CN103702356B - 一种基于tdd***的故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于时分双工TDD***的故障诊断装置，包括收发机板、功放板和连接在所述收发机板和功放板之间的射频连接器，其特征在于，所述收发机板包括：数字处理和主控模块、主板发信号链路模块、主板收信号链路模块和射频开关；其中，所述射频开关用于根据来自所述数字处理和主控模块的控制信号，开关所述收发机板的发射通道和接收通道；所述数字处理和主控模块，用于在RRU设备出现故障的情况下，监测接收通道的信号功率，并判断全链路信号功率的预算值与接收通道的信号功率监测值的差值是否超过门限值。本申请能够便于设备故障的远程或不开箱定位或排障，且能够节省检测链路所占用的面积、功耗、成本。

Description

一种基于TDD***的故障诊断装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于TDD***的故障诊断装置。

背景技术

目前，随着TDD(时分双工，Time Division Duplexing)***的推广，基站带宽日益增大，基站设备功率放大器的功率等级日益提高，从而对基站设备的可靠性、稳定性、高性能和可维护等性能，提出了更高的要求和挑战。

考虑到散热、关键指标、频段特性等方面的性能，现有RRU(远端射频单元，RadioRemote Unit)设备的一种主流架构是将收发机从中间横向分开，其通常将射频功率放大器和低噪声放大器集成到功放板，使其与收发机的其它部分(例如调制解调、数字中频等)彻底剥离开，且采用射频连接器实现功放板和收发机板两个板卡的互联互通。然而，该架构中一个比较突出的问题是射频连接器的可靠性(自身可靠性、安装可靠性等)，该问题将严重影响到RRU设备的***性能。

基于成本和复杂度方面的考虑，现有一种诊断射频连接器的可靠性的方法在RRU设备异常的情况下，借用功放板的监测来实现全链路的诊断。然而，该方法存在着颗粒度差、模块故障识别能力低等问题，对于现场故障的判断，以及生产或者返修的定位、拆解，都会造成诊断效率的降低。特别地，一旦射频连接器出现了可靠性问题，可能会难以查证(往往拆箱拆板，射频连接器可能又恢复正常)，造成反复拆装、来回返修等损失。

为了克服上述颗粒度差、模块故障识别能力低等问题，现有另一种诊断射频连接器的可靠性的方法参照整机常见的功率放大器功率耦合监测方法，将功率放大器功率耦合监测模块简单复制增加到收发机板，该方法存在诸多问题，例如发射信号过小，对于监测难度加大；增加监测链路和设计，造成成本和电路面积的上升，不利于降低成本和设备紧凑；增加电路，导致功耗上升等等。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种基于TDD***的故障诊断装置，能够便于设备故障的远程或不开箱定位或排障，且能够节省检测链路所占用的面积、功耗、成本。

为了解决上述问题，本申请公开了一种基于时分双工TDD***的故障诊断装置，包括收发机板、功放板和连接在所述收发机板和功放板之间的射频连接器，其特征在于，所述收发机板包括：数字处理和主控模块、主板发信号链路模块、主板收信号链路模块和射频开关；

其中，所述射频开关分别与所述数字处理和主控模块、主板发信号链路模块、主板收信号链路模块和射频连接器相连，用于根据来自所述数字处理和主控模块的控制信号，开关所述收发机板的发射通道和接收通道；

所述数字处理和主控模块，包括：

第一控制单元，用于在远端射频单元RRU设备出现故障的情况下，向所述射频开关发送同时打开发射通道和接收通道的控制信号；

第一诊断单元，用于在RRU设备出现故障的情况下，监测接收通道的信号功率，并判断全链路信号功率的预算值与接收通道的信号功率监测值的差值是否超过门限值，若是，则判定所述收发机板的环路出现故障，否则判定所述收发机板的环路无故障；其中，所述门限值用于衡量所述接收通道中器件带来的功率损耗；及

第二诊断单元，用于依据RRU设备全链路的故障情况和所述收发机板的环路故障情况，定位相应的板卡故障点。

优选的，所述第二诊断单元，包括：

第一定位子单元，用于在RRU设备全链路出现发射故障和所述收发机板的环路出现故障的情况下，将故障定位为收发机板的发故障；

第二定位子单元，用于在RRU设备全链路出现发射故障和所述收发机板的环路无故障的情况下，将故障定位为功放板的发故障；

第三定位子单元，用于在RRU设备全链路出现接收故障和所述收发机板的环路出现故障的情况下，将故障定位为收发机板的接收故障；

第四定位子单元，用于在RRU设备全链路出现接收故障和所述收发机板的环路无故障的情况下，将故障定位为功放板的接收故障。

优选的，所述数字处理和主控模块，还包括：

第二控制单元，用于在远端射频单元RRU设备无故障的情况下，按照TDD的上下行协议时间，向所述射频开关发送分时切换的控制信号。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请的故障诊断装置复用RRU设备中已有的架构，利用射频开关的隔离度特性，将发射通道的信号经过射频开关隔离衰减后馈入接收通道，形成信号耦合获取通道，获取发射信号；此种情况下，由于TDD***的发射通道和接收通道工作在相同频率下，故可以借助接收通道对发射通道的信号功率进行监测，实现对链路故障的监测和诊断；该装置具有如下优点：

第一，能够有效完成收发机板的自我诊断，便于设备故障的远程或不开箱定位或排障；

第二，可以利用异常排除手段，依据RRU设备全链路的故障情况和所述收发机板的环路故障情况，定位相应的板卡故障点，也即，能够将故障点定位到板卡的颗粒度，能够非常方便的判断出故障板卡的位置，进一步缩小故障点的位置，提高问题解决的辨识度；

第三，尽可能复用了收发机板原有的通道，对于软固件的改动影响比较小；

第四，相对于现有技术将功率放大器功率耦合监测模块简单复制增加到收发机板，仅使用了射频开关作为信号耦合馈入通道，避免了增加监测链路和设计，故能够节省检测链路所占用的面积、功耗、成本等。

附图说明

图1是本申请一种基于时分双工TDD***的故障诊断装置实施例的结构图；

图2是本申请一种RRU设备的故障点示例；

图3是本申请一种收发机板的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本申请一种基于时分双工TDD***的故障诊断装置实施例的结构图，具体可以包括收发机板101、功放板102和连接在所述收发机板101和功放板102之间的射频连接器103；

其中，所述收发机板101具体可以包括：数字处理和主控模块111、主板发信号链路模块112、主板收信号链路模块113和射频开关114；

其中，所述射频开关114分别与所述数字处理和主控模块111、主板发信号链路模块112、主板收信号链路模块113和射频连接器103相连，用于根据来自所述数字处理和主控模块111的控制信号，开关所述收发机板的发射通道和接收通道；

所述数字处理和主控模块111，具体可以包括：

第一控制单元1111，用于在远端射频单元RRU设备出现故障的情况下，向所述射频开关发送同时打开发射通道和接收通道的控制信号；

第一诊断单元1112，用于在RRU设备出现故障的情况下，监测接收通道的信号功率，并判断全链路信号功率的预算值与接收通道的信号功率监测值的差值是否超过门限值，若是，则判定所述收发机板的环路出现故障，否则判定所述收发机板的环路无故障；其中，所述门限值可用于衡量所述接收通道中器件带来的功率损耗；及

第二诊断单元1113，用于依据RRU设备全链路的故障情况和所述收发机板的环路故障情况，定位相应的板卡故障点。

本申请实施例提出一种基于TDD***的故障诊断装置，该装置复用RRU设备中已有的架构，创造性地利用射频开关的隔离度特性，将发射通道的信号经过射频开关隔离衰减后馈入接收通道，形成信号耦合获取通道，获取发射信号；此种情况下，由于TDD***的发射通道和接收通道工作在相同频率下，故可以借助接收通道对发射通道的信号功率进行监测，实现对链路故障的监测和诊断。

在具体实现中，在RRU设备出现故障的情况下，可以同时打开收发机板101的发射通道和接收通道，进行环回诊断，以便快速实现全链路的诊断。此种情况下，收发机板101的接收通道既通过射频开关114耦合获取信号，又通过射频开关114接收功放板102的信号。而如果全链路信号功率的预算值与接收通道的信号功率监测值的差值超过门限值，则可以判定所述收发机板的环路出现故障；其中，所述全链路信号功率的预算值可用于表示全链路在理想状态下的信号功率，其通常为发射通道所发射信号的功率与功放板从天线所接收信号的功率的和，所述收发机板的环路具体可以包括：主板发信号链路模块112、射频开关114和主板收信号链路模块113形成的环路。

本申请实施例中，所述门限值可用于衡量所述接收通道中器件带来的功率损耗。在本发明的一种优选实施例中，可以依据所述接收通道中器件的***损耗特性确定所述门限值。其中，***损耗可用于表示发射机与接收机之间，***电缆或元件产生的信号损耗，，其通常以接收信号电平的对应分贝(dB)来表示，例如，射频开关的隔离度就是一种***损耗，又如接收通道中混频器、滤波器等器件均具有对应的***损耗，在实际中，可以在所述门限值中考虑到接收通道中各器件的***损耗。

从典型的器件特性指标中，可以分析得到主板发信号链路模块112发射口输出的信号功率可以控制在0dBm左右，假设射频开关的隔离度为40dB，那么馈入到接收通道的信号功率约为-40dBm，按照一般接收通道能力，此信号可以完全方便接收通道检测，不产生溢出等其它问题。

所述设定的门限值可由本领域技术人员依据所述接收通道中器件特性确定，具体可针对接收通道中每个器件节点确定相应的门限值。以射频开关与主板收信号链路模块113的接口为例，如果同时考虑射频开关的隔离度40dB为和±1dBm的误差，那么，对应的门限值可以为39dBm～41dBm。当然，这里只是作为示例，本申请实施例对具体的门限值不加以限制。同理，还可以针对主板收信号链路模块113中的其它器件节点确定相应的门限值，由于原理类似，故在此不作赘述。

在实际中，一般RRU设备都能够通过校准，对发射或者接收链路进行全链路的测定，以便于智能天线、空口功率控制的功能实现，也即，现有技术能够检测RRU设备全链路的故障情况，具体可以包括RRU设备全链路发射故障和接收故障的情况。然而，现有技术在RRU设备全链路出现发射故障或接收故障的情况下，并不能将故障点定位到具体的板卡。

而本申请实施例可以利用异常排除手段，依据RRU设备全链路的故障情况和所述收发机板的环路故障情况，定位相应的板卡故障点，也即，能够将故障点定位到板卡的颗粒度，能够非常方便的判断出故障板卡的位置，进一步缩小故障点的位置，提高问题解决的辨识度。

与所述异常排除手段相应，在本申请的一种优选实施例中，所述第二诊断单元1113，具体可以包括：

第一定位子单元，用于在RRU设备全链路出现发射故障和所述收发机板的环路出现故障的情况下，将故障定位为收发机板的发故障；

第二定位子单元，用于在RRU设备全链路出现发射故障和所述收发机板的环路无故障的情况下，将故障定位为功放板的发故障；

第三定位子单元，用于在RRU设备全链路出现接收故障和所述收发机板的环路出现故障的情况下，将故障定位为收发机板的接收故障；

第四定位子单元，用于在RRU设备全链路出现接收故障和所述收发机板的环路无故障的情况下，将故障定位为功放板的接收故障。

参照表1，示出了上述第一定位子单元-第四定位子单元对应的故障情况。

表1

参照图2，示出了本申请一种RRU设备的故障点示例，该RRU设备由收发机板和功放板两个板卡组成，各板卡均包括发射链路和接收链路，且两个板卡间通过射频开关和射频连接器完成连接。假设TDD***在两个板卡的接收链路存在故障点(图中用X标示)，现有技术仅仅能够将故障定位到全链路的颗粒度，但并不能将故障点定位到具体的板卡。而按照本申请的诊断方案，在发射通道正常工作时，接收通道可以利用射频开关的自身隔离度，也同时进行发射信号的检测，即可以在收发机板卡内形成一个环路；这样，可以通过判断接收通道的信号功率监测值过低还是正常，筛别出具体故障点的位置是在收发机板还是在功放板，故能够有效提升RRU设备的自我诊断能力。另外，还可以将故障点的位置定位到接收通道中的器件节点，具体地，如果接收通道中的前一个器件节点的信号功率监测值正常，而当前器件节点的信号功率监测值过低，则可以将故障点的位置定位到接收通道中的当前器件节点。

在本申请的一种优选实施例中，所述数字处理和主控模块111，还可以包括：

第二控制单元，用于在远端射频单元RRU设备无故障的情况下，按照TDD的上下行协议时间，向所述射频开关发送分时切换的控制信号。

本优选实施例中，所述基于时分双工TDD***的故障诊断装置还可以具有RRU设备的功能，此种情况下，该装置可以按照TDD的工作模式，发射通道和接收通道可以不同时工作，因此采用了射频开关完成射频连接器的接入，并通过射频连接器与功放板进行互联，按照TDD的上下行协议时间，对开关进行分时切换，满足发射通道和接收通道的分时工作需要。

为使本领域技术人员更好地理解本申请，参照图3，示出了本申请一种收发机板的结构示意图，其具体可以包括：

数字处理和主控模块301，具体用于完成整板总控、管理以及射频开关的开关控制；

基带传输302，主要用于完成基带数据的接入和通道分发、成帧等；

数字中频处理模块303，在发射链路主要用于完成数字上变频，在接收链路主要用于完成数字下变频；

发射链路的数模转换模块304、第一滤波器305、调制器306和放大器307；

射频开关308；

接收链路的混频器309、第二滤波器310、驱动器311和模数转换模块312。

总之，本申请的故障诊断装置复用RRU设备中已有的架构，利用射频开关的隔离度特性，将发射通道的信号经过射频开关隔离衰减后馈入接收通道，形成信号耦合获取通道，获取发射信号；此种情况下，由于TDD***的发射通道和接收通道工作在相同频率下，故可以借助接收通道对发射通道的信号功率进行监测，实现对链路故障的监测和诊断；该装置具有如下优点：

第一，能够有效完成收发机板的自我诊断，便于设备故障的远程或不开箱定位或排障；

第二，可以利用异常排除手段，依据RRU设备全链路的故障情况和所述收发机板的环路故障情况，定位相应的板卡故障点，也即，能够将故障点定位到板卡的颗粒度，能够非常方便的判断出故障板卡的位置，进一步缩小故障点的位置，提高问题解决的辨识度；

第三，尽可能复用了收发机板原有的通道，对于软固件的改动影响比较小；

第四，相对于现有技术将功率放大器功率耦合监测模块简单复制增加到收发机板，仅使用了射频开关作为信号耦合馈入通道，避免了增加监测链路和设计，故能够节省检测链路所占用的面积、功耗、成本等。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于***实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本申请所提供的一种基于TDD***的故障诊断装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (4)

1.一种基于时分双工TDD***的故障诊断装置，包括收发机板、功放板和连接在所述收发机板和功放板之间的射频连接器，其特征在于，所述收发机板包括：数字处理和主控模块、主板发信号链路模块、主板收信号链路模块和射频开关；

其中，所述射频开关分别与所述数字处理和主控模块、主板发信号链路模块、主板收信号链路模块和射频连接器相连，用于根据来自所述数字处理和主控模块的控制信号，开关所述收发机板的发射通道和接收通道；

所述数字处理和主控模块，包括：

第一控制单元，用于在远端射频单元RRU设备出现故障的情况下，向所述射频开关发送同时打开发射通道和接收通道的控制信号；

第一诊断单元，用于在RRU设备出现故障的情况下，监测接收通道的信号功率，并判断全链路信号功率的预算值与接收通道的信号功率监测值的差值是否超过门限值，若是，则判定所述收发机板的环路出现故障，否则判定所述收发机板的环路无故障；其中，所述门限值用于衡量所述接收通道中器件带来的功率损耗；及

第二诊断单元，用于依据RRU设备全链路的故障情况和所述收发机板的环路故障情况，定位相应的板卡故障点。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二诊断单元，包括：

第一定位子单元，用于在RRU设备全链路出现发射故障和所述收发机板的环路出现故障的情况下，将故障定位为收发机板的发射故障；

第二定位子单元，用于在RRU设备全链路出现发射故障和所述收发机板的环路无故障的情况下，将故障定位为功放板的发射故障；

第三定位子单元，用于在RRU设备全链路出现接收故障和所述收发机板的环路出现故障的情况下，将故障定位为收发机板的接收故障；

第四定位子单元，用于在RRU设备全链路出现接收故障和所述收发机板的环路无故障的情况下，将故障定位为功放板的接收故障。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字处理和主控模块，还包括：

第二控制单元，用于在远端射频单元RRU设备无故障的情况下，按照TDD的上下行协议时间，向所述射频开关发送分时切换的控制信号。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述门限值为依据所述接收通道中器件的***损耗特性确定。