SCDMA智能天线校准原理与工程问题汇总

1、SCDMA无线市话系统维护经验与指导手册（基站）北京信威通信技术股份有限公司Beiji ng Xi nWei Telecom Tech no logy Co., LT目 录第一章智能天线1第二章 SCDMA智能天线校准原理22.1 SCDMA智能天线校准目的 222SCDMA智能天线校准原理及过程 22.2.1 发射校准原理及过程 22.2.2 接收校准原理及过程 42.3校准数据中关键参数的应用 62.3.1 校准的关键参数72.3.2 关键参数的调整8第三章 工程实现中发现的主要问题及解决办法 103.1 校准不正常 103.1.1 通道被封103.1.2 校不出来113.2 底噪偏高14

2、附录：校准数据中各个数据项的含义 17图表索引图1-1发射功率校准信号流向图 3图1-2发射功率校准处理流程 4图1-3接收功率校准信号流向图 5图1-4接收功率校准处理流程 6图1-5基站发射信号频谱包络示意图 7图3-1TR板上基带信号测试点 14图3-2接收基带信号波形 15图3-3接收基带信号的根均方值 15SCDM智能天线校准原理与常见问题的解决方法摘要：本文针对工程现场智能天线工作过程中出现的校准问题和底噪不正常的问题 讲解了 SCDMA智能天线校准的工作原理， 列出了工程现场出现的主要问题并给出了一 些解决方法，主要目的是为工程人员和售后服务在现场解决问题提供指导。关键词：智能天

3、线、校准、线损、电调衰减器声明：本文档适用于带塔放的自动校准基站，对不带塔放的自动校准基站只是个别 参数有调整，原理上是一样的。仪器仪表设备：便携式驻波仪（频谱仪）、示波器、2-8功分器第一章智能天线智能天线原名自适应天线阵列（ AAA , Adaptive Antenna Array ）。最初的智能天线 技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信、定位、军事方面等，用来完成空间滤波和定位。 智能天线是基于空间信号叠加的原理使波束叠加，在空间形成一定指向的波束的天线技术，使用智能天线可以达到减小干扰，用小的发射功率实现大覆盖范围的目的。智能天线的布阵方式一般有直线阵、圆阵和平面阵，阵元间距1/2波长（

4、若阵元间距过大会使接收信号彼此相关程度降低，太小则会在方向图形成不必要的栅瓣，故一般 取半波长）。智能天线采用数字信号处理技术判断用户信号到达方向（即 DOA估计）， 并在此方向形成天线主波束，它根据用户信号的不同空间传输方向提供不同的信道，等同于有线传输时的线缆，从而可以有效的抑制干扰。智能天线通过调节各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的天线方向图，从而抑制干扰，提高信噪比。它可自动测出用户方向，并将波束指向用户，从而实现波束随着 用户走。它可提高天线增益，减少信号发射功率，延长电池寿命，减小用户设备的体积。 或在不增加发射功率的前提下，大大增加基站的覆盖范围。广义地说，智能天线是一种 天

5、线和传播环境与用户和基站的最佳空间匹配通信。第二章 SCDMA智能天线校准原理2.1 SCDMA智能天线校准目的智能天线利用相干信号在空间的叠加可以达到增大发射功率和接收增益的目的， SCDMA天线校准的目的就是保证各天线单元的信号在天线口满足相干条件，具体说就 是各天线单元发射通道要满足在天线口的发射信号同功率、同相位，接收通道满足等增 益条件，同时估算接收射频通道间的相位偏差。2.2 SCDMA智能天线校准原理及过程SCDMA智能天线的校准分发射校准和接收校准，它们又分别包括功率校准和相位 校准。SCDMA TDD时序的一帧为10ms,分成5ms的接收和5ms的发射，分别称之为 接收时隙和

6、发射时隙。2.2.1发射校准原理及过程发射校准在5ms的发射时隙进行，这时TR板和塔放TPA的收发开关都处于发射状SCDMA天线阵发射校准的信号关系如图1-1所示，做发射校准时，MDM产生恒定功率SCDMA数字信号，这些数字信号经TR板上的D/A变换器变成模拟信号tx_cal_signal，该信号的功率也是恒定的 （因为数字信号是恒定的），功率记为PT,发射 校准信号经TR板上的电调衰减器放大（增益为 TG1）,再经过TR板跳线（）、基站 口短跳线（）、防雷滤波器、射频电缆（）、固定增益的塔放TPA （增益为TG2，一 般为20-22dB）、2.5米跳线（）送到天线，经过天线功分器耦合到第9根

7、馈线（），从第9根馈线经防雷滤波器、基站口短跳线（八 频综板短跳线（）馈给频综板SYN , SYN板根据接收到的信号的功率给 MDM板返回GAIN值，MDM板用这个GAIN值调 整电调衰减器的增益，直到在某种条件下SYN板收到的发射校准信号的功率满足特定的指标要求或异常结束。Cable Loss图1-1发射功率校准信号流向图(1)发射功率校准首先讨论功率校准，做功率校准是8个通道分别进行的，也就是说一路校完之后再 校下一路，功率校准过程中只有一个射频通道发射信号，其它7个通道关闭；进入频综板信号的功率估算：Psynr=( PT+TG1-CL1+TG2)-(Lsp+CL2)公式 1其中，Psyn

8、r是SYN板收到的信号的功率，TG1是TR板上发射通道电调衰减器的 增益，CL1是馈线的电缆损耗(包括四段馈线的所有损耗)，TG2是TPA的发射通道增益，Lsp是天线功分器的损耗，CL2是第9根馈线的电缆损耗(包括三 段的损耗)。(Lsp+CL2 )就是真实的 Cable Loss,( PT+TG1-CL1+TG2 )是天线口信号的功率； 发射校准的目的就是通过调整TG1，使天线口的发射功率达到基站设置的功率，即(PT+TG1-CL1+TG2)=TX POWER，也就是说，当 SYN板收到信号的功率 Psynr满足Psynr=TX POWER -Cable Loss时，证明这时该通道在天线口的

9、发射功率达到了系统的指标TX POWER。校准时，网管设置校准参数 TX POWER和Cable Loss, SYN板计算所收到的信号 的功率Psynr,并将该功率与(TX POWER ) - (Cable Loss)比较，若满足(TX POWER ) - (Cable Loss) -1 Psynr( TX POWER ) - (Cable Loss) +1 公式 2 则校准完成，该通道发射功率达到系统设计要求，这时SYN返回给MDM的GAIN就是 TX GAIN 。发射功率校准的流程如图1-2所示。图1-2发射功率校准处理流程（2）发射相位校准功率校准完成后，8个通道同时发送SCDMA信号，

10、信号的流向与做功率校准时完全相同，SYN板收到后做解扩计算，解出8个射频通道的符号，从这些符号就可以获得 各个射频通道的相位。2.2.2接收校准原理及过程接收校准在5ms的接收时隙进行，这时TR板和塔放TPA的收发开关都处于接收状SCDMA天线阵接收校准的信号流程如图1-3所示，做接收校准时，SYN发射SCDMA信号，其功率要求满足在天线口处的功率等于 -100dBm，接收校准信号从第 9 根馈线经天线功分器耦合到 8根天线，8根天线上耦合过来的接收校准信号经 2.5米跳 线（）、固定增益的塔放 TPA （增益为RG2, 般为10-12dB）、射频电缆（）、防 雷滤波器、基站口短跳线（）、再经

11、过TR板跳线（）进入 TR板。接收功率校准在TR板上经过下变频得到基带信号，基带信号再经过电调衰减器放大（增益为RG1）,然后经过A/D变换得到基带数字信号， MDM板上的DSP接收这些数字信号做解扩处理，并把解扩后的数据发给 SYN板，SYN板根据这些数据计算它们的功率，这些功率就是8个射频通道的接收功率，接收校准的要求就是 8个射频通道基带信号的功 率满足预先设计的指标。SYN板根据计算出的功率给 MDM返回8个RF通道的GAIN值，MDM用GAIN值分别去控制8个电调衰减器的增益，直到在某一个GAIN值时该通道的功率满足条件为止。从图3可以计算各点的信号功率：Psyn t = -100+

12、( Lsp+CL2)公式3Pmdmr = -100 +( RG1-CL1+RG2)公式 4其中，Psynt是SYN板发出来的的信号的功率，Pmdmr是MDM收到的信号的功率，校准的手段就是通过 GAIN值调整电调衰减器的增益 RG1使公式5成立。Pmdmr = -100 +( RG1-CL1+RG2)=设计值公式 5Cable Loss图1-3接收功率校准信号流向图接收校准的流程如图1-4所示。图1-3接收功率校准处理流程（1）接收相位校准接收相位校准的方法基本与发射相位校准的方法相同，只是这时是SYN板发校准信号，MDM接收，MDM将解出来的符号发给 SYN，SYN根据这些符号计算各个射频

13、通道的接收相位。2.3校准数据中关键参数的应用用频谱仪可以观察 SCDMA TDD发射信号的频谱包络，把频谱仪的中心频率设置 为需要观察的频点对应的频率， 如0号频点的中心频率为1785.25MHz，SPAN设置为0， RBW设置为10kHz，扫描时间设为50ms左右，就可以观察到下面的发射信号的频谱包 络，其中TX表示5ms发射时隙，RX表示5ms接收时隙，这有助于理解校准参数。同步头ACC、VCC/ tn. n,TXRX图1-4基站发射信号频谱包络示意图2.3.1校准的关键参数（1）TX POWER各射频通道发射信号功率， 该功率是发射信号包络中同步头的功率，该功率为在天 线口测量的发射功

14、率，也就是天线功分器入口处的发射信号功率。（2）Cable Loss馈线损耗，包括从天线功分器开始到SYN板之间的线缆、接头、防雷滤波器和天线功分器的损耗的和，即（Lsp+CL2 ）。（3）SYNC SCALE发射信号包络中，同步头的相对幅度。校准时，基站默认的 SYNC SCALE为0.9567，也就是说，如果网管设置的 SYNC SCALE等于0.9567时，各个发射通道发射的同步头功率等于 TX POWER ;如果网管设 置的SYNC SCALE不等于0.9567,而是X，则发射信号的功率将与 TX POWER相差20*lg （ X/0.9567）dB例如，当 SYNC SCALE设置为

15、1.3333时，真正发出去的同步头功率为（TXPOWER+2.88） dBm。（4）ACC SCALE发射信号包络中，ACC的相对功率。ACC指接入码道，它比同步头低20*lg（SYNC SCALE/ACC SCALE ） dB。（5）VCC SCALE各业务码道发射信号的相对功率。(6) DELTA常数，用来调整接收增益。232关键参数的调整（1）TX POWER基站各个射频通道的发射功率可以根据需要设置，但有如下一些限制：不大于31，因为塔放线性放大区最大为31dBm （个别塔放可以输出 33dBm）,如果太大，塔放将工作在非线性区，虽然发射功率上去了，但信号质量下降了； 射频板最大输出为

16、25dBm （个别可以输出27dBm），如果8个通道的馈线损耗 比较大，虽然塔放有20-22dB的增益，如果线缆损耗太大，即使射频板达到了 最大输出，在天线口功率仍然达不到TX POWER所要求的值。（2）Cable Loss从校准的原理看，Cable Loss直接影响校准的准确性，若设置的Cable Loss大于真实的Cable Loss，对发射校准，在某个 GAIN时，天线口的功率为 PT1，这时若真实的 线损为CL1 ,设置的线损为CL2= A +CL1 ,则SYN板收到的校准信号功率为 PT1-CL1 , 但SYN并不知道真实的线损，它按照设置的线损CL2来判决公式2是否成立，即它是按

17、照公式6来判决。TX POWER -CL2 -1 Psynf=PT1-CL1 PT1-CL2+1公式 6因为CL1VCL2，所以在PT1 TX POWER时，公式6就可以满足，也就是说这时 候天线口的发射功率将小于 TX POWER，大约偏低A,这时候得到的TX GAIN值偏小。 同样的道理，这时候的 RX GAIN也偏小，从网管上看上行功率也小一些。因此，若设置的 Cable Loss大于真实的 Cable Loss,校准得到的 TX GAIN和RX GAIN偏小，基站的发射功率将小于设置的 TX POWER，上行功率也略小于-110dBm; 反之，若设置的 Cable Loss大于真实的C

18、able Loss，校准得到的 TX GAIN 和RX GAIN 偏大，基站的发射功率将大于设置的 TX POWER，上行功率也略大于-110dBm。（3）DELTA这是一个常数，主要目的是用来调整基站的底噪，网管设置的DELTA值将同时加在TX POWER和Cable Loss上，从公式2和公式5可以看出，DELTA并不影响发射校 准，它只影响接收校准， 正的DELTA将减小RX GAIN ,负的DELTA将增大RX GAIN。需要注意的是上面三个参数的设置要满足下面的条件：32 Cable Loss+ DELTA 52-30 TX POWER-Cable Loss 0 （SYN版本为 3.

19、2.10 ）或-38 TX POWER-Cable Loss 婪a f汐W吟：煩2“站幽舸s* y e. Ti”I-j SI*图3-1 TR板上基带信号测试点图3-2接收基带信号波形图3-3接收基带信号的根均方值另外在宝鸡现场发现有个别基站的 TR板存在类似充电的现象，只要断电或将 4块 TR板重新插拔一遍就正常了，这个现象比较难以解释，需要仔细研究其原因，目前没 有更好的解决办法，注意 TR板重新插拔后需要复位 MDM板或基站，不复位重新加载 一下校准数据也可以，因为TR板重新插拔后，电跳衰减器的增益 TG1、RG1就没有了，需要重新设置它们，上述操作的目的就是设置TG1、RG1。如果基站的底噪偏高，首先判定是否是基站本身的问题，首先断开天馈，基站单独 工作，如果底噪依然偏高，贝【J是基站本身的问题，排除宝鸡现场出现的这种问题外，更 换好的TR板或SYN板应该可以解决问题；如果基站本身没有问题，则应该是有干扰， 干扰没有很好的办法解决，只能改变频点或使用窄带滤波器或使用抗1800干扰的防雷滤波器。附录：校准数据中各个数据项的含义CAL VERSION0:无自动校准功能，使用老频综板基站的校准数据1、2 :带自动