CN102185669B - 天馈系统状态的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天馈系统状态的确定方法及装置，该方法包括：获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率；确定前向信号和反向信号的相位之间的相位差值；使用第一功率、第二功率和相位差值确定驻波比；使用驻波比确定天馈系统状态。通过本发明，提高了天馈系统状态确定的准确率。

Description

天馈系统状态的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种天馈系统状态的确定方法及装置。

背景技术

移动通信基站需要通过天线来发射射频信号。然而当天馈系统(馈线和天线)出问题的时候，下行信号功率不能有效的通过天线辐射到空间。这就需要基站具有检测天馈系统是否正常工作的功能。目前，通常检测的方法是检测基站口的驻波比来反映天馈系统是否正常工作。

相关技术中，检测基站口的驻波比的电路结构主要有以下两种。

其一，通过功放和双工器之间的耦合器来间接得到基站口的前反向信号，图1是根据相关技术的从双工器靠近基站口处耦合，得到前反向信号的驻波比检测电路结构示意图，如图1所示，从双工器靠近基站口处耦合，得到前反向信号的驻波比。

其二，通过双工器靠近基站口处的耦合器得到来得到基站口的前反向信号，图2是根据相关技术的从功放到双工器之间耦合，得到前反向信号的驻波比检测电路结构示意图，如图2所示，从功放到双工器之间耦合，得到前反向信号的驻波比。

如果基站能够检测到基站口的前反向信号，那么计算驻波时，只要知道前反向信号的功率即可。然而，实际很难做到直接检测基站口的前反向信号的功率，耦合器和基站口之间至少有双工器转接头的存在。由于检测到的信号不是基站口的信号，而目前检测驻波比的方法，一般都只检测信号的幅度，这将导致所求得的驻波比的精度比较低，从而导致天馈系统状态确定不准确。

针对相关技术中进行天馈系统状态的确定中使用的驻波比不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种驻波比的确定方法及装置，以至少解决上述相关技术中驻波比确定方法确定的驻波比准确率比较低导致天馈系统状态确定不准确的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种天馈系统状态的确定方法，包括：获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率；确定前向信号和反向信号的相位之间的相位差值；使用第一功率、第二功率和相位差值确定驻波比；使用驻波比确定天馈系统状态。

进一步地，获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率包括：使用模数转换器(ADC)的采样值获取第一功率和第二功率。

进一步地，确定前向信号和反向信号的相位之间的相位差值包括：通过ADC的采样获取前向信号的第一相位和反向信号的第二相位；确定第一相位和第二相位的差值为相位差值。

进一步地，确定前向信号和反向信号的相位之间的相位差值包括：获取前向信号的相位和基带信号的相位之间的第一相位差值；获取反向信号的相位和基带信号的相位之间的第二相位差值；确定相位差值为第一相位差值和第二相位差值之间的差值。

进一步地，使用第一功率、第二功率和相位差值确定驻波比包括：使用以下公式确定驻波比VSWR：其中，Γ_L为基站口反射系数，且P_FWD为第一功率，P_REV为第二功率，S为基站口等效电路的参数值，为相位差值，为基站口等效电路参数S11的角度值。

根据本发明的另一方面，提供了一种天馈系统状态的确定装置，包括：第一获取模块，用于获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率；第一确定模块，用于确定前向信号和反向信号的相位之间的相位差值；第二确定模块，用于使用第一功率、第二功率、相位差值确定驻波比；第三确定模块，用于使用驻波比确定天馈系统状态。

进一步地，第一获取模块，用于使用模数转换器ADC的采样值获取第一功率和第二功率。

进一步地，第一确定模块包括：第四确定模块，用于通过ADC的采样获取前向信号的第一相位和反向信号的第二相位；第五确定模块，用于确定第一相位和第二相位的差值为相位差值。

进一步地，第一确定模块包括：第二获取模块，用于获取前向信号的相位和基带信号的相位之间的第一相位差值；第三获取模块，用于获取反向信号的相位和基带信号的相位之间的第二相位差值；第六确定模块，用于确定相位差值为第一相位差值和第二相位差值之间的差值。

进一步地，第二确定模块，使用以下公式确定驻波比VSWR：其中，Γ_L为基站口反射系数，且P_FWD为第一功率，P_REV为第二功率，S为基站口等效电路的参数值，为相位差值，为基站口等效电路参数S11的角度值。

通过本发明，采用，解决了相关技术中上述相关技术中驻波比确定方法确定的驻波比准确率比较低导致天馈系统状态确定不准确的问题，进而达到了提高天馈系统状态确定准确率的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的从双工器靠近基站口处耦合，得到前反向信号的驻波比检测电路结构示意图；

图2是根据相关技术的从功放到双工器之间耦合，得到前反向信号的驻波比检测电路结构示意图；

图3是根据相关技术的驻波比检测电路结构的示意图；

图4是根据相关技术的电路的等效参数模型示意图；

图5是根据相关技术的使用前反向信号幅度和相位信息，确定终端反射系数的幅度和角度的示意图；

图6是根据相关技术的使用前反向信号幅度不含相位信息，确定反射系数的幅度的示意图；

图7是根据本发明实施例的天馈系统状态的确定方法的流程图；

图8是根据本发明优选实施例的驻波比检测方法的流程图；

图9是根据本发明实施例的天馈系统状态的确定装置的结构框图；以及

图10是根据本发明实施例的天馈系统状态的确定装置的优选的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供了一种天馈系统状态的确定方法，图7是根据本发明实施例的天馈系统状态的确定方法的流程图，如图7所示，该方法包括如下步骤：

步骤S702：获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率；

步骤S704：确定前向信号和反向信号的相位之间的相位差值；

步骤S706：使用第一功率、第二功率和相位差值确定驻波比；

步骤S708：使用驻波比确定天馈系统状态。

通过上述步骤，在确定驻波比时使用前向信号和反向信号的相位，避免了相关技术中确定天馈系统状态时使用的驻波比由于没有考虑相位的影响导致不准确的问题，从而提高了驻波比确定的准确率，进而达到了提高天馈系统状态确定的准确率的效果。

需要说明的是，相关技术中驻波比计算不准确，原因如下：图1和图2所示的电路结构，都可以用图3所示的驻波比检测电路结构的来代替。图4是根据相关技术的电路的等效参数模型示意图，如图4所示，图3的电路结构可以得到图4的参数模型，根据图4的参数模型，可以得到如下关系式：

${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{IN}}=S_{11}+\frac{S_{21}\×S_{12}\×{\mathrm{\Γ}}_L}{1-S_{22}\×{\mathrm{\Γ}}_L}---\left(1\right)$

其中，Γ_L为基站口反射系数，Γ_IN为从射频模块左边向右端看的反射系数。一般情况下，|S₂₂×Γ_L|＜＜1，于是(1)式可以简化得到如下公式(2)，从图4的参数模块可以得到如下公式(3)和公式(4)，

$P_{\mathrm{FWD}}=\frac{{\left|S_{21}\right|}^2}{{|1-S_{22}{\mathrm{\Γ}}_L|}^2}{P}_{\mathrm{FWD}1}---\left(3\right)$

$P_{\mathrm{REV}1}=\frac{{\left|S_{12}\right|}^2}{{|1-S_{11}{\mathrm{\Γ}}_S|}^2}{P}_{\mathrm{REV}}---\left(4\right)$

其中P_FWD为基站口前向功率，P_FWD1为射频模块左边前向功率；P_REV为基站口反向功率，P_REV1为射频模块左边反向功率；Γ_s为源端反射系数。

考虑到一般情况下，由于|S₂₂×Γ_L|＜＜1和|S₁₁×Γ_S|＜＜1，于是上述公式(3)、公式(4)可以分别得到如下公式(5)和公式(6)，

P_FWD≈|S₂₁|²P_FWD1    (5)

P_REV1≈|S₁₂|²P_REV    (6)

根据驻波比的定义，有如下公式(7)：

${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{IN}}=\frac{V_r}{V_i}=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{REV}1}}{P_{\mathrm{FWD}1}}}(\∠V_{\mathrm{REV}1}-\∠V_{\mathrm{FWD}1})---\left(7\right)$

其中V_i和V_r分别表示模块左边的入射电压和反射电压。

由公式(5)、公式(6)、公式(7)，公式(2)可以表示成如下公式(8)：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\Γ}}_L=\frac{{\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{IN}}}{S_{21}\×S_{12}}-\frac{S_{11}}{S_{21}\×S_{12}}\\ =E-S\end{array}---\left(8\right)$

其中

由上述公式，可以得到驻波比与反射系数的关系如下公式(9)：

$\mathrm{VSWR}=\frac{1+\left|{\mathrm{\Γ}}_L\right|}{1-\left|{\mathrm{\Γ}}_L\right|}---\left(9\right)$

从公式(8)可以看出计算Γ_L值时，需要E和S各自的幅度，以及E和S两者的相位差如图5所示。

然而，当只用E和S各自的幅度来计算Γ_L时，其造成的误差将会比较大，特别是当＝180度时，其误差将达到最大。此时求得的

极端情况下当度时，最大相对误差Δ|Γ_L|将达到

$\mathrm{\Δ}\left|{\mathrm{\Γ}}_L\right|=\frac{\sqrt{\frac{P_{\mathrm{REV}}}{P_{\mathrm{FWD}}}}+\left|\frac{S_{11}}{S_{21}\×S_{12}}\right|-|\sqrt{\frac{P_{\mathrm{REV}}}{P_{\mathrm{FWD}}}}-|\frac{S_{11}}{S_{21}\×S_{12}}\left|\right|}{\sqrt{\frac{P_{\mathrm{REV}}}{P_{\mathrm{FWD}}}}+\left|\frac{S_{11}}{S_{21}\×S_{12}}\right|}.$

步骤S702有多种实施方式，只要能够获取基站口的前向信号和反向信号的功率，就能实现本实施例，下面对步骤S702的一个优选实施方式进行说明。使用模数转换器(ADC)的采样值获取第一功率和第二功率。

步骤S704有多种实施方式，下面对步骤S704的两个优选实施方式进行说明。

方式一：通过ADC的采样获取前向信号的第一相位和反向信号的第二相位；确定第一相位和第二相位的差值为相位差值。

方式二：获取前向信号的相位和基带信号的相位之间的第一相位差值；获取反向信号的相位和基带信号的相位之间的第二相位差值；确定相位差值为第一相位差值和第二相位差值之间的差值。

需要说明的是，方式一操作比较简单，但是在实际中，直接获取第一相位和第二相位，精度要求比较高，实现比较复杂；方式二采用基带信号作为中间量，来获得两者的的相位差值，实现的方式简便，且结果准确。

优选地，下面对步骤S706的一个优选实施方式进行说明。使用以下公式确定驻波比VSWR：其中，Γ_L为基站口反射系数，且P_FWD为第一功率，P_REV为第二功率，S为基站口等效电路的参数值，为相位差值，为基站口等效电路参数S11的角度值。

实施例一

本实施例提供了一种基站口驻波比检测方法，图8是根据本发明优选实施例的驻波比检测方法的流程图，如图8所示，该方法包括如下的步骤S802至S806。

步骤S802：预先存储对应感兴趣频点的一组S值。

步骤S804：求FWD与REV的功率及两信号的相位差。

步骤S806：使用三角公式求得基站口反射系数，计算驻波比。

通过本实施例，基于前反向信号的幅度和相位信息进行驻波比的检测，解决了相关技术中检测基站口驻波比时只检测信号的幅度造成驻波比检测误差比较大的问题。本实施例最大的特点是结合前反向信号的幅度和相位信息，从而得到基站口的驻波比。用这种方法比传统的方法(只检测前反向信号的幅度信息，然后通过一定的数据处理得到驻波比)求得的驻波比要准确。实际系统中，很难直接检测基站口处的前向和反向信号的相位信息，求基站口处的相位和幅度信息，需要转换成通过模块另一边的前向P_FWD1功率和反向P_REV1功率以及相位∠V_FWD1与∠V_REV1。考虑到计算驻波比，只需要求得前反向信号的相位差即可，见8式，下面重写下此式。

其中，∠代表的是角度值。

其中

实施例二

本实施例提供了一种计算驻波比的方法，本实施例结合了上述实施例及其中的优选实施方式，该方法包括如下步骤：

步骤1：首先检测图3中的P_FWD1和P_REV1处的绝对功率值，然后通过校准过程(前向FWD校准过程：基站发射频信号，利用ADC采集到的数据求反馈功率，同时基站口接仪器检测基站口实际的发射功率，然后将利用采集ADC到的数据求得的反馈功率对应成仪器读到的功率；反向REV校准过程：关闭前向FWD功率，然后从基站口输入功率，通过仪器可以得到输入到基站口的功率，然后利用ADC采样到的数据求反向REV的功率，将这个功率对应成仪器读到的功率。)，将模块左边检测到的前反向信号功率P_FWD1和P_REV1对应到基站口处的前向功率P_FWD和反向功率P_REV。值得注意的是，在校准反向功率时，前向功率关闭；在校准前向时，反向功率关闭。见图1所示。

步骤2：将基站口接匹配负载，此时，可认为Γ_L＝0。于是可以得到P_{REV_match}和P_{FWD_match}各自的功率通过步骤1得到。然后同时或分时地求得∠_{VREV1_match}和∠V_{FWD1_match}的相位差即∠S₁₁。同时求相位差，是利用两路ADC直接采集前反向信号，然后求出两信号的相位差分时求相位差，是先将前反向信号其中一个信号和基带信号进行对比，求出两者的相位差然后求出另一路信号和基带信号进行对比，求出两者的相位差然后将反向角度减去前向角度得到见图5所示。于是可以得到基站感兴趣频点处(如2110MHz～2170MHz)的S值(包括幅度和相位信息∠S₁₁，即上述的S)，将其存成一张关于感兴趣频频的S信息的表。

步骤3：基站工作时，当需要检测基站口接任意负载时的基站驻波比时，利用经过步骤1的校准过程，通过ADC采样前反向信号求得此时基站口的前向功率P_FWD和反向功率P_REV值，然后再按照步骤2的方法求得此时前反向信号的相位差值得到上文中提到的E。

步骤4：值得注意的是基站确定后，上述的S参数是固定不变的。于是调出所处的频点的S值，包括幅度和相位信息。

步骤5：利用余弦定量，可以求得终端反射系数|Γ_L|，见图5(b)，

其中其中，∠S₁₁代表的是S11的角度值。

步骤6：使用公式(9)确定此时基站口的驻波比。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例提供了一种天馈系统状态的确定装置，该装置可以用于实现上述天馈系统状态的确定方法。图9是根据本发明实施例的天馈系统状态的确定装置的结构框图，该装置包括：第一获取模块92，第一确定模块94，第二确定模块96和第三确定模块98，下面对上述结构进行详细说明。

第一获取模块92，用于获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率；第一确定模块94，用于确定前向信号和反向信号的相位之间的相位差值；第二确定模块96，连接至第一获取模块92和第一确定模块94，用于使用第一获取模块92获取的第一功率和第二功率、第一确定模块94确定的相位差值确定驻波比；第三确定模块98，连接至第二确定模块96，用于使用第二确定模块96确定的驻波比确定天馈系统状态。

优选地，第一获取模块92，用于使用模数转换器ADC的采样值获取第一功率和第二功率。

图10是根据本发明实施例的天馈系统状态的确定装置的优选的结构框图，如图10所示，第一确定模块94包括：第四确定模块942，第五确定模块944；第二获取模块946，第三获取模块948，第六确定模块949；下面对上述结构进行详细说明。

优选地，第一确定模块94包括：第四确定模块942，用于通过ADC的采样获取前向信号的第一相位和反向信号的第二相位；第五确定模块944，连接至第四确定模块942，用于确定第四确定模块942得到的第一相位和第二相位的差值为相位差值。

优选地，第一确定模块94包括：第二获取模块946，用于获取前向信号的相位和基带信号的相位之间的第一相位差值；第三获取模块948，用于获取反向信号的相位和基带信号的相位之间的第二相位差值；第六确定模块949，连接至第二获取模块946和第三获取模块948，用于确定相位差值为第二获取模块946获取到的第一相位差值和第三获取模块948获取到的第二相位差值之间的差值。

优选地，第二确定模块96，使用以下公式确定驻波比VSWR：其中，Γ_L为基站口反射系数，且为第一功率，P_REV为第二功率，S为基站口等效电路的参数值，为相位差值，为基站口等效电路参数S11的角度值。

需要说明的是，装置实施例中描述的天馈系统状态的确定装置对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。

通过上述实施例，提供了一种天馈系统状态的确定方法及装置，通过在确定驻波比时使用前向信号和反向信号的相位，避免了相关技术中确定天馈系统状态时使用的驻波比由于没有考虑相位的影响导致不准确的问题，从而提高了驻波比确定的准确率，进而达到了提高天馈系统状态确定准确率的效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天馈系统状态的确定方法，其特征在于，包括：

获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率；

确定所述前向信号和所述反向信号的相位之间的相位差值；

使用所述第一功率、所述第二功率和所述相位差值确定驻波比；

使用所述驻波比确定天馈系统状态；

其中，使用所述第一功率、所述第二功率和所述相位差值确定驻波比包括：

使用以下公式确定所述驻波比VSWR：其中，Γ_L为基站口反射系数，且P_FWD为所述第一功率，P_REV为所述第二功率，S为基站口等效电路的参数值， 为所述相位差值，为基站口等效电路参数S11的角度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率包括：

使用模数转换器ADC的采样值获取所述第一功率和所述第二功率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述前向信号和所述反向信号的相位之间的相位差值包括：

通过ADC的采样获取所述前向信号的第一相位和所述反向信号的第二相位；

确定所述第一相位和所述第二相位的差值为所述相位差值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述前向信号和所述反向信号的相位之间的相位差值包括：

获取所述前向信号的相位和基带信号的相位之间的第一相位差值；

获取所述反向信号的相位和所述基带信号的相位之间的第二相位差值；

确定所述相位差值为所述第一相位差值和所述第二相位差值之间的差值。

5.一种天馈系统状态的确定装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取基站口的前向信号的第一功率和反向信号的第二功率；

第一确定模块，用于确定所述前向信号和所述反向信号的相位之间的相位差值；

第二确定模块，用于使用所述第一功率、所述第二功率、所述相位差值确定驻波比；

第三确定模块，用于使用所述驻波比确定天馈系统状态；

其中，所述第二确定模块，使用以下公式确定所述驻波比VSWR：其中，Γ_L为基站口反射系数，且P_FWD为所述第一功率，P_REV为所述第二功率，S为基站口等效电路的参数值， 为所述相位差值，为基站口等效电路参数S11的角度值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第一获取模块，用于使用模数转换器ADC的采样值获取所述第一功率和所述第二功率。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第四确定模块，用于通过ADC的采样获取所述前向信号的第一相位和所述反向信号的第二相位；

第五确定模块，用于确定所述第一相位和所述第二相位的差值为所述相位差值。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第二获取模块，用于获取所述前向信号的相位和基带信号的相位之间的第一相位差值；

第三获取模块，用于获取所述反向信号的相位和所述基带信号的相位之间的第二相位差值；

第六确定模块，用于确定所述相位差值为所述第一相位差值和所述第二相位差值之间的差值。