專利名稱：用于定位通信網(wǎng)絡(luò)中的故障的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測通信網(wǎng)絡(luò)中的故障的裝置。本發(fā)明特別涉及(但不限于)用于對(duì)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中的無源互調(diào)故障進(jìn)行定位的裝置。
背景技術(shù)：
無源互調(diào)失真(PM)是在諸如蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)之類的無線電通信系統(tǒng)中經(jīng)常遇到的電磁干擾形式。只要存在具有非線性傳輸特性的裝置或組件，就可能出現(xiàn)無源互調(diào)失真。示例包括:氧化的金屬-金屬結(jié)，包含鐵氧體的組件(如RF循環(huán)器)，具有鋒利的金屬邊緣的組件，松動(dòng)的連接器，以及諸如不良電鍍、污垢和其它形式的污染之類的無數(shù)的其它瑕疵。在全雙工系統(tǒng)中PM特別普遍，其中所發(fā)送和所接收的無線電信號(hào)被雙工通信到相同的饋線電纜上。在這樣的環(huán)境下，當(dāng)經(jīng)過不良組件時(shí)高功率發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生PM。PM信號(hào)在兩個(gè)方向上傳播:.朝著在與發(fā)射信號(hào)相同的方向上的天線的方向(所謂的“前向PM”或“直通PM”)；以及 反向指向基站(“反射PM”)在這兩種情況中，通常更關(guān)注反射PIM。這是因?yàn)樵谠S多情況下PIM信號(hào)的頻率落入基站的接收器的通帶內(nèi)，導(dǎo)致靈敏度損失和比特誤碼率增加。診斷和修理小區(qū)站點(diǎn)中的PM故障會(huì)是困難和耗時(shí)的。這是因?yàn)锽TS和天線之間的互連可以由多種組件構(gòu)成，這些組件包括:饋線電纜、雙工器、濾波器、組合器、跳線電纜、桿頂放大器和偏置T型接頭。而且，無線電收發(fā)機(jī)和天線本身是PM的潛在源。測量PIM的常規(guī)方法是所謂的雙音測試。這是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試，該測試需要將不同頻率的一對(duì)高功率載波(通常每一個(gè)為+43dBm)施加至電纜網(wǎng)絡(luò)的輸入，并且需要測量處于小區(qū)站點(diǎn)的接收波段中的反射PM分量。理論上，雙音測試在無數(shù)個(gè)離散的頻率處產(chǎn)生PM分量。然而，在許多(但絕不是全部)小區(qū)站點(diǎn)中，所關(guān)注的PM分量只是低于載波頻率F1和匕的奇數(shù)階分量，通常正是這些分量造成在實(shí)際中遇到的大多數(shù)PIM問題。用于計(jì)算這些分量的頻率的簡單方程如下:
權(quán)利要求
1.一種測試設(shè)備，所述設(shè)備包括: 主收發(fā)機(jī)模塊，包括: 高功率放大器模塊，用于提供一對(duì)測試信號(hào)，其中在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對(duì)所述一對(duì)測試信號(hào)中的至少一個(gè)進(jìn)行掃描； 組合器模塊，用于將所述一對(duì)測 試信號(hào)施加到測試介質(zhì)；以及主接收器，耦接至所述組合器模塊以接收由所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述一對(duì)測試信號(hào)而生成的多個(gè)主返回信號(hào)； 定向耦合器模塊，耦接于所述組合器模塊和測試對(duì)象之間； 基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生模塊，所述基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生模塊包括: 組合器模塊，耦接至定向耦合器，所述定向耦合器提供與由所述高功率放大器模塊生成的所述一對(duì)測試信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一對(duì)基準(zhǔn)測試信號(hào)；以及 基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器，用于基于所述一對(duì)基準(zhǔn)測試信號(hào)來生成多個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)； 基準(zhǔn)接收器，耦接至所述組合器模塊以從所述基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器接收多個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，耦接至所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器根據(jù)所述多個(gè)主返回信號(hào)生成第一組數(shù)字信號(hào)并且根據(jù)所述多個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)生成第二組數(shù)字信號(hào)；以及至少一個(gè)處理器，耦接至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中所述至少一個(gè)處理器適于: 針對(duì)所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)確定幅度； 計(jì)算所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)之間的相位偏移；將所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)的幅度測量值和相位測量值組合為單個(gè)矢量； 根據(jù)所述單個(gè)矢量來估計(jì)所述測試介質(zhì)內(nèi)的無源互調(diào)源的數(shù)量； 針對(duì)每個(gè)無源互調(diào)源來確定其在所述測試介質(zhì)內(nèi)的大小和位置；以及 顯示所述測試介質(zhì)內(nèi)的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括一對(duì)頻率合成器，其耦接至所述高功率放大器模塊，以產(chǎn)生不同通信波段中的測試信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測試設(shè)備，其中，所述主接收器包括兩階段下變頻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括反射計(jì)，該反射計(jì)耦接于所述定向耦合器模塊和所述至少一個(gè)處理器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試設(shè)備，其中，所述反射計(jì)是六端口反射計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述組合器模塊包括混合組合器和濾波元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試設(shè)備，其中，所述濾波元件是雙工器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試設(shè)備，其中，所述濾波元件是三工器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述組合器模塊包括濾波元件，所述濾波元件是四工器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述定向耦合器包括至少一個(gè)反向耦合器和至少兩個(gè)前向耦合器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測試設(shè)備，其中，所述反向耦合器和至少一個(gè)前向耦合器耦接至所述反射計(jì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測試設(shè)備，其中，至少一個(gè)前向耦合器耦接至所述濾波器模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述濾波器模塊是三工器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述濾波器模塊是雙工器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述濾波器模塊是帶通濾波器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器經(jīng)由低噪聲放大器耦接至所述定向耦合器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，對(duì)至少一個(gè)測試信號(hào)的頻率進(jìn)行掃描包括以增量的方式來增加所述至少一個(gè)測試信號(hào)的頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的測試設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)測試信號(hào)的頻率以0.25MHz的頻率步幅來增加。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器中的每一個(gè)通過防混疊濾波器耦接至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的測試設(shè)備，其中，所述防混疊濾波器是低通濾波器。據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，對(duì)相位偏移的計(jì)算包括: 通過對(duì)所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)執(zhí)行正弦函數(shù)的最 小二乘法擬合，來確定所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)的絕對(duì)相位；以及 對(duì)根據(jù)最小二乘法處理導(dǎo)出的結(jié)果正弦函數(shù)的相位之間的差異進(jìn)行計(jì)算。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括附接至所述設(shè)備的測試端口的T型接頭、DC電源單元和AISG調(diào)制解調(diào)器，由此能夠在測試期間給通信網(wǎng)絡(luò)中的被測有源裝置供電。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的測試設(shè)備，其中，所述AISG調(diào)制解調(diào)器用于在測試期間改變連接至所述設(shè)備的測試端口的支持AISG的天線的下傾斜角和方位角。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，對(duì)無緣互調(diào)源的數(shù)量的估計(jì)包括: 基于所述矢量來建立線性預(yù)測方程組，以生成線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣； 對(duì)所述線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣執(zhí)行奇異值分解，以生成奇異值組；以及如果所述奇異值組中的任何奇異值小于所述奇異值組中的最大奇異值的大小的10%，則將該奇異值設(shè)為零，以生成修正奇異值組。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的測試設(shè)備，其中，對(duì)每個(gè)無源互調(diào)源的位置和大小的計(jì)算包括: 使用所述成修正奇異值組來重新建立修正線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣； 使用總最小二乘法來確定所述修正線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣的特征多項(xiàng)式的系數(shù)； 使用所述系數(shù)來計(jì)算所述特征多項(xiàng)式的根； 根據(jù)所述根來計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的位置； 使用所述特征多項(xiàng)式的所述系數(shù)和所述根，通過最小二乘Prony方法來計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的大小。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的測試設(shè)備，其中，通過使用周期圖功率譜密度估計(jì)量來確定所述測試介質(zhì)內(nèi)的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置。
26.一種用于確定在測試介質(zhì)內(nèi)的無源互調(diào)的源的位置和大小的方法，所述方法包括以下步驟: 將一對(duì)測試信號(hào)施加到所述測試介質(zhì)上，其中在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)對(duì)所述一對(duì)測試信號(hào)中的至少一個(gè)進(jìn)行掃描； 接收由所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述一對(duì)測試信號(hào)而生成的多個(gè)主返回信號(hào)； 產(chǎn)生與所述一對(duì)測試信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一對(duì)基準(zhǔn)測試信號(hào)； 根據(jù)所述一對(duì)基準(zhǔn)測試信號(hào)來產(chǎn)生多個(gè)基準(zhǔn)返回信號(hào)； 根據(jù)所述多個(gè)主返回信號(hào)生成第一組數(shù)字信號(hào)并且根據(jù)所述多個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)生成第二組數(shù)字信號(hào)； 針對(duì)所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)確定幅度； 計(jì)算所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)之間的相位偏移；將所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)的幅度測量值和相位測量值組合為單個(gè)矢量； 根據(jù)所述單個(gè)矢量來估計(jì)所述測試介質(zhì)內(nèi)的無源互調(diào)源的數(shù)量； 針對(duì)每個(gè)無源互調(diào)源來確定其在所述測試介質(zhì)內(nèi)的大小和位置；以及 顯示所述測試介質(zhì)內(nèi)的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，計(jì)算相位偏移的步驟包括: 通過對(duì)所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)內(nèi)的每個(gè)信號(hào)執(zhí)行正弦函數(shù)的最小二乘法擬合，來確定所述第一組數(shù)字信號(hào)和所述第二組數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)的絕對(duì)相位；以及 對(duì)根據(jù)最小二乘法處理導(dǎo)出的結(jié)果正弦函數(shù)的相位之間的差異進(jìn)行計(jì)算。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其中，估計(jì)無緣互調(diào)源的數(shù)量的步驟包括: 基于所述矢量來建立前向線性預(yù)測方程組，以生成線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣； 對(duì)所述線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣執(zhí)行奇異值分解，以生成奇異值組；以及如果所述奇異值組內(nèi)的任何奇異值小于所述奇異值組內(nèi)的最大奇異值的大小的10%，則將該奇異值設(shè)為零，以生成修正奇異值組。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的位置和大小的步驟包括: 使用所述成修正奇異值組來重新建立修正線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣； 使用總最小二乘法來確定所述修正線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣的特征多項(xiàng)式的系數(shù)； 使用所述系數(shù)來計(jì)算所述特征多項(xiàng)式的根； 根據(jù)所述根來計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的位置； 使用所述特征多項(xiàng)式的所述系數(shù)和所述根，通過最小二乘Prony方法來計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的大小。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，通過使用周期圖功率譜密度估計(jì)量來確定所述測試介質(zhì)內(nèi)的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于定位同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中的無源互調(diào)故障的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測試設(shè)備(100)使用在該設(shè)備的HPA模塊內(nèi)部產(chǎn)生的一對(duì)高功率、頻率合成、未調(diào)制的RF載波v1(t)(101)和v2(t)(102)?？梢元?dú)立地將v1(t)(101)和v2(t)(102)的功率和頻率設(shè)置為某一范圍內(nèi)的值，v1(t)、v2(t)被在該儀器內(nèi)組合然后被施加到被測裝置(DUT)的輸入。將在DUT中產(chǎn)生的PIM信號(hào)(107、108、109)組合以生成主PIM信號(hào)vIM(t)(103)。該設(shè)備還包括兩個(gè)接收器(110、111、112、113、114、115)以檢測vIM(t)(103)和vREF(t)(104)。將這些信號(hào)下變頻至455kHz。利用雙通道A/D轉(zhuǎn)換器(116、117)來將兩個(gè)455kHz波形數(shù)字化，并且計(jì)算和存儲(chǔ)數(shù)字化后的波形之間的幅度比和相位偏移。
文檔編號(hào)H04L25/00GK103119845SQ201180045456
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者格雷·戴爾佛斯, 布倫丹·豪斯菲爾德 申請(qǐng)人:凱鐳思有限公司