CN112994714B - 一种自动调节天线接收最强基站信号的方法与装置 - Google Patents

一种自动调节天线接收最强基站信号的方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动调节天线接收最强基站信号的方法与装置，本发明的方法根据不同的矢量调整不同的天线方向和相位，在每一种天线方向和相位的基础上，由天线接收5G信号，信号处理单元将接收到的5G信号解调计算出EVM，把EVM作为依据，来评定接收天线接收信号质量的好坏，选出最优信号。本发明能够有效定位和跟踪多个信号，来动态地使干扰最小化，使预期信号接收最大化，有效地控制覆盖范围，解决了手动调节精确度差，调节耗时长、效率低，而且在个别场景手动调节比较困难的问题。本发明的算法简单，易于实现。

Description

一种自动调节天线接收最强基站信号的方法与装置
技术领域
本发明是属于信息通信领域，具体涉及一种自动调节天线接收最强基站信号的方法与装置。
背景技术
随着5G时代来临，5G网络覆盖越来越广泛。但是在某些场景下由于信号衰减大，导致覆盖强度不够，用户不能有很好的5G体验。在这种情况下就需要加载5G直放站***，既能覆盖盲区，又不增加太多成本。
现有直放站***接收基站信号的天线是在安装设备时候根据当时的空口信号环境确认的固定方向，但是当外场基站信号方向或者相位发生变化的时候，直放站天线不变，接收到的信号强度就会变弱，导致覆盖效果变差；同时，天线接收信号受到各种非有用信号的干扰，接收质量恶化。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种自动调节天线接收最强基站信号的方法与装置，能够抑制干扰信号同时强化期望接收信号强度。
为了达到上述目的，一种自动调节天线接收最强基站信号的方法，包括以下步骤：
S1，持续测量天线的位置和方向，持续接收基站的5G信号；
S2，将天线方向信息作为第一控制矢量；
S3，解析5G信号，并根据5G信号计算相应的EVM值，产生新的控制矢量；
S4，根据新的控制矢量对天线的方向和相位进行调整；
S5，将当前第一控制矢量与解调信号的EVM作为一组对应参量进行存储；
S6，重复S2至S5，直至第一控制矢量与解调信号的EVM间的变化范围小于设定的阈值；
S7，重复S1至S6若干次，选取最优值作为选网控制结果。
天线控制矢量表包括方向和相位参数。
S3中，采用自适应信号处理算法确定EVM值的自适应加权值，根据EVM值的自适应加权值产生新的控制矢量。
根据5G信号计算相应的EVM值，产生新的控制矢量的具体方法如下：
S31，将天线接收到的5G射频信号模数转换，复数混频，抽样滤波生成I,Q信号；
S32，对I,Q信号和理想信号做绝对幅度和绝对相位的差值比较，其中理想信号为标准256QAM调制波形的理想I,Q信号；
S33，在当前控制矢量的基础上采用梯度优化算法，分别小步进向水平八个方向调整天线，测试局域内evm，将最小evm值对应的控制矢量为局域最优控制矢量作为本次大步进搜索的结果；
S34，根据上一步的结果，向最优方向做大步进调整，生产新的控制矢量，进行下一次信号搜索。
一种自动调节天线接收最强基站信号的***，包括基站信号接入天线、天线控制单元、信号处理单元和天线自动调节装置；
天线自动调节装置用于测量和调节天线的位置和方向；
天线控制单元用于控制天线的接收方向和相位，并将天线的方向和相位信息发送给信号处理单元；
基站信号接入天线用于接收基站发出来的5G信号，通过耦合器将5G信号送给信号处理单元；
信号处理单元用于解析计算当前接收信号的EVM，修正天线控制单元的控制命令。
天线自动调节装置固定于天线侧面。
与现有技术相比，本发明的方法根据不同的矢量调整不同的天线方向和相位，在每一种天线方向和相位的基础上，由天线接收5G信号，信号处理单元将接收到的5G信号解调计算出EVM，把EVM作为依据，来评定接收天线接收信号质量的好坏，选出最优信号。本发明能够有效定位和跟踪多个信号，来动态地使干扰最小化，使预期信号接收最大化，有效地控制覆盖范围，解决了手动调节精确度差，调节耗时长、效率低，而且在个别场景手动调节比较困难的问题。本发明的算法简单，易于实现。
本发明的***增加天线控制单元，致力于提高覆盖，以及减小干扰等问题。接收单元接收来自基站的5G信号，发射单元将来自基站的5G信号传送给用户，信号处理单元做上下行链路发射功率控制作用，以及对天线自动调整的控制。接收单元将来自基站的5G信号耦合发送给信号处理单元，信号处理单元根据识别到的信号功率做解析，计算***EVM，生成一组控制矢量，发送给天线控制单元，进行天线方向和相位的调整，使最终的天线方向和相位趋于直放站***EVM最优的状态。本发明基于软件算法在电路硬件层面实现接收信号质量改善的目的。
附图说明
图1为本发明的覆盖区域示意图；
图2为本发明的流程图；
图3为本发明的***图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1和图3，本发明包括基站信号接入天线、天线控制单元、信号处理单元和天线自动调节装置；
天线自动调节装置固定于天线侧面，用于测量和调节天线的位置和方向；
天线控制单元用于控制天线的接收方向和相位，并将天线的方向和相位信息发送给信号处理单元；
基站信号接入天线用于接收基站发出来的5G信号，通过耦合器将5G信号送给信号处理单元；
信号处理单元用于解析计算当前接收信号的EVM，修正天线控制单元的控制命令。
参见图2，本发明包括以下步骤：
步骤一，在设备上电或复位时候，信号处理单元初始化天线控制矢量表，矢量表包含方向和相位参数。
步骤二，天线控制单元将天线自动调节装置测得的方向信息发送到信号处理单元，信号处理单元将所接收的天线方向信息作为第一控制矢量传送给天线控制单元，天线控制单元根据控制矢量设置直放站接收天线的接收方向和相位。
步骤三，信号处理单元解析5G信号，并据此计算相应的EVM值，将EVM值作为调节准则，通过自适应信号处理算法确定自适应加权，产生新的控制矢量，将新的控制矢量发送给天线控制单元，使天线方向趋向更高增益的信号的通信方向，同时在干扰信号方向形成更大的抑制。
步骤四，将当前天线的控制矢量与解调信号的EVM作为一组对应参量存储起来。
步骤五，天线控制单元根据更新的控制矢量，调整天线的方向和相位，重复步骤二到步骤四，直至所述控制矢量变化范围小于设定的阈值。
步骤六，根据步骤二至步骤五的步骤轮询三次，取加权平均，最后信号处理单元取EVM最小值对应的权值W作为最优值发送给天线控制单元，控制单元根据最优值调整天线的方向和相位作为本次选网的最终结果。当设备上电，复位或者EVM值大于某个设定值时候，实施选网步骤。
根据5G信号计算相应的EVM值，产生新的控制矢量的具体方法如下：
第一步，将天线接收到的5G射频信号模数转换，复数混频，抽样滤波生成I,Q信号；
第二步，对I,Q信号和理想信号做绝对幅度和绝对相位的差值比较，其中理想信号为标准256QAM调制波形的理想I,Q信号；
第三步，在当前控制矢量的基础上采用梯度优化算法，分别小步进向水平八个方向调整天线，测试局域内evm，将最小evm值对应的控制矢量为局域最优控制矢量作为本次大步进搜索的结果；
第四步，根据上一步的结果，向最优方向做大步进调整，生产新的控制矢量，进行下一次信号搜索。

Claims (5)

1.一种自动调节天线接收最强基站信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，持续测量天线的位置和方向，持续接收基站的5G信号；
S2，将天线方向信息作为第一控制矢量；
S3，解析5G信号，并根据5G信号计算相应的EVM值，产生新的控制矢量；具体方法如下：
S31，将天线接收到的5G射频信号模数转换，复数混频，抽样滤波生成I,Q信号；
S32，对I,Q信号和理想信号做绝对幅度和绝对相位的差值比较，其中理想信号为标准256QAM调制波形的理想I,Q信号；
S33，在当前控制矢量的基础上采用梯度优化算法，分别小步进向水平八个方向调整天线，测试局域内evm，将最小evm值对应的控制矢量为局域最优控制矢量作为本次大步进搜索的结果；
S34，根据上一步的结果，向最优方向做大步进调整，生产新的控制矢量，进行下一次信号搜索；
S4，根据新的控制矢量对天线的方向和相位进行调整；
S5，将当前第一控制矢量与解调信号的EVM作为一组对应参量进行存储；
S6，重复S2至S5，直至第一控制矢量与解调信号的EVM间的变化范围小于设定的阈值；
S7，重复S1至S6若干次，选取最优值作为选网控制结果。
2.根据权利要求1所述的一种自动调节天线接收最强基站信号的方法，其特征在于，天线控制矢量表包括方向和相位参数。
3.根据权利要求1所述的一种自动调节天线接收最强基站信号的方法，其特征在于，S3中，采用自适应信号处理算法确定EVM值的自适应加权值，根据EVM值的自适应加权值产生新的控制矢量。
4.一种基于权利要求1所述的自动调节天线接收最强基站信号的方法的***，其特征在于，包括基站信号接入天线、天线控制单元、信号处理单元和天线自动调节装置；
天线自动调节装置用于测量和调节天线的位置和方向；
天线控制单元用于控制天线的接收方向和相位，并将天线的方向和相位信息发送给信号处理单元；
基站信号接入天线用于接收基站发出来的5G信号，通过耦合器将5G信号送给信号处理单元；
信号处理单元用于解析计算当前接收信号的EVM，修正天线控制单元的控制命令。
5.根据权利要求4所述的一种基于自动调节天线接收最强基站信号的方法的***，其特征在于，天线自动调节装置固定于天线侧面。
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