CN1804643B - 天线失效识别系统和天线失效的识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线失效识别系统，用于双天线基站中，该系统包括：相关器、搜索窗搜索模块和天线失效识别模块。本发明还公开了一种天线失效的识别方法，包括：相关器对两个天线输入到其中的基带信号分别进行相干累加，获得相位点能量，并将相位点能量输出到搜索窗搜索模块；搜索窗搜索模块对输入其中的相位点能量进行搜索，分别获得两个天线信号中大于等于一个比设定的搜索门限大的相位点能量，并将获得的两个天线的较强的能量分别输出到天线失效识别模块中；天线失效识别模块分别对两个天线的相位点能量进行累加获得多径能量和，然后判断两个天线多径能量和的比值是否大于预先设定的失效门限，如果大于失效门限，则多径能量和小的天线失效。

Description

天线失效识别系统和天线失效的识别方法

技术领域

本发明涉及码分多址系统中的无线传输技术领域，特别是指一种天线失效识别系统和一种天线失效的识别方法。

背景技术

在基站中，使用双天线比使用单个天线能够增加接收信号的强度和灵敏度，所以现有的基站大多都使用双天线进行信号的接收和发射。在双天线基站中，如果一个天线失效，会减小接收信号的强度和灵敏度，造成系统容量的减小。而在实际工作中，由于天线暴露在室外，不可避免的会出现被风吹断或被其他被破坏的情况，出现了这样的情况后，天线就不能够正常接收信号了，也就是说天线失效了。

在现有技术中，不能够通过技术手段识别出天线是否失效，只能是工作人员看到天线被损坏了，如被折断，才发现天线失效，然后对天线进行维修。由于无法通过技术手段识别出天线是否失效，在比较偏远的地区，工作人员很难及时发现，导致维修不够及时，造成了长时间系统容量的下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一主要目的在于提供一种天线失效识别系统，该系统能够及时准确的识别天线是否失效。

为了达到上述第一主要目的，本发明提供了一种天线失效识别系统，用于双天线基站中，该系统包括：

相关器，用于接收来自两个天线的基带信号，并对收到的基带信号分别进行相干累加，获得相位点能量；

搜索窗模块，用于从来自相关器的相位点能量中，为每个天线分别选择出选择出大于等于一个比设定的搜索门限大的相位点能量；

天线失效识别模块，用于根据搜索窗模块选择的相位点能量，累加出每个天线的能量和，再对两个天线的能量和进行比较获得失效判别结果。

进一步地，该系统包括：

低通滤波模块，用于对接收的来自相关器的信号进行低通滤波，并将过滤后的相位点能量输入到搜索窗搜索模块。

进一步地，该系统包括：

天线恢复正常模块，用于根据搜索窗模块选择的相位点能量，累加出每个天线的能量和，再对两个天线的多径能量和进行比较，获得天线是否恢复正常的结果。

本发明的另一个主要目的在于提供一种天线失效的识别方法，该方法能够及时准确的识别天线是否失效。

为达到上述第二主要目的，本发明提供了一种天线失效的识别方法，该方法包括：

A、基站对两个天线输入到基带处理部分的基带信号分别进行相干累加，获得相位点能量；

B、在获得的每个天线的相位点能量中，选择大于等于一个比设定的搜索门限大的相位点能量；

C、对为每个天线所选择的相位点能量进行累加，获得能量和，然后判断两个天线的能量和的比值是否大于预先设定的失效门限，如果大于预先设定的失效门限，则多径能量和小的天线失效。

较佳地，上述步骤B中选择大于等于一个比设定的搜索门限大的相位点能量之前进一步包括：对接收的来自相关器的信号进行低通滤波，获得稳定的相位点能量。；

较佳地，上述对接收的来自相关器的信号进行低通滤波，获得稳定的相位点能量为：对具有相同相位的相位点能量求平均值。

进一步地，上述步骤C中包括：

判断两个天线能量和的比值和反过来的比值是否都小于预先设定的恢复门限，如果都小于预先设定的恢复门限，则天线恢复正常；所述恢复门限小于所述失效门限。

较佳地，上述步骤C后进一步包括：

向控制台或控制终端输出判断结果。

较佳地，上述对为每个天线所选择的相位点能量进行累加，获得能量和为：在预先设定的累加时间内对为每个天线所选择的相位点能量进行累加，获得能量和。

较佳地，上述累加时间的单位为秒。

较佳地，上述失效门限的取值范围为：1～65535。

从以上技术方案可以看出，本发明中，天线失效识别系统包括相关器、搜索窗搜索模块和天线失效识别模块，通过天线失效识别模块分别累加两个天线的多径能量获得多径能量和，然后对两个天线的多径能量和进行比较，实现了及时准确的识别天线是否失效；

本发明中，通过进一步增加低通滤波模块，低通滤波模块对用于对接收的来自相关器的信号进行低通滤波，获得相对稳定的相位点能量，增加了天线失效识别系统的稳定性和可靠性；

此外，本发明天线失效的识别方法，通过对两个天线的多径能量分别进行累加获得多径能量和，并对两个天线的多径能量和的比值与预先设定的失效门限进行比较，实现了及时准确的识别天线是否失效；

本发明天线失效的识别方法，通过对信号进行低通滤波，获得相对稳定的相位点能量，增加了天线失效识别的稳定性和可靠性；

进而，本发明通过累加时间的设定，进一步增加了天线失效识别的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为天线信号到达基带的示意图；

图2为基带中多径搜索器的结构图；

图3为本发明系统在第一实施例中的结构图；

图4为本发明方法在第一实施例中的流程图；

图5为本发明方法第一实施例中的状态转移图；

图6为本发明系统在第二实施例中的结构图；

图7为本发明方法第二实施例中的流程图；

图8为本发明系统在第三实施例中的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

在双天线基站中，双天线同时接收发自用户设备(User Equipment，UE)的信号，接收的信号通过射频模块、中频模块分别到达基带处理部分，如图1所示。其中，射频模块主要是将天线接收的高频信号的频率降低，然后中频模块再对射频模块输出的信号降低频率，并进行模/数转换和采样，就得到了输入到基带的I、Q信号：101I、101Q和102I、102Q。此后，基带处理部分的多经搜索器从信号中搜索出与发送信号同步的相位点，即路径。如图2所示，送入基带的信号101I、101Q和102I、102Q分别经过相关器进行相干累加，然后经低通滤波模块对相位点能量进行累加平均后，送入搜索窗搜索模块；从搜索窗搜索模块输出的信号有两种，一种是与发送信号同步的相位点，称为真径，真径能量由两部分组成，一部分是信号能量，一部分是噪声能量，其中信号能量占了其中的绝大部分，噪声能量可以忽略。另一种是与发送信号不同步的相位点，称为虚径，虚径能量全部为噪声能量。实际情况中，真径能量远大于虚径能量，尤其是在长时间进行能量累加后，虚径能量与真径能量相比可以忽略。

根据上述说明，如果天线正常，则在基带处理部分，通过该天线接收的信号在通过相关器进行相干累加后，获得的能量和绝大部分是真径能量。而如果天线失效，在基带处理部分通过该天线接收的信号在通过相关器相干累加后，获得的能量将全部是虚径能量，由于虚径能量远小于真径能量，这样获得的结果在累加后与正常天线所获得的真径能量的差别将非常巨大。

以下对本发明的具体实施例进行说明。

在本发明的第一实施例中预先在基带处理部分设置天线失效识别模块，设置了天线失效识别模块的天线失效识别系统包括相关器、搜索窗搜索模块和天线失效识别模块，如图3所示。图3中301为天线识别系统，302为相关器，每个天线输入基带的信号首先经过相关器进行相干累加获得相位点能量，然后将相位点能量输入到搜索窗搜索模块303，搜索窗搜索模块303从相位点能量中选择能量较强的相位点，选择的相位点数目可以为一个或多个，选择出的相位点称为径，如果获得的能量较强的径有多个，称搜索到的多个径为多径。本实施例中仅对选择出多个相位点进行说明，如果只选择出一个相位点，则在为每个天线累加能量时，只累加该相位点，即该径的能量即可。此后，天线失效识别模块304分别对每个天线多个径的能量在一定时间内进行累加，并对累加后的两个多径能量和进行比较，获得识别结果。

下面通过天线失效识别流程的方式详细描述天线失效的识别方法，天线失效识别方法流程如图4所示，具体步骤如下：

步骤401、基站对输入到基带处理模块的两个天线的基带信号的导频分别与自身的导频序列进行相干累加，获得相位点能量。

相干累加就是将两列信号进行点乘，然后相加，再对相加后的和进行平方运算。例如，一个天线输入到基带处理部分的基带信号，某相位点导频为1、-1、1、-1，而基站自身的导频序列为1、-1、1、-1，两者点乘相加后为4，再平方得到该相位点能量为16。

步骤402、从获得相位点能量中选择几个较大的相位点能量，这些能量较大的相位点称为径。

本步骤中所选择的能量较大的径可能是真径也可能是虚径，如果天线没有失效，所选择的多个径中有真径也有虚径，如果天线失效则所选择的多径中全部都是虚径。

步骤403、对选择的多个径的能量在累加时间范围内进行累加，即将多个径在累加时间范围内获得的所有相位点能量进行累加，获得多径能量和。本步骤中的累加时间只要大于1帧的时间10毫秒即可，例如可以为100毫秒、1秒、10秒、20秒或200秒等，推荐取值为10秒。

设两个天线为天线0和天线1，在10秒内选择出天线0的径能量分别为x01、x02、x03和x04，x11、x12、x13和x14，x21、x22、x23和x24......，在10秒内选择出天线1的径能量分别为y01、y02、y03和y04，y11、y12、y13和y14，y21、y22、y23和y24......，将每个天线的径能量进行累加，对于天线0累加的结多径能量和Sum0为：Sum0＝x01+x02+x03+x04+x11+x12+x13+x14+x21+x22+x23+x24+......，对于天线1累加的多径能量和Sum1＝y01+y02+y03+y04+y11+y12+y13+y14+y21+y22+y23+y24+......。这里，如果某个天线失效，选择出的径全部是虚径，对这些虚径能量进行累加后的多径能量和将远远小于天线没有失效的多径能量和。

步骤404、将两个天线多径能量和的比值与预先设定的失效门限进行比较，如果大于失效门限则可判断出多径能量和较小的天线失效。

根据步骤403中的假设，获得的天线0和天线1的多径能量和分别是Sum0和Sum1，则如果在本步骤中判断出Sum1除以Sum0的比值大于失效门限(Invail_AccuPowerDiff)，天线0失效；如果判断出Sum0除以Sum1的比值大于失效门限，天线1失效。

步骤405、将两个天线多径能量和的比值与预先设定的恢复门限(Restore_AccuPowerDiff)进行比较，当判断出两个天线多径能量和的比值都小于预先设定的恢复门限，即判断出Sum1除以Sum0的比值小于恢复门限并且Sum0除以Sum1的比值也小于恢复门限，则可知两个天线都恢复正常。

如果天线失效，其累加的多径能量和，与天线没有失效累加的多径能量和相差会相当的巨大，达到几十或几百倍以上，而如果两个天线都没有失效，其累加的多径能量和相差很少，根据经验，上述步骤404中的失效门限和步骤405中的恢复门限，可以在1～65535的数值范围内设定，但是通常情况下失效门限要大于恢复门限，两个门限的优选设定值为20和2。

本实施例中，在判断出天线的状态后，可以向控制台或控制终端输出天线的状态，设天线0失效为01态，天线1失效为10态，两个天线都正常没有失效为00态，则在判断出Sum1除以Sum0的比值大于失效门限后，输出01态；在判断出Sum0除以Sum1的比值大于失效门限后，输出10态；在判断出Sum1除以Sum0的比值小于恢复门限并且Sum0除以Sum1的比值也小于恢复门限，输出00态。

上述01态、10态和00态的转换关系如图5所示，其中501为双天线都正常态，即00态，在此状态下满足Sum1除以Sum0的比值大于失效门限，即满足失效条件0，则变为502所示的天线0失效态，即变为01态；如果在00态下满足Sum0除以Sum1的比值大于失效门限，即满足失效条件1，则变为503所示的天线1失效态，即变为10态；在01态下，如果满足Sum1除以Sum0的比值小于恢复门限并且Sum0除以Sum1的比值也小于恢复门限，即满足恢复条件，则变为00态；如果满足失效条件1则变为10态，即天线1失效；在10态下，如果满足恢复条件则变为00态，如果满足失效条件0则变为01态。

本实施例中设定了失效门限和恢复门限来分别进行天线失效判定和天线恢复正常判定，在实际执行中，也可以只设定一个门限，当判断出两个天线多径能量和的比值大于这个门限时，则多径能量和较小的天线失效；当判断出两个天线的多径能量和的比值都小于这个门限时，两个天线恢复正常没有失效。

以上是对本发明第一实施例的说明，在第一实施例中，信号在相干累加获得相位点能量后，直接从中选择较大的相位点能量，由于信号在无线传播过程中会受到无线环境的影响，每帧进行相干累加后，相同相位点的能量也会不同，这样将导致不能保证真径每次都被选择出来。所以提出了本发明的第二实施例，通过增加低通滤波模块，对相位点能量进行低通滤波后再进行选择，增大了真径选出的概率和系统的稳定性，以下对其进行说明。

在本发明的第二实施例中，天线失效识别系统中包括相关器、低通滤波模块、搜索窗搜索模块和天线失效识别模块，如图6所示。其中，基带信号在经过相关器进行相干累加获得相位点能量后，低通滤波模块601对输入到其中的多帧中相同相位点的相位点能量进行低通滤波，，然后将获得的相对稳定的相位点能量作为该相位点的相位点能量输出到搜索窗搜索模块中，搜索窗搜索模块对相位点能量进行搜索，进行搜索就是将相位点能量与搜索窗中的搜索门限进行比较，选择其中大于搜索门限的相位点能量，所选择出的相位点能量对应的相位点称为径，然后将这些选择出的径能量输出到天线失效识别模块进行失效识别，此后天线失效识别模块分别累加每个天线的多径能量和，并将两个天线的多径能量和与失效门限和恢复门限进行比较获得判别结果。其中，搜索窗搜索模块中的搜索门限的设定可以采用现有技术中任意方法进行，这里不再详细阐述。

如图7所示为本实施例中的天线失效识别流程，其中步骤701与图4中的步骤401相同。此后，在步骤701后增加了步骤702：对多帧或多时隙中相同相位点的能量中的信号进行低通滤波，获得稳定的相位点能量，滤波方式可以为求相同相位的相位点能量的平均值。在步骤703中，从获得的相对稳定的相位点能量中进行选择，选择出其中大于搜索门限的相位点能量。后面的步骤704至步骤706，与第一实施例的步骤403至405相同。

本发明的天线失效识别系统还可以在前两个实施例的基础上增加天线恢复正常模块，即本发明的第三实施例。

图8为本发明第三实施例的系统图，其中801为天线失效识别模块，天线失效识别模块执行失效条件0和失效条件1的判断，天线恢复正常模块执行恢复条件的判断，当天线失效模块判断出Sum0和Sum1满足失效条件0时，则可判断出天线0失效，此后可以向控制台输出01态，当天线失效模块判断Sum0和Sum1满足失效条件1时，则可判断出天线1失效，此后可以向控制台输出10态；802为天线恢复正常模块，当天线恢复正常模块判断Sum0和Sum1满足恢复条件时，则可判断出两个天线均处于正常状态，此后可以向控制台输出00态。由于本实施例中天线识别流程与前两个实施例区别仅在于在判别天线是否恢复正常时，由天线恢复正常模块来判别，在执行过程中参照前两个实施例实施即可，不再详细说明。

以上是对本发明三个具体实施例的说明，在具体的实施过程中可对本发明的方法进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，根据本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种天线失效识别系统，用于双天线基站中，其特征在于，该系统包括：

相关器，用于接收来自两个天线的基带信号，并对收到的基带信号分别进行相干累加，获得相位点能量；

搜索窗搜索模块，用于从来自相关器的相位点能量中，为每个天线分别选择出大于等于一个比设定的搜索门限大的相位点能量；

天线失效识别模块，用于根据搜索窗搜索模块选择的相位点能量，累加出每个天线的能量和，再对两个天线的能量和进行比较获得失效判别结果。

2.根据权利要求1所述的天线失效识别系统，其特征在于，该系统进一步包括：低通滤波模块，用于对接收的来自相关器的信号进行低通滤波，并将滤波后的相位点能量输入到搜索窗搜索模块。

3.根据权利要求1或2所述的天线失效识别系统，其特征在于，该系统进一步包括：

天线恢复正常模块，用于根据搜索窗搜索模块选择的相位点能量，累加出每个天线的能量和，再对两个天线的多径能量和进行比较，获得天线是否恢复正常的结果。

4.一种天线失效的识别方法，用于双天线基站中，其特征在于，该方法包括：

A、基站对两个天线输入到基带处理部分的基带信号分别进行相干累加，获得相位点能量；

B、在获得的每个天线的相位点能量中，选择大于等于一个比设定的搜索门限大的相位点能量；

C、对为每个天线所选择的相位点能量进行累加，获得能量和，然后判断两个天线的能量和的比值是否大于预先设定的失效门限，如果大于预先设定的失效门限，则多径能量和小的天线失效。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，选择大于等于一个设定的搜索门限大的相位点能量之前进一步包括：对接收的来自相关器的信号进行低通滤波，获得稳定的相位点能量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的对接收的来自相关器的信号进行低通滤波，获得稳定的相位点能量为，对具有相同相位的相位点能量求平均值。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤C中进一步包括：

判断两个天线能量和的比值和反过来的比值是否都小于预先设定的恢复门限，如果都小于预先设定的恢复门限，则天线恢复正常；所述恢复门限小于所述失效门限。

8.根据权利要求4至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述步骤C后进一步包括：

向控制台或控制终端输出判断结果。

9.根据权利要求4至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述的对为每个天线所选择的相位点能量进行累加，获得能量和为：在预先设定的累加时间内对为每个天线所选择的相位点能量进行累加，获得能量和。

10.根据权利要求9中所述方法，其特征在于，所述的累加时间的单位为秒。

11.根据权利要求4至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述的失效门限的取值范围为：1～65535。

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