CN104756420A - 距vswr故障的距离的测量 - Google Patents

Abstract

本发明论述用于提供用于网络中天线线路上的电压驻波比（VSWR）的经改进的距故障的距离的测量的装置、方法和计算机程序产品。本发明的实施例包括以下步骤：向待测试线路传输信号，捕获信号的正向信号，捕获信号的反向信号，经由正向信号和反向信号的互相关性在时域中分离信号的反射，以及通过搜索和处理所捕获和分离的信号的最大峰值位置来检测距线路中故障的距离。

Description

距VSWR故障的距离的测量

技术领域

本发明一般涉及有线或无线通信网络，并且更具体地涉及用于使得能够实现用于网络中天线线路上的电压驻波比（VSWR）的经改进的距故障的距离的测量的方法、装置和计算机程序产品。

背景技术

在诸如基地收发器站（BTS）之类的当前时分复用/频分双工（TDD/FDD）网络无线电设备中，天线传输线路上的失配导致传输损耗和驻波。该失配可以按照电压驻波比（VSWR）和距故障的距离来表述，并且充当启动现场维护行动的输入。

一般而言，VSWR可以从沿引向天线的传输线路所测量的电压确定。由此，VSWR是驻波的最大幅度与驻波的最小幅度的比。在天线不匹配于发射器的情况中，功率被反射，这导致经反射的电压波，从而产生沿传输线路的驻波。

然而，VSWR故障的现场位置要求天线线路从基地收发器站（BTS）断开并且将外部测量设备连接到天线线路和/或可视检查。

因此，故障的未知位置需要花费时间来检测。另外，检测故障的适当测量设备需要投资。

发明内容

因此，为了克服现有技术的缺陷，在本发明之下的目的是提供针对距故障的距离的测量的优化。特别地，本发明的目的是提供用于使得能够实现用于网络中天线线路上的电压驻波比（VSWR）的经改进的距故障的距离的测量的方法、装置和计算机程序产品。

根据本发明的第一方面，提供了一种方法，包括向待测试线路传输信号，捕获信号的正向信号，捕获信号的反向信号，经由正向信号和反向信号的互相关性（cross correlation）而在时域中分离信号的反射，以及通过搜索和处理所捕获和分离的信号的最大峰值位置来检测距线路中故障的距离。

根据本发明的第二方面，提供了一种装置，其包括：被适配成向待测试线路传输信号的传输构件，被适配成捕获信号的正向信号和信号的反向信号的捕获构件，被适配成经由正向信号和反向信号的互相关性而在时域中分离信号的反射的拆分设备，以及被适配成通过搜索和处理所捕获和分离的信号的最大峰值位置来检测距线路中故障的距离的检测构件。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括计算机可执行组件的计算机程序产品，所述计算机可执行组件当程序运行时被配置成实施根据第一方面的方法。

这使得能够实现直接由所连接的基地收发器站（BTS）完成的用于网络中天线线路上的电压驻波比（VSWR）的经改进的距故障的距离的测量。

根据本发明的某些实施例，估计从正向到反向路径的泄漏（leakage），并且从所捕获的反向接收数据消除泄漏。

根据某些实施例，估计泄漏并且其消除经由自适应滤波器实施。

根据另外的实施例，检测距故障的距离通过处理电压驻波比来执行。

根据某些实施例，分离信号的反射经由拆分设备执行。

根据某些实施例，拆分设备是耦合器或环行器（circulator）。

根据某些实施例，拆分设备位于双工滤波器的输入端或输出端处。

根据某些实施例，待测试线路是天线线路并且拆分设备位于天线输出端处。

根据另外的实施例，正向信号和反向信号同时被捕获。

根据另外的实施例，检测距故障的距离由基地收发器站直接测量。

根据另外的实施例，距故障的距离信息被传输到维护网络元件。

在从属权利要求中阐述本发明的前述示例性方面的有利的进一步发展或修改。

附图说明

为了更加完整地理解本发明的示例实施例，现在对结合附图进行的以下描述做出参考，在附图中：

图1示出针对根据本发明的某些实施例的方法的示例的原理配置；

图2示出针对根据本发明的某些实施例的装置的示例的原理架构；

图3示出根据本发明的某些实施例的实现的基本***架构；以及

图4a，4b和4c示出指示从相关性结果的距故障的距离的导出的示例的图表。

具体实施方式

本文将在以下描述本发明的示例性方面。更具体地，在下文中参考特定非限制性示例和目前被视为本发明的可想到的实施例的内容来描述本发明的示例性方面。本领域技术人员将领会到，本发明决不限于这些示例，并且可以被更宽泛地应用。

要指出的是，本发明及其实施例的以下描述主要参考被用作针对某些示例性网络配置和部署的非限制性示例的规范。即，主要与被用作针对某些示例性网络配置和部署的非限制性示例的3GPP规范有关地描述本发明及其实施例。因此，本文所给出的示例性实施例的描述具体参考直接与此有关的术语。这样的术语仅在所呈现的非限制性示例的上下文中使用，并且自然不以任何方式限制本发明。而是，还可以利用任何其它的网络配置或***部署等，只要与本文所描述的特征相顺从即可。

在下文中，使用若干可替换方案来描述本发明的各种实施例和实现及其各方面或实施例。一般要指出的是，根据某些需要和约束，所有所描述的可替换方案可以单独或者以任何可想到的组合（还包括各种可替换方案的各个特征的组合）来提供。

基本上，根据某些实施例，本发明意图直接使用所连接的时分复用/频分双工TDD/FDD网络无线电设备，诸如基地收发器站BTS，其具有VSWR检测以远程定位天线线路上的VSWR故障。远程测量的距故障的距离充当用以计划和执行现场修复行动的预先信息。

根据某些实施例，本发明使用基于时域中相关性的VSWR检测。从相关性，距故障的距离可以被导出并且呈现给操作和维护网络元件。

由此，从正向和反向信号的相关性导出距VSWR故障的距离的检测。反向信号通过拆分设备从正向信号分离，所述拆分设备诸如作为非限制性示例的环行器或耦合设备，其可以位于双工滤波器的输入端或输出端处。

在测量期间，正向和反向信号必须被同时捕获。捕获使用硬件资源，其还被与其它数字信号处理模块共享。

那样，距天线线路上VSWR故障的距离的检测直接由TDD/FDD网络无线电设备（BTS）测量。向操作和维护网络元件（服务）呈现结果。

图1示出针对根据本发明的某些实施例的方法的示例的原理流程图。

在步骤S11中，向待测试线路的信号被传输。

在步骤S12中，捕获信号的正向信号。

在步骤S13中，捕获信号的反向信号。根据本发明的某些实施例，步骤S12和S13同时完成。

在步骤S14中，经由正向信号和反向信号的互相关性在时域中分离信号的反射。此外，根据本发明的某些实施例，完成从正向到反向路径的泄漏的消除。

在步骤S15中，通过搜索和处理所捕获和分离的信号的最大峰值位置来检测距线路中故障的距离。

图2示出针对根据本发明的某些实施例的装置的示例的原理配置。

装置20包括被适配成向待测试线路传输信号的传输构件21、被适配成捕获信号的正向信号和信号的反向信号的捕获构件22、被适配成经由正向信号和反向信号的互相关性在时域中分离信号的反射的拆分设备23，以及被适配成通过搜索和处理所捕获和分离的信号的最大峰值位置来检测距线路中故障的距离的检测构件24。在图3中图示了实现的基本***架构。

图3中图示的架构示出从数字前端（DFE）直至天线和VSWR接收器（PDRX）的基本正向传输链，其还适合用于任何数字信号处理。由天线线路上的Gamma-L表示的反射伴随有行进回到发射器（transmitter）的反向信号。作为拆分设备的环行器将反向信号从正向信号分离并且将其提供给VSWR接收器（PDRX）以供进一步捕获。反向信号与正向信号同时被捕获，并且由此允许关于VSWR（回程损耗）和距故障距离检测的基于互相关性的后处理。

VSWR和距故障的距离的检测有关于在校准期间获得的参考点。

如图3中所示的RF HW架构引入影响互相关性结果中的最大峰值搜索的检测的附加效应。一个主要效应是针对分离反向和正向信号的指向性。这由拆分设备（环行器或耦合器）的隔离和由TX滤波器（双工滤波器）的回程损耗（S11）导致。VSWR检测算法试图获得对这些效应的任何认知，这部分地允许其消除，并且因此改善互相关性结果内的实际反射峰值的检测。消除信号的预测是基于按照自适应滤波器估计的适配。将所估计的系数应用于正向信号并且从所捕获的反向信号消除结果。

根据本申请的示例性实施例，泄漏（隔离和S11回程损耗）的估计及其消除经由自适应滤波器执行，其使得能够实现指向性的改进。由此，可以使用具有某种隔离的环行器、具有某种S11（回程损耗）的双工滤波器和交换机（switch）（隔离可忽略）。

对于距故障的距离的检测而言，还可能的是将诸如耦合器或环行器之类的拆分设备置于天线输出端处。

根据本发明的某些实施例，在时域反射计模式中的电压驻波比检测是基于时域中的相关性。由此，可以实施自适应滤波器估计以消除泄漏。

根据本发明的某些实施例，作为用于时域反射计模式中的电压驻波比检测的硬件，可以使用用于反向信号的拆分设备（诸如环行器或耦合器）、VSWR接收器PDRx和具有Tx/PDRx的同时捕获的捕获RAM。

根据本发明的示例性实施例，以下准确度要求可以被设置用于VSWR检测。

VSWR/回程损耗：

-准确度：回程损耗RL±2.6 dB/0…360°（Pout＞25dBm）

-有关天线连接器

从天线连接器到天线线路上的主要故障的距离：

-准确度：线缆长度的±6%加上±3.6m；

值取决于采样率（fs）和速度因数（VF），并且针对fs=153.6MHz，VF=0.8…0.9而提供。

根据某些实施例，在制造期间实施校准。由此，通过将良好限定的反射应用于模块输出来设置参考点。

在VSWR检测的正常操作期间，实施正向和反向信号的同时捕获。这使得能够通过从正向到反向路径的泄漏的估计和从所捕获的反向接收PDRx数据的消除（然而这对于某些场景而言可以被跳过）来改进指向性。另外，实施经由正向和无泄漏反向信号的互相关性的时域中反射的分离和最大峰值搜索，其中

-最大峰值大小=>回程损耗RL

RL ~ pk_reflection / pk_reference [dB] = -20∙log10(c_pk∙pk_reflection / pk_reference)

其中：

c_pk 表示当前调节的标称功率

pk_reference 来自校准

-最大峰值位置=>距故障的距离

s = ½ • VF • c • n • Ts

其中：

n = 抽头数目，即pk_reflection和pk_reference的位置差异

Ts = 抽头间隔

c ~ 3e8 m/s

VF ~ 0.8..0.9（速度因数）。

可以将前端滤波器的群延迟视为偏移。

图4a至4c示出其中应用本发明的某些实施例的示例。在本示例中，使用LTE20，其具有内部泄漏消除，所述内部泄漏消除具有时域中的31个复有限脉冲响应（FIR）系数（hfefs11/hcirc共同作为一个FIR系数集）。图4中描绘的图表示出从相关性结果的距故障距离导出和消除原理。

图4a示出在参考点校准期间所捕获的正向和反向信号的互相关性结果。为了校准，向天线连接器应用全反射；在该情况中为短路。右峰值（rev）表示没有泄漏消除的全反射；左峰值（revc）表示具有正向到反向泄漏（串扰）消除的反射。在该特定情况中，所估计的泄漏（reve）比反射本身小得多并且可以被忽略。两个峰值之间的距离充当参考距离（同样参见图3）。

图4b示出开路的42米长天线线缆的互相关性结果。开路导致全反射，并且由此导致VSWR故障。通过将当前的距故障的距离对照来自图4a的参考距离进行比较，可以以抽头为单位导出传播时间。根据以上等式，可以计算距故障（开路天线线路）的实际距离。正向到反向路径泄漏（串扰）是可忽略的，但是已经可见并且被应用。

图4c示出如同图4b的类似场景，但是具有大约20dB的天线匹配。泄漏几乎与反射本身那样强。在泄漏消除之后，反射的实际峰值（revc）清楚可见。可以以如针对图4b的相同方式计算实际的距故障的距离。

本发明的益处是用于VSWR检测的成本降低的射频RF架构，其使得能够实现距故障的距离的检测，这改进可服务性。另外，使得能够减少在共同定位（co-located）的载体（carrier）的情况中的检测失效。

在装置的前述示例性描述中，仅仅对于理解本发明的原理相关的单元已经通过使用功能块被描述。装置可以包括对于其相应功能必要的另外的单元。然而，在本说明书中省略这些单元的描述。装置的功能块的布置不被解释为限制本发明，并且功能可以由一个块执行或者进一步拆分成子块。

根据本发明的示例性实施例，***可以包括如此描绘的设备/装置和其它网络元件（其被布置成如以上所描述的那样协作）的任何可想到的组合。

本发明的实施例可以实现为电路，实现在软件、硬件、应用逻辑或软件、硬件和应用逻辑的组合中。在示例实施例中，在各种常规计算机可读介质中的任一个上维护应用逻辑、软件或指令集。在本文档的上下文中，“计算机可读介质”可以是能够包含、存储、传送、传播或输送指令以供诸如计算机或智能电话或用户设备之类的指令执行***、装置或设备使用或与其结合而使用的任何介质或构件。

如本申请中所使用的，术语“电路”是指以下中的全部：（a）仅硬件的电路实现（诸如仅模拟和/或数字电路中的实现）和（b）电路和软件（和/或固件）的组合，诸如（在可适用时）：（i）（一个或多个）处理器的组合或（ii）（一个或多个）处理器/软件的部分（包括（一个或多个）数字信号处理器）、软件和（一个或多个）存储器，其一起工作以使诸如移动电话或服务器之类的装置执行各种功能），以及（c）电路，诸如（一个或多个）微处理器或（一个或多个）微处理器的一部分，其需要软件或固件以供操作，即使软件或固件并不物理上存在。“电路”的该定义适用于在本申请中（包括在任何权利要求中）该术语的所有使用。作为另外的示例，如在本申请中所使用的，术语“电路”还将覆盖仅处理器（或多个处理器）或部分的处理器和它的（或它们的）随附的软件和/或固件的实现。术语“电路”还将覆盖，例如并且如果可适用的话，特定权利要求元件、用于移动电话的基带集成电路或应用处理器集成电路或者服务器、蜂窝网络设备或其它网络设备中的类似集成电路。

本发明特别但无限制地涉及移动通信，例如涉及GSM、HSDPA、UMTS、LTE、WCDMA、WIMAX和WLAN下的环境，并且可以有利地还实现在控制器、基站、用户设备或智能电话或个人计算机（其可连接到这样的网络）中。也就是说，其可以例如实现为到所连接的设备的芯片集/实现在到所连接的设备的芯片集中。

如果期望的话，本文所讨论的不同功能可以以不同次序和/或与彼此同时地执行。另外，如果期望的话，以上描述的功能中的一个或多个可以是可选的或可以组合。

尽管在独立权利要求中阐述本发明的各个方面，但是本发明的其它方面包括来自所描述的实施例和/或从属权利要求的特征与独立权利要求的特征的其它组合，而不只是在权利要求中明确阐述的组合。

在本文中还指出的是，虽然上文描述了本发明的示例实施例，但是这些描述不应当以限制性意义来考虑。而是，存在可以在不脱离于如随附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下做出的若干变型和修改。

本说明书中使用的缩写的以下含义适用：

BTS：基地收发器站

FDD：频分双工

TDD：时分双工

VSWR：电压驻波比

RF：射频

HW：硬件

ADC：模拟到数字转换器

DAC：数字到模拟转换器

DSP：数字信号处理

Claims (23)

1.一种方法，包括：

向待测试线路传输信号；

捕获信号的正向信号；

捕获信号的反向信号；

经由正向信号和反向信号的互相关性在时域中分离信号的反射；以及

通过搜索和处理所捕获和分离的信号的最大峰值位置来检测距线路中故障的距离。

2.根据权利要求1的方法，还包括估计从正向到反向路径的泄漏以用于从所捕获的反向接收数据的消除。

3.根据权利要求2的方法，其中估计泄漏及其消除经由自适应滤波器而实施。

4.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中检测距故障的距离通过处理电压驻波比来执行。

5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其中分离信号的反射经由拆分设备而执行。

6.根据权利要求5的方法，其中拆分设备是耦合器或环行器。

7.根据权利要求5或6的方法，其中拆分设备位于双工滤波器的输入端或输出端处。

8.根据权利要求5或6的方法，其中待测试线路是天线线路，并且拆分设备位于天线输出端处。

9.根据权利要求1至8中任一项的方法，其中正向信号和反向信号同时被捕获。

10.根据权利要求1至9中任一项的方法，其中检测距故障的距离由基地收发器站直接测量。

11.根据权利要求1至10中任一项的方法，其中距故障的距离信息被传输到维护网络元件。

12.一种装置，包括：

被适配成向待测试线路传输信号的传输构件；

被适配成捕获信号的正向信号和信号的反向信号的捕获构件；

被适配成经由正向信号和反向信号的互相关性在时域中分离信号的反射的拆分设备；以及

被适配成通过搜索和处理所捕获和分离的信号的最大峰值位置来检测距线路中故障的距离的检测构件。

13.根据权利要求12的装置，还包括被适配成估计从正向到反向路径的泄漏的估计构件和被适配成从所捕获的反向接收数据消除泄漏的消除构件。

14.根据权利要求13的装置，其中估计构件还被适配成估计泄漏及其消除经由自适应滤波器实施。

15.根据权利要求12至14中任一项的装置，其中检测构件被适配成检测距故障的距离通过处理电压驻波比来执行。

16.根据权利要求15的装置，其中拆分设备是耦合器或环行器。

17.根据权利要求15或16的装置，其中拆分设备位于双工滤波器的输入端或输出端处。

18.根据权利要求15或16的装置，其中待测试线路是天线线路，并且拆分设备位于天线输出端处。

19.根据权利要求12至18中任一项的装置，其中正向信号和反向信号同时被捕获。

20.根据权利要求12至19中任一项的装置，其中检测构件还被适配成通过由基地收发器站的直接测量来检测距故障的距离。

21.根据权利要求12至20中任一项的装置，还包括被适配成将距故障的距离信息传输到维护网络元件的传输构件。

22.一种计算机程序产品，包括计算机可执行组件，所述计算机可执行组件当程序运行时被配置成实施根据权利要求1至11中任一项的方法。

23.根据权利要求22的计算机程序产品，其中计算机程序产品包括其上存储软件代码部分的计算机可读介质，或者其中程序直接可加载到处理设备的内部存储器中。