一种基站天馈设备驻波比位置获取方法和装置与流程

本发明涉及通信领域，具体涉及一种基站天馈设备驻波比位置获取方法和装置。

背景技术：

在工程现场初期，由于经常是天馈设备侧无源器件部分(包括跳线、防雷器、合路器、馈线、塔放和天线等)工程原因导致驻波比偏大(如图1所示)，而工程现场又没有条件配置充足的驻波比测试仪器资源，没法精确定位驻波比产生位置，经常是采用更换射频单元RRU(Radio Remote Unit，简称为RRU)的方法修复现场驻波比问题，导致大量无故障RRU误返还，严重影响客户满意度。

技术实现要素：

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种基站天馈设备驻波比位置获取方法和装置，解决现有无法得知驻波比位置导致无法现场进行修复的问题。

为解决上述问题，本发明还提供一种基站天馈设备驻波比位置获取方法，其特征在于，包括：

发射多个根据预设规则变化频率的测试信号；

获取各测试信号对应天线口的反射信号的同相正交值和反射频率；

根据所述同相正交值得到各测试信号对应的驻波比；

根据所述反射频率得到各测试信号对应的距离；

建立所述驻波比与所述距离的对应关系。

在本发明的一种实施例中，所述发射多个根据预设规则变化频率的测试信 号包括：

发射多个根据预设固定频率值进行逐步变化频率的测试信号；

或

根据基站侧预先设置的测量范围得到频率步长值，发射多个根据所述频率步长值进行逐步变化频率的测试信号。

在本发明的一种实施例中，在发射多个根据所述频率步长值进行逐步变化频率的测试信号之前，还包括：如果判断所述频率步长值大于预设限制频率步长阈值，则将所述频率步长值设置为最佳频率步长值；所述发射多个根据所述频率步长值进行逐步变化频率的测试信号包括：发射多个根据所述最佳频率步长值变化频率的测试信号。

在本发明的一种实施例中，所述测试信号为单音信号。

在本发明的一种实施例中，在发射多个根据预设规则变化频率的测试信号之前还包括：设置测试信号的频率范围。

在本发明的一种实施例中，所述根据所述反射频率得到各测试信号对应的距离包括：将所述反射频率进行傅里叶逆变换，转换为时域数据；根据信号传播速度和所述时域数据得到各测试信号对应的距离。

在本发明的一种实施例中，在建立所述驻波比与所述距离的对应关系之后，还包括：建立驻波比与距离轴坐标图像，使各驻波比和对应的距离形成波形。

为解决上述问题，本发明还提供一种基站天馈设备驻波比位置获取装置，包括发射模块、获取模块、计算模块和关系模块：

所述发射模块用于发射多个根据预设规则变化频率的测试信号；

所述获取模块用于获取各测试信号对应天线口的反射信号的同相正交值和反射频率；

所述计算模块用于根据所述同相正交值得到各测试信号对应的驻波比；以及根据所述反射频率得到各测试信号对应的距离；

所述关系模块用于建立所述驻波比与所述距离的对应关系。

在本发明的一种实施例中，所述发射模块还用于：

发射多个根据预设固定频率值进行逐步变化频率的测试信号；

或

根据基站侧预先设置的测量范围得到频率步长值，发射多个根据所述频率步长值进行逐步变化频率的测试信号。

在本发明的一种实施例中，所述发射模块还用于在发射多个根据所述频率步长值进行逐步变化频率的测试信号之前，如果判断所述频率步长值大于预设限制频率步长阈值，则将所述频率步长值设置为最佳频率步长值；根据所述预设最佳频率步长值变化频率的测试信号。

在本发明的一种实施例中，所述测试信号为单音信号。

在本发明的一种实施例中，还包括范围模块，所述范围模块用于在发射多个根据预设规则变化频率的测试信号之前设置测试信号的频率范围。

在本发明的一种实施例中，所述计算模块还用于：将所述反射频率进行傅里叶逆变换，转换为时域数据；根据信号传播速度和所述时域数据得到各测试信号对应的距离。

在本发明的一种实施例中，还包括显示模块，所述显示模块用于在建立所述驻波比与所述距离的对应关系之后，建立驻波比与距离轴坐标图像，将各驻波比和对应的距离形成波形显示出来。

本发明的有益效果是：

本发明提供的基站天馈设备驻波比位置获取方法和装置，先发射多个根据 预设规则变化频率的测试信号；然后获取各测试信号对应天线口的反射信号的同相正交值和反射频率；根据同相正交值得到各测试信号对应的驻波比；根据反射频率得到各测试信号对应的距离；最后建立驻波比与距离的对应关系。与现有技术相比，能够得到驻波比与位置的关系，进一步可以找到出现问题驻波比的位置即得知天馈设置具体发生故障的位置，能够现场进行RRU的修复，避免无故障RRU误返率，降低成本，提高用户体验度。

附图说明

图1为现有图1常用的2T2R基站和天线组成的系统结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的基站天馈设备驻波比位置获取方法流程图；

图3为本发明实施例二提供的基站天馈设备驻波比位置获取方法流程图；

图4为本发明实施例二提供的基站天馈设备驻波比位置获取方法中配置参数界面图；

图5为本发明实施例二提供的基站天馈设备驻波比位置获取方法中频域转换时域结果展示图；

图6为本发明实施例二提供的基站天馈设备驻波比位置获取方法中驻波比与距离对应展示图；

图7为本发明实施例三提供的基站天馈设备驻波比位置获取装置结构示意图一；

图8为本发明实施例三提供的基站天馈设备驻波比位置获取装置结构示意图二；

图9为本发明实施例三提供的基站天馈设备驻波比位置获取装置结构示意图三。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本申请实施例的基站天馈设备驻波比位置获取方法，如图2所示，该方法包括：

步骤S101：发射多个根据预设规则变化频率的测试信号；

在该步骤中，通过基站侧的RRU发射测试信号，其作用就是对基站的天馈设备出现故障的位置进行检测。值得注意是，进行发射测试信号的时候，应该暂停相关的业务，避免对业务造成影响。也就是说在得知在出现驻波告警状态，或者在没有业务、小区没有建立场景下进行。在检测完后，即不需要再进行测试信号的发送后，不需要调整上行频点和带宽。在下次小区重新建立时，由系统自动重新配置上行频点和小区带宽，就可以继续进行相关业务服务。

步骤S102：获取各测试信号对应天线口的反射信号的同相正交值和反射频率；

在该步骤中，由于发射了测试信号，如果没有进行完全的辐射，就会产生反射信号，即会存在反射波，具体的可以根据相关的检查设备进行检测得到该反射波的反射频率和反射信号的同相正交值(即反射系数IQ值)，也就是反射系统的实部和虚部值。

步骤S103：根据所述同相正交值得到各测试信号对应的驻波比；

在该步骤中，得知反射信号的同相正交值，可以直接根据公式驻波比VSWR＝(I+Q)/(I-Q)得到驻波比。也可以先根据IQ值得到反射系数γ＝Q/I,再根据反射系数得到驻波比VSWR＝(1+γ)/(1-γ)。

步骤S104：根据所述反射频率得到各测试信号对应的距离；

在该步骤中，通过对反射频率进行相关处理，能够找到其对应驻波比的位置，具体的通过对RRU的反射系数扫频获得的反射频率响应特性进行傅立叶逆变换，可以获得时域上的冲激响应特性。再通过对冲激响应特性进行积分，可得到阶跃响应特性。。

步骤S105：建立驻波比与距离的对应关系。

在该步骤中，在得知个测试信号对应的驻波比和距离后，就会对同一个测试信号建立驻波比和距离的对应关系，这里就可以知道那个驻波比具体的位置在什么地方。如果该驻波比的范围超出一定值就表示其出现故障，就可以找到对应的位置进行故障修复。

其中，驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比，又称为驻波系数、驻波比。驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗，这是理想的情况；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。天线驻波比的意义表示天馈线与基站(收发信机)匹配程度的指标。这里的馈线只是天馈设备的一种例子，其他的跳线、防雷器、合路器、塔放和天线等都包含在内。

驻波比的定义：

VSWR＝Umax/Umin

Umax——馈线上波腹电压；

Umin——馈线上波谷电压。

驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端未被全部吸收(辐射)、产生反射波，迭加而形成的。

VSWR越大，反射越大，匹配越差。驻波比达到一定程度就会产生驻波比告警，此时会影响基站的正常使用。

VSWR与反射系数γ的换算关系：VSWR＝(1+γ)/(1-γ)，因此两者是程线性关系。

在上述步骤S101中，为了对能够准确全面的得到各驻波比对应的距离，那么就发射出比较规律的频率的测试信号，可以是预设固定频率值，即根据预设规则变化频率的测试信号包括根据预设固定频率值进行逐步变化频率的测试信号。例如以1MHz的变化，即初始测试信号的频率是0MHz，那么后面就是1MHz、2MHz、3MHz……。进一步，可以根据具体测试范围来进行具体的设置，这样可以根据不用的情况得到合理的结果，即根据预设规则变化频率的测试信号包括根据测量范围得到频率步长值，根据频率步长值进行逐步变化频率的测试信号。具体的计算过程如下：反射系数测量范围(米)＝(1/Δf)×Vf×c/2式中：

Δf＝频率步长

Vf＝传输线的速度变换系数(大多数使用聚乙烯介质的电缆的相对速度变换系数是0.66，聚四氟乙烯(Teflon)介质的相对速度变换系数是0.7)

c＝光速＝3×108米/秒(精确值为2.997925×108米/秒)

Δf＝1MHz，Vf＝0.66时，反射系数测量范围＝100米，即此时测量的范围小于100米，但是这对于我们应用已经足够了。(考虑到现有基站天馈线缆实际应用长度)

基站侧预配置距离参数，可以由后台反推计算可以决定频率步长Δf(如图5所示)，Δf是本发明功能检测过程中所需频率步长值。

优选的，如果频率步长值过大，测序信号的频率变化过大，那么获取的数据就可能不全面，那么为就会该频率步长值进行调整，即在本发明的一种实施例中，在根据频率步长值进行逐步变化频率的测试信号之前，还包括：判断频率步长值是否大于预设限制频率步进阈值，如果大于，则将频率步长值设置为预设最佳频率步长值；根据频率步长值进行逐步变化频率的测试信号包括：根据预设最佳频率步长值变化频率的测试信号。例如，该预设最佳频率步长值为1MHz。根据基站侧预配置的距离起始结束值、相对速率计算，当计算值大于2e6(2MHz)，就把步进设置为1e6(1MHz)，具体算法如下：

值得注意的是，为了便于测试信号的生成以及后续对反射信号的检查，优选的测试信号为单音信号。当前，其他形式的信号也可以，比如宽频信号。

进一步，为了避免过大频率导致获取相关数据困难，处理麻烦，优选的，在上述步骤S101之前，会对信号频率的变化范围进行设置，即在发射多个根据预设规则变化频率的测试信号之前还包括：设置测试信号的频率范围；发射多个根据预设规则变化频率的测试信号包括：在频率范围内根据预设规则变化频率的测试信号。在限制了一定频率范围后，就可以根据公式距离分辨率(米)＝(1/B)×Vf×c/2式中：

B＝测量频率跨度(带宽)，也即频率变化范围

Vf＝传输线的速度变换系数(大多数使用聚乙烯介质的电缆的相对速度变换系数是0.66，聚四氟乙烯(Teflon)介质的相对速度变换系数是0.7)

c＝光速＝3×108米/秒(精确值为2.997925×108米/秒)

测试频率跨度为100MHz，Vf＝0.66时，反射系数距离分辨率为1米。

基站侧预配置测量频率跨度参数(基站测试的起始频率值和截止频率值相减)，可以由后台计算决定距离分辨率，距离分辨率决定了是本发明功能检测驻波比值和距离的精准度。

具体的，在上述步骤S104中，具体可以是将所述反射频率进行傅里叶逆变换，转换为时域数据；根据信号传播速度和所述时域数据得到各测试信号对应 的距离，应该理解为，其他可以得知反射波距离的现有方式都包含在内。

进一步，为了便于快速的得知那些驻波比和位置是否出现故障，在建立驻波比与距离的对应关系之后，还包括：建立驻波比与距离轴坐标图像，将各驻波比和对应的距离形成波形显示出来。

本实例的方法，利用通过基站侧RRU发单音信号，以一定频率步进，测试天线口的反射系数，得到一定点数的反射系数的IQ值，对频域数据进行傅立叶逆变换，转换为时域结果，根据信号传播速度将时间转换为距离，并以图形方式显示在网管后台界面，呈现给用户使用。可以进一步定位驻波比发生告警的位置所在。这种方法解决了当前基站和天线系统组网中发生驻波比告警却无法及时定位所在位置的工程问题，可以及时排除因RRU原因导致的过驻波比告警，减少外场RRU的返修率，同时可以获取天馈系统中驻波比值与功放距离的位置关系图，有利于指导工程人员迅速解决故障。这种方法可以有效的降低网络工程部署和网优网规的人工成本，提高网络交付速度，提升网络质量与客户满意度。

实施例二：

本申请实施例的基站天馈设备驻波比位置获取方法，如图3所示，该方法包括：

步骤S201：在基站网管OMC的诊断管理中，选择进入的“驻波比位置检测”选项；

步骤S202：提示用户可能造成的小区的中断，待用户确认后再进行检测工作；

在该步骤中，由于RRU要发单音信号，该发明需要中断基站正常业务。

步骤S203：检查所在RRU的本地小区是否闭塞；

步骤S204：对基站网元下发驻波比位置检测消息，包含基站后台计算出来的频率步进；

在该步骤中，其次，由网管下发驻波比位置诊断功能命令，并携带距离参数即测试范围：起始距离(基站后台预配置)、结束距离(基站后台预配置)；馈线参数：信号传输相对速率(相对光速)(基站后台预配置)、馈线损耗(基站后台预配置)参数，如图4所示。当然，还可以进行其他参数的相关设置，例如，输入单板(RRU单板)位置信息(架框槽)，设置天线口号和选择频段范围等，其中设置起始距离、信号传输相对速率、馈线损耗。(长度范围默认值：起始0，结束20；相对速率的范围：0<Vf<＝1，默认值0.88；馈线损耗的范围：0<＝floss<10默认值0)。

步骤S205：基站网元对所选择RRU进行检测，设置RRU BSP发基带0Hz的单音信号TSG，设置射频频率为该RRU整机的起始频率，读取天线口反射系数I和Q值；

步骤S206：以基站后台预配置的频率步进，改变射频频率，读取此时的天线口反射系数I和Q值，直到该RRU的射频截止频率；

在该步骤中，OAM收到命令后，调用RRU BSP接口开始驻波比位置诊断功能，由RRU BSP发0Hz的单音信号TSG，设置射频频率为该RRU整机的起始频率，以后台计算出来的频率步进，依次改变射频频率，并依次测试读取天线口的反射系数I和Q值，直到该RRU的射频截止频率，检测结束后向后台返回查询结果

步骤S207：后台对RRU上测到的反射系数的I和Q值进行傅里叶逆变换，并转换为驻波比和距离的关系；如图4所示，该图为将频域转换为时域的结果 展示图；

步骤S208：基站网元通过三层诊断接口，将驻波比位置诊断结果信息上报给基站网元显示。后台对计算结果画出图形，输出结果，如图5所示，该图为驻波比与距离的波形展示图。

值得注意的是，本实例的方法实现是在基站上进行实现，本方法不仅限于基站，还可以采用单独装置的进行实现。本实施例中的频率步进是指安装计算出来的频率步长值进行改变测试信号的频率。

本实施例的基站涉及后台操作维护中心OMC(Operation Management Center，简称OMC)、检测管理平台OAM(Operations Administration and Maintenance,简称OAM)、RRU三个子系统。在网管后台下发驻波位置检测命令，RRU发单音信号，以某一频率步进(根据基站后台预配置的距离起始结束值、相对速率来计算)，测试天线口的反射系数，以LTE为例，在DSP内部采数，得到4096个点的前向、反向I和Q值(具体点数＝扫频带宽/步径)，对I和Q数据进行傅立叶逆变换，转换为时域结果，再根据信号传播速度将时间转换为距离。输出xy轴坐标图像(距离与驻波比值)。由此定位驻波比发生告警的位置所在。在出现驻波告警状态，或者在没有业务、小区没有建立场景下进行。测试结束后，不需要调整上行频点和带宽。在下次小区重新建立时，由系统自动重新配置上行频点和小区带宽。本实施例的方法，可以远程检测当前基站和天馈之间驻波出现故障的位置，避免无故障RRU误返率。其中，OMC后台需要根据RRU的类型，对基站后台预配置的参数做适当限制。由于可能会影响业务，在用户发送命令前，需要进行危险操作提示。本实施例基于SDR1.2.1/OMMB的诊断测试框架实现。具体的，测试时将导致业务中断，提示请先关断待测RRU上的所有小区(提示需要输入验证码类型的输入对话框)。对基站后台预配置参数的合 法性检测要求。数据检查通过后，发送诊断测试消息给网元。返回显示相应的结果信息，OMC界面输出结果图。由基站OMC下发命令到基站OAM，基站OAM启动驻波比位置检测，OMA设置FPGA发射单音信号、配置DSP为单音信号模式；OAM获取反射系数I和Q值，并负责传给后台。基站OAM增加对基站后台下发参数的合法性检查：如果用户在界面选择了错误的RRU类型，那么基站后台预配置下来的参数(后台计算的频率步进值)可能是错误的值，OAM调用BSP的函数，如果范围越界，直接返回参数配置错误，后台在诊断结果中提示基站后台预配置错误，请重新输入参数。如果某些RRU类型还不支持驻波比位置检测功能。要求RRU正常返回结果，诊断结果中“检测成功标志”使用检举值中的“1-硬件不支持”信息。FPGA能够提供TSG发单音信号的功能。DSP和BSP之间增加单音信号配置模式，单音信号按照时域方式处理，BSP与高层新增令TSG发单音和返回反射系数IQ的接口，配置DSP单音模式接口。

实施例三：

本实例提供的一种基站天馈设备驻波比位置获取装置300，如图6所示，包括发射模块301、获取模块302、计算模块303和关系模块304：其中，

发射模块301用于发射多个根据预设规则变化频率的测试信号；获取模块302用于获取各测试信号对应天线口的反射信号的同相正交值和反射频率；计算模块303用于根据同相正交值得到各测试信号对应的驻波比；以及根据反射频率得到各测试信号对应的距离；关系模块304用于建立驻波比与距离的对应关系。

具体的，发射模块301还用于发射多个根据预设固定频率值进行逐步变化频率的测试信号；或发射多个根据测量范围得到频率步长值，根据频率步长值 进行逐步变化频率的测试信号。

进一步，发射模块301还用于在根据频率步长值进行逐步变化频率的测试信号之前，判断频率步长值是否大于预设限制频率步进阈值，如果大于，则将频率步长值设置为预设最佳频率步长值；根据预设最佳频率步长值变化频率的测试信号。如果小于，则根据计算的频率步长值进行逐步变化频率的测试信号。

具体的，测试信号为单音信号。

本实例还提供的一种基站天馈设备驻波比位置获取装置300，如图7所示，还包括范围模块305，范围模块305用于在发射多个根据预设规则变化频率的测试信号之前设置测试信号的频率范围；发射模块301还用于在频率范围内根据预设规则变化频率的测试信号。

具体的，计算模块303还用于：将反射频率进行傅里叶逆变换，转换为时域数据；根据信号传播速度和时域数据得到各测试信号对应的距离。

本实例提供的一种基站天馈设备驻波比位置获取装置300，如图8所示，还包括显示模块306，显示模块用于306在建立驻波比与距离的对应关系之后，建立驻波比与距离轴坐标图像，将各驻波比和对应的距离形成波形显示出来。

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，上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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。