CN102215075A

CN102215075A - 一种对天线进行驻波检测的方法及装置

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Publication number: CN102215075A
Application number: CN2011101498699A
Authority: CN
Inventors: 王新生; 吴永海; 李大庆; 龚珉杰
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明公开一种对天线进行驻波检测的方法及装置，用以降低驻波检测的实现复杂度，以及降低检测成本。该方法为：通过在RRU上的FPGA中增设新的功能模块实现了对天线的驻波检测，包括：获取天线的输出数据，根据获得的所述天线的输出数据，对所述天线进行输出功率检测OPD和反射功率检测RPD，以及检测装置根据OPD和RPD的检测结果获得所述天线的驻波比。这样，便不再需要RRU的PCB板面上额外增加一款专用检测芯片，有效降低了电路布局及检测流程的实现复杂度，同时，又降低了产品成本，提高了产品设计的集成化；采用上述方案对天线进行驻波检测，实现方式灵活，检测精度可调，便于产品运行和维护，提高了系统的整体性能。

Description

一种对天线进行驻波检测的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信系统，特别涉及一种对天线进行驻波检测的方法及装置。

背景技术

在TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)无线通信系统中，TD-SCDMA系统内的基站产品主要包括室内的BBU(Building Base band Unit，基带处理单元)和远端的RRU(Remote RF Unit，射频拉远单元)。

现有技术下，一方面，当下行发射信号功率相对较大或满载时，为确保RRU上的功率放大器不因负载没有接好引起驻波差，从而导致损坏，通常需要先对RRU进行SWR(Standard Wave Ratio，驻波检测)，确定驻波正常的情况下再进行信号发射；另一方面，在实际工程应用中，运营商要求基站设备提供对天馈系统性能的检查手段，以便及时发现天馈系统存在的问题，从而尽快修复，进而最大限度发挥天馈系统的性能，而在基站产品安装开站阶段，由于设备连接的不可靠，常常容易导致馈线连接问题，所以在开站自检阶段，在馈线连接检测过程开启之前，要开启自动关天线功能，这就需要通过驻波检测，得到RRU各天线端口的驻波值，以便及时检查天线端口的匹配状况，从而避免回波过大导致对器件的损伤；此外，运营商还可以驻波比检测作为防止天线被盗的一种监控手段。

所谓驻波检测，即是对RRU的各天线通道进行检测，从而测量得到RRU的各天线端口的驻波值，从而及时获知天线端口的匹配状况，驻波检测主要包括OPD(Output Power Detector，输出功率检测)和RPD(Return Power Detector，反射功率检测)。TD-SCDMA系统采用时分双工的工作方式，每5ms子帧分成如下时隙：TS0，DWPTS(下行导频时隙)，GP(保护时隙)，UPPTS(上行导频时隙)，TS1，TS2，......，TS6；其中，TS0，DWPTS为固定下行，UPPTS为固定上行，由于DWPTS作为特殊时隙，其不随下行业务变化而变化，且在每个子帧中的位置和长度基本保持一致，因此，执行OPD和RPD时均是针对DWPTS进行检测。

目前，常用的驻波检测方法是，在RRU上布置专用检测芯片，由RRU上的FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑器件)将各天线的随路时钟和控制信号给专用检测芯片，专用检测芯片将执行OPD和RPD后获得的统计值反馈给FPGA，然后由FPGA进行下一步处理，从而获得各天线的驻波值，其实现示意图如下图1所示。

现有技术，由于采用了专用检测芯片进行驻波检测，因此，在RRU的PCB(印刷电路板)板面上需要同时设置专用检测芯片和FPGA，这无疑提高了产品的成本；同时，由于需要FPGA和专用检测芯片相互配合完成驻波检测，因此，需要准确设计两元器件之间的交互流程，提高了驻波检测的实现复杂度；此外，由于PCB板面上元器件的增加，可能导致PCB板面的面积和布局难度的增加，这对现有的板卡设计高度集成化的要求产生一定的负面影响。

发明内容

本发明实施例提供一种对天线进行驻波检测的方法及装置，用以解决降低驻波检测的实现复杂度，以及降低检测成本。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种对天线进行驻波检测的方法，包括：

检测装置获取天线的输出数据；

检测装置根据获得的所述天线的输出数据，对所述天线进行OPD和RPD；

检测装置根据OPD和RPD的检测结果获得所述天线的驻波比。

一种对天线进行驻波检测的检测装置，包括：

获取单元，用于获取天线的输出数据；

检测单元，用于根据获得的所述天线的输出数据，对所述天线进行OPD和RPD；

计算单元，用于根据OPD和RPD的检测结果获得所述天线的驻波比。

本发明实施例中，通过在RRU上的FPGA中增设新的功能模块实现了对天线的驻波检测，不再需要RRU的PCB板面上额外增加一款专用检测芯片，从而有效降低了电路布局及检测流程的实现复杂度，同时，又降低了产品成本，提高了产品设计的集成化；采用上述方案对天线进行驻波检测，实现方式灵活，检测精度可调，便于产品运行和维护，提高了系统的整体性能。

附图说明

图1为现有技术下驻波检测原理示意图；

图2为本发明实施例中驻波检测原理示意图；

图3为本发明实施例中FPGA功能结构示意图；

图4为本发明实施例中驻波检测示意流程图；

图5为本发明实施例中OPO和RPD执行示意图；

图6为本发明这辨例中驻波检测详细流程图。

具体实施方式

为了降低驻波检测的实现复杂度，以及降低检测成本，参阅图2所示，本发明实施例中，不再使用专利检测芯片进行驻波检测，而是在检测装置中增设新的功能模块，令检测装置可以直接根据对天线的输出数据的统计实现驻波检测，这样，在替换掉专用检测芯片的基础上，既可实现驻波检测功能，同时又降低了实现复杂度和产品成本。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

参阅图3所示，本发明实施例中，检测装置(如，FPGA)内包括获取单元30、检测单元31和计算单元32，其中，

获取单元30，用于获取天线的输出数据；较佳的，获取单元30可以是RRU上的反馈ADC(模数转换器)；

检测单元31，用于根据获得的天线的输出数据，对天线进行OPD和RPD；

计算单元32，用于根据OPD和RPD的检测结果获得天线的驻波比。

如图3所示，本发明实施例中，检测装置内还设置有告警单元33，用于在确定计算单元32统计的驻波告警的累积次数达到设定阈值时，指示中断所述天线的数据发送，并进行告警处理。较佳的，本实施例中，检测装置可以是FPGA。

本实施例中，以检测装置是FPGA为例进行介绍。

基于上述技术方案，参阅图4所示，本发明实施例中，RRU上的FPGA对RRU通道上的天线进行驻波检测的详细流程如下：

步骤400：FPGA获取天线的输出数据。

本实施例中，FPGA可以一次处理一根天线的输出数据，也可以同时处理多根天线的输出数据，以下实施例中，均是以一根天线为例进行相关说明。所谓的输出数据，即是指天线的时钟信号和控制信号。

另一方面，本实施例中，FPGA统计天线的输出数据时，是通过反馈ADC(模数转换器)来获取天线的输出数据的。

步骤410：FPGA根据获得的天线的输出数据，对该天线进行OPD(输出功率检测)和RPD(反射功率检测)。

本发明实施例中，驻波检测实际上即是对天线进行OPD和RPD，并根据检测结果计算驻波比，驻波比的取值即是驻波检测的结果。具体为：

参阅图5所示，DWPTS作为特殊时隙，通常不随下行业务变化而变化，即在每个子帧中的位置和长度基本保持一致，因此，OPD和RPD均是针对DWPTS执行的；如图5所示，由于单个DwPTS是由时长为32chip(码片)的保护间隔和时长为64chip的下行同步序列组成，因此，在执行OPD时，实际统计的是每个DWPTS中64chip的下行同步序列的输出功率，同理，在执行RPD时，实际统计的是每个DWPTS中64chip的下行同步序列的反射功率。

本实施例中，统计某个DWPTS的输出功率或反射功率，也称为统计该DWPTS的能量值，记为∑(fb_adc_data²)，fb_adc_data为天线的输出数据，在一个子帧内接收的fb_adc_data即可以用于执行OPD，也可以用于执行RPD；即OPD和RPD都可以采用上述公式计算相应的P_OPD和P_RPD，只是使用的输出数据fb_adc_data的内容不同，因为OPD和RPD各自需要统计的输入数据就不同，虽然表面上看都是在统计DwPTS处的能量值，但是OPD所统计的输入数据的内容是经功放耦合后返回的，而RPD所统计的输入数据的内容是经环形器返回的，简而言之，虽然OPD和RPD都是对同一时隙位置的能量值做统计，但输入源数据来自不同的地方，因此输出内容自然有区别，从而导致P_OPD和P_RPD的取值也不相同，另一方面，本实施例中，由于输出功率采用的是FPGA内部的DSP48计算，所以输出功率值的长度通常为48bits，但根据实际精度需要，只需保留其1bit符号位，然后从剩余的47bits中再截取31bits，总共拼凑起32bits的数据即可满足要求，P_OPD和P_RPD都是采用这种32bits的方式来表示；另一方面，fb_adc_data的数据内容实际上就是I数据和Q数据复数输入的，fb_adc_data是这个复数数据的统称代名词，I数据就是fb_adc_dat的虚部分量，R数据就是fb_adc_dat的实部分量，因此，∑(fb_adc_data²)又可以表示为∑I²+Q²，P_OPD和P_RPD计算都采用这一公式。

如图5所示，以一个子帧占用5ms为例，在一个子帧内，针对DWPTS只能执行一次检测，即在一个子帧内接收的输出数据只能用于执行OPD或RPD，较佳的，OPD和RPD是隔帧执行的，完成一次OPD和RPD的时长为10ms，即占用两个子帧。

步骤420：FPGA根据OPD和RPD的检测结果获得天线的驻波比。

本实施例中，步骤420的具体执行方式为：FPGA以每两个相邻子帧为一组，分别基于每一组子帧对应的OPD和RPD的检测结果，采用公式pswr_value＝10log(P_OPD/P_RPD)分别计算每一组子帧对应的驻波比，其中，pswr_value表示一组子帧对应的驻波比，P_OPD表示针对该一组子帧中的一个子帧执行OPD的检测结果，P_RPD表示针对该一组子帧中的另一个子帧执行RPD的检测结果。

在每一组子帧中，可以先针对一个子帧执行OPD，再针对另一个子帧执行RPD，也可以先针对一个子帧执行RPD，再针对另一个子帧执行OPD，每组子帧之间，OPD和RPD的执行顺序也可以不相同，具体执行方式由管理人员预先配置。本实施例中，较佳的，采用以下方式执行OPD和RPD，如图4所示，针对天线输出数据中包含的各子帧，OPD是每隔一帧执行一次，检测的是相应子帧中DWPTS内包含的64chip的下行同步序列，同理，RPD也是每隔一帧执行一次，检测的也是每个子帧中DWPTS内包含的64chip的下行同步序列，并且OPD和RPD不在同一子帧内执行，因此，完成一次OPD和RPD的时长为10ms，即每相邻的两个子帧一组计算一次驻波比。

采用上述方式，每两个子帧计算一次驻波比的过程中，可以记录每次计算获得的驻波比的取值，记为pswr_value，并将每一次计算获得的pswr_value与预设的驻波比门限值pswr_threshold进行比较，一旦出现pswr_value＜pswr_threshold的情况，便将驻波告警的累积次数+1，直至驻波告警的累加次数超过设定阈值，(该阈值可以根据实际应用过程中的经验值进行预先配置)，产生中断告警，通知处理器进行相关处理。其中，之所以设置pswr_value＜pswr_threshold为判断条件，是因为pswr_value＝10log(P_OPD/P_RPD)，P_OPD为对一子帧进行OPD获得的检测结果，理想状态下，P_OPD取值越大，天线的接收对象的接收效果越好，而P_RPD为对一子帧进行RPD获得的检测结果，理想状态下，P_RPD取值越小，天线的接收对象的接收效果越好，因此，P_OPD/P_RPD的取值越大，说明天线的接收对象的接收效果越好，那么，当pswr_value＜pswr_threshold时，说明天线的接收对象的接收效果已超过了下限，需要告警并进行相关处理。

参阅图6所示，下面以一个具体的实施流程对上述实施例作出进一步详细介绍。

步骤600：FPGA获取天线的输出数据，该输出数据包含若干子帧。

本实施例中，FPGA可以通过内置的反馈ADC实时获取天线的输出数据，并依次读取该输出数据包含的各个子帧，以及通过子帧标识识别出的各个子帧。

步骤610：FPGA对读取到的一子帧(称为子帧x)进行OPD。

步骤620：FPGA对读取到的下一子帧(称为子帧y)进行RPD。

实际应用中，也可以先在步骤610中执行RPD，再在步骤620中执行OPD，此处仅为举例，不再赘述。

步骤630：FPGA根据获得的OPD和RPD的检测结果计算对应的驻波比。

即是采用公式pswr_value＝10log(P_OPD/P_RPD)计算子帧x和子帧y对应的驻波比。

步骤640：FPGA判断当前计算获得的驻波比是否小于预设的驻波比门限值，即pswr_value＜pswr_threshold？若是，则执行步骤650；否则，返回步骤610。

步骤650：FPGA将驻波告警的累积次数加1，接着，执行步骤660。

步骤660：FPGA判断驻波告警的累积次数达到设定阈值？若是，则执行步骤670；否则，返回步骤610。

步骤670：FPGA指示中断天线的数据输出，并进行告警处理。

所谓告警处理，即是FPGA将当前情况通知处理器，如，CPU，由CPU通过人机界面向管理人员提示告警信息，或者，自动进行故障修复，等等，在此不再赘述。

如图6所示，在上述实施例中，每执行一次步骤610，均可以同步将获得的OPD的检测结果与预设的OPD门限值进行比较，即判断P_OPD＞P_OPD_threshold？在后续流程中，当确定驻波告警累积次数达到设定阈值时，FPGA在步骤660’中读取之前获得P_OPD＞P_OPD_threshold的比较结果进行参考，确定满足P_OPD＞P_OPD_threshold时，再指示中断天线的数据输出，并进行告警处理，若不满足P_OPD＞POPD_threshold，则不产生中断告警，当然，FPGA也可以在确定驻波告警累积次数达到设定阈值之后，再在步骤660’中获取缓存的OPD的检测结果与预设的OPD门限值进行比较，即P_OPD＞P_OPD_threshold，上述方式即为举例。其中，P_OPD_threshold为P_OPD最低比较门限，之所以在做驻波比中断告警前，先将P_OPD与P_OPD_threshold作一次比较，是因为如果统计到的P_OPD大于所设置的P_OPD_threshold时，P_OPD才被认为是满足要求的有效值，才有后续对驻波比中断告警正确判断的意义，如果统计到的P_OPD的已经很小，即低于所设置的P_OPD_threshold时，此值已经异常，不满足要求，因此也就没有后续继续做驻波比中断告警的必要了，简而言之，其相当于一个做驻波比中断告警的前提条件判断，当然，根据实际应用场景的不同，若确定不会出现P_OPD异常的情况，也可以不执行上述判断操作，此处仅为举例。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种对天线进行驻波检测的方法，其特征在于，包括：

检测装置获取天线的输出数据；

检测装置根据获得的所述天线的输出数据，对所述天线进行输出功率检测OPD和反射功率检测RPD；

检测装置根据OPD和RPD的检测结果获得所述天线的驻波比。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测装置根据获得的所述天线的输出数据，对所述天线进行输出功率检测OPD和反射功率检测RPD，包括：

检测装置针对获得的所述输出数据包含的各个子帧，每隔一帧执行一次OPD，以及每隔一帧执行一次RPD，其中，OPD和RPD不在同一帧中执行。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，检测装置根据OPD和RPD的检测结果获得所述天线的驻波比，包括：

检测装置以每两个相邻子帧为一组，分别基于每一组子帧对应的OPD和RPD的检测结果，采用公式pswr_value＝10log(P_OPD/P_RPD)分别计算每一组子帧对应的驻波比，其中，pswr_value表示一组子帧对应的驻波比，P_OPD表示针对该一组子帧中的一个子帧执行OPD的检测结果，P_RPD表示针对该一组子帧中的另一个子帧执行RPD的检测结果。

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，进一步包括：

检测装置每计算一次驻波比，将计算获得的驻波比与预设的驻波比门限值进行比较，确定计算获得的驻波比小于预设的驻波比门限值时，将驻波告警的累积次数加1。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：

检测装置确定所述驻波告警的累积次数达到设定阈值时，指示中断所述天线的数据发送，并进行告警处理；或者，

检测装置确定所述驻波告警的累积次数达到设定阈值，且OPD的检测结果大于预设的OPD最低门限值时，指示中断所述天线的数据发送，并进行告警处理。

6.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述检测装置为可编程逻辑器件FPGA。

7.一种对天线进行驻波检测的检测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取天线的输出数据；

检测单元，用于根据获得的所述天线的输出数据，对所述天线进行输出功率检测OPD和反射功率检测RPD；

8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述检测单元根据获得的所述天线的输出数据，对所述天线进行输出功率检测OPD和反射功率检测RPD，包括：

所述检测单元针对获得的所述输出数据包含的各个子帧，每隔一帧执行一次OPD，以及每隔一帧执行一次RPD，其中，OPD和RPD不在同一帧中执行。

9.如权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述计算单元根据OPD和RPD的检测结果获得所述天线的驻波比，包括：

所述计算单元以每两个相邻子帧为一组，分别基于每一组子帧对应的OPD和RPD的检测结果，采用公式pswr_value＝10log(P_OPD/P_RPD)分别计算每一组子帧对应的驻波比，其中，pswr_value表示一组子帧对应的驻波比，P_OPD表示针对该一组子帧中的一个子帧执行OPD的检测结果，P_RPD表示针对该一组子帧中的另一个子帧执行RPD的检测结果。

10.如权利要求7、8或9所述的检测装置，其特征在于，进一步包括：

所述计算单元进一步用于，每计算一次驻波比，将计算获得的驻波比与预设的驻波比门限值进行比较，确定计算获得的驻波比小于预设的驻波比门限值时，将驻波告警的累积次数加1。

11.如权利要求10所述的检测装置，其特征在于，进一步包括：

告警单元，用于确定所述计算单元统计的驻波告警的累积次数达到设定阈值时，指示中断所述天线的数据发送，并进行告警处理；或者，用于确定所述计算单元统计的驻波告警的累积次数达到设定阈值，且所述检测单元执行OPD获得的检测结果大于预设的OPD最低门限值时，指示中断所述天线的数据发送，并进行告警处理。

12.如权利要求7、8或9所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置为可编程逻辑器件FPGA。