CN102547828B - 一种测试移动通信网络性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试移动通信网络性能的装置及方法。方法包括：根据预先设置的测试策略生成切换指令；切换室外施主天线以及室内重发天线形成符合切换指令的测试通路；耦合测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息；封装测试信息，耦合至室外施主天线进行发送。应用本发明，可以提高设备的利用率、扩展测试功能、降低测试成本。

Description

一种测试移动通信网络性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及信号测试技术，特别涉及一种测试移动通信网络性能的装置及方法。

背景技术

直放站是移动通信网络系统中的无线电发射中继设备，在无线射频信号传输的过程中，可以增强无线射频信号功率以延伸基站覆盖范围，对基站覆盖范围进行补盲，从而保证移动通信网络系统正常的运行。

图1为现有微型直放站的结构示意图。参见图1，该微型直放站包括室外施主天线、第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器以及室内重发天线，第一双工器分别与室外施主天线、下行放大链路模块、上行放大链路模块相连，第二双工器分别与室内重发天线、下行放大链路模块、上行放大链路模块相连，在下行放大链路中，由室外施主天线从基站现有的覆盖范围中拾取信号，通过第一双工器、下行放大链路模块对拾取信号进行带通滤波、隔离以及功放等处理，然后通过第二双工器以及室内重发天线再次发射。在上行放大链路中，室内重发天线拾取覆盖范围内的移动终端的信号，以同样的工作方式通过第二双工器、上行放大链路模块进行带通滤波、隔离以及功放等处理，然后通过第一双工器以及室外施主天线再次发射，从而保证基站与移动终端正常的通信。

其中，

上行放大链路模块包括：依序连接的第一声表面波(SAW，SurfaceAcousticWave)滤波器、低噪声放大器(LNA，LowNoiseAmplifier)、第二声表面波滤波器、第一放大器(AMP，Amplifier)、第三声表面波滤波器、自动电平控制器(ALC，AutoLevelControl)、第二放大器、第四声表面波滤波器、高功率放大器(HPA，HighPowerAmplifier)以及正极与高功率放大器输出端相耦合、负极与自动电平控制器相连的检波二极管；

下行放大链路模块的电路结构与上行放大链路模块的电路结构对称，对于下行放大链路模块以及上行放大链路模块对接收信号的处理过程，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。

图2为现有微型直放站在移动通信网络系统的结构示意图。参见图2，现有移动通信网络系统包括：核心网(图中未示出)、基站、微型直放站以及移动终端，其中，

在下行方向上，基站接收来自核心网的通信信号，通过无线发送至微型直放站，微型直放站的室外施主天线从基站现有的覆盖范围中拾取信号，通过下行信号放大链路输出至重发天线，重发天线进行再次发射，移动终端，例如，手机，从微型直放站现有的覆盖范围中拾取信号，进行通信。上行方向与下行方向互为逆方向，在此不再赘述。

保障良好的移动通信网络性能一直是运营商追求的目标，因为良好的移动通信网络性能能够提升用户的业务体验，拓展用户群体，并提升运营商的业务竞争力。现有技术中，对于核心网以及基站，由于其布放数目较少，可以通过派驻专门的网络维护人员进行实时维护，从而保障其通信性能；但对于微型直放站来说，由于其布放数目众多，基于运营成本的考虑，显然不适合派驻专门的网络维护人员的方式，因而，测试并获取微型直放站侧的移动通信网络性能参数成为目前研究的重点，一方面可以维护微放站正常工作状态，另一方面，可以对大网质量进行多测试点长期监测。

图3为现有监测系统组网结构示意图。参见图3，该系统包括：监测终端、移动网络、短信中心以及网管监控平台，其中，

监测终端安装在需要监测的区域，根据网管监控平台下发的切换指令采集网络信息，例如，小区号信息、电平信息、误码率信息等，并将采集到的网络信息通过短信或移动网络的GPRS发送给短信中心，短信中心将网络信息传输至网管监控平台，由网管监控平台中的数据库服务器、采集服务器、应用服务器、GIS服务器等进行相应处理，并输出监测报表。

图4为现有监测终端结构示意图。参见图4，该监测终端由监测天线、通信天线、信号测试及通信模块、单片机控制模块以及电源模块组成。其测试流程为：

单片机控制模块根据测试计划定时发出测试命令给信号测试及通信模块，信号测试及通信模块接到测试命令后，对来自监测天线的信号进行测试获取测试信息，并将测试信息输出至单片机控制模块，单片机控制模块对测试信息进行统计整理，然后通过信号测试及通信模块、通信天线以短信或GPRS的方式发送至外部的网管监控平台。其中，测试命令可以是监测管理平台或网管监控平台通过基站发送至监测终端，也可以直接设置在监测终端中。

现有监测终端无微放站功能，实际应用中，监测终端的通信天线安装在室外移动信号较好的位置，用于和网管监控平台通信，监测天线布置在需要测试的室外或室内位置(如直放站覆盖区域)，对固定的一个测试点进行信号测试。

由上述可见，现有的测试移动通信网络性能的方法，对直放站覆盖区域采用专门的监测终端并安装到现场采集信号质量，然后通过短信或GPRS的方式将整理的测试信息传回网管监控平台进行分析统计，其缺点主要有：

一、需要专用监测终端设备，体积较大，并需要专门的工程施工和运行维护，成本高，只能用于重点区域或部分室内分布系统的测试；

二、功能单一、设备利用率低，监测终端设备只能进行一个测试点的信号测试，无覆盖功能；进一步地，测试并不需要每时每刻进行，更多的是日常抽样例测即可，使得监测测试终端设备利用率极低；

三、不能动态调整布点、且布点少，造成获取的测试信息可靠性不高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种测试移动通信网络性能的装置，提高设备的利用率、扩展测试功能、降低测试成本。

本发明的另一目的在于提出一种测试移动通信网络性能的方法，提高设备的利用率、扩展测试功能、降低测试成本。

为达到上述目的，本发明提供了一种测试移动通信网络性能的装置，该装置包括：室外施主天线、第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器、室内重发天线、第一切换开关、第二切换开关、定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块，其中，

第一切换开关，用于根据接收的切换指令，切换室外施主天线形成符合切换指令的测试通路，接收测试信息，输出至室外施主天线；

第二切换开关，用于根据接收的切换指令，切换室内重发天线形成符合切换指令的测试通路；

定向耦合器，用于耦合测试通路传输的信号，输出至监测及通信传输模块，接收监测及通信传输模块输出的测试信息以及切换指令，耦合后输出至第一切换开关；

监测及通信传输模块，用于接收数据采集及嵌入式控制模块输出的切换指令，输出至定向耦合器，接收定向耦合器输出的测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息，输出至定向耦合器；

数据采集及嵌入式控制模块，用于根据预先设置的测试策略生成切换指令，分别输出至监测及通信传输模块以及第二切换开关。

所述第一切换开关具有第一端口、第二端口以及第三端口，其中，

第一端口连接室外施主天线，第二端口与第二切换开关的第二端口相连，第三端口与第一双工器相连，如果切换指令为室外切换指令，则连通第三端口与第一端口；如果切换指令为室内切换指令，则连通第三端口与第二端口。

所述第二切换开关具有第一端口、第二端口以及第三端口，其中，

第一端口连接室内重发天线，第二端口与第一切换开关的第二端口相连，第三端口与第二双工器相连，如果切换指令为室外切换指令，则连通第三端口与第一端口；如果切换指令为室内切换指令，则连通第三端口与第二端口。

所述数据采集及嵌入式控制模块进一步用于根据预先设置的测试策略，对下行放大链路模块、和/或，上行放大链路模块执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息并输出至监测及通信传输模块。

所述上行放大链路模块包括：依序连接的第一声表面波滤波器、低噪声放大器、第二声表面波滤波器、第一放大器、第三声表面波滤波器、自动电平控制器、第二放大器、第四声表面波滤波器、高功率放大器以及正极与高功率放大器输出端相耦合、负极与自动电平控制器相连的检波二极管。

所述数据采集及嵌入式控制模块分别与低噪声放大器、第一放大器、自动增益控制器、自动电平控制器、第二放大器以及高功率放大器相连。

进一步包括电源模块以及备用电池模块，其中，

电源模块，用于为下行放大链路模块、上行放大链路模块、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块提供工作电源；

备用电池模块，用于在电源模块停止供电时，为监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块提供后备工作电源。

一种测试移动通信网络性能的方法，该方法包括：

根据预先设置的测试策略生成切换指令；

切换室外施主天线以及室内重发天线形成符合切换指令的测试通路；

耦合测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息；

封装测试信息，耦合至室外施主天线进行发送。

所述切换室外施主天线以及室内重发天线形成符合切换指令的测试通路具体包括：

如果切换指令为室外切换指令，

导通室外施主天线与第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器以及室内重发天线的第一测试通路；

导通用于耦合传输至第一双工器的下行信号的定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块的第二测试通路。

所述上行放大链路模块包括：依序连接的第一声表面波滤波器、低噪声放大器、第二声表面波滤波器、第一放大器、第三声表面波滤波器、自动电平控制器、第二放大器、第四声表面波滤波器、高功率放大器以及正极与高功率放大器输出端相耦合、负极与自动电平控制器相连的检波二极管，所述方法进一步包括：

所述数据采集及嵌入式控制模块分别与低噪声放大器、第一放大器、自动增益控制器、自动电平控制器、第二放大器以及高功率放大器相连，获取相应的移动通信网络性能测试信息。

所述切换室外施主天线以及室内重发天线形成符合切换指令的测试通路具体包括：

如果切换指令为室内切换指令，

导通室内重发天线、定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块的第三测试通路。

所述切换指令包含：室内切换指令或室外切换指令、测试开始时间信息、测试参数信息、测试频率信息、测试持续时间信息以及测试结束时间信息。

所述测试信息包括：室内信号质量测试信息、室外信号质量测试信息以及上/下行放大链路模块信号质量测试信息。

所述室外信号质量测试信息包括：位置区域码信息、小区信息、接收信号场强指示信息、误码率信息以及邻小区信息。

所述上/下行放大链路模块信号质量测试信息包括：下行功率信息、下行增益信息、上行功率信息以及上行增益信息。

由上述的技术方案可见，本发明提供的一种测试移动通信网络性能的装置及方法，装置包括：室外施主天线、第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器、室内重发天线、第一切换开关、第二切换开关、定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块，其中，第一切换开关，用于根据接收的切换指令，切换室外施主天线形成符合切换指令的测试通路，接收测试信息，输出至室外施主天线；第二切换开关，用于根据接收的切换指令，切换室内重发天线形成符合切换指令的测试通路；定向耦合器，用于耦合测试通路传输的信号，输出至监测及通信传输模块，接收监测及通信传输模块输出的测试信息以及切换指令，耦合后输出至第一切换开关；监测及通信传输模块，用于接收数据采集及嵌入式控制模块输出的切换指令，输出至定向耦合器，接收定向耦合器输出的测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息，输出至定向耦合器；数据采集及嵌入式控制模块，用于根据预先设置的测试策略生成切换指令，分别输出至监测及通信传输模块以及第二切换开关。这样，通过数据采集及嵌入式控制模块控制切换开关对室外施主天线、室内重发天线进行复用，利用设置的监测及通信传输模块监测耦合的测试通路传输的信号，从而实现室外信号、室内信号的多功能测试，扩展了测试功能，可以对室外和室内两个测试点进行测试，并具备微放站的覆盖功能；同时，在同一设备进行测试，降低了测试成本，提高了设备的利用率，可以动态调整布点，是精细化网优的有力工具。

附图说明

图1为现有微型直放站的结构示意图。

图2为现有微型直放站在移动通信网络系统的结构示意图。

图3为现有监测系统的组网结构示意图。

图4为现有监测终端结构示意图。

图5为本发明实施例的测试型微型直放站监测移动通信网络性能参数以及完成局部覆盖功能的系统结构示意图。

图6为本发明实施例测试移动通信网络性能的装置结构示意图。

图7为本发明实施例测试移动通信网络性能的装置第一工作状态示意图。

图8为本发明实施例测试移动通信网络性能的装置第二工作状态示意图。

图9为本发明实施例测试移动通信网络性能的方法流程示意图。

图10为本发明实施例测试移动通信网络性能的方法具体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

现有技术中，需要采用专门的监测终端并安装到现场采集信号，维护成本较高；而且，监测终端设备实现的测试功能单一、利用率极低。本发明实施例中，考虑利用现有网络系统普遍应用的微型直放站作为寄生载体，通过设置切换开关，将现有监测终端设备的施主天线、重发天线、监测电路以及通信单元进行电路复用，提出寄生式的室外区域以及室内弱覆盖区域测试方案，以实现监测终端设备多功能(例如，覆盖功能、测试功能)、低成本、多通道数据采集(例如，室外施主天线处、室内重发天线处信号质量及微型直放站本身工作性能指标数据采集)以及动态组网(例如，可以随着微型直放站的部署动态变化)的目的，能动态跟踪业务需求强烈的弱覆盖区域网络质量情况。

图5为本发明实施例的测试型微型直放站监测移动通信网络性能参数以及完成局部覆盖功能的系统结构示意图。参见图5，该系统包括：网络侧监测管理平台、基站以及监测终端，其中，

网络侧监测管理平台，用于根据预先设置的策略通过基站向监测终端发送测试指令，接收监测终端通过基站发送的测试参数信息，进行统计、分析，获取移动通信网络性能参数测试结果；

网络侧监测管理平台包括防火墙设备、数据库服务器、应用服务器、通信服务器以及短信网关，其中，防火墙设备、数据库服务器、应用服务器以及通信服务器执行的功能可以由一台或多台计算机来承担，短信网关可以采用工业短信模块解决，相关技术人员或维护人员可以通过防火墙设备从数据库服务器、和/或，应用服务器、和/或，通信服务器获取相应的统计分析测试结果，并根据测试结果进行相应处理，例如，如果测试结果表明网络出现故障，则进行相应维护。

监测管理平台软件采用浏览器/服务器(B/S，Browser/Server)结构，当然，实际应用中，也可以采用客户端/服务器(C/S，Client/Server)结构，较佳地，采用浏览器/服务器结构，这样，只需要在服务器上安装服务器软件，使用者无需在自己的电脑终端上安装并配置客户端软件，就可以通过浏览器使用监测管理平台，例如，通过局域网访问监测管理平台工作页面。

监测管理平台通过短信网关与监测终端以短信方式进行通信，当然，也可以采用通用分组无线业务(GPRS，GeneralPacketRadioService)方式等，较佳地，考虑到监测终端与监测管理平台间的通信频率比较低，例如，一般一天2次左右即可，需传输的数据量比较少，优先使用短信方式以节省资源，通过短信下发测试命令，收集监测终端测试获取的测试信息，进行分析、统计。

本监测终端为监测型微型直放站，除监测功能外，还具备普通微型直放站所有的功能，完成局部区域的移动信号覆盖。

监测管理平台软件功能主要有：

1、对监测终端进行管理：例如，对在用的监控终端进行登记以及日常使用、调度管理等；

2、配置并下发监测计划：例如，每天监测次数以及测试时间点信息；

3、接收测试信息，统计分析监控区域的网络质量情况：例如，收集各监测终端发回的测试信息，其中，测试信息包括导频信号强度(RSSI，RadioSignalStrengthIndicator)信息、误码率(BER，BitErrorRatio)信息、邻小区信息等，进行相应统计分析，获取移动通信网络性能参数测试结果。

监测管理平台根据长期的数据统计，分析评估监测区域的网络质量，并对异常情况给出告警信息，例如，当导频强度波动大、无主导频、误码率高等情况出现时，向相关人员发出告警信息。

监测终端，用于根据接收的网络侧监测管理平台发送的测试指令进行测试，获取测试信息，通过基站向网络侧监测管理平台发送。

监测终端由监测电路、通信单元组成。

图6为本发明实施例测试移动通信网络性能的装置结构示意图。参见图6，该装置包括：室外施主天线、第一切换开关、室内重发天线、第二切换开关、第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器、定向耦合器、监测及通信传输模块、数据采集及嵌入式控制模块，其中，

室外施主天线、室内重发天线、第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器结构与连接关系与图1相同，在此不再赘述。

第一切换开关，用于根据接收的切换指令，如果切换指令为室外切换指令，导通室外施主天线与第一双工器，如果切换指令为室内切换指令，导通室内重发天线与第一双工器以形成符合切换指令的测试通路，接收测试信息，输出至室外施主天线；

本发明实施例中，第一切换开关(SW1)具有第一端口、第二端口以及第三端口，第一端口连接室外施主天线，第二端口与第二切换开关的第二端口相连，第三端口与第一双工器相连，如果切换指令为室外切换指令，则连通第三端口与第一端口，即导通室外施主天线与第一双工器，切断室内重发天线与第一双工器的连接；如果切换指令为室内切换指令，则连通第三端口与第二端口，即导通室内重发天线与第一双工器，切断室外施主天线与第一双工器的连接。

这样，第一切换开关导通室外施主天线与第一双工器时，具有以下三项功能：

可以进行室外网络信号质量测试；同时，

监测及通信传输模块可以与外部的监测管理平台进行通信；同时，

微型直放站处于正常覆盖工作状态。

第二切换开关，用于根据接收的切换指令，如果切换指令为室外切换指令，导通室内重发天线与第二双工器；如果切换指令为室内切换指令，导通室内重发天线与第一双工器以形成符合切换指令的测试通路；

本发明实施例中，第二切换开关(SW2)与第一切换开关结构相同，具有第一端口、第二端口以及第三端口，第一端口连接室内重发天线，第二端口与第一切换开关的第二端口相连，第三端口与第二双工器相连，如果切换指令为室外切换指令，则连通第三端口与第一端口，即导通室内重发天线与第二双工器，切断室内重发天线与第一双工器的连接；如果切换指令为室内切换指令，则连通第三端口与第二端口，即导通室内重发天线与第一双工器，切断室内重发天线与第二双工器的连接。

实际应用中，数据采集及嵌入式控制模块可以通过控制线与切换开关相连，切换开关采用是电子开关，可以是晶体三极管，还可以是互补金属氧化物半导体管(MOS，MetalOxideSemiconductor)等。

定向耦合器，用于耦合测试通路传输的信号，输出至监测及通信传输模块，接收监测及通信传输模块输出的测试信息以及切换指令，耦合后输出至第一切换开关；

本发明实施例中，当切换指令为室外切换指令时，定向耦合器耦合从室外施主天线传输至第一双工器的下行信号，即测试通路传输的信号为下行信号；当切换指令为室内切换指令时，定向耦合器耦合来自室内重发天线的上、下行信号。

监测及通信传输模块，用于接收数据采集及嵌入式控制模块输出的切换指令，输出至定向耦合器，接收定向耦合器输出的测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息，输出至定向耦合器；

本发明实施例中，基于性能稳定、性价比的考虑，监测及通信传输模块可以选择GSM短信模块TC35i作为监测前端，并具有与外部监测管理平台通信的功能。该监测及通信传输模块的射频采集及输出端口，即定向耦合器可以采用1D1304型10dB定向耦合器，用于与微型直放站射频通路的合路单元，通过采用定向耦合器，可以使微型直放站主通路射频损耗小于0.25dB，监测及通信传输模块与微型直放站射频通路的隔离度大于20dB，有效保证了两者之间互不干扰，提高了测试的准确度。

数据采集及嵌入式控制模块，用于根据预先设置的测试策略生成切换指令，分别输出至监测及通信传输模块以及第二切换开关。

本发明实施例中，数据采集及嵌入式控制模块还可以进一步用于根据预先设置的测试策略，对下行放大链路模块、和/或，上行放大链路模块执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息并输出至监测及通信传输模块。

实际应用中，数据采集及嵌入式控制模块设置的测试策略也可以从监测管理平台下发的下行信号中获取。

本发明实施例中，数据采集及嵌入式控制模块，采用MSP430系列或高级精简指令计算机(ARM，AdvancedRISCMachine)7内核系列的嵌入式系统，能同时监测10个以上的内部采样信号、控制40个以上的输入输出(I/O，Input/Output)端口、控制8位以上的液晶显示，此外，还用于控制并协调微型直放站下行放大链路以及上行放大链路、室外施主天线、室内重发天线以及监测及通信传输模块协同工作，也就是说，数据采集及嵌入式控制模块一方面控制微型直放站正常工作，另外一方面，根据监测管理平台下发的或自身根据测试策略生成的切换指令，控制相关模块进行相关测试。

采样信号可以包括：微型直放站上下行放大链路的输入功率、输出功率、ALC控制电压以及设备工作电压、电流等信号。

切换指令中除携带室内切换指令或室外切换指令，还可以携带有用于测试的测试指令，测试指令可以包括：测试开始时间信息、测试参数信息、测试频率信息、测试持续时间信息以及测试结束时间信息等。第二切换开关接收切换指令后，如果为室外切换指令，在测试开始时间时，导通室内重发天线与第二双工器的电连接，进行室外信号质量测试；如果为室内切换指令，在测试开始时间时，导通室内重发天线与第一双工器的电连接，在测试结束时间到时，导通室内重发天线与第二双工器的电连接。

第一切换开关接收切换指令后，如果为室内切换指令，在测试开始时间时，导通室内重发天线与第一双工器的电连接，监测及通信传输模块进行室内信号质量测试并存储测试信息，在测试结束时间到时，导通室外施主天线与第一双工器的电连接，并在导通室外施主天线与第一双工器的电连接后，将测试信息进行输出；如果为室外切换指令，在测试开始时间时，导通室外施主天线与第一双工器的电连接(平时非测试时也为该状态)，开始测试，在测试结束时间到时，结束测试并将测试信息进行输出。

进一步地，该监测装置还可以包括电源模块以及备用电池模块，监测装置工作时，通过电源模块进行供电，为下行放大链路模块、上行放大链路模块、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块提供工作电源，备用电池模块自动充满电后处于热备用状态，当监测装置电源掉电后，备用电池模块自动切换到工作状态，给监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块供电，在监测装置发出告警后，如果在指定的时间内未恢复电源模块供电，监测装置将自动关机。

由上述可见，本发明实施例中，由于第一切换开关、第二切换开关、室外施主天线以及室内重发天线连接关系的不同，具有两种不同的工作状态。

图7为本发明实施例测试移动通信网络性能的装置第一工作状态示意图。参见图7，对应切换指令为室外切换指令的情形，第一切换开关导通室外施主天线与第一双工器的连接，同时，第二切换开关导通室内重发天线与第二双工器的连接，下行放大链路模块以及上行放大链路模块处于正常通信状态，同时，通过定向耦合器，监测及通信传输模块可以进行室外网络信号质量测试以及与外部的监测管理平台进行通信。这样，在测试时，不需要专门设置监测终端设备，而是利用现有的微型直放站，并对其进行优化设计，使其在不影响正常通信的情况下，进行测试，有效降低了工程施工和运行维护成本、提高了设备利用率。

图8为本发明实施例测试移动通信网络性能的装置第二工作状态示意图。参见图8，对应切换指令为室内切换指令的情形，室内重发天线依序通过第二切换开关、第一切换开关、定向耦合器与数据采集及嵌入式控制模块相连，下行放大链路模块以及上行放大链路模块处于关闭状态，即微型直放站不工作。这样，可以对微型直放站的覆盖区域进行监测和测试，从而也不需要专门设置监测终端设备，扩展了测试功能，大大降低了使用专门监测终端设备进行测试所需的成本。

本发明实施例中，微型直放站的室外施主天线、室内重发天线以及装置用于监测的室内监测天线(室内重发天线)、室外监测天线(室外施主天线)、通信天线(室外施主天线)采用了天线分组复用技术，即对原有微型直放站的室外施主天线、室内重发天线进行分组复用，分别作为测试装置的室内监测天线、室外监测天线以及通信天线，从而降低了监测装置的成本。

下面对本发明实施例涉及的天线功能进行说明，然后再对分组复用进行说明。

室外施主天线，安装在室外用于引入基站下行信号，下行信号从室外施主天输入下行放大链路模块，经下行放大链路模块放大后输出至室内重发天线，室内重发天线将放大后的下行信号发送至终端设备，例如，手机等；另外，室内重发天线将终端设备发给基站的上行信号输入到上行放大链路模块，上行放大链路模块将上行信号放大并输出到室外施主天线，室外施主天线将放大后的上行信号发送给基站；

室内重发天线，安装在室内，用于将经下行放大链路模块放大后的基站下行信号发送给终端设备、并将终端设备输出的上行信号引入上行放大链路模块；

室外监测天线，用于监测、接收、采集室外信号，即室外施主天线接收到的基站下行信号；

本发明实施例中，通过使用定向耦合器与室外施主天线合路复用，也就是说，室外施主天线即为本发明实施例的室外监测天线。

室内监测天线，用于监测、接收、采集室内信号，即室内重发天线接收到的发往基站的上行信号；

本发明实施例中，通过第一切换开关控制室外施主天线以及第二切换开关控制室内重发天线，可以实现室内监测天线与室内重发天线的时分复用，也就是说，室内监测天线执行的功能处于工作状态时，切断室内重发天线执行的功能，而当室内重发天线执行的功能处于工作状态时，切断室内监测天线执行的功能，室内重发天线即为本发明实施例的室内监测天线。

通信天线，用于监测及通信传输模块与外部的监测管理平台进行通信。

本发明实施例中，监测及通信传输模块与外部的监测管理平台通信采用短信通信，使用定向耦合器与室外施主天线合路复用，室外施主天线即为本发明实施例的通信天线。

综上可知，本发明实施例的室外施主天线、室外监测天线、通信天线这三种天线可以通过定向耦合器合路实现频分复用，在相应的频点各自独立工作，也就是说，室外监测天线可以共用室外施主天线的下行频点，通信天线可以共用室外施主天线的上行频点。而将天线设置为具备双频点，例如，上行频点以及下行频点，属于现有技术，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。天线各自功能同时具备、互不影响，这样，室外监测和通信业务可同时进行；室内重发天线、室内监测天线可以通过射频切换开关实现时分复用，执行室内弱覆盖区域监测功能(室内信号质量测试)时切断室内重发天线功能，执行室内重发天线功能(通信业务)时切断室内弱覆盖区域监测功能，室内监测和通信业务分时进行，提高了装置的利用率。

本发明实施例中，移动通信网络性能参数包括：室内信号质量测试参数、室外信号质量测试参数以及上/下行放大链路模块信号质量测试参数。关于室内信号质量测试、室外信号质量测试以及对下/下行放大链路模块信号质量测试中包含的具体测试内容以及测试方法，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。

上述装置中，下行放大链路的增益为60～70dB，噪声系数小于4，上行放大链路与下行放大链路相同，增益为60～70dB，噪声系数小于4。下行信号传输的流程为：

室外施主天线(ANT1)——＞双工器(DUP1)——＞声表面波滤波器(SAW1)——＞低噪声放大器(LNA1)——＞声表面波滤波器(SAW2)——＞射频信号放大器(AMP1)——＞可选的中频处理单元，包括本振器(LO)、混频器(MIX1/MIX2)、中频滤波器(SAW3)、增益放大器(AMP2/AMP3)——＞用于增加动态范围以及保护设备的自动增益控制单元(AGC1)——＞声表面波滤波器(SAW4)——＞自动电平控制器(ALC1)——＞射频信号放大器(AMP4)——＞声表面波滤波器(SAW5)——＞线性高功率放大器(HPA1)——＞双工器(DUP2)——＞室内重发天线(ANT2)——＞下行功率信号输出。

上行信号传输的流程与下行信号传输的流程互逆，在此不再赘述。

如前所述，如果数据采集及嵌入式控制模块对下行放大链路模块、和/或，上行放大链路模块执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息，则该数据采集及嵌入式控制模块分别与上/下行放大链路模块中的低噪声放大器(LNA1)、第一放大器(AMP1)、自动增益控制器(AGC1)、自动电平控制器(ALC1)、第二放大器(AMP4)以及高功率放大器(HPA1)分别相连，当然，实际应用中，还可以与中频处理单元中的本振器(LO)相连以执行相应的移动通信网络性能测试。

图9为本发明实施例测试移动通信网络性能的方法流程示意图。参见图9，该流程包括：

步骤901，根据预先设置的测试策略生成切换指令；

步骤902，切换室外施主天线以及室内重发天线形成符合切换指令的测试通路；

本步骤中，如果切换指令为室外切换指令，

导通室外施主天线与第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器以及室内重发天线的第一测试通路；

导通用于耦合传输至第一双工器的下行信号的定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块的第二测试通路。

如果切换指令为室内切换指令，

导通室内重发天线、定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块的第三测试通路。

进一步地，对于切换指令为室外切换指令的情形，数据采集及嵌入式控制模块分别与低噪声放大器、第一放大器、自动增益控制器、自动电平控制器、第二放大器以及高功率放大器相连，获取相应的移动通信网络性能测试信息。

步骤903，耦合测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息；

本步骤中，切换指令包含：室内切换指令或室外切换指令、测试开始时间信息、测试参数信息、测试频率信息、测试持续时间信息以及测试结束时间信息。

测试信息包括：室内信号质量测试信息、室外信号质量测试信息以及上/下行放大链路模块信号质量测试信息。其中，

室外信号质量测试信息包括：位置区域码信息、小区信息、接收信号场强指示信息、误码率信息以及邻小区信息。

上/下行放大链路模块信号质量测试信息包括：下行功率信息、下行增益信息、上行功率信息以及上行增益信息。

下面再对本发明实施例的测试过程进行描述。

测试室外信号质量：

室外基站信号，包括室外施主天线接收到的所有该频段信号，通过室外施主天线(室外监测天线)传递到微型直放站下行放大链路时，也同时通过定向耦合器传递到监测及通信传输模块，本发明实施例中，上/下行放大链路与监测及通信传输模块具有不同的通路，独立工作，互不影响。

监测及通信传输模块读取并解码接收的信号，获取测试信息，该测试信息包括：LAC信息、小区信息、接收信号场强指示、误码率以及邻小区等信息，监测及通信传输模块将这些信息根据与外部监测管理平台通信的短信格式要求进行封装，通过定向耦合器以及通信天线(室外施主天线)传回监测管理平台。由于室外监测天线、通信天线以及室外施主天线合路复用于同一个物理天线，室外监测天线、室外施主天线接收室外基站信号的频率(下行频段)与发送测试信息的频率(上行频段)分属不同频段，因而，可以通过同一物理天线进行频分复用，互不干扰，同时进行。也就是说，在保持现有通信的情形下，通过耦合获取下行信号并进行采集，然后将包含采集结果的测试信息与上行信号一通输出至室外施主天线，因而，在测试过程中，并不影响微型直放站双向放大的基本功能和正常的通信业务，测试与通信可以同时进行。

测试室内信号质量：

测试室内弱覆盖区域信号质量时，为了避免室内放大后的基站信号影响弱区覆盖区域的测试，系统需临时关闭微型直放站放大功能，即关闭微型直放站上、下行放大链路，也就是说，将切换开关SW1、Sw2分别置于第二端口，使得重发天线通过定向耦合器直接接到了监测及通信传输模块信号输入口，重发天线执行室内监测天线功能，接收室内的网络信号，输出至监测及通信传输模块，监测及通信传输模块读取并解码输入的信号，获得测试信息，与前述相同，该测试信息包括：LAC信息、小区信息、接收信号场强指示、误码率以及邻小区等信息，在测试完毕后，向数据采集及嵌入式控制模块输出测试完毕信息，数据采集及嵌入式控制模块根据该测试完毕信息控制射频切换开关复位，微型直放站恢复正常工作，监测及通信传输模块获取的测试信息随后可以通过通信天线(室外施主天线)传回外部监测管理平台。在该测试过程中，需关闭微型直放站下行放大链路(约10～20秒)，因此，实际应用中，可以选择在业务闲时进行，并避免测试次数过频。

监测测试装置性能参数(上/下行放大链路模块信号质量测试)：

该项功能可以和测试室外信号质量同时进行，数据采集及嵌入式控制模块可以直接采集微型直放站上/下行放大连路中各级链路工作参数，从而可以实时计算出微型直放站上/下行放大连路的上下行工作增益、输出功率等信息，并在微型直放站的液晶显示屏上实时显示，当然，这些信息也可以随时通过通信天线(室外施主天线)传回外部监测管理平台。

另外，结合室外信号的测试情况，可以估算出启用微型直放站后下行覆盖效果。例如，GSM室外信号电平强度为-60dBm，室外施主天线增益为9dB，室外施主天线馈线线损4dB，系统下行增益为60dB，则微型直放站下行输出功率为：-60+9-4+60＝5dBm，由此，当下行输出功率5dBm时，大致能在无遮挡场景下覆盖近100平方米的范围。

由于天线可以频分复用同时工作，室外信号的测试不影响正常通信业务，室内信号的测试需要暂时关闭微型直放站下行放大链路，中断通信业务10～20秒。实际应用中，测试功能的执行可以通过后台监测管理平台进行远程设置并定时自动执行，也可根据需要通过数据采集及嵌入式控制模块下发测试指令被动执行。

步骤904，封装测试信息，耦合至室外施主天线进行发送。

本步骤中，对于切换指令为室内切换指令的情形获取的测试信息，需要在切换指令为室外切换指令的情形下，监测及通信传输模块可以将室内切换指令下获取的测试信息与室外切换指令下获取的测试信息进行封装，通过定向耦合器、第一切换开关输出至室外施主天线进行发射，网络侧的网管监控平台获取测试信息后，进行相关统计、分析，得到移动通信网络性能测试结果。

图10为本发明实施例测试移动通信网络性能的方法具体流程示意图。参见图10，该流程包括：

步骤1001，加电启动，初始化测试装置；

步骤1002，调用自激检测程序，判断上/下行放大链路是否自激，如果是，执行步骤1003，如果否，执行步骤1004；

本步骤中，判断链路是否自激属于现有技术。

步骤1003，根据上/下行放大链路性能监测发光二极管(LED，LightEmittingDiode)、液晶显示(LCD，LiquidCrystalDisplay)指示，监测并调整上/下行放大链路相应AGC、ALC电路消除自激，执行步骤1004；

步骤1004，获取上/下行放大链路性能监测LED、LCD指示；

步骤1005，判断监测及通信传输模块是否正常，如果否，返回执行步骤1002，如果是，执行步骤1006；

步骤1006，判断是否断电，如果否，执行步骤1007，如果是，执行步骤1021；

步骤1007，判断是否执行测试命令，如果是，执行步骤1008，如果否，返回执行步骤1002；

步骤1008，判断执行何种测试，如果是测试微型直放站性能，执行步骤1009，如果是测试室外信号质量，执行步骤1010，如果是执行室内弱覆盖区测试，执行步骤1011；

步骤1009，执行微型直放站性能效果测试，例如，上/下行放大链路增益、功率等测试，执行步骤1015；

步骤1010，执行室外信号质量测试，例如，位置区域码(LAC，LocationAreaCode)、小区信息(CID，CellIdentifier)、接收信号场强指示(RSSI，ReceivedSignalStrengthIndication)、BER以及邻小区情况等，执行步骤1015；

步骤1011，关闭微型直放站；

步骤1012，将SW1、SW2指向第二端口；

步骤1013，执行室内弱信号测试；

步骤1014，测试完毕，恢复微型直放站；

步骤1015，合并测试数据形成测试信息并上报；

步骤1016，判断是否需要关机，如果否，返回执行步骤1002，如果是，执行步骤1025；

步骤1021，发出告警信息；

步骤1022，判断是否在规定的时间内恢复，如果是，执行步骤1023，如果否，执行步骤1024；

步骤1023，发出告警信息，返回执行步骤1006；

步骤1024，延时关机；

步骤1025，结束流程。

下面对上述流程室外信号质量测试中的一些性能参数获取及测试算法进行说明，当然，实际应用中，该测试算法也可以存储在网络侧的网管监控平台中。

(1)、网络LAC信息：数据采集及嵌入式控制模块向监测及通信传输模块发送AT指令“AT+CERG＝2”，查询LAC信息，监测及通信传输模块收到AT指令后，从耦合的下行信号中获取LAC信息，返回包含LAC、小区号(CID，CellIdentifier)的消息；

(2)、CID信息：数据采集及嵌入式控制模块向监测及通信传输模块发送AT指令“AT+CERG＝2”，查询网络小区号CID，监测及通信传输模块收到AT指令后，返回包含LAC、CID的消息；

(3)、RSSI电平信息：由数据采集及嵌入式控制模块发起，监测及通信传输模块返回消息：

AT指令为“AT+CSQ”参数的第1项。

(4)、BER信息：由数据采集及嵌入式控制模块发起，监测及通信传输模块返回消息：

AT指令为“AT+CSQ”参数的第2项。

(5)、下行功率信息：由数据采集及嵌入式控制模块采集下行放大链路中的功率采样点，即下行放大链路末级放大器输出处电压VP_D值，查询预先设置的上、下行功率与采样值转换表，进行换算得到下行功率信息；表1为根据硬件电路实测得到的上、下行功率与采样值转换表。

表1

序号	16进制采样阈值(整数，小数)	功率电平(dBm)
			1	0x04，0xED	″-9″
2	0x04，0xEF	″-8″
			3	0x04，0xE0	″-7″
4	0x04，0xAF	″-6″
			5	0x04，0xAD	″-5″
6	0x04，0x6C	″-4″
			7	0x04，0xE5	″-3″
8	0x04，0xC7	″-2″
			9	0x04，0x60	″-1″
10	0xEB，0xEB	″00″
			11	0xEB，0x60	″01″
12	0xEB，0xC7	″02″
			13	0xEB，0xE5	″03″
14	0xEB，0x6C	″04″
			15	0xEB，0XAD	″05″
16	0xEB，0xAF	″06″
			17	0xEB，0xE0	″07″
18	0xEB，0xEF	″08″
			19	0xEB，0xED	″09″
20	0x60，0xEB	″10″
			21	0x60，0x60	″11″
22	0x60，0xC7	″12″
			23	0x60，0xE5	″13″
24	0x60，0x6C	″14″
			25	0x60，0XAD	″15″
26	0x60，0xAF	″16″

27	0x60，0xE0	″17″
			28	0x60，0xEF	″18″
29	0x60，0xED	″19″
			30	0xC7，0xEB	″20″

举例来说，如果采样得到的电压值VP_D＝0xEB，0xEE，0xEB表示电压值十六进制的整数部分，0xEE表示电压值十六进制的小数部分，该值大小对应表1序号19和序号20之间，取2位十进制数字，单位dBm，则得到下行功率为9dBm。

(6)、下行增益信息：由数据采集及嵌入式控制模块采集下行放大链路中的增益采样点得到；

计算下行增益的公式为：

β_D＝β_DMax-ATTD_AGC-ATTD_ALC

式中，

β_D为下行增益；

β_DMax为系统下行放大链路最大增益，即AGC1、ALC1无衰减时增益，一般，β_DMax＝60；

ATTD_AGC为AGC电路对通过的下行射频信号的衰减值，单位dB，取两位10进制数字；

ATTD_ALC为ALC电路对通过的下行射频信号的衰减值，即ALC1电路实时衰减量，单位dB，取两位10进制数字。

其中，

ATTD_AGC＝S35×16+S44×8+S45×4+S46×2+S47×1

S35、S44、S45、S46、S47分别表示AGC1电路5位数控端低平时为1，高电平为0，其值可由数据采集及嵌入式控制模块预先设置并可进行调整。

ATTD_ALC可根据预先设置的ALC电路采样阈值与衰减值转换表查询得到。

表2为根据硬件电路实测得到的ALC电路采样阈值与衰减值转换表。

表2

采样阈值	754	531	408	339	288	254	226	206	190	175	164
												衰减值dB	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
采样阈值	157	149	141	134	130	123	121	115	108	102
												衰减值	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20

举例来说，如果采样得到的ALC电路的采样值为195，查询表2，该采样值处于采样阈值190和206之间，则可得出ATTD_ALC为8dB。

(7)、上行功率信息：由数据采集及嵌入式控制模块采集上行放大链路中的功率采样点电压VP_U，查询预先设置的上、下行功率与采样值转换表，进行换算得到。

(8)、上行增益信息：由数据采集及嵌入式控制模块采集上行放大链路中的增益采样点得到。

计算上行增益的公式为：

β_U＝β_UMax-ATTU_AGC-ATTU_ALC-ATTD_ALC

β_U为上行增益；

β_UMax为系统上行放大链路最大增益，即AGC1、ALC1无衰减时增益，一般，β_UMax＝60；

ATTU_AGC为AGC电路对通过的上行射频信号的衰减值，单位dB；

ATTU_ALC为ALC电路对通过的上行射频信号的衰减值，即ALC1电路实时衰减量，单位dB。

其中，

ATTU_AGC＝S30×16+S31×8+S32×4+S33×2+S34×1

S30、S31、S32、S33、S34分别表示AGC2电路5位数控端低平时为1，高电平为0，其值可由数据采集及嵌入式控制模块预先设置并可进行调整。

ATTU_ALC可根据预先设置的ALC电路采样阈值与衰减值转换表查询得到。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种测试移动通信网络性能的装置，包括：室外施主天线、第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器、室内重发天线，其特征在于，该装置还包括：第一切换开关、第二切换开关、定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块，其中，

第一切换开关，用于根据接收的切换指令，切换室外施主天线形成符合切换指令的测试通路，接收测试信息，输出至室外施主天线；

第二切换开关，用于根据接收的切换指令，切换室内重发天线形成符合切换指令的测试通路；

定向耦合器，用于耦合测试通路传输的信号，输出至监测及通信传输模块，接收监测及通信传输模块输出的测试信息以及切换指令，耦合后输出至第一切换开关；

监测及通信传输模块，用于接收数据采集及嵌入式控制模块输出的切换指令，输出至定向耦合器，接收定向耦合器输出的测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息，输出至定向耦合器；

数据采集及嵌入式控制模块，用于根据预先设置的测试策略生成切换指令，分别输出至监测及通信传输模块以及第二切换开关；

其中，所述第一切换开关具有第一端口、第二端口以及第三端口，其中，

第一端口连接室外施主天线，第二端口与第二切换开关的第二端口相连，第三端口与第一双工器相连，如果切换指令为室外切换指令，则连通第三端口与第一端口；如果切换指令为室内切换指令，则连通第三端口与第二端口；

其中，所述第二切换开关具有第一端口、第二端口以及第三端口，其中，

第一端口连接室内重发天线，第二端口与第一切换开关的第二端口相连，第三端口与第二双工器相连，如果切换指令为室外切换指令，则连通第三端口与第一端口；如果切换指令为室内切换指令，则连通第三端口与第二端口。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集及嵌入式控制模块进一步用于根据预先设置的测试策略，对下行放大链路模块和/或上行放大链路模块执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息并输出至监测及通信传输模块。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上行放大链路模块包括：依序连接的第一声表面波滤波器、低噪声放大器、第二声表面波滤波器、第一放大器、第三声表面波滤波器、自动电平控制器、第二放大器、第四声表面波滤波器、高功率放大器以及正极与高功率放大器输出端相耦合、负极与自动电平控制器相连的检波二极管。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据采集及嵌入式控制模块分别与低噪声放大器、第一放大器、自动增益控制器、自动电平控制器、第二放大器以及高功率放大器相连。

5.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，进一步包括电源模块以及备用电池模块，其中，

电源模块，用于为下行放大链路模块、上行放大链路模块、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块提供工作电源；

备用电池模块，用于在电源模块停止供电时，为监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块提供后备工作电源。

6.一种使用如权利要求1所述的测试移动通信网络性能的装置测试移动通信网络性能的方法，其特征在于，该方法包括：

根据预先设置的测试策略生成切换指令；

切换室外施主天线以及室内重发天线形成符合切换指令的测试通路；

耦合测试通路传输的信号，根据切换指令执行相应的移动通信网络性能测试，获取测试信息；

封装测试信息，耦合至室外施主天线进行发送；

其中，所述切换室外施主天线以及室内重发天线形成符合切换指令的测试通路具体包括：

如果切换指令为室外切换指令，

导通室外施主天线与第一双工器、下行放大链路模块、上行放大链路模块、第二双工器以及室内重发天线的第一测试通路；

导通用于耦合传输至第一双工器的下行信号的定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块的第二测试通路；

如果切换指令为室内切换指令，

导通室内重发天线、定向耦合器、监测及通信传输模块以及数据采集及嵌入式控制模块的第三测试通路。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上行放大链路模块包括：依序连接的第一声表面波滤波器、低噪声放大器、第二声表面波滤波器、第一放大器、第三声表面波滤波器、自动电平控制器、第二放大器、第四声表面波滤波器、高功率放大器以及正极与高功率放大器输出端相耦合、负极与自动电平控制器相连的检波二极管，所述方法进一步包括：

所述数据采集及嵌入式控制模块分别与低噪声放大器、第一放大器、自动增益控制器、自动电平控制器、第二放大器以及高功率放大器相连，获取相应的移动通信网络性能测试信息。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述切换指令包含：室内切换指令或室外切换指令、测试开始时间信息、测试参数信息、测试频率信息、测试持续时间信息以及测试结束时间信息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述测试信息包括：室内信号质量测试信息、室外信号质量测试信息以及上/下行放大链路模块信号质量测试信息。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述室外信号质量测试信息包括：位置区域码信息、小区信息、接收信号场强指示信息、误码率信息以及邻小区信息。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述上/下行放大链路模块信号质量测试信息包括：下行功率信息、下行增益信息、上行功率信息以及上行增益信息。