[发明专利]一种高精度的射频拉远单元VSWR测量方法

说明书

本发明公开了一种高精度的射频拉远单元VSWR测量方法，定义了两种VSWR调度模式：Fast VSWR和Slow VSWR，当VSWR较小或VSWR较高而超过功率放大器PA保护门限时，将工作在Fast VSWR模式；当VSWR较高，但未超过PA保护门限时，将工作在Slow VSWR模式，旨在提供高精度的VSWR测量，Fast VSWR能够快速发现VSWR异常、及时触发告警采取必要的PA保护措施；Slow VSWR从前向通道和反向通道采集I/Q信号，根据相关估计原理构造反射信号的自相关矩阵，使用最小二乘法估计前向信号的泄漏系数，再以带内滤波、卷积滤波算法从反射信号中消除泄漏成分，有效提高了VSWR测量精度。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种高精度的射频拉远单元VSWR测量方法。

背景技术

对于射频拉远单元(RRU,Remote Radio Unit)下行通道(DL，Downlink)而言，主要功能之一是将数字信号经数模转换(D/A,Digital to Analog)，然后经PA放大并发射到天线端口，再经过馈线传输到天线，最后以电磁波的形式辐射到空中，与手机终端建立通信。

一个理想的射频系统，期望PA发射端百分之百的将能量辐射到天线设备，这要求信源、馈线、天线端口连接器件间的特征阻抗和负载阻抗保持精确匹配，并且信号传输过程中不存在任何泄漏和干扰。

然而，现实世界不存在完美的末端匹配。无线系统中，连接器件硬件特性所决定的阻抗不匹配，或由于天线端口生锈、松动、馈线损坏等客观原因造成的阻抗不匹配，致使入射波能量传输到输入端未被全部吸收，部分或全部反射回发射端，造成PA发射受阻，产生掉话、高误码率、小区覆盖半径缩小等业务影响。严重时，由于反射能量聚集，甚至烧毁PA。

VSWR是回波损耗(RL，Return Loss)的标量函数，描述了功率发射源与输入端的阻抗匹配度。当VSWR趋近于1.0，表示射频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射和损耗。当VSWR无穷大时，表示能量完全未被辐射出去，也就是全反射。RRU系统中，可以通过检测VSWR来确定天线端口、馈线、天线连接结点之间的连接正常性和阻抗匹配性。

传统的VSWR测量一般基于FPGA或SoC实现数字功率采集，再根据温度、频点和链路的衰减进行功率增益补偿，推算出天线口的模拟功率，然后计算VSWR值。由于硬件资源的局限性和硬件成本考虑，这种功率采集所使用的样本数据有限，数据处理模型简单，测量结果误差和抖动较大。

VSWR测量需要借助一个环形器，用于隔离发射信号(前向通道信号)和反射信号(反向通道信号)，该环形器应尽可能的靠近天线口。这种基于电路增益技术的环形器无法做到百分之百的信号隔离，仍有少量发射信号泄漏进入反向通道，造成反射功率测量值不准确，而造成VSWR测量误差。

当VSWR较大时，RRU触发VSWR告警并上报给BBU(Base Band Unit，基带处理单元)或RRU自动进入PA保护流程，通过删除载波、关闭PA等方式来达到硬件保护目的。但是，瞬间的VSWR较大不足以损坏PA，根据RRU硬件设计指标规定，PA应至少能够保证在天线口全反射(VSWR无穷大)的情况下正常工作1分钟而不被损坏。实际应用场景中，由于VSWR测量值的不准确或抖动过大，经常导致RRU误报VSWR告警，造成小区退服或服务能力降低。

发明内容

针对上述VSWR测量精度低、环形器信号泄漏、告警误报等问题，本发明公开了一种高精度的射频拉远单元VSWR测量方法，目的在于消除环形器信号泄漏误差、提升VSWR测量精度、降低VSWR告警误报概率。

同时，本发明综合考虑VSWR测量速度、计算精度，按需调度两种VSWR测量方法，实现了CPU均衡负载，提高了RRU的健壮性，从而降低基站的运维成本。