CN101771197A - 一种确定线缆顺序的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定线缆顺序的方法，用于实现自动确定双极化阵列天线线缆的实际连接顺序。所述方法包括：根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序，其中一个极化方向对应一组天线；判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件，当满足预设的条件时，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。

Description

一种确定线缆顺序的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机及通信领域，特别是涉及确定线缆顺序的方法及装置。

背景技术

在移动通信***中，无线信号的发射和接收都是依靠天线来完成的。天线是移动通信基站无线信号的出入口，是基站设备的重要组成部分。为了达到降低干扰、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等目的，技术人员提出了多天线技术，如智能天线等。

最初的自适应阵列智能天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信，用来完成空间滤波和定位等功能，提高***的性能和电子对抗的能力，但由于价格等因素一直未能普及到其它通信领域。而智能天线真正的发展是在20世纪90年代初，随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入，微计算器和数字信号处理技术的飞速发展，数字信号处理芯片的处理能力日益提高，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，提高了天线***的可靠性与灵活程度；同时数字芯片的价格已经为现代通信***所接受。因此，智能天线技术开始用于具有复杂电波传播环境的移动通信领域。

目前在搭建多天线***过程中，多天线阵列与远端的多个射频前端单元之间的线缆连接顺序可能与预先设计的顺序不一致，发生错误，这将大大影响智能天线***的性能和增益，尤其是对双极化阵列天线。现有技术的解决方法是通过人工辨认来检测线缆顺序，这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

本发明实施例提供一种确定线缆顺序的方法及装置，用于实现自动确定双极化阵列天线线缆的实际连接顺序。

一种确定线缆顺序的方法，包括以下步骤：

根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序，其中一个极化方向对应一组天线；

判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件，当满足预设的条件时，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

当两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系不满足预设的条件时，将任一组天线的线缆顺序逆序排列，并将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序的过程包括：根据多个采样信号，针对每个采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序；

判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件的过程包括：每次针对一个采样信号所确定的两个极化方向的线缆顺序，判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件；

当针对多个采样信号经过多次判断确定了多个线缆顺序时，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合的过程包括：当确定的多个线缆顺序中有相同的线缆顺序时，将两组天线分别对应的相同个数最多的一种线缆顺序顺序组合。

针对每个采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序的过程包括：针对每个采样信号确定双极化天线阵列中相同极化方向的一组天线对应的最大接收功率；将最大接收功率对应的参考线缆顺序确定为该组天线对应的线缆顺序。

针对每个采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序的过程包括：每次针对一个采样信号从双极化天线阵列中相同极化方向的一组天线对应的所有接收功率中选择n个接收功率，其中该n个接收功率均不小于未选择的接收功率，n为预设的个数门限；确定n个接收功率对应的参考线缆顺序为该次一组天线对应的线缆顺序。

将两组天线分别对应的相同个数最多的一种线缆顺序顺序组合的过程包括：在确定每组天线对应有相同个数最多的一种线缆顺序的情况下，判断该线缆顺序对应的接收功率作为该组天线的最大接收功率的次数是否不小于该组天线的其它线缆顺序对应的接收功率作为最大接收功率的次数，当不小于时，将两组天线分别对应的相同个数最多的一种线缆顺序顺序组合。

判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件的过程包括：

其中η为预设的门限，

和

分别为两个极化方向分别对应的来波方向。

和

分别为两个极化方向各自对应的多个来波方向中的最大来波方向。

一种用于确定双极化天线阵列的线缆顺序的装置，包括：

分析模块，用于根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序，其中一个极化方向对应一组天线；

判断模块，用于判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件，当满足预设的条件时，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

所述装置还包括：

处理模块，用于当两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系不满足预设的条件时，将任一组天线的线缆顺序逆序排列，并将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

本发明实施例先确定双极化天线阵列中两组天线的线缆顺序，再利用双极化天线阵列中两组天线的来波方向之间的关系，来判断两组天线的线缆顺序组合后的线缆顺序是否正确，若正确，则组合后的线缆顺序即为双极化天线阵列的实际线缆顺序，从而实现了自动确定双极化天线阵列的实际线缆顺序。

附图说明

图1为本发明实施例中确定双极化天线阵列的线缆顺序的主要方法流程图；

图2为本发明实施例中依据最大接收功率确定天线的线缆顺序的线缆顺序确定方法的流程图；

图3为本发明实施例中依据前n个较大接收功率确定天线的线缆顺序的线缆顺序确定方法的流程图；

图4为本发明实施例中装置的结构图；

图5为本发明实施例中装置的详细结构图。

具体实施方式

确定了当前线缆顺序，然后将当前线缆顺序与设计的线缆顺序进行匹配，便可获知线缆顺序是否连接正确。因此自动的准确确定当前线缆顺序是技术的关键。对于双极化天线阵列，可能确定的每个极化的天线线缆顺序均是正确的，但将两组线缆顺序组合，则可能发生错误。例如，双极化天线阵列的两组实际线缆顺序是1234和5678，基于天线阵列的对称性，认为确定的结果为12345678和87654321均是与实际相符的。而将两组确定的线缆顺序组合在一起则可能得到错误的线缆顺序12348765或43215678。为解决该问题，本发明实施例通过判断两组极化天线的线缆顺序所对应的来波方向之间的关系，来确定线缆顺序是否正确。

参见图1，本实施例中确定双极化天线阵列的线缆顺序的主要方法流程如下：

步骤101：对终端发送的信号进行采样。该过程包括设置偏置位置和采样间隔；根据设置的偏置位置和采样间隔对终端发送的信号进行采样。其中，偏置位置是指对信号采样时的起始采样位置。采样间隔是指对信号采样过程中的时间间隔。

步骤102：根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序，其中一个极化方向对应一组天线。

步骤103：判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件，若是，则确定的线缆顺序正确，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序，否则确定的线缆顺序错误。

在步骤102中，确定每组天线对应的线缆顺序的具体过程如下：

采样信号包括双极化天线阵列接收到的多个用户的信号，构造采样信号中第k个用户的信道估计矩阵H^(k)，则两组极化天线的信道估计矩阵如公式1所示：

公式1

其中，Ka为双极化天线阵列的天线个数，每组天线数为Ka/2，ω为信道估计窗长，h_i为天线信道估计结果的第i个抽头信道估计值，i＝1...ω。

根据得到的信道估计矩阵H^(k)确定两组天线的空间协方差矩阵，得到的两个协方差矩阵如公式2所示：

$R_1^{\left(k\right)}=H_1^{\left(k\right)}.{\left(H_1^{\left(k\right)}\right)}^H$ 公式2

$R_2^{\left(k\right)}=H_2^{\left(k\right)}.{\left(H_2^{\left(k\right)}\right)}^H$

其中，()^H表示矩阵的共轭转置。

构造两组天线的权系数矩阵，如公式3所示：

$W_1=\left(\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}\sin \left(\mathrm{\θ}\right)}& ...& e^{-j\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}}\end{array}(\mathrm{K\α}/2-1)\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\right)$ 公式3

$W_2=\left(\begin{array}{cccc}1& e^{-j\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}\sin \left(\mathrm{\θ}\right)}& ...& e^{-j\frac{2\mathrm{\πd}}{\mathrm{\λ}}}\end{array}(\mathrm{K\α}/2-1)\sin \left(\mathrm{\θ}\right)\right)$

将波束空间均匀的划分成L个区域，本实施例中L为360，则第一组天线在每个区域的每种参考线缆顺序下的接收功率如公式4所示：

${\mathrm{\σ}}_{1,l}^2\left(m\right)={\left(W_1^l\left(m\right)\right)}^H{R}_1{W}_1^l\left(m\right)$ 公式4

其中，l表示第1个区域，l＝1...L。m＝1，2，…，

表示一组天线的第m种参考线缆顺序。因为从Ka根天线中选择Ka/2根天线有

种可能性，而每Ka/2根天线自身内部的位置组合也有

种可能，所以一组天线的参考线缆顺序总共有种。

由于每个区域对应一个来波方向，则由公式4可知，每个接收功率对应着一个来波方向和一组天线的一种参考线缆顺序。

一组天线有种参考线缆顺序，但其实际线缆顺序应只有一种。目前不知道实际的线缆顺序，因此需要对所有的参考线缆顺序进行遍历，得到每种参考线缆顺序对应的接收功率。本实施例中，将一组天线对应的所有接收功率中最大接收功率对应的参考线缆顺序确定为该组天线的线缆顺序，该最大接收功率对应的来波方向为该组天线的来波方向。其中，若L小于360，则每个区域对应一个来波方向范围，则每个接收功率对应的来波方向为其对应的区域中的所有来波方向的平均值。

确定了两组天线的线缆顺序后，在步骤103中，判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的关系是否满足

若是，则将两组天线的线缆顺序首尾连接便可得到正确的双极化天线阵列的线缆顺序，否则将任一组天线的线缆顺序逆序排列，再将两组天线的线缆顺序首尾连接便可得到正确的双极化天线阵列的线缆顺序。其中η为预设的门限，

和

分别为两个极化方向分别对应的来波方向。

上述过程是依据一次采样信号中的一个用户的信号来确定天线的线缆顺序，为了提高确定结果的可靠性，需要根据多个采样信号(一个用户的多次信号采样或多个用户的多次信号采样所得到的信号)来确定天线的线缆顺序。有多种具体实现方式，下面通过两个典型实施例来做详细介绍。

参见图2，本实施例中依据最大接收功率确定天线的线缆顺序的线缆顺序确定方法的实现流程如下：

步骤201：对信号进行采样，并得到多个采样信号。

步骤202：针对每个采样信号，确定两组天线在每个分区中所有参考线缆顺序对应的接收功率。

步骤203：针对每个采样信号，分别确定两组天线对应的接收功率中的最大接收功率。一组天线在所有参考线缆顺序的所有区域中对应一个最大接收功率。则，关于多个采样信号，一组天线对应多个最大接收功率。

步骤204：确定两组天线的最大接收功率所对应的参考线缆顺序。该最大接收功率所对应的参考线缆顺序即为该组天线对应的线缆顺序。

步骤205：确定两组天线的最大接收功率所对应的来波方向。该最大接收功率所对应的来波方向即为该组天线对应的来波方向。

步骤206：针对每个采样信号，判断两组天线对应的来波方向之间的关系是否满足预设的条件

若是，则关于该采样信号得到的两组天线对应的线缆顺序正确，否则将其中一组天线对应的线缆顺序逆向排列，即得到正确的线缆顺序。其中，本实施例中η的取值范围为0～0.2。

经过上述流程，关于多个采样信号，针对两组天线得到多个正确的线缆顺序。若多个正确的线缆顺序相同，则该线缆顺序即为双极化天线阵列的实际线缆顺序。若多个正确的线缆顺序不完全相同，则需要从中确定最终正确的线缆顺序，继续步骤207。

步骤207：判断多个正确的线缆顺序中是否有相同的线缆顺序，若有，则继续步骤208，否则结束本次流程，可进一步返回到步骤201，重新进行信号采样。再次进行信号采样时，可调整偏置位置和采样间隔。

步骤208：确定相同个数最多的线缆顺序为最终正确的线缆顺序，即为双极化天线阵列的实际线缆顺序。

在步骤208中，判断相同个数最多的线缆顺序是否为多种，若是，则确定本次确定的结果无效，返回到步骤201，重新进行信号采样，否则确定该种线缆顺序为最终正确的线缆顺序。

其中，步骤204可以在步骤206和207之间执行。

考虑到噪声的干扰，最大接收功率对应的线缆顺序不一定是实际的线缆顺序，则下面的实施例将从前n个接收功率对应的参考缆顺序中确定实际线缆顺序。

参见图3，本实施例中依据前n个较大接收功率确定天线的线缆顺序的线缆顺序确定方法的实现流程如下：

步骤301：对信号进行采样，并得到多个采样信号。

步骤302：针对每个采样信号，确定两组天线在每个分区中所有参考线缆顺序对应的接收功率。

步骤303：针对每个采样信号，分别确定两组天线对应的接收功率中n个较大接收功率。该n个较大接收功率均不小于其它接收功率，即为按由大到小对接收功率进行排序所得到的序列中前n个接收功率。n为预设的个数门限，在本实施例中的取值为200。

步骤304：确定两组天线分别对应的n个接收功率所对应的参考线缆顺序。该n个接收功率所对应的参考线缆顺序即为该组天线对应的线缆顺序。

步骤305：确定两组天线分别对应的n个接收功率所对应的来波方向。该n个接收功率所对应的来波方向中的最大来波方向即为该组天线对应的来波方向。

步骤306：针对每个采样信号，判断两组天线对应的来波方向之间的关系是否满足预设的条件

若是，则关于该采样信号得到的两组天线对应的线缆顺序正确，否则将其中一组天线对应的线缆顺序逆向排列，即得到正确的线缆顺序。

针对每个采样信号，每组天线对应n个线缆顺序，对于多个采样信号，每组天线对应多套线缆顺序，每套有n个线缆顺序。下面需要从这多套线缆顺序中确定一个线缆顺序为最终正确的线缆顺序。

步骤307：判断多个正确的线缆顺序中是否有相同的线缆顺序，若有，则继续步骤308，否则结束本次流程，可进一步返回到步骤301，重新进行信号采样。再次进行信号采样时，可调整偏置位置和采样间隔。

步骤308：确定相同个数最多的线缆顺序为最终正确的线缆顺序，即为双极化天线阵列的实际线缆顺序。

在步骤308中，判断相同个数最多的线缆顺序是否为多种，若是，则确定本次确定的结果无效，返回到步骤301，重新进行信号采样，否则确定该种线缆顺序为最终正确的线缆顺序。

有的参考线缆顺序对应的接收功率可能在每套数据中均未排在最大接收功率，但可能受噪声等因素影响，其接收功率大多是第2或第3大接收功率，这样的参考线缆顺序可能是最终正确的线缆顺序。本实施例就是从前n个中选择相同个数最多的线缆顺序，以确定最终正确的线缆顺序。

由上述两个实施例可以看出，从最大接收功率或前n个较大功率对应的参考线缆顺序中确定最终正确的线缆顺序，即从两种途径来确定最终正确的线缆顺序。若从这两种途径来确定的线缆顺序相同，即前n个较大功率对应的参考线缆顺序中相同个数最多的线缆顺序所对应的接收功率，其作为最大接收功率的次数是否高于其它正确的线缆顺序对应的接收功率作为最大接收功率的次数，则认为该线缆顺序为实际线缆顺序，否则确定本次确定的结果无效，需要重新进行信号采样。

通过以上实施例可确定双极化天线阵列的实际线缆顺序，将该实际线缆顺序与预先设计的线缆顺序进行匹配，若匹配一致，则确定实际线缆顺序的连接正确，否则不正确，可进一步确定不匹配的位置，提示或输出不匹配的位置，过程人员可仅针对不匹配的位置重新连接线缆。

上述确定双极化天线阵列的线缆顺序的方法可由装置自动完成。下面对装置进行介绍。

参见图4，本实施例中用于确定线缆顺序的装置包括：采样模块401、分析模块402和判断模块403。

采样模块401用于对终端发送的信号进行采样。

分析模块402用于根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序，其中一个极化方向对应一组天线。

判断模块403用于判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的关系是否满足预设的条件，若是，则确定的线缆顺序正确，否则确定的线缆顺序错误。

该装置还包括处理模块404，参见图5所示。处理模块404用于在确定的线缆顺序错误的情况下，将任一组天线的线缆顺序逆序排列，则得到正确的线缆顺序。

其中，分析模块402包括第一分析子模块和第二分析子模块。第一分析子模块用于通过对采样信号的分析，得到两组天线对应的接收功率中的最大接收功率，以及确定两组天线的最大接收功率所对应的参考线缆顺序。当有多个采样信号时，第一分析子模块得到两组天线的多个最大接收功率所对应的参考线缆顺序。第二分析子模块用于通过对采样信号的分析，得到两组天线对应的接收功率中n个较大接收功率，以及确定两组天线分别对应的n个接收功率所对应的参考线缆顺序。

该装置还包括选择模块405，该选择模块405用于判断多个正确的线缆顺序中是否有相同的线缆顺序，若有，则选择相同个数最多的线缆顺序为最终正确的线缆顺序，即为双极化天线阵列的实际线缆顺序。选择模块405可以针对分析模块402包括的第一分析子模块和第二分析子模块做两次选择，或者选择模块405包括两个选择子模块，一个选择子模块针对第一分析子模块进行选择，另一个选择子模块针对第二分析子模块进行选择。

该装置还包括匹配模块406，该匹配模块406用于对选择模块405的两次选择结果进行匹配，或者对选择模块405包括的两个选择子模块所得到的两个选择结果进行匹配，若匹配一致，则确定选择的线缆顺序为最终正确的线缆顺序。

用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。

本发明实施例先确定双极化天线阵列中两组天线的线缆顺序，再利用双极化天线阵列中两组天线的来波方向之间的关系，来判断两组天线的线缆顺序组合后的线缆顺序是否正确，若正确，则组合后的线缆顺序即为双极化天线阵列的实际线缆顺序，从而实现了自动确定双极化天线阵列的实际线缆顺序。以及在利用来波方向判断两组天线的线缆顺序组合后的线缆顺序不正确的情况下，将任一组天线的线缆顺序逆向排列后再组合，从而得到了双极化天线阵列的实际线缆顺序。本发明实施例还通过多次信号采样来进行多次关于线缆顺序的判断，并且从最大接收功率和前n个较大接收功率两种途径来确定双极化天线阵列的实际线缆顺序，以减少单次判断的偶然性，提高确定结果的准确度。若两种途径确定的结果一致，则进一步提高了准确度。

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，倘若对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 (10)

1.一种确定双极化天线阵列的线缆顺序的方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序，其中一个极化方向对应一组天线；

判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件，当满足预设的条件时，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系不满足预设的条件时，将任一组天线的线缆顺序逆序排列，并将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序的过程包括：根据多个采样信号，针对每个采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序；

判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件的过程包括：每次针对一个采样信号所确定的两个极化方向的线缆顺序，判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件；

当针对多个采样信号经过多次判断确定了多个线缆顺序时，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合的过程包括：当确定的多个线缆顺序中有相同的线缆顺序时，将两组天线分别对应的相同个数最多的一种线缆顺序顺序组合。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，针对每个采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序的过程包括：针对每个采样信号确定双极化天线阵列中相同极化方向的一组天线对应的最大接收功率；将最大接收功率对应的参考线缆顺序确定为该组天线对应的线缆顺序。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，针对每个采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序的过程包括：每次针对一个采样信号从双极化天线阵列中相同极化方向的一组天线对应的所有接收功率中选择n个接收功率，其中该n个接收功率均不小于未选择的接收功率，n为预设的个数门限；确定n个接收功率对应的参考线缆顺序为该次一组天线对应的线缆顺序。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将两组天线分别对应的相同个数最多的一种线缆顺序顺序组合的过程包括：在确定每组天线对应有相同个数最多的一种线缆顺序的情况下，判断该线缆顺序对应的接收功率作为该组天线的最大接收功率的次数是否不小于该组天线的其它线缆顺序对应的接收功率作为最大接收功率的次数，当不小于时，将两组天线分别对应的相同个数最多的一种线缆顺序顺序组合。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件的过程包括：

其中η为预设的门限，

和

分别为两个极化方向分别对应的来波方向。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

和

分别为两个极化方向各自对应的多个来波方向中的最大来波方向。

9.一种用于确定双极化天线阵列的线缆顺序的装置，其特征在于，包括：

分析模块，用于根据采样信号分别确定双极化天线阵列中两组天线对应的线缆顺序，其中一个极化方向对应一组天线；

判断模块，用于判断两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系是否满足预设的条件，当满足预设的条件时，将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：

处理模块，用于当两个极化方向分别对应的来波方向之间的比例关系不满足预设的条件时，将任一组天线的线缆顺序逆序排列，并将确定的两组天线的线缆顺序顺序组合，得到双极化天线阵列的实际线缆顺序。

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