CN101247613B - 用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法和系统 - Google Patents

用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于蜂窝网络的无线传播模型测试方法，包括以下步骤：选择测试站址安装接收测试设备；发射设备按测试路线移动，移动时发射测试信号；接收测试设备接收测试信号，并检测接收信号的强度，以及基于发射设备与接收测试设备建立的时间同步，得到沿测试路线的场强测试数据。本发明还提供了一种用于蜂窝网络的无线传播模型测试系统。本发明提高了对蜂窝网络覆盖区域的无线信号传播模型校正的测试效率。

Description

用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法和系统
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法和系统。
背景技术
蜂窝组网是无线通讯最常见的组网方式，三扇区基站构成的蜂窝网络拓扑结构如图1所示。由于网络拓扑结构酷似蜂巢结构，因此得名蜂窝网。图1中圆圈1示意三扇区基站的位置，箭头2表示每个扇区的朝向，蜂窝网中每个六边形蜂窝单元3表示一个基站收发信机的覆盖范围，称为小区(cell)。在该区域中的终端站可以与基站建立无线通讯链路。多个收发信机组成网络，实现一片区域的连续覆盖，为用户终端站提供无所不在的无线通讯服务。
传统的网络规划流程如图2所示。无线网络规划始于用户需求202，包括设计容量，覆盖范围及覆盖率，网络性能KPI指标。明确设计需求以后进入无线网络设计需求分析204，包括覆盖区域覆盖半径预测和用户容量分布分析。覆盖区域容量分布则是根据网络覆盖区域用户发展的潜力，确定设备配置及小区覆盖半径的大小。综合网络覆盖与用户分布两方面因素，在地图上完成网络拓扑结构原始设计206。
基于网络拓扑结构原始设计，在实际覆盖环境中选择合适的基站站址的过程称为站点勘察208。在站点勘查过程中可能同时实施工程勘察，与业主商讨站址租赁等相关事宜。由于种种因素的制约，实际可用站址不一定与设计站址完全一致。但是经过站点勘查，基本明确了哪些地点具备建设基站的必要条件。因此在站址选定后，有必要通过网络仿真210验证是否满足网络设计需求212。如果满足设计需求，则输出网络设计，进入网络工程施工阶段214；否则在仿真平台上调整站点参数，找到合适的站点位置、天线挂高等，重新到现场勘查更合适的站址。网络仿真采用的无线信号传播模型可以是业内标准的统计模型，也可以采用校正后的模型。
传统的小区覆盖预测基于无线信号传播模型，典型的传播模型包括Hata，Cost231等。为了提高小区覆盖预测精度，通常需要针对典型的地形地貌环境实施传播模型校正。模型校正工作可以在图2所示流程中步骤210以前的任何位置实施，其工作过程如图3所示。步骤302针对某个城市环境，选取3～5个典型区域，在典型区域选择典型站点。典型站点可以选择一个，也可以选择多个。步骤304在典型的站点高度架设连续波发射机，以固定功率发射。车载连续波接收机在典型区域内移动，测量接收场强(步骤304)。步骤306收集足够多的测试数据以后(可以将多个地形地貌相似的测试站点的数据合并，也可以对该区域增加一次性测试数据量等)，对测试数据实施预处理(步骤308)，包括对重复路线上的测试数据作平均处理，剔出距测试站点过近或过远的数据，合并同一类典型区域中多个测试点的测试数据等等。步骤310应用模型校正工具对传播模型的参数进行修正，使其覆盖预测更接近该类典型覆盖区域的实际无线传播模型。若干典型区域的无线传播模型形成模型库，供无线网络仿真使用(步骤312)。
传统的传播模型校正方法针对典型的地形、地貌，通过选择典型站址(通常需要选择多个测试站址，以便测试数据覆盖各种地形、地貌和站址高度)，收集足够多的场强测试数据，校正无线传播模型。
从提高模型精度角度考虑，选择的测试站址越多，测试数据收集越充分，模型校正效果越好(模型中多个参数均得到校正，各种地貌对应参数都得到校正)。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：测试无线信号场强时，需要在测试区域的每个测试点依次实施发射设备安装、针对每个站点的覆盖区域依次作无线信号接收场强测试；测试n个站点，就需要n次设备安装和测试，这导致工作量较大。
发明内容
本发明旨在提供一种无线传播模型测试方法和系统，能够解决上述现有技术中在测试区域的每个测试点重复进行发射设备安装和接收场强测试所导致工作量较大的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种用于蜂窝网络的无线信号传播模型校正测试方法，包括以下步骤：选择测试站址安装接收测试设备；发射设备按测试路线移动，移动时发射测试信号；以及接收测试设备接收测试信号，并检测接收信号的强度；根据发射设备与接收测试设备之间建立的时间同步，得到沿测试路线的场强测试数据。
在本发明的实施例中，还提供了一种用于蜂窝网络的无线信号场强测试系统，包括：发射设备，用于按测试路线移动，移动时发射测试信号；以及接收测试设备，用于被安装于选择的测试站址，接收测试信号，并检测接收信号的强度，基于发射设备与接收测试设备之间的时间同步，得到沿测试路线的场强测试数据。
本发明上述实施例的用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法和系统因为通过发射设备按测试路线移动发射测试信号，在所有测试站点安装接收测试设备，一次性完成多个站点的测试；代替了在测试区域的每个测试点依次安装发射测试设备，然后针对每个站点重复进行接收信号场强测试。解决了现有技术安装、测试工作量较大的问题，进而提高了场强测试效率。
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示出了蜂窝无线通讯网络的示意图；
图2示出了传统无线网络规划的流程图；
图3示出了传统传模校正的流程图；
图4示出了根据本发明实施例的用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法的流程图；
图5示出了根据本发明优选实施例的用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法的流程图；
图6示出了根据本发明实施例的用于蜂窝网络的无线信号场强测试系统的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图4示出了根据本发明实施例的用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法的流程图，包括以下步骤：
步骤S10，选择测试站址安装接收测试设备；
步骤S20，发射设备按测试路线移动，移动时发射测试信号；
步骤S30，接收测试设备接收测试信号，并检测接收信号的强度；以及
步骤S40，基于发射设备与接收测试设备之间建立的时间同步，以得到沿测试路线的场强测试数据。
上述实施例的用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法因为通过发射设备按测试路线移动发射测试信号，在所有测试站点安装接收测试设备，一次性完成多个站点的测试；代替了在测试区域的每个测试点依次安装发射测试设备，然后针对每个站点重复进行接收信号场强测试。解决了现有技术安装、测试工作量较大的问题，进而提高了场强测试效率。
通常，可以将发射设备安装于机动车中，这样发射设备可以很容易地沿着测试路线边移动，边发射信号。
优选地，步骤S10具体包括：在一类或多类区域选择多个测试站址，以及在多个测试站址选择典型的高度安装接收测试设备，在每个测试站点可以安装一个或多个接收测试设备，分别朝向一个或多个方向。
典型站点选择原则为业内人士所公知，包括尽可能使测试路线覆盖各种地物，各种地形和各种可能的天线挂高等。上述优选的实施例通过选择多类区域、多个测试站址的典型高度朝向多个方向安装接收测试设备，可以使接收设备更好地接收测试信号，避免了现场复杂环境对测试精度的不利影响。
优选地，步骤S20具体包括：上述发射设备不限于一个。
同时多个发射设备沿测试路线移动，可以有效地缩短测试时间，提高测试效率。
优选地，步骤S30还包括：多个接收测试设备同时检测测试信号，并测试接收信号场强。
优选地，步骤S40还包括：根据发射设备与接收测试设备之间建立的时间同步，以及沿测试路线的地形地貌特征，选择性合并场强测试数据；以及根据场强测试数据进行无线传播模型校正，形成至少一种环境下的无线传播模型。
上述优选的实施例通过选择性合并场强测试数据校正无线传播模型，可以更好地利用测试区域较典型的测试数据，进而提高无线传播模型校正的精度。
图5示出了根据本发明优选实施例的用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法的流程图，具体包括：
步骤502针对某个城市环境，选取3～5个典型区域，包括：密集城区、普通城区、郊区、开阔地等等。业内对典型地形地貌有多种类似定义，但不完全统一。并且对同类地貌特征的定义容易产生不同的理解。本发明不关注由于典型区域定义模糊而引入的模型校正和规划仿真偏差。步骤502在每个典型区域选择多个典型站点。典型站点选择原则为业内人士所公知，包括尽可能使测试路线覆盖各种地物，各种地形和各种可能的天线挂高等。
步骤504在典型的站点和可选挂高架设连续波接收机(CW接收机)，连续波接收机内含GPS接收模块。车载连续波发射机(CW发射机)按设定路线在典型区域内移动，以固定功率和设定的频点发射；连续波发射机内含GPS接收模块。所有CW接收机测量接收场强，记录测量时间；CW发射机不限于1台，CW发射机发射测试信号的同时记录发射时间和在测试路线上的定位信息。可以通过设定不同的频点区分多个发射机，使多个发射机在不同的、有一定重叠的区域中并行测试。也可以通过划分相互不重叠区域，使不同的CW发射机可以采用相同的频率完成不同区域的测试等等。
步骤506移动发射机发射CW，按测试路线实施测试。
步骤508收集所有测试站址的测试数据和发射机的时间、定位信息，根据同步时间确定测试数据与测试路线之间的映射关系。
步骤508对归类后的测试数据实施预处理，包括对重复路线上的测试数据作平均处理，剔出距测试站点过近或过远的数据，合并同一类典型区域中多个测试点的测试数据等等。
步骤510应用模型校正工具对传播模型的参数进行校正，使其覆盖预测更接近该类典型覆盖区域的实际无线传播模型。
步骤512将若干典型区域的无线传播模型归入模型库，供无线网络仿真使用。
本实施例仅是根据发明方法给出的一种实施例。本专利方法实现方式还有多种变形。例如，移动发射机发射的信号不仅限于连续波信号，还可能是伪随机码扩频信号等等。再例如，本实施例采用GPS系统提供同步时间，也可以采用其他方式建立发射机与接收机之间的同步，相关技术为业内所公知。类似变形都属于本发明的保护范围。
图6示出了根据本发明实施例的用于蜂窝网络的无线信号场强测试系统的示意图，包括：
发射设备10，用于按测试路线移动，移动时发射测试信号；以及
接收测试设备20，用于被安装于选择的测试站址，接收测试信号，并检测接收信号的强度，根据发射机与接收机之间建立的同步时间，得到沿测试路线的场强测试数据。
上述实施例的用于蜂窝网络的无线信号场强测试系统因为通过发射设备按测试路线移动发射测试信号，在所有测试站点安装接收测试设备，一次性完成多个站点的测试；代替了在测试区域的每个测试点依次安装发射测试设备，然后针对每个站点重复进行接收信号场强测试。解决了现有技术安装、测试工作量较大的问题，进而提高了场强测试效率。
优选地，接收测试设备包括：接收模块，用于接收所述测试信号；测试模块，用于测试所述接收信号的强度；以及时钟同步模块，用于与发射设备建立时间同步。例如，时钟同步模块可以是GPS接收模块，用于获取同步时间。
优选地，发射设备不限于一台。发射设备包括：发射模块，用于发射测试信号；以及时钟同步模块，用于建立与接收测试设备之间的时钟同步；定位模块，用于记录测试路线的定位信息。例如，时钟同步模块可以是GPS模块，用于获取同步时间，记录测试路线定位信息。同时多个发射设备沿测试路线移动，可以有效地缩短测试时间，提高测试效率。
优选地，接收测试设备包括一台或多台接收测试设备，其被安装于在一类或多类区域中选择的多个测试站址的典型高度，并分别朝向一个或多个方向。上述优选的实施例通过选择多类区域、多个测试站址的典型高度朝向多个方向安装接收测试设备，可以使接收设备更好地接收测试信号，避免了现场复杂环境对测试精度的不利影响。
优选地，上述无线信号场强测试系统，还包括模型分析装置，用于分析场强测试数据以得到关于测试路线的区域的无线传播模型，其包括：合并模块，用于根据沿测试路线的地形地貌特征，选择性合并场强测试数据；以及校正模块，用于采用场强测试数据进行无线传播模型校正以形成一种或多种环境下的无线传播模型。
上述优选的实施例通过模型分析装置可以更好地利用测试区域较典型的测试数据，进而提高无线传播模型校正的精度。
本发明上述实施例的用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法和系统因为通过发射设备按测试路线移动发射测试信号，在所有测试站点安装接收测试设备，一次性完成多个站点的测试；代替了在测试区域的每个测试点依次安装发射测试设备，然后针对每个站点重复进行接收信号场强测试。解决了现有技术安装、测试工作量较大的问题，进而提高了场强测试效率。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
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)

1.一种用于蜂窝网络的无线信号传播模型测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
选择测试站址安装接收测试设备；
发射设备按测试路线移动，移动时发射测试信号；
所述接收测试设备接收所述测试信号，并检测接收信号的强度；以及
基于所述发射设备与所述接收测试设备建立的时间同步，得到沿所述测试路线的场强测试数据。
2.根据权利要求1所述的无线信号传播模型测试方法，其特征在于，选择测试站址安装接收测试设备具体包括：
在至少一类区域选择至少一个测试站址。
3.根据权利要求1所述的无线信号传播模型测试方法，其特征在于，选择测试站址安装接收测试设备具体包括：
在所述测试站址选择至少一个高度安装至少一个所述接收测试设备，至少一个所述接收测试设备分别朝向至少一个方向。
4.根据权利要求1所述的无线信号传播模型测试方法，其特征在于，所述发射设备包括至少一台。
5.根据权利要求1所述的无线信号传播模型测试方法，其特征在于，还包括：
根据沿所述测试路线的地形地貌特征，选择性合并所述场强测试数据；以及
根据所述场强测试数据进行无线传播模型校正，形成至少一种环境下的无线传播模型。
6.一种用于蜂窝网络的无线信号场强测试系统，其特征在于，具体包括：
发射设备，用于按测试路线移动，移动时发射测试信号；以及
接收测试设备，用于被安装于选择的测试站址，接收所述测试信号，并检测接收信号的强度；以及根据所述发射设备与所述接收测试设备建立的时间同步，得到沿所述测试路线的场强测试数据。
7.根据权利要求6所述的无线信号场强测试系统，其特征在于，所述接收测试设备包括：
接收模块，用于接收所述测试信号；
测试模块，用于测试接收信号的强度；以及
时钟同步模块，用于与所述发射设备建立时间同步。
8.根据权利要求6所述的无线信号场强测试系统，其特征在于，所述接收测试设备包括至少一台，其被安装于在至少一类区域中选择的至少一个测试站址的至少一个高度，并分别朝向至少一个方向。
9.根据权利要求6所述的无线信号场强测试系统，其特征在于，所述发射设备包括至少一台，所述发射设备包括：
发射模块，用于移动时发射所述测试信号；
时钟同步模块，用于建立与所述接收测试设备之间的时钟同步；
定位模块，用于记录所述测试路线的定位信息。
10.根据权利要求6所述的无线信号场强测试系统，其特征在于，还包括模型分析装置，用于分析所述场强测试数据以得到关于所述测试路线的区域的无线传播模型，其包括：
合并模块，用于根据沿所述测试路线的地形地貌特征，选择性合并所述场强测试数据；以及
校正模块，用于采用所述场强测试数据进行无线传播模型校正以形成至少一种环境下的无线传播模型。
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