CN102448097A - 一种对等外场测试环境的构建方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对等外场测试环境的构建方法和装置,该方法包括:分别获取第一外场、第二外场的环境参数,所述第二外场为对所述第一外场进行等比例缩小后的外场;基于所述第一外场中的任一位置的接收信号的平均功率与所述第二外场中的对应位置的接收信号的平均功率相等的原则,根据所述第一外场的环境参数、所述第二外场的环境参数和所述第一外场和所述第二外场的小区半径之间的比值,确定所述第一外场的构建参数与所述第二外场的构建参数之间的对应关系。通过使用本发明,缩小了实验外场的小区半径,解决了外场测试和研究中的环境构建的难题,并且能够方便地控制和研究实验外场环境中的移动终端的各种外场性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别是涉及一种对等外场测试环境的构建方法和装置。
背景技术
在现有的移动通信系统中,外场测试和研究通常是在现网环境或者实验网环境下完成的。在现网环境下进行外场测试时,现网环境规模足够满足外出测试和研究的要求,但需要保证不影响现网的正常运行;而对于实验网环境而言,为了测试和研究具有一定规模的网络的性能,需要根据场地环境,建立10-20个实际大小的外场小区,因此需要提供相当大的场地和环境来进行部署。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在如下问题:
在现网环境下进行外场测试时,新技术研究和配置环境受到限制,可能影响现网运行。在实验网环境下进行外场测试时,需要相当大的场地进行部署,构建难度和成本非常大,而且实验场的范围较大,受外界环境的干扰较大,对于测试来说,恶劣的网络环境将使测试结果产生不可估量的误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对等外场测试环境的构建方法和装置,用以解决外场测试和研究中的环境构建的问题,为此,本发明采用如下技术方案:
本发明提供了一种对等外场测试环境的构建方法,包括:
分别获取第一外场、第二外场的环境参数,所述第二外场为对所述第一外场进行等比例缩小后的外场;
基于所述第一外场中的任一位置的接收信号的平均功率与所述第二外场中的对应位置的接收信号的平均功率相等的原则,根据所述第一外场的环境参数、所述第二外场的环境参数和所述第一外场和所述第二外场的小区半径之间的比值,确定所述第一外场的构建参数与所述第二外场的构建参数之间的对应关系。
本发明还提供了应用于所述的方法构建的对等外场测试环境的终端测试方法,包括:
确定第一外场的构建参数;
根据所述第一外场的构建参数,以及所述第一外场的构建参数与第二外场的构建参数之间的对应关系,确定所述第二外场中的基站的发射功率;
按照所述发射功率与所述终端通信。
本发明还提供了一种对等外场测试环境的构建装置,包括:
获取模块,用于分别获取第一外场、第二外场的环境参数,所述第二外场为对所述第一外场进行等比例缩小后的外场;
关系确定模块,用于基于所述第一外场中的任一位置的接收信号的平均功率与所述第二外场中的对应位置的接收信号的平均功率相等的原则,根据所述获取模块获取的所述第一外场的环境参数、所述第二外场的环境参数和所述第一外场和所述第二外场的小区半径之间的比值,确定所述对应第一外场的构建参数与所述第二外场的构建参数之间的关系。
本发明还提供了一种应用于所述的方法构建的对等外场测试环境的基站,其特征在于,包括:
参数确定模块,用于确定第一外场的构建参数;
存储模块,用于存储所述第一外场的构建参数与第二外场的构建参数之间的对应关系;
功率确定模块,用于根据所述第一外场的构建参数,以及所述存储模块存储的对应关系,确定所述第二外场中的基站的发射功率;
通信模块,用于按照所述功率确定模块确定的发射功率与所述终端通信。
本发明的上述实施例采用原始外场与对等外场之间的映射方法,通过将对等外场的基站发射功率、终端位置和终端速度分别配置为原始外场的基站功率、终端位置和终端速度的对应值,使得原始外场与对等外场之间在小区对等位置上具有相同的信号衰落水平,缩小了实验外场的小区半径,解决了外场测试和研究中的环境构建的难题,并且能够方便地控制和研究实验外场环境中的移动终端的各种外场性能指标。
附图说明
图1为本发明实施例中的对等外场测试环境的构建方法流程图;
图2为本发明实施例中的对等外场测试环境的构建装置结构示意图;
图3为本发明实施例中的基站的结构示意图。
具体实施方式
为了避免影响现网运行,通常在实验网环境下进行外场测试。进一步地,为了降低外界环境对实验网环境的干扰,相对于现有的大规模实验环境,可以在一个较小的区域内,构建同样数量和复杂的小区,建立对等缩小的无线网络环境,以便研究复杂的外场问题。
缩小的无线网络环境会带来小区中无线信道的变化,以及外场环境参数的变化。其中,外场环境参数可以包括路径损耗参数,无线信道的变化可以采用无线信道传播模型来刻画,该无线传播路径损耗模型反映了电波传播特性,描述了接收无线信号的强弱和接收机与发射机距离之间的关系。其中,常用的无线传播路径损耗模型包括大尺度传播路径损耗模型,该模型给出了本地接收信号的平均功率和发射机与接收机之间距离的关系,其中,本地接收信号的平均功率随发射机与接收机间距的增大呈对数递减,如公式1所示。
其中,Pr(d)为终端的本地接收信号的平均功率,d为终端与基站之间的距离,d0为参考位置与基站之间的距离,Pr(d0)为参考位置的本地接收信号的平均功率,n为路径衰减参数。
具体地,大尺度的阴影传播模型还可以通过公式2表示:
其中,Pr(d)dBm为终端的本地接收信号的平均对数功率,d为终端与基站之间的距离,d0为参考位置与基站之间的距离,Pr(d0)dBm为参考位置的本地接收信号的平均对数功率,n为路径衰减参数。公式2的前两项反映了路径损耗,即接收信号的平均功率随距离的变化情况;公式2的第三项为阴影效果,反映了接收信号的平均功率在均值附近的随机性变化,即在对数功率(dB)上呈现高斯分布,上述阴影效果是由于在传播路径上可能存在的各种类型的障碍物所形成。
假设对等外场与原始外场的小区半径的比值为α,且0<α≤1,α为对等网络的放缩因子,即在一个更小的面积上构建与原始外场对等的外场环境,该对等外场的面积为原始外场的面积的α2,对等外场中的每一个对应点上的接收信号的平均功率与原始外场中的对应点的接收信号的平均功率一致。
在确定对等外场与原始外场的环境参数以及对等外场与原始外场的小区半径的比值,可以进一步推导出对等外场与原始外场的构建参数之间的对应关系,其中,构建参数可以包括基站发射功率、终端位置和终端速度。
由于在对等外场与原始外场中,参考位置(与基站之间的距离为d0的位置)的接收信号的平均功率的表达式都是基于自由空间的,均与基站的发射功率存在等比例关系;而对等外场中与基站之间的距离为d0的位置的接收信号的平均功率,对等于原始外场中与基站之间的距离为d0/α的位置的接收信号的平均功率,根据公式1可以得到,对等外场中与基站之间的距离为d0的位置的接收信号的平均功率为原始外场中与基站之间的距离为d0的位置的接收信号的平均功率的αn倍,因此,对等外场的基站发射功率与原始外场的基站发射功率的关系为:
P′t=αnPt........................[3]
其中,P′t为对等外场的基站发射功率,Pt为原始外场的基站发射功率,α为对等外场的小区半径与原始外场的小区半径之间的比值,n为原始外场中的路径衰减参数。
假设对等外场与原始外场具有相同分布的随机变量Xμ,即对等外场与原始外场中的接收信号的平均功率在均值附近的随机性变化相同,在后续的推导过程中不予考虑。由于对等外场与原始外场中的参考位置与基站之间的距离均为d0,且对等外场中的参考位置的本地接收信号的平均功率是原始外场中的参考位置的本地接收信号的平均功率的αn倍,因此,根据公式2和公式3可以得到,在路径衰减参数为n′的对等外场的无线链路中,接收信号的平均功率为:
其中,为对等外场中的终端的本地接收信号的平均对数功率,d为对等外场中的终端与基站之间的距离,d0为参考位置与基站之间的距离,P′r(d0)dBm为原始外场中的参考位置的本地接收信号的平均对数功率,n为实际外场中的路径衰减参数,n′为对等外场中的路径衰减参数,α为对等外场的小区半径与原始外场的小区半径之间的比值。
由于对等外场与原始外场中具有对应关系的位置的接收信号的平均功率相等,因此,公式2和公式4的取值相等,可以得到:
从而得到原始外场的终端位置与对等外场的终端位置之间的对应关系,如下所示:
进一步地,由公式6可以推导出原始外场的终端速度与对等外场的终端速度之间的对应关系,如下所示:
当n=n′时,公式7可以简化为v′=αv。
本发明实施例从信道模型出发推导出对等外场与原始外场的构建参数之间的对应关系,并根据该对应关系提出了缩小的对等外场测试环境的构建方法,该方法包括:获取原始外场的构建参数与对等外场的构建参数之间的对应关系;根据原始外场的构建参数和上述对应关系,确定对等外场的构建参数,从而能够在对等缩小的移动通信网络中研究外场问题和进行外场测试,使得规模外场的研究更加方便。
下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,为本发明实施例中的对等外场测试环境的构建方法流程图,包括以下步骤:
步骤101,分别获取原始外场、对等外场的环境参数。
其中,对等外场可以为对原始外场进行等比例缩小后的外场,环境参数可以包括路径损耗参数。原始外场的路径损耗参数可以通过以下路测方式获得:在原始外场中,获取终端与基站之间的距离,以及该距离对应的接收信号的平均功率,并根据原始外场的小区覆盖半径选取参考位置;根据终端与基站之间的距离、该距离对应的接收信号的平均功率、参考位置上的接收信号的平均功率,以及参考位置与基站之间的距离,确定原始外场的路径损耗参数。相应地,对等外场的路径损耗参数也可以通过类似的路测方式获得。
在获取原始外场的路径损耗参数的过程中,可以实时记录终端位置,计算得到终端与基站之间的距离,实时测量与终端位置相关的接收信号的功率。当外场小区为扇形小区时,对扇形区域内与基站等距离的圆周上的接收信号的功率取平均值,得到与终端位置对应的接收信号的平均功率;当外场小区不是扇形小区时,对与基站等距离的圆周上的接收信号的功率取平均值,得到与终端位置对应的接收信号的平均功率。根据上述接收信号的平均功率,可以得到接收信号的平均功率与终端和基站的间距d之间的关系曲线;根据小区的覆盖半径,可以选取合适的参考位置,并得到该参考位置与基站之间的距离d0。根据公式2,通过拟合算法可以得到接近拟合曲线的路径衰减参数n。相应地,在对等外场中,也可以通过类似的方法得到对等外场的路径衰减参数n′。其中,对等外场中的参考位置与基站之间的距离可以与原始外场中的参考位置与基站之间的距离相等。
此外,对于扇形小区而言,可以针对每个扇区分别确定路径衰减参数,并对同一个小区中的不同路径下的衰减参数取平均值,作为整个小区的路径衰减参数。
步骤102,根据原始外场的环境参数、对等外场的环境参数和对等外场的小区半径与原始外场的小区半径之间的的比值,确定原始外场的构建参数与对等外场的构建参数之间的对应关系。
其中,构建参数之间的对应关系,包括原始外场和对等外场中的基站发射功率之间的对应关系、终端位置之间的对应关系和终端速度之间的对应关系。原始外场的基站发射功率与对等外场的基站发射功率之间的对应关系,可以如公式3所示;原始外场的终端位置与对等外场的终端位置之间的对应关系,可以如公式6所示;原始外场的终端速度与对等外场的终端速度之间的对应关系,可以如公式7所示。
步骤103,根据原始外场的构建参数和原始外场的构建参数与对等外场的构建参数之间的对应关系,确定对等外场的构建参数。
具体地,当确定原始外场的基站发射功率、终端位置和终端速度,可以通过公式3、公式6和公式7分别确定对等外场的基站发射功率、终端位置和终端速度,从而构建对等外场的测试环境。其中,基站发射功率的对应关系信息可存储在对等外场的基站中,以便该基站按照该对应关系确定自身的发射功率。
此外,在通过本发明实施例构建的对等外场测试环境中,还可以确定原始外场的构建参数;根据原始外场的构建参数,以及原始外场的构建参数与对等外场的构建参数之间的对应关系,确定对等外场中的基站的发射功率,并按照该发射功率与该终端通信。例如,在对等外场中进行测试时,根据原始外场的构建参数与对等外场的构建参数之间的对应关系,可以在对等外场中模拟出原始外场的测试条件,包括终端的移动(如移动速度和位置)和基站的发射功率,从而在使终端按照该测试条件进行移动时,使对等外场中的基站按照该测试条件下的基站发射功率与该终端进行通信,从而在对等外场中模拟原始外场真实的测试环境和条件。
本发明的实施例包括以下优点,因为采用了原始外场与对等外场之间的映射方法,通过将对等外场的基站发射功率、终端位置和终端速度分别配置为原始外场的基站功率、终端位置和终端速度的对应值,使得原始外场与对等外场之间在小区对等位置上具有相同的信号衰落水平,缩小了实验外场的小区半径,解决了外场测试和研究中的环境构建的难题,并且能够方便地控制和研究实验外场环境中的移动终端的各种外场性能指标。当然,实施本发明的实施例的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
根据上述实施方式中提供的对等外场测试环境的构建方法,本发明实施例还提供了应用上述对等外场测试环境的构建方法的装置。
如图2所示,为本发明实施例中的对等外场测试环境的构建装置结构示意图,包括:
获取模块210,用于分别获取第一外场、第二外场的环境参数。
其中,第二外场为对第一外场进行等比例缩小后的外场。
具体地,上述获取模块210可以在第一外场中,测量与基站距离相同的各个位置上的接收信号的功率,并计算上述各个位置上的接收信号的平均功率,以及测量参考位置上的接收信号的功率;利用大尺度无线传播路径损耗模型,根据计算出的接收信号的平均功率和对应的测量位置与基站之间的距离、参考位置上的接收信号的功率,以及参考位置与基站之间的距离,确定出第一外场的路径损耗参数。上述获取模块210还可以在第二外场中,测量与基站距离相同的各个位置上的接收信号的功率,并计算上述各个位置上的接收信号的平均功率,以及测量参考位置上的接收信号的功率;利用大尺度无线传播路径损耗模型,根据计算出的接收信号的平均功率和对应的测量位置与基站之间的距离、参考位置上的接收信号的功率,以及参考位置与基站之间的距离,确定出第二外场的路径损耗参数。
关系确定模块220,用于基于第一外场中的任一位置的接收信号的平均功率与第二外场中的对应位置的接收信号的平均功率相等的原则,根据获取模块210获取的第一外场的环境参数、第二外场的环境参数和第一外场和第二外场的小区半径之间的比值,确定对应第一外场的构建参数与第二外场的构建参数之间的关系。
相应地,本发明实施例还提供了一种基站,如图3所示,包括:
参数确定模块310,用于确定第一外场的构建参数。
存储模块320,用于存储第一外场的构建参数与第二外场的构建参数之间的对应关系。
功率确定模块330,用于根据第一外场的构建参数,以及存储模块320存储的对应关系,确定第二外场中的基站的发射功率。
通信模块340,用于按照功率确定模块330确定的发射功率与终端通信。
需要说明的是,本发明实施例中的第一外场可以为原始外场,第二外场可以为对等外场。
本发明的实施例包括以下优点,因为采用了原始外场与对等外场之间的映射方法,通过将对等外场的基站发射功率、终端位置和终端速度分别配置为原始外场的基站功率、终端位置和终端速度的对应值,使得原始外场与对等外场之间在小区对等位置上具有相同的信号衰落水平,缩小了实验外场的小区半径,解决了外场测试和研究中的环境构建的难题,并且能够方便地控制和研究实验外场环境中的移动终端的各种外场性能指标。当然,实施本发明的实施例的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种对等外场测试环境的构建方法,其特征在于,包括:
分别获取第一外场、第二外场的环境参数,所述第二外场为对所述第一外场进行等比例缩小后的外场;
基于所述第一外场中的任一位置的接收信号的平均功率与所述第二外场中的对应位置的接收信号的平均功率相等的原则,根据所述第一外场的环境参数、所述第二外场的环境参数和所述第一外场和所述第二外场的小区半径之间的比值,确定所述第一外场的构建参数与所述第二外场的构建参数之间的对应关系。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述环境参数包括路径损耗参数;
所述获取第一外场的环境参数,包括:
在所述第一外场中,测量与基站距离相同的各个位置上的接收信号的功率,并计算所述各个位置上的接收信号的平均功率,以及测量参考位置上的接收信号的功率;
利用大尺度无线传播路径损耗模型,根据计算出的接收信号的平均功率和对应的测量位置与基站之间的距离、所述参考位置上的接收信号的功率,以及所述参考位置与所述基站之间的距离,确定出所述第一外场的路径损耗参数;
所述获取第二外场的环境参数,包括:
在所述第二外场中,测量与基站距离相同的各个位置上的接收信号的功率,并计算所述各个位置上的接收信号的平均功率,以及测量参考位置上的接收信号的功率;
利用大尺度无线传播路径损耗模型,根据计算出的接收信号的平均功率和对应的测量位置与基站之间的距离、所述参考位置上的接收信号的功率,以及所述参考位置与所述基站之间的距离,确定出所述第二外场的路径损耗参数。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述构建参数之间的对应关系,包括第一外场和第二外场中的基站发射功率之间的对应关系、终端位置之间的对应关系和终端速度之间的对应关系中的至少一项。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一外场的基站发射功率与所述第二外场的基站发射功率之间的对应关系为:
P′t=αnPt
其中,P′t为所述第二外场的基站发射功率,Pt为所述第一外场的基站发射功率,α为所述第二外场的小区半径与所述第一外场的小区半径之间的比值,n为所述第一外场中的路径衰减参数。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一外场的终端位置与所述第二外场的终端位置之间的对应关系为:
其中,d′为所述第二外场中的终端与基站之间的距离,d为所述第一外场中的终端与基站之间的距离,d0为参考位置与基站之间的距离,α为所述第二外场的小区半径与所述第一外场的小区半径之间的比值,n为所述第一外场中的路径衰减参数,n′为所述第一外场中的路径衰减参数。
6.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一外场的终端速度与所述第二外场的终端速度之间的对应关系为:
其中,v′为所述第二外场中的终端速度,v为所述第一外场中的终端与基站之间的距离,d0为参考位置与基站之间的距离,α为所述第二外场的小区半径与所述第一外场的小区半径之间的比值,n为所述第一外场中的路径衰减参数,n′为所述第一外场中的路径衰减参数。
7.一种应用于如权利要求1至6任一项所述的方法构建的对等外场测试环境的终端测试方法,其特征在于,包括:
确定第一外场的构建参数;
根据所述第一外场的构建参数,以及所述第一外场的构建参数与第二外场的构建参数之间的对应关系,确定所述第二外场中的基站的发射功率;
按照所述发射功率与所述终端通信。
8.一种对等外场测试环境的构建装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于分别获取第一外场、第二外场的环境参数,所述第二外场为对所述第一外场进行等比例缩小后的外场;
关系确定模块,用于基于所述第一外场中的任一位置的接收信号的平均功率与所述第二外场中的对应位置的接收信号的平均功率相等的原则,根据所述获取模块获取的所述第一外场的环境参数、所述第二外场的环境参数和所述第一外场和所述第二外场的小区半径之间的比值,确定所述对应第一外场的构建参数与所述第二外场的构建参数之间的关系。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述环境参数包括路径损耗参数;
所述获取模块,具体用于在所述第一外场中,测量与基站距离相同的各个位置上的接收信号的功率,并计算所述各个位置上的接收信号的平均功率,以及测量参考位置上的接收信号的功率;利用大尺度无线传播路径损耗模型,根据计算出的接收信号的平均功率和对应的测量位置与基站之间的距离、所述参考位置上的接收信号的功率,以及所述参考位置与所述基站之间的距离,确定出所述第一外场的路径损耗参数;
在所述第二外场中,测量与基站距离相同的各个位置上的接收信号的功率,并计算所述各个位置上的接收信号的平均功率,以及测量参考位置上的接收信号的功率;利用大尺度无线传播路径损耗模型,根据计算出的接收信号的平均功率和对应的测量位置与基站之间的距离、所述参考位置上的接收信号的功率,以及所述参考位置与所述基站之间的距离,确定出所述第二外场的路径损耗参数。
10.一种应用于如权利要求1至6任一项所述的方法构建的对等外场测试环境的基站,其特征在于,包括:
参数确定模块,用于确定第一外场的构建参数;
存储模块,用于存储所述第一外场的构建参数与第二外场的构建参数之间的对应关系;
功率确定模块,用于根据所述第一外场的构建参数,以及所述存储模块存储的对应关系,确定所述第二外场中的基站的发射功率;
通信模块,用于按照所述功率确定模块确定的发射功率与所述终端通信。
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CN102448097B (zh) | 2015-03-11 |
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