馈链路主要用于VSWR的检测计算。其硬件设计框图如图1所示，虚黑走线为反馈链路，实黑走线为发射链路。理论上VSWR的计算精度取决于前向功率和反向功率的检测精度，实际应用中，从图1可知反向功率检测精度受到环形器隔离度以及腔体滤波器的多径损耗的影响，实际在反向功率检测点测试到的功率已经不能正确反应实际天线口的反射功率，针对这一现状，目前主要的相关技术分为以下几个：

1.电压检测法：在反向反馈链路增加电压检测模块，使用单音扫频法获得反射功率监测点的最大电压Vmax和最小电压Vmin，然后再根据两者求出真实电压Vo＝(Vmax+Vmin)/2进而推算出真实的反射信号功率；如图2所示为常规的驻波比检测电路中的输出信号泄露示意图。

2.天线口校准法：在天线口分别连接开路器、短路器、匹配负载，在这三种情况下利用公式S₁₁＝(S_11M－D)/(1+T_R+S_11MM_S－DM_S)计算出耦合器方向性误差D、源失配误差M_S、频率响应误差T_R，避免了这三种误差对计算驻波比造成的影响，从而减小驻波比的检测误差。连接方法如图3所示。

在现有的技术中，电压检测法在计算精度上只能减小链路中环形器的泄漏误差，无法消除链路中其他器件(耦合器，腔体滤波器)对反向功率的影响，在系统链路的设计上增加了电压检测模块，这样就增加了链路的设计复杂度，增大了PCB布局，提高了成本；

天线口校准法在理论上减小了方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差Tr这三种误差对驻波比的影响，对于远端射频单元RRU来说在耦合器和天线口之间增加了腔体滤波器，其三者与S11之间的换算关系不符合其计算公式，这样其计算结果无法应用在RRU系统中，而且其测试的复杂性也会降低生产效率。

综上分析，以上两种现有技术在计算方法的精确度、RRU的适用性、控制机制以及生产成本方面都存在一定的问题。基于现状，研发了一种适用于RRU硬件架构的驻波比检测方法，保证了其检测精度、适用性和测试的简易性。

发明内容

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供一种远端射频单元RRU驻波比的检测方法及装置。

一方面，本发明实施例提出一种远端射频单元RRU驻波比的检测方法，包括：

S1、计算前向反馈接通时ADC口的输入功率P1和反向反馈接通时ADC口的输入功率P2；

S2、对所述P1和P2进行修正，分别得到RRU模块正常工作时的输出功率PFD和反射功率PRD；

S3、计算远端射频单元RRU正常工作时的天线口驻波比VSWR，计算公式为VSWR＝(1+10^{(△P+PRD-PFD)/20})/(1-10^{(△P+PRD-PFD)/20})，其中，ΔP＝S11-S11’，S11为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗，S11’＝PRD’-PFD’，PRD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块天线口处的反射功率，PFD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块的输出功率。

优选地，所述S2，包括：

S210、天线口连接功率计，将射频开关S1选择前向反馈通道接口FD，调整功率放大器PA，使功率计读数为预设值Pout’；

S211、在FPGA中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P1’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P1’计算得到天线口输出功率P2’，并反馈所述天线口输出功率P2’；

S212、获取所述天线口输出功率P2’，对所述天线口输出功率P2’进行校准，校准值为Fcorrect＝Pout’-P2’；

S213、计算RRU模块正常工作时的输出功率PFD，计算公式为PFD＝P1+Pwt+G1+Fcorrect，其中，P1为RRU模块正常工作时，前向反馈通道ADC口的输入功率，Pwt为与RRU模块温度相关的变量，G1为与RRU模块频率相关的变量。

优选地，所述S2，包括：

S220、天线口接信号源，将射频开关S1选择反向反馈通道接口RD，向反馈口灌适当大小的射频信号Pin’；

S221、在RRU模块中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P3’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P3’计算得到天线口反射的功率P4’，并反馈所述天线口反射的功率P4’；

S222、获取所述天线口反射的功率P4’，对所述天线口反射的功率P4’进行校准，校准值为Rcorrect＝Pin’-P4’；

S223、计算RRU模块正常工作时的反射功率PRD，计算公式为PRD＝P2+Prt+G2+Rcorrect，其中，P2为RRU模块正常工作时，反向反馈通道ADC口的输入功率，Prt为与RRU模块温度相关的变量，G2为与RRU模块频率相关的变量。

优选地，所述天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗S11的计算公式为S11＝-20log10[(VSWR1+1)/(VSWR1-1)]。

另一方面，本发明实施例提出一种远端射频单元RRU驻波比的检测装置，包括：

功率计算单元，用于计算前向反馈接通时ADC口的输入功率P1和反向反馈接通时ADC口的输入功率P2；

修正单元，用于对所述P1和P2进行修正，分别得到RRU模块正常工作时的输出功率PFD和反射功率PRD；

驻波比计算单元，用于计算远端射频单元RRU正常工作时的天线口驻波比VSWR，计算公式为VSWR＝(1+10^{(△P+PRD-PFD)/20})/(1-10^{(△P+PRD-PFD)/20})，其中，ΔP＝S11-S11’，S11为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗，S11’＝PRD’-PFD’，PRD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块天线口处的反射功率，PFD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块的输出功率。

优选地，所述修正单元，具体用于：

天线口连接功率计，将射频开关S1选择前向反馈通道接口FD，调整功率放大器PA，使功率计读数为预设值Pout’；

在FPGA中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P1’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P1’计算得到天线口输出功率P2’，并反馈所述天线口输出功率P2’；

获取所述天线口输出功率P2’，对所述天线口输出功率P2’进行校准，校准值为Fcorrect＝Pout’-P2’；

计算RRU模块正常工作时的输出功率PFD，计算公式为PFD＝P1+Pwt+G1+Fcorrect，其中，P1为RRU模块正常工作时，前向反馈通道ADC口的输入功率，Pwt为与RRU模块温度相关的变量，G1为与RRU模块频率相关的变量。

优选地，所述修正单元，具体用于：

天线口接信号源，将射频开关S1选择反向反馈通道接口RD，向反馈口灌适当大小的射频信号Pin’；

在RRU模块中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P3’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P3’计算得到天线口反射的功率P4’，并反馈所述天线口反射的功率P4’；

获取所述天线口反射的功率P4’，对所述天线口反射的功率P4’进行校准，校准值为Rcorrect＝Pin’-P4’；

计算RRU模块正常工作时的反射功率PRD，计算公式为PRD＝P2+Prt+G2+Rcorrect，其中，P2为RRU模块正常工作时，反向反馈通道ADC口的输入功率，Prt为与RRU模块温度相关的变量，G2为与RRU模块频率相关的变量。

优选地，所述天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗S11的计算公式为S11＝-20log10[(VSWR1+1)/(VSWR1-1)]。

本发明具有如下有益效果：

通过对RRU天线口的前向功率和反向功率进行检测，将其测试得到的数据进行进一步修正，最终得到精确度为+-0.1的驻波比，与现有的驻波比检测方法相比：

不对反馈链路增加新的检测模块，沿用现有的链路架构降低设备成本；

修正测试过程简单易行，降低人工手动调试的误差，提高生产效率；

以产品级测试数据为基础，覆盖产品全部模块，实现简单，数据可靠，检测精度较高。

附图说明

图1为检测驻波比硬件链路图；

图2为常规的驻波比检测电路中的输出信号泄露示意图；

图3为天线口校准法测试连接框图；

图4为本发明远端射频单元RRU驻波比的检测方法一实施例的流程示意图；

图5为本发明远端射频单元RRU驻波比的检测装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图4，本实施例公开一种远端射频单元RRU驻波比的检测方法，包括：

S1、计算前向反馈接通时ADC口的输入功率P1和反向反馈接通时ADC口的输入功率P2；

S2、对所述P1和P2进行修正，分别得到RRU模块正常工作时的输出功率PFD和反射功率PRD；

本实施例中，所述S2可以包括：

S210、天线口连接功率计，将射频开关S1选择前向反馈通道接口FD，使前向反馈链路接通来检测天线口实际的输出功率，调整功率放大器PA，使功率计读数为预设值Pout’，即天线口输出功率为Pout’；

S211、反馈通道检测到的模拟信号经AD转换进入RRU模块，在FPGA中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P1’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P1’计算得到天线口输出功率P2’，并反馈所述天线口输出功率P2’；

需要说明的是，上层软件会根据模块的温补计算方法计算当前模块的温度补偿值Pwt’，调取模块预先写入的当前工作频点的链路增益(从前向反馈接口FWD到ADC输入口的增益值)以及耦合器的耦合度G1’，计算得到天线口功率P2’＝P1’+Pwt’+G1’。

S212、获取所述天线口输出功率P2’，对所述天线口输出功率P2’进行校准，校准值为Fcorrect＝Pout’-P2’；

由于模块实际工作中的链路增益和预设数据中预先写入的定标增益有差异，所以一般情况下P2’不等同于Pout’，为了使前向反馈通道能够准确检测到天线口发射功率，所以需要对P2’进行校准。

S213、计算RRU模块正常工作时的输出功率PFD，计算公式为PFD＝P1+Pwt+G1+Fcorrect，其中，P1为RRU模块正常工作时，前向反馈通道ADC口的输入功率，Pwt为与RRU模块温度相关的变量，G1为与RRU模块频率相关的变量，Fcorrect为写入的前向增益校准值，与通道有关；

S220、天线口接信号源，将射频开关S1选择反向反馈通道接口RD，向反馈口灌适当大小的射频信号Pin’(此信号大小需保证环形器和功放的正常性能)；

S221、反向反馈通道检测到的模拟信号经AD转换进入RRU模块，在RRU模块中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P3’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P3’计算得到天线口反射的功率P4’，并反馈所述天线口反射的功率P4’；

需要说明的是，上层软件会根据模块的温补计算方法计算当前模块的温度补偿值Prt’，调取模块预先写入的当前工作频点的链路增益(从反向反馈接口RBD到ADC输入口的增益值)以及耦合器的耦合度、环形器和滤波器差损，这里统称为增益G2’，计算得到天线口反射的功率P4’＝P3’+Prt’+G2’。

S222、获取所述天线口反射的功率P4’，对所述天线口反射的功率P4’进行校准，校准值为Rcorrect＝Pin’-P4’；

同前向反馈通道一样，由于模块实际工作中的链路增益和预设数据中预先写入的定标增益有差异，所以一般情况下P4’不等同于Pin’，此时需要对P4’进行校准。

S223、计算RRU模块正常工作时的反射功率PRD，计算公式为PRD＝P2+Prt+G2+Rcorrect，其中，P2为RRU模块正常工作时，反向反馈通道ADC口的输入功率，Prt为与RRU模块温度相关的变量，G2为与RRU模块频率相关的变量，Rcorrect为写入的反向增益校准值，与通道有关。

S3、计算远端射频单元RRU正常工作时的天线口驻波比VSWR，计算公式为VSWR＝(1+10^{(△P+PRD-PFD)/20})/(1-10^{(△P+PRD-PFD)/20})，其中，ΔP＝S11-S11’，S11为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗，S11＝-20log10[(VSWR1+1)/(VSWR1-1)]，S11’(此S11’为负值)＝PRD’-PFD’，PRD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块天线口处的反射功率，PFD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块的输出功率，PRD、PFD是实际测试计算得到的，为随温度和频率变化的一个变量，△P对于同一型号的RRU是一个定值。

本发明实施例提供的远端射频单元RRU驻波比的检测方法，保持现有的硬件架构，不对其链路添加任何新的检测装置；在现有的硬件平台上在获取了前向和反向功率后，对VSWR的计算方法进行修正，修正过程简易可靠，简化算法的计算过程，提高RRU驻波比的检测精度。

参看图5，本实施例公开一种远端射频单元RRU驻波比的检测装置，包括：

功率计算单元1，用于计算前向反馈接通时ADC口的输入功率P1和反向反馈接通时ADC口的输入功率P2；

修正单元2，用于对所述P1和P2进行修正，分别得到RRU模块正常工作时的输出功率PFD和反射功率PRD；

在具体实施例中，所述修正单元，具体可以用于：

天线口连接功率计，将射频开关S1选择前向反馈通道接口FD，调整功率放大器PA，使功率计读数为预设值Pout’；

在FPGA中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P1’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P1’计算得到天线口输出功率P2’，并反馈所述天线口输出功率P2’；

获取所述天线口输出功率P2’，对所述天线口输出功率P2’进行校准，校准值为Fcorrect＝Pout’-P2’；

计算RRU模块正常工作时的输出功率PFD，计算公式为PFD＝P1+Pwt+G1+Fcorrect，其中，P1为RRU模块正常工作时，前向反馈通道ADC口的输入功率，Pwt为与RRU模块温度相关的变量，G1为与RRU模块频率相关的变量；

天线口接信号源，将射频开关S1选择反向反馈通道接口RD，向反馈口灌适当大小的射频信号Pin’；

在RRU模块中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P3’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P3’计算得到天线口反射的功率P4’，并反馈所述天线口反射的功率P4’；

获取所述天线口反射的功率P4’，对所述天线口反射的功率P4’进行校准，校准值为Rcorrect＝Pin’-P4’；

计算RRU模块正常工作时的反射功率PRD，计算公式为PRD＝P2+Prt+G2+Rcorrect，其中，P2为RRU模块正常工作时，反向反馈通道ADC口的输入功率，Prt为与RRU模块温度相关的变量，G2为与RRU模块频率相关的变量。

驻波比计算单元3，用于计算远端射频单元RRU正常工作时的天线口驻波比VSWR，计算公式为VSWR＝(1+10^{(△P+PRD-PFD)/20})/(1-10^{(△P+PRD-PFD)/20})，其中，ΔP＝S11-S11’，S11为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗，S11＝-20log10[(VSWR1+1)/(VSWR1-1)]，S11’＝PRD’-PFD’，PRD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块天线口处的反射功率，PFD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块的输出功率。

本发明实施例提供的远端射频单元RRU驻波比的检测装置，保持现有的硬件架构，不对其链路添加任何新的检测装置；在现有的硬件平台上在获取了前向和反向功率后，对VSWR的计算方法进行修正，修正过程简易可靠，简化算法的计算过程，提高RRU驻波比的检测精度。

统计实际应用本方案测试的VSWR值和与实际VSWR的差值如下表所示：

从表中可以得出，利用本次方案所计算得到的VSWR与实际天线口的误差保持在+-0.1以内。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种远端射频单元RRU驻波比的检测方法，其特征在于，包括：

S1、计算前向反馈接通时ADC口的输入功率P1和反向反馈接通时ADC口的输入功率P2；

S2、对所述P1和P2进行修正，分别得到RRU模块正常工作时的输出功率PFD和反射功率PRD；

S3、计算远端射频单元RRU正常工作时的天线口驻波比VSWR，计算公式为VSWR＝(1+10^{(△P+PRD-PFD)/20})/(1-10^{(△P+PRD-PFD)/20})，其中，ΔP＝S11-S11’，S11为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗，S11’＝PRD’-PFD’，PRD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块天线口处的反射功率，PFD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块的输出功率；

其中，所述天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗S11的计算公式为S11＝-20log10[(VSWR1+1)/(VSWR1-1)]。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2，包括：

S210、天线口连接功率计，将射频开关S1选择前向反馈通道接口FD，调整功率放大器PA，使功率计读数为预设值Pout’；

S211、在FPGA中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P1’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P1’计算得到天线口输出功率P2’，并反馈所述天线口输出功率P2’；

S212、获取所述天线口输出功率P2’，对所述天线口输出功率P2’进行校准，校准值为Fcorrect＝Pout’-P2’；

S213、计算RRU模块正常工作时的输出功率PFD，计算公式为PFD＝P1+Pwt+G1+Fcorrect，其中，P1为RRU模块正常工作时，前向反馈通道ADC口的输入功率，Pwt为与RRU模块温度相关的变量，G1为与RRU模块频率相关的变量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S2，包括：

S220、天线口接信号源，将射频开关S1选择反向反馈通道接口RD，向反馈口灌适当大小的射频信号Pin’；

S221、在RRU模块中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P3’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P3’计算得到天线口反射的功率P4’，并反馈所述天线口反射的功率P4’；

S222、获取所述天线口反射的功率P4’，对所述天线口反射的功率P4’进行校准，校准值为Rcorrect＝Pin’-P4’；

S223、计算RRU模块正常工作时的反射功率PRD，计算公式为PRD＝P2+Prt+G2+Rcorrect，其中，P2为RRU模块正常工作时，反向反馈通道ADC口的输入功率，Prt为与RRU模块温度相关的变量，G2为与RRU模块频率相关的变量。

4.一种远端射频单元RRU驻波比的检测装置，其特征在于，包括：

功率计算单元，用于计算前向反馈接通时ADC口的输入功率P1和反向反馈接通时ADC口的输入功率P2；

修正单元，用于对所述P1和P2进行修正，分别得到RRU模块正常工作时的输出功率PFD和反射功率PRD；

驻波比计算单元，用于计算远端射频单元RRU正常工作时的天线口驻波比VSWR，计算公式为VSWR＝(1+10^{(△P+PRD-PFD)/20})/(1-10⁽△^{P+PRD-PFD)/20})，其中，ΔP＝S11-S11’，S11为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗，S11’＝PRD’-PFD’，PRD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块天线口处的反射功率，PFD’为天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时RRU模块的输出功率；

所述天线口接驻波比是VSWR1的失配负载时天线口的实际回波损耗S11的计算公式为S11＝-20log10[(VSWR1+1)/(VSWR1-1)]。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述修正单元，具体用于：

天线口连接功率计，将射频开关S1选择前向反馈通道接口FD，调整功率放大器PA，使功率计读数为预设值Pout’；

在FPGA中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P1’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P1’计算得到天线口输出功率P2’，并反馈所述天线口输出功率P2’；

获取所述天线口输出功率P2’，对所述天线口输出功率P2’进行校准，校准值为Fcorrect＝Pout’-P2’；

计算RRU模块正常工作时的输出功率PFD，计算公式为PFD＝P1+Pwt+G1+Fcorrect，其中，P1为RRU模块正常工作时，前向反馈通道ADC口的输入功率，Pwt为与RRU模块温度相关的变量，G1为与RRU模块频率相关的变量。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述修正单元，具体用于：

天线口接信号源，将射频开关S1选择反向反馈通道接口RD，向反馈口灌适当大小的射频信号Pin’；

在RRU模块中截取特定时隙的一定数量码片的模拟信号数据，计算相应的ADC输入口功率P3’，然后传送到上层软件，以使上层软件根据所述ADC输入口功率P3’计算得到天线口反射的功率P4’，并反馈所述天线口反射的功率P4’；

获取所述天线口反射的功率P4’，对所述天线口反射的功率P4’进行校准，校准值为Rcorrect＝Pin’-P4’；

计算RRU模块正常工作时的反射功率PRD，计算公式为PRD＝P2+Prt+G2+Rcorrect，其中，P2为RRU模块正常工作时，反向反馈通道ADC口的输入功率，Prt为与RRU模块温度相关的变量，G2为与RRU模块频率相关的变量。

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