CN101128009A - 一种对WiMAX系统进行干扰测试的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对WiMAX系统进行干扰测试的方法，包括以下步骤：步骤S102，设定干扰源产生的干扰信号的频率范围与频率步长以及干扰信号的功率范围和功率步长；步骤S104，将终端接入系统，将干扰信号施加至WiMAX系统，设定干扰信号的当前频率和当前功率；步骤S106，在当前频率处，从当前功率开始以功率步长为单位遍历设定的干扰信号的功率范围中的所有功率，记录使终端不能接入网络时刻的干扰信号的频率和功率；以及步骤S108，自动释放并重新接入终端，重新设定干扰信号的频率，并重复步骤S106，直至遍历设定的干扰信号的频率范围中的所有频率。采用以上方法，可以使整个干扰测试简便易行，高效快捷，降低人力和设备成本，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及对WiMAX(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，全球互通微波接入)系统进行干扰测试的方法和装置，尤其涉及无线干扰信号的产生、加载以及干扰对WiMAX系统性能的影响的评估测试领域。
背景技术
WiMAX设备研发与应用过程中，经常需要模拟生成真实环境下的无线干扰信号，用于WiMAX基站与终端的设计验证、故障排除和质量保证。对于干扰测试而言，存在几个重要的环节，一是干扰信号产生；二是干扰信号的加载，三是干扰测试数据的采集和记录。传统的干扰测试方法是利用专用的信号源设备、载入仿真或者录制的干扰波形文件，再设置干扰输出的频率、功率等参数，将干扰直接加载到传输信道上，观察记录系统性能对该干扰的响应情况。这种做法存在如下问题：
1.设备昂贵，操作复杂，普通的测试人员无法开展相关的测试工作；
2.控制干扰信号很麻烦，对干扰源模型、频率、功率包括相位的设定都需要依靠手工设定完成。如果频率步长以及功率步长较小的话，测试工作量大且枯燥；
3.干扰的加载缺少控制，对上下行方向同时干扰，不一定能满足控制干扰方向做定性分析的目的；以及
4.干扰数据的采集和处理依赖手工记录和完成，耗时易错。
因此，需要一种对WiMAX系统进行干扰测试的解决方案，能够解决上述相关技术中的问题。
发明内容
为了更高效的测试不同特征的干扰对WiMAX系统性能的影响，本发明试图实现以下目的：通过测试软件灵活选择和设定干扰源信号模型，对干扰信号的重要参数频率、功率等进行自动控制、得到更加灵活的符合测试需要的干扰信号源；通过环行器、耦合器等射频器件的使用，实现对干扰加载的控制，包括上行单独加扰、下行单独加扰以及上下行混合加扰；以及开发并利用WiMAX终端软件的循环接入/释放功能和测试软件的数据记录功能完成干扰测试数据的采集和记录。
根据本发明的一个方面，提供了一种对WiMAX系统进行干扰测试的方法，包括以下步骤：步骤S102，设定干扰源产生的干扰信号的频率范围与频率步长以及干扰信号的功率范围和功率步长；步骤S104，将终端接入系统，将干扰信号施加至WiMAX系统，设定干扰信号的当前频率和当前功率；步骤S106，在当前频率处，从当前功率开始以功率步长为单位遍历设定的干扰信号的功率范围中的所有功率，记录使终端不能接入网络时刻的干扰信号的频率和功率；以及步骤S108，自动释放并重新接入终端，重新设定干扰信号的频率，并重复步骤S106，直至遍历设定的干扰信号的频率范围中的所有频率。
在步骤S102之后和步骤S104之前还包括以下步骤：在未施加干扰信号的情况下，获得保证终端接入的基站和终端的功率，并将其作为被测试系统的工作功率。
当前功率为功率范围的下限功率，以及当前频率为频率范围的下限频率。
步骤S108包括以下步骤：自动释放并重新接入终端；将干扰信号的当前频率增加一个频率步长作为新的当前频率，并将当前功率重新设定为功率范围的下限功率；以及重复步骤S106，直至遍历设定的干扰信号的频率范围中的所有频率。
将干扰信号施加至系统的步骤包括以下步骤：将干扰信号通过上行信道施加至系统、将干扰信号通过下行信道施加至系统、或将干扰信号通过上行信道和下行信道施加至系统。
根据本发明的另一个方面，提供了一种对WiMAX系统进行干扰测试的系统，包括：干扰信号发生单元，用于产生干扰信号并通过耦合单元将干扰信号发送至信号传输通道；信号传输通道，包括由两个环形器和一个衰减器构成的分离的上行信道和下行信道，用于接收干扰信号；控制单元，用于控制干扰信号发生单元产生干扰信号，并设定干扰信号的频率范围与频率步长以及干扰信号的功率范围和功率步长，在终端接入系统后，将干扰信号施加至信号传输通道，设定干扰信号的频率并调节干扰信号的功率，并记录使终端不能接入网络时刻的干扰信号的频率和功率，以及自动释放并重新接入终端。
耦合单元包括：放大器，用于将来自干扰信号发生单元的干扰信号进行放大后，通过隔离器传输至耦合器；隔离器，用于限制从WiMAX基站输入到干扰信号发生单元的功率；以及耦合器，用于将经由隔离器传送的干扰信号施加至信号传输通道。
控制单元还用于：在未施加干扰信号的情况下，获得保证使终端接入的基站和终端的功率，并将其作为被测试系统的工作功率。
控制单元还用于：将设定的频率范围的下限值设置为当前频率，并从设定的功率的范围的下限功率开始以功率步长为单位遍历所有的功率，并记录当前频率以及使终端不能接入网络时刻的干扰信号的功率；以及将干扰信号的当前频率增加一个频率步长作为新的当前频率，再次遍历的所有的功率，并记录新的当前频率和使终端不能接入网络时刻的干扰信号的功率，重复增加当前频率的操作，直至遍历设定的干扰信号的频率范围中的所有频率。
采用以上方法，可以使整个干扰测试简便易行，高效快捷，降低人力和设备成本，提高工作效率。
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。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是示出根据本发明的对WiMAX系统进行干扰测试的方法的流程图；
图2是示出根据本发明的对WiMAX系统进行干扰测试的系统的框图；
图3是示出根据本发明实施例的对WiMAX系统进行干扰测试的方法的流程图；以及
图4是示出根据本发明实施例的测试记录输出结果的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图来详细说明本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的对WiMAX系统进行干扰测试的方法的流程图。参照图1，根据本发明的对WiMAX系统进行干扰测试的方法包括以下步骤：步骤S102，设定干扰源产生的干扰信号的频率范围与频率步长以及干扰信号的功率范围和功率步长；步骤S104，将终端接入系统，将干扰信号施加至WiMAX系统，设定干扰信号的当前频率和当前功率；步骤S106，在当前频率处，从当前功率开始以功率步长为单位遍历设定的干扰信号的功率范围中的所有功率，记录使终端不能接入网络时刻的干扰信号的频率和功率；以及步骤S108，自动释放并重新接入终端，重新设定干扰信号的频率，并重复步骤S106，直至遍历设定的干扰信号的频率范围中的所有频率。
在步骤S102之后和步骤S104之前还包括以下步骤：在未施加干扰信号的情况下，获得保证终端接入的基站和终端的功率，并将其作为被测试系统的工作功率。
当前功率为功率范围的下限功率，以及当前频率为频率范围的下限频率。
步骤S108包括以下步骤：自动释放并重新接入终端；将干扰信号的当前频率增加一个频率步长作为新的当前频率，并将当前功率重新设定为功率范围的下限功率；以及重复步骤S106，直至遍历设定的干扰信号的频率范围中的所有频率。
将干扰信号施加至系统的步骤包括以下步骤：将干扰信号通过上行信道施加至系统、将干扰信号通过下行信道施加至系统、或将干扰信号通过上行信道和下行信道施加至系统。
图2是示出根据本发明的对WiMAX系统进行干扰测试的系统的框图。参照图2，根据本发明的对WiMAX系统进行干扰测试的系统200包括：干扰信号发生单元202，用于产生干扰信号并通过耦合单元204将干扰信号发送至信号传输通道；信号传输通道206，用于接收干扰信号；控制单元208，用于控制干扰信号发生单元产生干扰信号，并设定干扰信号的频率范围与频率步长以及干扰信号的功率范围和功率步长，在终端接入系统后，将干扰信号施加至信号传输通道，设定干扰信号的频率并调节干扰信号的功率，并记录使终端不能接入网络时刻的干扰信号的频率和功率，以及自动释放并重新接入终端。
耦合单元204包括：放大器，用于将来自干扰信号发生单元的干扰信号进行放大后，通过隔离器传输至耦合器；隔离器，用于限制从WiMAX基站输入到干扰信号发生单元的功率；以及耦合器，用于将经由隔离器传送的干扰信号施加至信号传输通道。
控制单元208还用于：在未施加干扰信号的情况下，获得保证使终端接入的基站和终端的功率，并将其作为被测试系统的工作功率。
控制单元208还用于：将设定的频率范围的下限值设置为当前频率，并从设定的功率的范围的下限功率开始以功率步长为单位遍历所有的功率，并记录当前频率以及使终端不能接入网络时刻的干扰信号的功率；以及将干扰信号的当前频率增加一个频率步长作为新的当前频率，再次遍历的所有的功率，并记录新的当前频率和使终端不能接入网络时刻的干扰信号的功率，重复增加当前频率的操作，直至遍历设定的干扰信号的频率范围中的所有频率。
图3是示出根据本发明实施例的对WiMAX系统进行干扰测试的方法的流程图。在该实施例中，以10M带宽、中心频点为2546Mhz，双工模式为TDD的WiMAX 802.16e系统为例，由于子信道化技术的运用，每个子信道中包含若干不同频率的子载波，要评估各种干扰信号模型对系统性能，比如接入过程以及环路时延、FTP性能等的影响，必须要进行细致的干扰测试。
在本发明的测试方法中，干扰信号的频率范围允许灵活设定，干扰信号频率可以按照设定的步长遍历所有频点。频率范围设置的前提是不超过数据采集卡器件支持的最大频率，示例实现中设置为2540Mhz到2551Mhz，步长为1Mhz，当然完全可以设置得更小，比如10Khz。
在本发明的测试方法中，干扰信号的功率范围允许灵活设定，干扰信号的功率可以按照设定的步长遍历所有功率级别。功率设置的前提是不超过测试系统的输出能力(取决于数据采集卡的输出能力，实际应用中可以根据需求采用功率放大器)。示例中设置为-90dbm到0dbm，步长为1dbm，也可以设置得更小。实际有效的干扰功率与界面设置的干扰功率之间的对应关系可以通过预先测量得到。
示例实现中对干扰信号的相位不作为重点参数予以测试，因此采取随机数值的方式产生。
该实施例的具体步骤包括：
步骤S302，设定干扰源的频率范围与步长以及功率范围与步长；
步骤S304，在无干扰加载的情况下，调整得到基站与终端功率作为后续测试的系统工作功率；
步骤S306～S312，干扰源生产干扰信号，并将干扰信号加载到信号传输通道；
步骤S314，将干扰信号设定在一个频点上，按照设定的功率步长来调节功率，并判断此时是否需要记录功率和频率；
步骤S316，如果需要记录，则记录此时的功率和频率，并顺序执行步骤S324，否则执行步骤S318；
步骤S318，如果遍历了所设定的功率范围，则执行步骤S324，否则执行步骤S322；
步骤S320，如果遍历了所有的频点，接收该流程，否则执行步骤S324；
步骤S322，将功率加上设定的功率步长，并返回执行步骤S304；
步骤S324，将频率加上设定的频率步长后，顺序执行步骤S326；以及
步骤S326，将功率回复为起始值，并返回执行步骤S304。
再次参照图2，在测试实施过程中，采用数据采集卡的I/O输出程序驱动数据采集卡的模拟信号输出，加载到测试对象上。为了防止A/D卡被WiMAX基站功率倒灌而损坏，因此在A/D卡输出端加上一个隔离器，提供20db隔离度，保证输入A/D卡的功率低于-30dbm。
上行加扰，利用一个10db耦合度的射频耦合器的方向性，将A/D卡输出的干扰信号发送到射频单元的发送通道上，耦合器提供的15db方向性以及一个60db衰减器，保证干扰信号不会对WiMAX终端产生影响。下行加扰则只是将耦合器的接入点从图2中的位置1换到位置2。对于混合加扰，则有较多选择，比如射频单元侧的输入输出点、衰减器的输入输出点，而如果需要单独控制上下行加扰，则可以同时在图2中的位置1和2加上需要的干扰源，并针对上下行干扰实施不一样的控制方式。
测试实施的时候，首先确定干扰源频率范围与步长以及干扰源功率范围与步长。一般而言，设置的步长越小，测试得到的数据越全面和准确。对于WiMAX系统而言，最佳的频率步长应该等于协议要求的最小子载波间隔。
测试实施的时候，WiMAX终端软件接入/释放循环的间隔时间需要定义得较小，而干扰信号频率与强度变化的时延参数应该大于接入时间加循环间隔时间，以确保测试过程中，在每一稳定的干扰信号条件下至少作一次接入。
测试实施的时候，首先在无干扰加载情况下，调整得到测试要求的基站与终端功率并予以记录，设定作为后续测试的系统工作功率，确保此时WiMAX终端能够成功接入网络。之后加上干扰，设定干扰频率和强度，得到导致WiMAX终端不能接入网络时刻的干扰对应的频率和强度，这样逐个记录干扰临界点的所有的频点和强度数值，绘制得到该条件下的干扰灵敏度曲线。
测试实施的时候，需要频繁利用WiMAX终端发起接入，观察接入是否成功，本发明开发并利用WiMAX终端软件的自动循环接入/释放功能，使终端的接入过程无须人工参与。测试人员只需要观察接入成功与否即可。图4示出了根据上述实施例进行测试而得到的测试输出结果的曲线图。
基于本发明，可以将包括WiMAX系统自身输出的信号波形等录制为文件，通过调用波形文件的方式来输出所需要的干扰波形，也可以得到基于幅度和相位的调制格式的任意干扰波形输出。
基于本发明，可以实现多种干扰信号模型的切换，利用测试软件对外部事件的响应以及循环实现多种干扰信号模式的在线切换。
基于本发明，并进一步改造终端软件，实现终端软件与测试软件的信息交互，可以实现干扰测试的全自动化，并可进一步形成为一个对基站的综合测试系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种对WiMAX系统进行干扰测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S102，设定干扰源产生的干扰信号的频率范围与频率步长以及所述干扰信号的功率范围和功率步长；
步骤S104，将终端接入系统，将所述干扰信号施加至所述WiMAX系统，设定所述干扰信号的当前频率和当前功率；
步骤S106，在所述当前频率处，从所述当前功率开始以所述功率步长为单位遍历设定的所述干扰信号的功率范围中的所有功率，记录使所述终端不能接入网络时刻的干扰信号的频率和功率；以及
步骤S108，自动释放并重新接入所述终端，重新设定所述干扰信号的频率，并重复所述步骤S106，直至遍历设定的所述干扰信号的所述频率范围中的所有频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S102之后和所述步骤S104之前还包括以下步骤：在未施加干扰信号的情况下，获得保证终端接入的基站和所述终端的功率，并将其作为被测试系统的工作功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前功率为所述功率范围的下限功率，以及所述当前频率为所述频率范围的下限频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S108包括以下步骤：
自动释放并重新接入所述终端；
将所述干扰信号的当前频率增加一个所述频率步长作为新的当前频率，并将所述当前功率重新设定为所述功率范围的下限功率；以及
重复所述步骤S106，直至遍历设定的所述干扰信号的所述频率范围中的所有频率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将干扰信号施加至所述系统的步骤包括以下步骤：将所述干扰信号通过上行信道施加至所述系统、将所述干扰信号通过下行信道施加至所述系统、或将所述干扰信号通过所述上行信道和所述下行信道施加至所述系统。
6.一种对WiMAX系统进行干扰测试的系统，其特征在于，包括：
干扰信号发生单元，用于产生干扰信号并通过耦合单元将所述干扰信号发送至信号传输通道；
所述信号传输通道，包括由两个环形器和一个衰减器构成的分离的上行信道和下行信道，用于接收所述干扰信号；
控制单元，用于控制所述干扰信号发生单元产生干扰信号，并设定所述干扰信号的频率范围与频率步长以及所述干扰信号的功率范围和功率步长，在终端接入系统后，将所述干扰信号施加至所述信号传输通道，设定所述干扰信号的频率并调节所述干扰信号的功率，并记录使所述终端不能接入网络时刻的干扰信号的频率和功率，以及自动释放并重新接入所述终端。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述耦合单元包括：放大器，用于将来自所述干扰信号发生单元的所述干扰信号进行放大后，通过隔离器传输至耦合器；
所述隔离器，用于限制从WiMAX基站输入到所述干扰信号发生单元的功率；以及
所述耦合器，用于将经由所述隔离器传送的干扰信号施加至所述信号传输通道。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制单元还用于：在未施加干扰信号的情况下，获得保证使终端接入的基站和所述终端的功率，并将其作为被测试系统的工作功率。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制单元还用于：
将设定的所述频率范围的下限值设置为当前频率，并从设定的所述功率的范围的下限功率开始以所述功率步长为单位遍历所述所有的功率，并记录所述当前频率以及使所述终端不能接入网络时刻的干扰信号的功率；以及
将所述干扰信号的所述当前频率增加一个所述频率步长作为新的当前频率，再次遍历所述的所有的功率，并记录所述新的当前频率和使所述终端不能接入网络时刻的干扰信号的功率，重复所述增加当前频率的操作，直至遍历设定的所述干扰信号的所述频率范围中的所有频率。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制单元将所述干扰信号施加至所述上行信道、将所述干扰信号施加至所述下行信道、或将所述干扰信号施加至所述上行信道以及所述下行信。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100616 Termination date: 20160918 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |