专利名称:智能天线室外单元线缆连接检测方法
智能天线室外单元线缆连接检测方法技术领域：
本发明涉及一种无线通信系统的智能天线室外单元线缆连接检测方法，尤其涉及同步的 码分多址(CDMA)通信系统中智能天线室外单元采用的线缆连接检测方法。
技术背景智能天线利用信号传输的空间特性和数字信号处理技术，可以实现上行链路波达角(DOA)的估计以及下行波束赋形，从而达到降低干扰、增加容量、扩大覆盖、改善通信质量、降低 发射功率和提高无线数据传输速率的目的。在一定的用户移动速度条件下，对于采用时分双工(TDD)方式的同步CDMA通信系统， 其上、下信道满足对称要求，若采用智能天线，则可以根据天线阵列对应的信道估计实现各 个用户的上行DOA估计，进而完成下行波束赋形，较好地解决抗多径干扰和抗多址干扰等问 题。因此，在第三代移动通信系统中，时分同步码分多址(TD-SDMA)是应用智能天线技术的 典型范例。普天信息技术研究院罗海斌在2004年7月8日申请的中国申请号为CN200420066374， 公开号CN2738503的专利移动通讯基站的室外射频前端装置中提出了一种改进的移动通讯基 站的室外射频前端装置，包括一组单独固装在铁塔上的智能天线阵列和两个箱柜式结构的室 外射频前端单元，该两个室外射频前端单元背靠背地螺固在支撑杆两侧，智能天线阵列与室 外射频前端单元之间通过射频同轴电缆实现电连接。但该专利未能提及射频同轴电缆之间的连接检测问题。由于智能天线阵列一般采用多天 线系统，因此在与室外射频前端单元的连接施工过程中，经常会出现连接顺序发生错误的情 况，这将大大影响智能天线系统的性能和增益。而现有的解决方法大多局限在人工辨认检测 方面，不仅在精确度上难以控制，而且严重影响了基站的建设速度。
发明内容
*针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种智能天线室外单元线缆连接 检测方法，从而使得TD-SCDMA系统在以较小系统资源的代价下精确确认及完成室外单元电缆 连接顺序的检测。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案 一种智能天线室外单元线缆连接检测方法， 包括如下步骤步骤A，在基站端采集一定长度的上行链路信道数据，对其进行平滑处理并计算出信道 相关矩阵；步骤B，确定智能天线系统中用户天线权系数序列；遍历用户天线权系数序列中各个元 素所有可能的排列顺序，得到包括所有可能的排列顺序的权系数矩阵；步骤C，将波束空间均匀地划分成多个空间区域，在天线权值的每种排列情况下分别记 录每一个空间区域所对应的接收功率；找出并记录每一个空间区域所对应的最大接收功率；步骤D，所述最大接收功率对应的角度如果属于特殊角度集合，则回到步骤A;步骤E，所述最大接收功率对应的角度如果不属于特殊角度集合，在不同排列组合各自 对应的空间最大接收功率序列中，找到其中的最大值所对应的位置；该位置即为智能天线系 统室外单元线缆当前的连接顺序，并与默认的正确连接顺序进行比对，如果不一致则给出错 误提示及错误连接位置；步骤F，为了降低错误概率，可以重复P次，每次步骤为A-E;将出现次数最多的排列 方式确定为最终检测出的智能天线系统室外单元线缆的连接顺序。并与默认的正确连接顺序 进行比对，如果不一致则给出错误提示及错误连接位置。优选的在所述智能天线室外单元线缆连接检测方法中，步骤A具体为在基站端采集长度为M的上行链路信道后处理数据序列Ch—est;对此M个信道后处理数据进行平滑处理后计算其相关矩阵，用以下公式表示<formula>formula see original document page 5</formula> (1) 最终得到1个大小为i^x/^信道相关矩阵/tec，其中Ka为天线数目；优选的在所述智能天线室外单元线缆连接检测方法中，步骤B具体为-智能天线系统中用户天线权系数『为<formula>formula see original document page 5</formula> (2)其中theta为来波方向；遍历『中Ka个元素所有可能的排列顺序，得到重新排列的权系数矩阵W—coff，其大小优选的在所述智能天线室外单元线缆连接检测方法中，步骤C具体为步骤C1，将波束空间均匀地划分成L个区域，每个区域的第/到达角预先定义为<formula>formula see original document page 5</formula> 步骤C2，利用公式(2)计算出每一个《所对应的权系数W—coff矩阵^，则每一个区域 所对应的接收功率其中A^1，2,L ，Kfl!，『"表示K中的第k行权值，对应天线阵元的第k种排列方式；步骤C3，在每种排列方式『/"中找出最大值max(c7:(/))，记录于序列Power一max的第k个位置，表示在该排列方式下空间区域的最大接收功率。优选的在所述智能天线室外单元线缆连接检测方法中，在步骤D中所述特殊角度集合是指采用线阵阵列时，特殊角度集合包括f-工，0，！L采用圆阵阵列时，特殊角度集合包优选的在所述智能天线室外单元线缆连接检测方法中，步骤E具体为最大值max(《(/))对应的角度《如果不属于所述特殊角度集合，在长度为&d的序列Power_max中找到最大值，所对应的位置记为Location,表示信道相关矩阵/ xjc对应的当前 室外单元的线缆连接顺序。本发明智能天线室外单元线缆连接检测方法，采用遍历所有天线权值排列情况，搜索空 间中接收能量的最大值，根据其所对应的天线阵列方向矢量顺序确定对应的线缆连接顺序， 在运算复杂度较低的基础上，可精确定位线缆的连接顺序，有利于工程实现。本发明和传统 的方法相比具有如下特点1. 有效的解决了智能天线工程实现中的射频线缆连接顺序检测问题；2. 采用上行信道后处理数据，基于空间搜索接收功率最大准则，遍历所有《"!种用户天 线权系数序列组合，在有效控制计算复杂度的情况下可精确检测出当前线缆的检测顺序；3. 对原始信道采用平滑算法，滤除了噪声和干扰，提高了检测算法的正确性。
图1为智能天线室外单元天线圆阵列的排列方式(其中Ka=8); 图2为智能天线室外单元天线线阵列的排列方式(其中Ka=8); 图3为本发明智能天线室外单元线缆连接检测方法的具体实施流程图。
具体实施方式
以下结合附图，将对本发明的具体实施例进行较为详细的说明。参照附图l、 2，分别为智能天线室外单元天线阵列的排列方式圆阵和线阵的示意图。 本发明所述的智能天线阵列与室外射频前端单元之间的射频同轴电缆连接顺序检测方
法，分别通过在基站端采集上行链路信道后处理数据并进行平滑求相关、构造用户天线权系 数遍历矩阵、波束空间搜索对应排列的最大值、检测最大值对应角度剔除特殊角度集合数据、 搜索所有排列的功率最大值以得到精确排列位置等模块构成。这些模块相互联系，并可根据 采集数据多次重复进行上述步骤，有效滤除噪声干扰影响，最终确定出现次数最多的排列为 精确的检测结果。并与默认的正确连接顺序进行比对，如果不一致则给出错误提示及错误连 接位置。本发明方法提供了一种智能天线室外单元线缆连接检测方法，图3为其具体实施过程中 的流程图。现以线阵阵列为具体举例说明该方法。主要包括以下步骤1)采集上行链路信道后处理数据步骤在基站端采集长度为M的上行链路信道后处理 数据序列Ch—est，；对此M个信道后处理数据进行平滑处理后计算其相关矩阵，用以下公式 表示_ 1 yW—
M乙 —(1)最终得到1个大小为《"x尺a信道相关矩阵itu:，其中Ka为天线数目； 2)构造权系数矩阵步骤智能天线系统中用户天线权系数『为:2" 。 2jit /a 2吼一1)、 2;it ,。 2 r(K。 —y _cos6 — _/-cos(汐---) — 乂-cos(汐一~ a『=a(0) = (e」
，L ，e A K
，L ， e K
)H (2)其中0为来波方向；遍历『中Ka个元素所有可能的排列顺序(共有/^!种可能)，得到重新排列的权系数矩 阵W—coff，其大小为/Ca!xATfl;3)空间搜索最大接收功率步骤将波束空间均匀地划分成L个区域，每个区域的第Z到 达角预先定义为z 丄再利用公式(2)计算出每一个《所对应的权系数W—coff矩阵^，则每一个区域所对应 的接收功率(3)其中A:-1，2，L ，《a!，『")表示『,中的第k行权值，对应天线阵元的第k种排列方式；在每种排列方式『/"中找出最大值max(^(/))，记录于序列Power—max的第k个位置， 表示在该排列方式下空间区域的最大接收功率4) 剔除特殊角度步骤此时需要检査最大值对应的角度《，由于某些角度所对应权值 具有循环特性，即权值序列中存在相同项，从而导致接收功率的最大值不唯一。采用线阵阵列时，包括f工,o，4等角度；圆阵阵列包括l工,^，^,^,^，^，^，^4等角度，此L6
6j U 8888888J时需要重新采集上行链路数据，重新进行1 3步骤；如果不属于这些特殊角度，则进入5;5) 获取精确连接顺序步骤在长度为/^!的序列Power一max中找到最大值，所对应的 位置记为Location,表示信道相关矩阵ifccc对应的当前室外单元的线缆连接顺序。6) 为了降低错误概率，可以重复P次，每次步骤为1)-5);将出现次数最多的排列方 式确定为最终检测出的智能天线系统室外单元线缆的连接顺序。并与默认的正确连接顺序进 行比对，如果不一致则给出错误提示及错误连接位置。本发明方法可将整个智能天线系统室外单元线缆顺序检测方法分为以下几个步骤①获 取上行链路信道后处理数据，并通过平滑计算其相关矩阵；②利用天线权值序列遍历所有排 列方式得到权值矩阵；③通过空间搜索确定每种排列情况对应的接收功率的最大值；④剔除 对算法产生影响的特殊角度数据；⑤在所有排列组合中选出对应最大接收功率的最大值，记 为当前线缆连接顺序；⑥将上述步骤重复P次，将出现次数最多的排列方式确定为最终检测 出的智能天线系统室外单元线缆的连接顺序，并与默认的正确连接顺序进行比对，如果不--致则给出错误提示及错误连接位置。本发明解决了智能天线系统在实际工程应用实现中急需解决的线缆顺序检测问题，并具 有如下特点①多次平滑滤除噪声干扰，计算误差小；②检验设备负责度较小；③可判断线 缆连接顺序是否正确，并在发生错误时确定错误连接位置，便于及时纠正。非常适合于在工 程中应用。综上所述，本发明所提出的智能天线室外单元线缆连接检测算法稳健有效，非常利于工 程中实现。但应当理解的是，本发明的上述针对较佳实施例的描述较为具体，并不能因此而认为是 对本发明专利保护范围的限制。本发明适用于所有采用智能天线技术的通讯系统，专利保护 范围应以所附权利要求
为准。
权利要求
1、一种智能天线室外单元线缆连接检测方法，包括如下步骤
步骤A，在基站端采集预定长度的上行链路信道数据，对其进行平滑处理并计算出信道相关矩阵；
步骤B，确定智能天线系统中用户天线权系数序列；遍历用户天线权系数序列中各个元素所有可能的排列顺序，得到包括所有可能的排列顺序的权系数矩阵；
步骤C，将波束空间均匀地划分成多个空间区域，在天线权值的每种排列情况下分别记录每一个空间区域所对应的接收功率；找出并记录每一个空间区域所对应的最大接收功率；
步骤D，所述最大接收功率对应的角度如果属于特殊角度集合，则回到步骤A，否则执行步骤E；
步骤E，在不同排列组合各自对应的空间最大接收功率序列中，找到其中的最大值所对应的位置；该位置即为智能天线系统室外单元线缆当前的连接顺序，并与默认的正确连接顺序进行比对，如果不一致则给出错误提示及错误连接位置；
步骤F，重复步骤A-E；将出现次数最多的排列方式确定为最终检测出的智能天线系统室外单元线缆的连接顺序。并与默认的正确连接顺序进行比对，如果不一致则给出错误提示及错误连接位置。
2、根据权利要求
1所述的智能天线室外单元线缆连接检测方法，其特征在于，歩骤A 具体为<formula>formula see original document page 2</formula>在基站端采集长度为M的上行链路信道后处理数据序列Ch_est;对此M个信道后处理数据进行平滑处理后计算其相关矩阵，用以下公式表示<formula>formula see original document page 2</formula>最终得到1个大小为《flx《a信道相关矩阵i rc ，其中Ka为天线数目。
3、根据权利要求
1所述的智能天线室外单元线缆连接检测方法，其特征在于，步骤B具 体为智能天线系统中用户天线权系数『为<formula>formula see original document page 2</formula>其中e为来波方向；遍历W中Ka个元素所有可能的排列顺序，得到重新排列的权系数矩阵W—coff，其大小
4、根据权利要求
1所述的智能天线室外单元线缆连接检测方法，其特征在于，步骤C具体为步骤C1，将波束空间均匀地划分成L个区域，每个区域的第/到达角预先定义为<formula>formula see original document page 3</formula>歩骤C2，利用公式(2)计算出每一个《所对应的权系数W一coff矩阵^，则每一个区域 所对应的接收功率。)其中A:-1,2，L ，i&!， ^f)表示『,中的第k行权值，对应天线阵元的第k种排列方式；步骤C3，在每种排列方式『,("中找出最大值max( 2(/))，记录于序列Power—max的第k个位置，表示在该排列方式下空间区域的最大接收功率。
5、 根据权利要求
1所述的智能天线室外单元线缆连接检测方法，其特征在于，在歩骤D中所述特殊角度集合是指采用线阵阵列时，特殊角度集合包括f-工，0，！b采用圆阵阵列L 6
6 J时，特殊角度集合包括fi
lZL 2f: t il￡ 11^ 。U， 8,8 ，8 ，8， 8 ， 8 ， 8 /
6、 根据权利要求
l、 4或5所述的智能天线室外单元线缆连接检测方法，其特征在于， 步骤E具体为最大值max(^(/))对应的角度《如果不属于所述特殊角度集合，在长度为/^!的序列Power一max中找到最大值，所对应的位置记为Location,表示信道相关矩阵/tec对应的当前 室外单元的线缆连接顺序。
专利摘要
本发明公开了一种智能天线室外单元线缆连接检测方法，解决了TD-SCDMA通信系统中智能天线阵列与室外射频前端单元之间通过射频同轴电缆连接时，无法检测其连接顺序的问题。本发明给出基于信道估计数据，通过改变天线阵列方向矢量顺序，搜索空域中能量的最大值，根据最大值所对应的天线阵列方向矢量顺序从而确定对应的线缆连接顺序的方法。本发明有效的解决了智能天线工程实现中的射频线缆连接顺序检测问题；采用上行信道后处理数据，基于空间搜索接收功率最大准则遍历所有，在有效控制计算复杂度的情况下可精确检测出当前线缆的检测顺序；对原始采用平滑算法，滤除了噪声和干扰，提高了检测算法的正确性。
文档编号H04B7/04GKCN101154977SQ200610152734
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月26日
发明者曾召华, 斌 李 申请人:中兴通讯股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan