CN112449352B - 一种空间隔离度的测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间隔离度的测算方法。该测算方法通过在每根天线的不同GP时隙循环发送一段正交序列Z，由于每根天线的正交序列基数不一样，并且每根天线会在对应周期的GP时隙内去接受其他天线的正交序列，每根天线会根据监测的正交序列Z的能量值判断两天线之间的干扰情况。应用本发明的测算方法能够大幅降低部署成本，减少微站天线之间的干扰，实现单微站的空分效果，提高单站的容量，提高用户的使用体验，并可以自适应的实现资源动态调度平衡。

Description

一种空间隔离度的测算方法

技术领域

本发明涉及干扰估计技术领域，尤其涉及一种空间隔离度的测算方法。

背景技术

5G系统中的干扰通常分为内部干扰和外部干扰两类，内部干扰包括参数配置错误.设备故障和覆盖问题导致的干扰。外部干扰包括系统间干扰及其它随机干扰，而系统间干扰主要包括杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰三类，其中以杂散干扰和阻塞干扰为主。

天线隔离度是指站点发单元输出端口到站点(这里计算的隔离度是指同一个站不同天线之间的干扰情况)收单元输入口的路径损耗，它体现空间传输损耗和两个站有效天线增益的综合作用。系统间干扰分析方法是首先计算接收机能容忍的干扰信号强度门限，然后和发射机发射的干扰信号强度进行比较，从而得到最低的空间隔离度要求，最后换算为空间距离。

室内覆盖场景是移动通信覆盖的重要场景，室内覆盖系统即提供了信号的延伸也为用户提供了流量，降低了宏站的负荷。随着5GNR的发展，对多流MIMO的应用成为了必选项。同时由于带宽的需求变大，移动通信的频段逐渐往更高的频率扩展，由于5G的频段比较高，覆盖范围比较小，对墙壁的穿透性差，如果按照常规的5G微站部署，一栋楼会部署很多的微站，建设成本非常高，而且微站之间的干扰也会增多。所有这些因素将导致传统无源室分不太适用于高频段多流MIMO的室内覆盖应用。而同一个微站通过天线实现空分覆盖是非常有必要的，而天线之间的空间隔离度是衡量和评估空分的天线布局是否合理、系统是否能够实现兼容性工作的重要依据，是兼容性预测、分析的理论基础。

因此，如何能够有效的进行空间隔离度的测算，减少微站天线之间的干扰，实现微站空分模式已成为了急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种空间隔离度的测算方法，该测算方法通过在每根天线的不同GP时隙循环发送一段正交序列Z，由于每根天线的正交序列基数不一样，并且每根天线会在对应周期的GP时隙内去接受其他天线的正交序列，每根天线会根据监测的正交序列Z的能量值判断两天线之间的干扰情况。

本申请是通过如下技术方案实现的：

一种空间隔离度的测算方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、5G微基站选择一根天线的GP时隙来发送正交序列Z；

步骤2、5G微基站中，除当前发送所述正交序列的天线外的其他天线在对应周期的GP时隙内接收所述正交序列Z；

步骤3、计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，并将计算得到的所述发送空间隔离度进行暂存；

步骤4、5G微基站选择另一根天线，返回步骤2，重复执行步骤2至3，直至5G微基站中的所有天线均完成了发送正交序列Z的操作；

步骤5、将5G微基站中两根天线之间相互发送正交序列Z时计算得到的所述发送空间隔离度求平均值，以获得两根天线之间的空间隔离度，并进行存储。

进一步的，该测算方法还包括：

步骤6、将获得的所述天线之间的空间隔离度与预设的隔离度门限值Pa、Pb、Pc进行比较，如果小于门限值Pa，则两根天线之间隔离度等级为一级，如果大于门限值Pa而小于门限值Pb，则两根天线之间隔离度等级为二级，如果大于门限值Pc，则两根天线之间隔离度等级为三级。

进一步的，上述步骤3中，根据接收到的所述正交序列Z的功率值来计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，具体包括：

步骤301、分别计算发射天线的净辐射功率P₁以及接收天线的净接收功率P₂；

P₁＝P_1i-P_1r＝P_1i(1-Γ² ₁)

P₂＝P_2i-P_2r＝P_2i(1-Γ² ₂)

在上述公式中，P_1i(W)为发射天线端口的输入功率，P_2i(W)为接收天线端口的输出功率，P_1r(W)为发射天线端口的反射功率，P_2r(W)为接收天线端口的反射功率，Γ₁，Γ₂分别为发射、接收天线的电压反射系数的模；

步骤302、使用如下公式计算所述发送空间隔离度A：

A＝10lg(P_1i/P₂)。

进一步的，上述步骤3中，计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，具体包括：

步骤301，使用如下公式计算发射天线长度系数α_i；

a_i＝0.67(4l_r/λ)²-0.36(4l_t/λ)-0.31

其中，l_t为发射天线长度，单位为m；λ为发射天线工作波长，单位为m

步骤302，使用如下公式计算接收天线长度系数α_r；

其中，l_r为接收天线长度，单位为m；

步骤303，使用如下公式计算发送空间隔离度L；

L＝18.5+20lg(d/λ)²-α_i-α_r

其中，d为天线水平间距，单位为m；f为频率，单位为Hz；α_i为发射天线长度系数，单位为dB；α_r为接收天线长度系数，单位为dB。

进一步的，上述步骤3中，计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，具体包括：

步骤301，发射天线由第i段激励，而接收天线在第j段加载负载，在求出天线的广义阻抗矩阵后，求出Z的逆阵Y，然后计算在负载Z_l影响下的输人导纳Y_in:

其中，Y_l＝1/Z_l，Y_ij为天线导纳矩阵Y的第i行j列元素；天线的发射功率和接收功率分别为P_i和P_j；

P_i＝|V_i|²Re(Y_in)

步骤302，使用如下公式计发送空间隔离度L：

与现有技术相比，本发明的优点在于：1)大幅降低部署成本；2)减少微站天线之间的干扰，提高用户的使用体验；3)可以自适应的实现资源动态调度平衡，4)可以据此实现微站空分，提高单站的容量。

附图说明

图1为本发明的空间隔离度的测算方法的应用场景示意图；

图2为本发明的空间隔离度的测算方法的一种实施方式的流程示意图；

图3为本发明的空间隔离度的测算方法的另一种实施方式的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面将结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明的空间隔离度的测算方法的应用场景示意图。在该应用场景中涉及多个房间1、2、3……n，没个房间中均设置有天线，5G微基站的一根或者两根天线通过射频线缆连接到每个房间，5G微基站上具体天线的个数由房间的覆盖情况决定，房间数n小于微基站的天线个数，每个房间的天线记作An_t1,An_t2…An_tn。下面以单天线为例，对本发明的技术方案进行介绍。

图2、3分别为本发明的空间隔离度的测算方法的两种实施方式的流程示意图。天线之间的隔离度是天线之间相互作用程度的重要参数。天线之间的隔离度越大，天线相互作用越小，系统间干扰越小。隔离度为发射天线的输入功率与接收天线的输出功率的比值。隔离度测试时必须监测噪声环境电平，以确定接收到的信号确实是预知信号源发射的信号，而不是环境噪声。

为提高测试准确度，尽可能通过功放提高信号源功率电平，保证频谱接收机接收到的信号电平高于环境电平至少20dB，这样才能实现±1dB测试精度。无法使用功放的，尽可能压低环境电平，至少使环境电平低于被测信号电平6dB。对于环境电平较高，无法与信号电平区分的频点，建议不作为有效测试数据。

在完成了设备部署以及设备初始化后，开始空间隔离度的测算，测算方法包括如下步骤：

步骤1、5G微基站选择一根天线的GP时隙来发送正交序列Z；

步骤2、5G微基站中，除当前发送所述正交序列的天线外的其他天线在对应周期的GP时隙内接收所述正交序列Z；

步骤3、根据接收到的所述正交序列Z的功率值来计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，并将计算得到的所述发送空间隔离度进行暂存；

步骤4、5G微基站选择另一根天线，返回步骤2，重复执行步骤2至3，直至5G微基站中的所有天线均完成了发送正交序列Z的操作；

步骤5、将5G微基站中两根天线之间相互发送正交序列Z时计算得到的所述发送空间隔离度求平均值，以获得两根天线之间的空间隔离度，并进行存储；

步骤6、将获得的所述天线之间的空间隔离度与预设的隔离度门限值Pa、Pb、Pc进行比较，如果小于门限值Pa，则两根天线之间隔离度等级为一级，如果大于门限值Pa而小于门限值Pb，则两根天线之间隔离度等级为二级，如果大于门限值Pc，则两根天线之间隔离度等级为三级。

上述步骤3中，根据接收到的所述正交序列Z的功率来计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，具体包括：

步骤301、分别计算发射天线的净辐射功率P₁以及接收天线的净接收功率P₂；

P₁＝P_1i-P_1r＝P_1i(1-Γ² ₁)

P₂＝P_2i-P_2r＝P_2i(1-Γ² ₂)

在上述公式中，P_1i(W)为发射天线端口的输入功率，P_2i(W)为接收天线端口的输出功率，P_1r(W)为发射天线端口的反射功率，P_2r(W)为接收天线端口的反射功率，Γ₁，Γ₂分别为发射、接收天线的电压反射系数的模；

步骤302、使用如下公式计算隔离度A：

A＝10lg(P_1i/P_2i)+10lg(1-Γ² ₁)/(1-Γ² ₂) (1)

根据公式(1)，只要测出P_1i、P_2i、Γ₁、Γ₂就可以计算出隔离度A的值，在实际测试时，P_1i就是到达发射天线的总输入功率，通过功率计可以测出，而P_2i却无法直接得到，因为P_2i是接收天线接收到的总功率，而频谱接收机得到的却是接收天线的净输出功率，即P₂，隔离度的公式进一步变换为：

A＝10lg(P_1i/P₂)+10lg(1-Γ² ₁) (2)

在上述公式(2)得到的隔离度中包含了接收天线的反射损耗，而且没有计入发射天线的反射损耗，发射天线的反射损耗被反射系数项修正掉了。对于模拟状态下的测试，不同的端口匹配状态可以通过反射系数项来修正、得到理想匹配状态下的隔离度值，而对于真实安装状态下隔离度测试，这部分损耗对收、发系统的隔离是有贡献的，应该归于天线隔离度的范围，不应该被修正掉，因此公式(3)调整为：

A＝10lg(P_1i/P₂) (3)

在上述公式(3)中，天线隔离度等于发射天线端口输人功率和接收天线端口输出功率的比，也就是需要分别测量发射天线端口输入功率和接收天线端口输出功率。

在进行天线间隔离度测量时，可能会出现兼容性问题，一般情况是接收设备被发射设备干扰而无法正常工作，即发射设备发射频谱不纯、带外杂散或谐波抑制不够，造成干扰信号进人接收机中频带宽，使接收机无法正常工作。因此隔离度的测试频段应包含接收设备的工作频段、工作频段三次谐波和分谐波、接收机镜频等，此时发射天线可能处于非匹配状态，反射损耗较大，需要连接隔离器保护功放，同时要选择动态范围大的接收机，以实现对较大隔离度的测试。如果平台上存在大功率发射设备，还要考虑接收设备在发射设备工作频段内的接收特性，避免接收设备出现带外大功率饱和导致无法接收带内有用信号。

在另一种实施方式中，上述步骤3中，计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，还可以通过如下方式计算：

步骤301，使用如下公式计算发射天线长度系数α_i；

α_i＝0.67(4l_r/λ)²-0.36(4lt/λ)-0.31

其中，l_t为发射天线长度，单位为m；λ为发射天线工作波长，单位为m

步骤302，使用如下公式计算接收天线长度系数α_r；

其中，l_r为接收天线长度，单位为m；

步骤303，使用如下公式计算发送空间隔离度L；

L＝18.5+20lg(d/λ)²-α_i-α_r

其中，d为天线水平间距，单位为m；f为频率，单位为Hz；α_i为发射天线长度系数，单位为dB；α_r为接收天线长度系数，单位为dB。

在另一种实施方式中，上述步骤3中，计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，还可以通过如下方式计算：

步骤301，发射天线由第i段激励，而接收天线在第j段加载负载，在求出天线的广义阻抗矩阵后，求出Z的逆阵Y，然后计算在负载Z_l影响下的输人导纳Y_in:

其中，Y_l＝1/Z_l，Y_ij为天线导纳矩阵Y的第i行j列元素；天线的发射功率和接收功率分别为P_i和P_j；

P_i＝|V_i|²Re(Y_in)

步骤302，使用如下公式计发送空间隔离度L：

通过采用本发明的空间隔离度的测算方法将大幅降低室内天线的部署成本，减少5G微基站之间的干扰，提高用户的使用体验。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

需要说明的是，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种空间隔离度的测算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、5G微基站选择一根天线的GP时隙来发送正交序列Z；

步骤2、5G微基站中，除当前发送所述正交序列的天线外的其他天线在对应周期的GP时隙内接收所述正交序列Z；

步骤3、计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，并将计算得到的所述发送空间隔离度进行暂存；

步骤4、5G微基站选择另一根天线，返回步骤2，重复执行步骤2至3，直至5G微基站中的所有天线均完成了发送正交序列Z的操作；

步骤5、将5G微基站中两根天线之间相互发送正交序列Z时计算得到的所述发送空间隔离度求平均值，以获得两根天线之间的空间隔离度，并进行存储；

该测算方法还包括：

步骤6、将获得的所述天线之间的空间隔离度与预设的隔离度门限值Pa、Pb、Pc进行比较，如果小于门限值Pa，则两根天线之间隔离度等级为一级，如果大于门限值Pa而小于门限值Pb，则两根天线之间隔离度等级为二级，如果大于门限值Pc，则两根天线之间隔离度等级为三级。

2.根据权利要求1所述的空间隔离度的测算方法，其特征在于，上述步骤3中，根据接收到的所述正交序列Z的功率值来计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，具体包括：

步骤301、分别计算发射天线的净辐射功率P ₁ 以及接收天线的净接收功率P ₂ ；

在上述公式中，P _1i (W)为发射天线端口的输入功率，P _2i (W)为接收天线端口的输出功率，P _1r (W)为发射天线端口的反射功率，P _2r (W)为接收天线端口的反射功率，

，/>

分别为发射、接收天线的电压反射系数的模；

步骤302、使用如下公式计算所述发送空间隔离度A：

。

3.根据权利要求1所述的空间隔离度的测算方法，其特征在于，上述步骤3中，计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，具体包括：

步骤301，使用如下公式计算发射天线长度系数α_i；

其中，

为发射天线长度，单位为m；λ为发射天线工作波长，单位为m

步骤302，使用如下公式计算接收天线长度系数α_r；

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其中，

为接收天线长度，单位为m；

步骤303，使用如下公式计算发送空间隔离度L；

其中，d为天线水平间距，单位为m；f为频率，单位为Hz；α_i为发射天线长度系数，单位为dB；α_r为接收天线长度系数，单位为dB。

4.根据权利要求1所述的空间隔离度的测算方法，其特征在于，上述步骤3中，计算当前发送所述正交序列的天线的发送空间隔离度，具体包括：

步骤301，发射天线由第i段激励，而接收天线在第j段加载负载，在求出天线的广义阻抗矩阵后，求出Z的逆阵Y，然后计算在负载

影响下的输人导纳/>

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