CN117914416A - 一种基站天线驻波检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基站天线驻波检测方法，包括：利用相位可调负载在基站中搭建校准环境；通过调节相位可调负载的相位，获取不同相位情况下对应的时延和补偿值，并建立校准表；在实际测试驻波时，获取实际负载的回波损耗测试值与此时的时延，对时延查校准表得到补偿值，对实际负载的回波损耗测试值进行补偿得到准确的回波损耗值，完成检测。本发明可以使得无论实际工作时天线负载处于何种相位状态，都能够准确补偿，从而提高驻波检测精确度，准确判断负载天线的连接情况。

Description

一种基站天线驻波检测方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及驻波检测领域，特别涉及一种基站天线驻波检测方法、设备及存储介质。

背景技术

驻波检测的目的是检测负载/天线是否存在异常情况，如开路、短路，从而进行异常报警，精准的驻波检测使得基站的维护、快捷。

对于图1所示的基站驻波检测架构而言，驻波信号在传输过程中往往混合了一系列器件的反射信号、泄漏信号，所以驻波检测功率计检测到的信号并不是纯净的，而是多个信号的叠加。当这些信号的相位发生改变时，最终合成的信号的功率可能会变大或者变小，相位变化没有固定规律，这会使得驻波检测信号误差增大，无法准确反映负载的当前状况。如图1所示，功率检测到的信号主要包括，1处负载反射信号，2及4为连接器反射信号，3处为滤波器单元反射的信号，5处为发射通道泄漏的信号。基站实际工作时会有更多的反射、泄漏、干扰情况。

目前已有的改进技术方案是，将耦合器的位置放置到与负载接近处，即新增驻波检测电路板。如图2所示，由于位置靠近负载端，驻波检测信号的叠加情况有所减少，驻波检测的精度得到增加。然而，这类驻波检测装置需要额外定制电路板，会占用射频单元的空间，并且需要将其集成于滤波器单元中。这种设计虽然一定程度上改善了驻波信号叠加的情况，但也使得驻波检测成本显著增加。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提供了一种高精度低成本的基站天线驻波检测方法、设备及存储介质。针对叠加的驻波信号相位变化影响驻波检测精确度的问题，使用相位可调负载用于驻波校准，并引入发射信号与驻波信号的相关算法用于标定不同相位状态，形成时延-补偿值的校准表，利用校准表能够准确的实现补偿提高检测精度。

本发明第一方面提出了一种基站天线驻波检测方法，包括：

在基站射频单元输出端设置相位可调负载搭建校准环境；通过调节相位可调负载的相位，获取不同相位情况下对应的时延和补偿值，并建立校准表；

在实际测试驻波时，获取实际负载的回波损耗测试值与此时的时延，对时延查校准表得到波补偿值，对实际负载的回波损耗测试值进行补偿得到准确的驻波检测值，完成检测。

进一步的，，所述建立校准表具体过程为：

根据已知工作频率、发射功率以及相位可调负载的回波损耗值，发射基带信号进行驻波测试；

调节相位可调负载的相位，得到负载在不同相位情况下对应的回波损耗测试值，由回波损耗测试值减去相位可调负载的回波损耗值得到对应相位情况下的补偿值；

同时，对发射的TX时域信号及反射的时域信号做相关计算得到对应相位情况下的时延；

基于不同相位情况下的时延和补偿值，建立包含相位-时延-补偿值的校准表。

进一步的，所述相位可调负载的相位调节范围为0～360°。

进一步的，相位可调负载的相位调节步进根据实际需求确定。

进一步的，所述对实际负载进行补偿得到准确的驻波检测值的具体过程为：

确定测试发射功率及工作频率，发射基带信号进行驻波测试，得到实际负载的回波损耗测试值；

对发射的TX时域信号及反射的时域信号做相关计算得到时延；

根据此时的时延查校准表得到对应的补偿值；

利用补偿值对实际负载的回波损耗测试值进行补偿得到准确的回波损耗值。

进一步的，所述回波损耗测试值的计算方法为：

其中，RL_measure为回波损耗测试值，P_Reflection为检测到的反射的信号功率总和，P_TX为发射功率。

进一步的，所述相关计算包括：

对TX时域信号Signal_TX与反射的时域信号Signal_Reflection做如下相关计算：

找到相关幅值R(τ)最大值对应的τ，此时得到反射信号相对发射信号的时延τ。

本发明第二方面提出了一种设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述的基站天线驻波检测方法对应的计算机程序。

本发明第三方面提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述程序指令被处理器执行时用于实现上述的基站天线驻波检测方法对应的过程。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明可以使得无论实际工作时天线负载处于何种相位状态，都能够准确补偿，从而提高驻波检测精确度，准确判断负载天线的连接情况。

附图说明

图1为现有技术中驻波检测信号叠加示意图。

图2为现有技术中另一种高成本驻波检测改进示意图。

图3为本发明提出的高精度低成本驻波检测方法流程图。

图4为本发明一实施例中高精度低成本驻波检测方法中的校准示意图。

图5为本发明一实施例中高精度低成本驻波检测方法中的测试示意图。

图6为驻波信号幅度叠加(a)相涨和(b)相消的仿真结果，其中，图6(a)为叠加相涨示意图，图6(a)为叠加相消示意图。

图7为相位0-360°变化的信号功率仿真结果。

图8为现有技术驻波检测理论误差示意图。

图9为本发明提出的驻波检测理论误差示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

针对叠加的驻波信号相位变化影响驻波检测精确度的问题，本发明实施例提出了一种高精度低成本的基站天线驻波检测方法使用相位可调负载用于驻波校准，并引入发射信号与驻波信号的相关算法用于标定不同相位状态，形成校准表，再利用校准表对实际检测值进行补偿。具体方案如下：

请参考图3，一种基站天线驻波检测方法，包括：

在基站中驻波检测功能的校准流程中，增加相位可调负载与基站射频单元输出端连接；通过调节相位可调负载的相位，获取不同相位情况下对应的时延和补偿值，并建立校准表；

在实际测试驻波时，获取实际负载的回波损耗测试值与此时的时延，对时延查校准表得到补偿值，对实际负载的回波损耗测试值进行补偿得到准确的回波损耗值，完成检测。

请参考图4，本实施例中提出的校准环境基于现有基站信号发射环境，采用相位可调负载替代实际工作时的天线来进行驻波校准。在实际校准过程中，已知工作频率f0，发射功率P_TX与相位可调负载的回波损耗(Return Loss)RL_load，发射基带信号进行驻波测试；调节相位可调负载的相位θ，测试得到负载不同相位θ情况下对应的基站射频单元的回波损耗测试值RL_measure，通过回波损耗测试值RL_measure减去相位可调负载的回波损耗RL_load得到对应相位θ的补偿值C；

回波损耗测试值RL_measure计算公式为：

其中，P_Reflection为检测到的反射的信号功率总和。

补偿值C即可计算为：

C＝RL_load-RL_measure (1-2)

对发射的TX时域信号Signal_TX及反射的时域信号Signal_Reflection做相关计算得到对应相位情况下的时延τ的过程如下：

其中，

Signal_TX＝Acos(2πf₀t) (1-3)

Signal_Reflection＝Bcos(2πf₀t+θ) (1-4)

对两个信号相关计算：

然后找到相关幅值R(τ)最大处，即R(τ)max对应的τ取值，为反射信号相对发射信号的时延值τ。

基于上述方法，可以建立包含负载相位θ-时延τ-补偿值C的表。

本实施例中，设信号发射功率为P_TX，工作频率为f₀，周期为T对应360°，负载相位θ的步进设置为30°，进行校准测试，得到如下表所示的校准表。

需要说明的是，所提到的步进值仅作为示例，并不代表步进只能为30°，其他步进值也可适用。相位步进可根据实际测试情况随时调整。对负载一个周期的不同相位标定得到驻波检测校准表，从而在驻波检测处精确补偿信号功率，从而得到高精度的驻波检测值。即校准得到的负载反射的信号相位从0到360°变化时得到驻波检测处的功率，并通过算法标定时延以此对应工作时的负载相位。

在获取到校准表后，请参考图3、图5，连接天线(即实际负载为天线)进行实际驻波测试，具体过程如下：

确定测试发射功率P_TX及工作频率f₀，发射基带信号进行驻波测试，得到天线的回波损耗测试值RL′_measure(dB)，计算方法参见式1-1；对发射的TX时域信号及反射时域信号做相关计算得到时延τ，计算方法参见式1-3、1-4、1-5；，根据时延τ查找建立的校准表得到对应的补偿值C；利用校准值对天线的回波损耗测试值RL′_measure进行补偿，即加上补偿值C得到天线准确的回波损耗值RL′_load，即：

RL′_load＝RL′_measure+C (1-6)

使用这种方法无论实际工作时天线负载处于何种相位状态，都能够通过上述方法准确补偿(即让回波损耗测试值通加上一个补偿值C从而更准确反应基站天线的驻波状态)，从而提高驻波检测精确度，准确判断负载天线的连接情况。

如图6所示将负载天线信号设定为：驻波信号1，即为想要的信号，幅度为10mV，驻波信号2为其他路径的驻波信号，幅度为5mV，信号1和2均加上高斯白噪声。图6(a)显示两者相位相同时，信号最大幅度增加到15.5。图6(b)显示相位相差180°时，信号最大幅度减小到5.1。图7给出了信号1相位不变，信号2相位0-360°变化时，叠加信号的功率变化情况，可以看出，驻波检测信号由2个或多个相位状态不确定的信号叠加时，其功率变化是剧烈的。此时，由于信号的相位状况时，实际工作时相位出现变化后，检测到的驻波信号功率会出现较大波动。若信号2幅度越大，叠加信号的功率波动也会越大。

下面针对上述场景对比现有技术驻波检测与本发明提出的驻波检测方法。

设信号1幅度为10mV，信号2幅度为5mV，相位与信号1相差90°时，以17dBm(即50mW)为驻波检测目标值进行仿真校准及仿真测试。将不同相位的结果与17dBm相比较，记录误差曲线如图8所示。此时驻波检测误差为-7dB到2.5dB。实际情况信号的数量、相位、幅度均会恶化，驻波检测的误差会更大。

设信号1幅度为10mV，信号2幅度为5mV，校准时遍历信号2的相位，通过相关算法定标时延-相位-补偿值三者的关系。驻波检测误差的仿真结果如图9所示，通过对比图8可以发现，使用本发明提出的方法，驻波检测准确性得到大幅度提高，理论误差在0dB左右，明显优于现有技术。本发明提出的方法使得低成本驻波检测架构的检测精确度得到了显著提高。

在一个实施例中，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述的基站天线驻波检测方法对应的计算机程序。

特别地，根据本申请的实施例，上文描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请中限定的各种功能。

需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例中所述的基站天线驻波检测方法。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的基站天线驻波检测方法。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基站天线驻波检测方法，其特征在于，包括：

在基站射频单元输出端设置相位可调负载搭建校准环境；通过调节相位可调负载的相位，获取不同相位情况下对应的时延和补偿值，并建立校准表；

在实际测试驻波时，获取实际负载的回波损耗测试值与此时的时延，对时延查校准表得到补偿值，对实际负载的回波损耗测试值进行补偿得到准确的回波损耗值，完成检测。

2.根据权利要求1所述的基站天线驻波检测方法，其特征在于，所述建立校准表具体过程为：

根据已知工作频率、发射功率以及相位可调负载的回波损耗值，发射基带信号进行驻波测试；

调节相位可调负载的相位，得到负载在不同相位情况下对应的回波损耗测试值，由回波损耗测试值减去相位可调负载的回波损耗值得到对应相位情况下的补偿值；

同时，对发射的TX时域信号及反射的时域信号做相关计算得到对应相位情况下的时延；

基于不同相位情况下的时延和补偿值，建立包含相位-时延-补偿值的校准表。

3.根据权利要求2所述的基站天线驻波检测方法，其特征在于，所述相位可调负载的相位调节范围为0～360°。

4.根据权利要求2所述的基站天线驻波检测方法，其特征在于，相位可调负载的相位调节步进根据实际需求确定。

5.根据权利要求1所述的基站天线驻波检测方法，其特征在于，所述对实际负载进行补偿得到准确的驻波检测值的具体过程为：

确定测试发射功率及工作频率，发射基带信号进行驻波测试，得到实际负载的回波损耗测试值；

对发射的TX时域信号及反射的时域信号做相关计算得到时延；

根据此时的时延查校准表得到对应的补偿值；

利用补偿值对实际负载的回波损耗测试值进行补偿得到准确的回波损耗值。

6.根据权利要求2或5所述的基站天线驻波检测方法，其特征在于，所述回波损耗测试值的计算方法为：

其中，RL_measure为回波损耗测试值，P_Reflection为检测到的反射的信号功率总和，P_TX为发射功率。

7.根据权利要求2或5所述的基站天线驻波检测方法，其特征在于，所述相关计算包括：

对TX时域信号Signal_TX与反射的时域信号Signal_Reflection做如下相关计算：

找到相关幅值R(τ)最大值对应的τ，此时得到反射信号相对发射信号的时延τ。

8.一种设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-7中任一项所述的基站天线驻波检测方法对应的计算机程序。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述程序指令被处理器执行时用于实现权利要求1-7中任一项所述的基站天线驻波检测方法对应的过程。