阅读说明：本技术 5g天线阵列信号计量方法和系统 (5G antenna array signal metering method and system ) 是由 史信荣 熊洋洋 柯进 余洪文 杨杭 于 2020-05-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了5G天线阵列信号计量方法和系统,其中,方法包括：确定5G天线阵列的阵列单元,并确定每个阵列单元的工作规律；读取并计量每个阵列单元的阵列信号；根据工作规律,确定对应阵列单元的接收信号,并依据接收信号,获得阵列单元的阵列属性；根据阵列属性,对每个阵列单元的计量结果进行优化,获得最终结果。通过确定阵列单元的工作规律以及确定该阵列单元的阵列属性,便于提高获取计量结果的准确性。(The invention provides a 5G antenna array signal metering method and a system, wherein the method comprises the following steps: determining array units of the 5G antenna array, and determining the working rule of each array unit; reading and metering an array signal of each array unit; determining a receiving signal corresponding to the array unit according to the working rule, and obtaining the array attribute of the array unit according to the receiving signal; and optimizing the metering result of each array unit according to the array attribute to obtain a final result. By determining the working rule of the array unit and determining the array attribute of the array unit, the accuracy of obtaining the metering result is improved conveniently.)

5G天线阵列信号计量方法和系统

技术领域

本发明涉及无线电技术领域，特别涉及一种5G天线阵列信号计量方法和系统。

背景技术

单一天线的方向性是有限的，为适合各种场合的应用，将工作在同一频率的两个或两个以上的单个天线，按照一定的要求进行馈电和空间排列构成天线阵列。其中，通常一般会基于天线阵列获得各种计量参数，如：信号功率、电波辐射等参数，但是在获取各参数过程中，一般获取的参数是基于4G天线阵列获取的，但是，由于5G天线阵列会拥有更多的信号信息，在获取过程中为了保证获取信号的准确性，因此，本发明提出了一种5G天线阵列信号计量方法和系统。

发明内容

本发明提供5G天线阵列信号计量方法和系统，用以通过确定阵列单元的工作规律以及确定该阵列单元的阵列属性，便于提高获取计量结果的准确性。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，包括：

确定5G天线阵列的阵列单元，并确定每个阵列单元的工作规律；

读取并计量每个阵列单元的阵列信号；

根据所述工作规律，确定对应阵列单元的接收信号，并依据所述接收信号，获得所述阵列单元的阵列属性；

根据阵列属性，对每个阵列单元的计量结果进行优化，获得最终结果。

优选地，确定5G天线阵列的阵列单元，并确定每个阵列单元的工作规律的步骤包括：

统计所述5G天线的第一单元；

从所述第一单元中选取第二单元，其中，所述第二单元是指所述5G天线阵列中正常工作的单元；

从阵列数据库中，调取与所述第二单元相关的工作规律，并将所述工作规律配置到所述第二单元；

其中，所述第二单元为所述阵列单元。

优选地，读取并计量每个阵列单元的阵列信号的步骤包括：

确定每个所述阵列单元的辐射方向和辐射范围；

根据所述辐射方向和辐射范围，对应接收每个所述阵列单元的阵列信号；

对接收的阵列信号进行感应读取，并对感应读取结果进行预处理，获得所述阵列信号的读取结果，其中，所述读取结果中包括：所述阵列单元的第一相位和第一幅度；

向每个所述阵列单元发送校准指令，并控制所述阵列单元进行校准处理，其中，在对每个阵列单元进行校准处理的过程中，获取每个所述阵列单元的相集和幅度集；

基于所述第一相位和相位集确定同个阵列单元的相位差，同时，基于时间戳和所述第一幅度和幅度集确定同个阵列单元的幅度差；

基于差值数据库，从获得的所有所述相位差和幅度差中，筛选合格的合格相位和合格幅度对对应的所述读取结果进行校准处理，获得计量结果。

优选地，筛选合格的合格相位和合格幅度的步骤包括：

确定每个所述阵列单元对应的第一相位与对应相位列表的相位差，并将对应的第一相位、第二相位以及第一相位与第二相位的相位差输入到相位筛选模型中进行匹配验证，当所述第一相位、第二相位以及第一相位与第二相位的相位差的相位匹配值高于第一匹配值时，则筛选出所述第二相位，其中，筛选出的第二相位为合格相位；

确定每个所述阵列单元对应的第一幅度与对应幅度列表的幅度差，并将对应的第一幅度、第二幅度以及第一幅度与第二幅度的幅度差输入到幅度筛选模型中进行匹配验证，当所述第一幅度、第二幅度以及第一幅度与第二幅度的幅度差的幅度匹配值高于第二匹配值时，则筛选出所述第二幅度，其中，筛选出的第二幅度为合格幅度；

其中，所述相位集中包括若干个相位列表，且每个相位列表代表一个阵列单元的不同相位；

所述幅度集中包括若干个幅度列表，且每个幅度列表代表一个阵列单元的不同幅度。

优选地，还包括：

确定每个所述阵列单元的初相位，且所述初相位是基于所述阵列单元的发射天线和工作频率确定的；

当所述5G天线阵列的不同的所述阵列单元的电磁波相遇时，确定所述阵列单元的时间相位；

根据所述5G天线阵列的与阵列单元一一对应的发射天线所处的当前位置，确定每个发射天线发出的电磁波传输到同一接收区域所走的空间路径，并根据所述空间路径确定对应的所述阵列单元的空间相位；

根据所述空间相位确定相位叠加区域，通过相位叠加区域对所述阵列单元的当前位置进行微调整；

并基于对所述阵列单元的微调整，获取微调整结果，并根据所述微调整结果对对应的所述计量结果进行微修正。

优选地，根据所述工作规律，确定对应阵列单元的接收信号，并依据所述接收信号，获得所述阵列单元的阵列属性的步骤包括：

基于时间戳，依次记录所述阵列单元在预设时间段内接收到的电磁信号，确定所述预设时间段内，每个帧点对应的电磁波，并根据所述电磁波，确定对应帧点的电磁幅度；

确定所述预设时间段内，所述电磁幅度的变化规律，将所述变化规律导入电磁数据库中，获取所述变化规律的变化属性；

获取下一时间段内关于所述阵列单元的电磁信号，并获得相关的变化属性；

对获得的所有变化属性进行综合处理，确定所述阵列单元的阵列属性。

优选地，读取并计量每个阵列单元的阵列信号之前，还包括：对每个阵列单元进行校验，所述校验步骤包括：

将所述阵列单元置于预设工作频率范围内，并将所述阵列单元定位于便于测量所述阵列单元的电磁相位和幅度的磁场中；

在所述预设工作频率范围以及所述便于测量相位和幅度的磁场中，向所述阵列单元进行n组激励，并实时记录所述阵列单元的n组激励分别对应的接收信号f1＝{f1i,i＝1,2,3,...,n}和发射信号f2＝{f2i,i＝1,2,3,...,n}；

其中，f1i表示第i组激励对应的接收信号，f2i表示第i组激励对应的发射信号；

且f1i＝{f1ij，j＝1,2,3,...,m}，f1ij表示第i组第j次激励对应的接收信号，f2i＝{f2ij，j＝1,2,3,...,m}，f2ij表示第i组第j次激励对应的发射信号；

根据接收的nm个所述接收信号和反射信号，估计每组中的相邻激励对应的所述阵列单元的m-1个第一共振频率；

确定每组中的m-1个第一共振频率的综合频率z，并根据所述综合频率z，确定相邻每组激励对应的所述阵列单元的n-1个第二共振频率；

确定第二共振频率与相邻的综合频率之间的偏移变量；

根据所述偏移变量，实现对所述阵列单元的校验；

当所述第二共振频率相邻两侧都存在综合频率时，判断左右偏移变量是否都在预设范围内，若是，校验合格；

否则，校验不合格，并进行报警警示；

当所述第二共振频率的只有左侧存在综合频率时，判断对应的偏移变量是否都在预设范围内，若是，校验合格；

否则，获取所述综合频率的做侧综合频率进行偏移量的比较；

当所述第二共振频率的只有右侧存在综合频率时，判断对应的偏移变量是否都在预设范围内，若是，校验合格；

否则，获取所述综合频率的右侧综合频率进行偏移量的比较。

本发明提供一种5G天线阵列信号计量系统，包括：

确定模块，用于确定5G天线阵列的阵列单元，并确定每个阵列单元的工作规律；

计量模块，用于读取并计量所述确定模块确定的每个阵列单元的阵列信号；

第一获取模块，用于根据所述确定模块确定的所述工作规律，确定对应阵列单元的接收信号，并依据所述接收信号，获得所述阵列单元的阵列属性；

第二获取模块，用于根据所述第一获取模块获取的阵列属性，对每个阵列单元的计量结果进行优化，获得最终结果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明5G天线阵列信号计量方法的流程图；

图2为本发明5G天线阵列信号计量系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，如图1所示，包括：

步骤1：确定5G天线阵列的阵列单元，并确定每个阵列单元的工作规律；

步骤2：读取并计量每个阵列单元的阵列信号；

步骤3：根据所述工作规律，确定对应阵列单元的接收信号，并依据所述接收信号，获得所述阵列单元的阵列属性；

步骤4：根据阵列属性，对每个阵列单元的计量结果进行优化，获得最终结果。

该实施例中，天线的辐射电磁场是组成该天线阵列的各单元辐射场的总和(矢量和)。由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整，这就使阵列天线具有各种不同的功能，这些功能是单个天线无法实现的。如最简单的二元天线阵，把功率P馈给一个阵列单元时，在天线最大辐射方向足够远的A点产生场强E0,当把同样的功率馈给等幅同相二元天线阵时，每个阵列单元得到一半功率。

该实施例中，由于每个阵列单元所具备的电磁覆盖范围不同，且对应的辐射场不同，因此，可以根据每个阵列单元的工作情况，确定该阵列单元的工作规律，如，该阵列单元的电磁覆盖范围可以作为该工作规律中的一项参数；

该实施例中，读取并计量每个阵列单元的阵列信号，可以是依据传感计量器，来对该阵列单元的信号进行接收，并读取和计量；

其中，阵列信号可以是接收的空间信号，且空间信号是具有灵活的波束控制、高的信号增益、极强的干扰抑制等参数；

该实施例中，接收信号，可以是阵列单元接收的电磁强度、电磁干扰等信号，且根据该信号，确定阵列属性，如抗干扰强等属性；

该实施例中，通过阵列属性，对计量的阵列信号进行优化，由于阵列信号中存在抑制参数，如果通过抗干扰强该属性，对一直参数进行优化，比如，该阵列单元的原先抗干扰强度为a1，对应的抗干扰强该属性为a2，此时，通过a2对a1进行优化，如在a1的基础上，并依据a2，对a1进行优化，如下：

其中，a表示优化后的抗干扰强度，

表示平均强度；Δ(a1)表示与a1相关的天线调整函数。

上述技术方案的有益效果是：通过确定阵列单元的工作规律以及确定该阵列单元的阵列属性，便于提高获取计量结果的准确性。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，确定5G天线阵列的阵列单元，并确定每个阵列单元的工作规律的步骤包括：

统计所述5G天线的第一单元；

从所述第一单元中选取第二单元，其中，所述第二单元是指所述5G天线阵列中正常工作的单元；

从阵列数据库中，调取与所述第二单元相关的工作规律，并将所述工作规律配置到所述第二单元；

其中，所述第二单元为所述阵列单元。

上述技术方案的有益效果是：通过确定第一单元和第二单元，便于有效的向正常工作的单元配置工作规律，为后续获取准确的计量结果，提供数据基础。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，读取并计量每个阵列单元的阵列信号的步骤包括：

确定每个所述阵列单元的辐射方向和辐射范围；

根据所述辐射方向和辐射范围，对应接收每个所述阵列单元的阵列信号；

对接收的阵列信号进行感应读取，并对感应读取结果进行预处理，获得所述阵列信号的读取结果，其中，所述读取结果中包括：所述阵列单元的第一相位和第一幅度；

向每个所述阵列单元发送校准指令，并控制所述阵列单元进行校准处理，其中，在对每个阵列单元进行校准处理的过程中，获取每个所述阵列单元的相集和幅度集；

基于所述第一相位和相位集确定同个阵列单元的相位差，同时，基于时间戳和所述第一幅度和幅度集确定同个阵列单元的幅度差；

基于差值数据库，从获得的所有所述相位差和幅度差中，筛选合格的合格相位和合格幅度对对应的所述读取结果进行校准处理，获得计量结果。

该实施例中，对感应读取结果进行预处理，例如，如果接收到的阵列信号为波动图，此时，通过对波动图进行模数转换，获得数字结果，其数字结果即为读取结果，且获取的第一相位和第一幅度为数学数值。

该实施例中，通过发送校准指令，如信号发生器根据待发的校准指令的参数产生单频信号，经过数模转换后，由校准指令发射天线发送出去。校准指令的参数包括信号的类型、幅度和频率等，且在发送校准指令后，利用阵列单元接收各路信号，模数转换后得到数字信号，为后续获取合格幅度和相位提供数据基础。

该实施例中，获取合格幅度和相位，是为了提高计量效率。

上述技术方案的有益效果是：通过确定阵列单元的辐射范围和辐射方向，便于接收阵列信号，通过校准指令，便于筛选合格的相位和幅度，进而通过校准处理，获得计量结果，提高其的准确性。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，筛选合格的合格相位和合格幅度的步骤包括：

确定每个所述阵列单元对应的第一相位与对应相位列表的相位差，并将对应的第一相位、第二相位以及第一相位与第二相位的相位差输入到相位筛选模型中进行匹配验证，当所述第一相位、第二相位以及第一相位与第二相位的相位差的相位匹配值高于第一匹配值时，则筛选出所述第二相位，其中，筛选出的第二相位为合格相位；

确定每个所述阵列单元对应的第一幅度与对应幅度列表的幅度差，并将对应的第一幅度、第二幅度以及第一幅度与第二幅度的幅度差输入到幅度筛选模型中进行匹配验证，当所述第一幅度、第二幅度以及第一幅度与第二幅度的幅度差的幅度匹配值高于第二匹配值时，则筛选出所述第二幅度，其中，筛选出的第二幅度为合格幅度；

其中，所述相位集中包括若干个相位列表，且每个相位列表代表一个阵列单元的不同相位；

所述幅度集中包括若干个幅度列表，且每个幅度列表代表一个阵列单元的不同幅度。

该实施例中，第一相位、第二相位以及第一相位与第二相位的相位差进行匹配验证，是针对的同个阵列单元在不同校准指令获得第二相位以及相位差的匹配验证；

第一幅度、第二幅度以及第一幅度与第二幅度的幅度差进行匹配验证，是针对的同个阵列单元在不同校准指令获得第二幅度以及幅度差的匹配验证。

该实施例中，第一匹配值和第二匹配值是可以调整的，且取值范围在90％及其以上。

上述技术方案的有益效果是：通过相位筛选模型进行匹配验证，便于筛选出合格相位，通过幅度筛选模型进行匹配验证，便于筛选出合格幅度。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，还包括：

确定每个所述阵列单元的初相位，且所述初相位是基于所述阵列单元的发射天线和工作频率确定的；

当所述5G天线阵列的不同的所述阵列单元的电磁波相遇时，确定所述阵列单元的时间相位；

根据所述5G天线阵列的与阵列单元一一对应的发射天线所处的当前位置，确定每个发射天线发出的电磁波传输到同一接收区域所走的空间路径，并根据所述空间路径确定对应的所述阵列单元的空间相位；

根据所述空间相位确定相位叠加区域，通过相位叠加区域对所述阵列单元的当前位置进行微调整；

并基于对所述阵列单元的微调整，获取微调整结果，并根据所述微调整结果对对应的所述计量结果进行微修正。

该实施例中，例如，阵列单元1、2、3，其中，1的相位为[0，90°]，2的相位为[80°，120°]，3的相位为[120°，180°]，此时，1和2的重叠空间相位为[80°，90°]，获得相位叠加区域，此时，可以对1的位置进行调整，使得其的相位成为[-10°，80°]，提高其覆盖范围，同时，降低叠加区域因为获取同个数据时，带来的信号的干扰。

上述技术方案的有益效果是：通过确定空间相位以及相位叠加区域，便于对阵列单元的当前位置进行微调整，提高获取计量结果的准确性。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，根据所述工作规律，确定对应阵列单元的接收信号，并依据所述接收信号，获得所述阵列单元的阵列属性的步骤包括：

基于时间戳，依次记录所述阵列单元在预设时间段内接收到的电磁信号，确定所述预设时间段内，每个帧点对应的电磁波，并根据所述电磁波，确定对应帧点的电磁幅度；

确定所述预设时间段内，所述电磁幅度的变化规律，将所述变化规律导入电磁数据库中，获取所述变化规律的变化属性；

获取下一时间段内关于所述阵列单元的电磁信号，并获得相关的变化属性；

对获得的所有变化属性进行综合处理，确定所述阵列单元的阵列属性。

上述技术方案的有益效果是：通过确定帧点的电磁波，可以更加精细的确定电磁波的变化规律，通过对变化属性进行综合处理，便于获得阵列属性，提高获取阵列单元的属性的有效性。

本发明提出一种5G天线阵列信号计量方法，读取并计量每个阵列单元的阵列信号之前，还包括：对每个阵列单元进行校验，所述校验步骤包括：

将所述阵列单元置于预设工作频率范围内，并将所述阵列单元定位于便于测量所述阵列单元的电磁相位和幅度的磁场中；

在所述预设工作频率范围以及所述便于测量相位和幅度的磁场中，向所述阵列单元进行n组激励，并实时记录所述阵列单元的n组激励分别对应的接收信号f1＝{f1i,i＝1,2,3,...,n}和发射信号f2＝{f2i,i＝1,2,3,...,n}；

其中，f1i表示第i组激励对应的接收信号，f2i表示第i组激励对应的发射信号；

且f1i＝{f1ij，j＝1,2,3,...,m}，f1ij表示第i组第j次激励对应的接收信号，f2i＝{f2ij，j＝1,2,3,...,m}，f2ij表示第i组第j次激励对应的发射信号；

根据接收的nm个所述接收信号和反射信号，估计每组中的相邻激励对应的所述阵列单元的m-1个第一共振频率；

确定每组中的m-1个第一共振频率的综合频率z，并根据所述综合频率z，确定相邻每组激励对应的所述阵列单元的n-1个第二共振频率；

确定第二共振频率与相邻的综合频率之间的偏移变量；

根据所述偏移变量，实现对所述阵列单元的校验；

当所述第二共振频率相邻两侧都存在综合频率时，判断左右偏移变量是否都在预设范围内，若是，校验合格；

否则，校验不合格，并进行报警警示；

当所述第二共振频率的只有左侧存在综合频率时，判断对应的偏移变量是否都在预设范围内，若是，校验合格；

否则，获取所述综合频率的做侧综合频率进行偏移量的比较；

当所述第二共振频率的只有右侧存在综合频率时，判断对应的偏移变量是否都在预设范围内，若是，校验合格；

否则，获取所述综合频率的右侧综合频率进行偏移量的比较。

该实施例中，阵列单元的个数是与该5G天线相关联；

其中，综合频率z,如下：

其中，D1表示针对接收信号的频率函数，D2表示针对发射信号的频率函数。

该实施例中，偏移变量可以是第二共振频率与相邻的综合频率的频率之差，且预设范围可以为[-0.5，0.7]。

上述技术方案的有益效果是：通过向阵列单元发送激励，获取阵列单元基于激励下的接收信号和发射信号，通过获取更多的信号数据，为后续确定共振频率提供数据基础，通过确定组间的共振频率、每组的综合频率以及确定组与组之间的第二共振频率，可以有效的确定偏移变量，进而根据偏移变量实现校验。

本发明提供一种5G天线阵列信号计量系统，如图2所示，包括：

确定模块，用于确定5G天线阵列的阵列单元，并确定每个阵列单元的工作规律；

计量模块，用于读取并计量所述确定模块确定的每个阵列单元的阵列信号；

第一获取模块，用于根据所述确定模块确定的所述工作规律，确定对应阵列单元的接收信号，并依据所述接收信号，获得所述阵列单元的阵列属性；

第二获取模块，用于根据所述第一获取模块获取的阵列属性，对每个阵列单元的计量结果进行优化，获得最终结果。

上述技术方案的有益效果是：通过确定阵列单元的工作规律以及确定该阵列单元的阵列属性，便于提高获取计量结果的准确性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。