CN102769863A - 用于移动通信系统信号监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于移动通信系统信号监测装置及方法，该装置有两个检测通道，一个是输入信号检测通道，一个是反射信号检测通道；为了提高两个通道检测的精度，分别对两个通道进行了变频处理，将每种移动通信制式的信号下变频到固定的中频，并进行检波处理；该装置还内置同步信号提取单元，提取时分双工通信系统的同步信号，并用于控制射频开关，保证只检测时分双工系统的下行链路；该装置具有良好的适应性，可以检测目前在网运行的各种制式移动信号及未来的各种制式移动信号，该装置内置监控网管系统，能够实时将检测到的信息上报运营商的网管系统，帮助运营商实时监控网络运行状况，该装置成本较低，适合大面积推广，能为运营商带来可观的经济效益。

Description

用于移动通信系统信号监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于移动通信系统信号监测装置及方法。

背景技术

2011年4月份中国移动集团网络部召集厂家对中国移动的网络问题和网络整治进行宣讲，要求各厂家积极配合中移动采取措施提升网络质量，从此启动了轰轰烈烈的网络整治行动，针对基站天线的“工兵行动”和针对室分系统的“深耕行动”既是此行动的重要一环。

2012年4月中旬，中国移动集团再次举行了移动网络工作会议，此次会议在去年会议内容和实施情况的基础上重点强调了“三高”问题（高配置基站、高高度基站、高直放站比例）、室分质量问题、器件和天线质量问题、验收问题等等，涉及到众多直放站和室分等网优设备厂家。提到无线网络优化方面存在的问题时，有部分省移动公司尖锐的指出，通过“深耕行动”发现室分系统话务量吸收不足且存在较大质量问题，室内覆盖投诉占比高，室分系统质量普遍劣于室外基站质量，此问题引起了移动集团的关注。

经过多年的移动网络建设，国内的各大运营商各自建立了庞大而又复杂的移动通信网络。每个运营商的网络质量好坏对自己品牌形象、用户忠诚度有着至关重要的影响，为了提升竞争力，运营商需要时时刻刻的关注自己的网络质量，能够对网络的质量进行有效的常态的监控。特别是一些重要的场所，监控更是很有必要。

室内分布系统是移动通信网络的重要组成部分，它由有源的信源设备和无源的天馈分布系统组成。如何有效的监控信源设备和天馈系统一直是运营商头疼的问题，采用专门的监控测试仪价格非常昂贵，无法大面积的推广。

发明内容

本发明的目的是为了帮助运营商解决上述的问题，提出了一种用于移动通信系统信号监测装置及方法，该装置主要用于实时监测室内分布的各移动通信制式的信源输出是否正常及天馈各末端天线是否存在接头松动、驻波变差、开路、损坏等故障，确保网络良好运行，该装置可以独立监控每种制式，监测精度高，成本较低，适合大面积推广，能够为运营商带来可观的经济效益。

该装置可以应用任何一种移动通信制式的信号，比如GSM,CDMA，WCDMA，TDSCDMA，DCS，FDD/TDD-LTE等制式，以及未来可能出现的通信制式。本发明的技术方案为：

一种用于移动通信系统信号监测装置，其特征在于：至少包含一个耦合器、一个同步信号提取单元、一个调制解调单元、一个射频开关、一个检波单元、一个频率综合发生器、一个中央控制处理单元CPU、两个检测通道：一个是输入信号检测通道，一个是反射信号检测通道；输入信号检测通道和反射信号检测通道分别和耦合器的耦合臂和隔离臂相连；同步信号提取单元一端和输入信号检测通道相连，另一端和CPU相连；调制和解调单元一端和输入信号检测通道相连，另一端和CPU相连；射频开关一端通过射频检波单元与CPU相连，另外两端分别和输入信号检测通道、反射信号检测通道相连；频率综合发生器的一端分别和输入信号检测通道、反射信号检测通道相连，另一端和CPU相连并受CPU控制，CPU控制输入信号检测通道和反射信号检测通道，所有单元依次相连组成一个统一的整体，完成移动通信系统信号监测功能。

输入信号检测通道用于监测输入信号电平的大小，能够监测各种制式信源的工作正常与否。所述的输入信号检测通道至少包含两个定向耦合器、一个可变增益放大器、一个宽带混频器、一个中频滤波器，第一个定向耦合器的一端与耦合器相连，另一端依次与可变增益放大器、第二个定向耦合器、宽带混频器、中频滤波器相连，第一个定向耦合器的耦合臂与调制解调单元相连，第二个定向耦合器的耦合臂与同步信号提取单元相连，宽带混频器与频率综合发生器相连。两个定向耦合器，一个用于与调制解调单元相连，另一个用于耦合信号提供给同步信号提取单元，用于提取TDD双工的同步信号，提供给CPU单元，控制射频开关；可变增益放大器用于调节输入信号的电平大小，避免因输入信号过大引起混频器失真；宽带混频器，用于将移动通信信号下变频到一个较低的中频频率；中频滤波器，用于滤除其他制式的杂散信号，该中频滤波器一般采用声表滤波器，有较好的矩形系数，非常高的带外抑制度，该中频滤波器的中心频率在70～300MHz之间，带宽在0.2MHz~20MHz之间根据通信制式种类和数量灵活调整。

反射信号检测通道用于监测反射信号电平的大小，能够监测各种天馈系统工作正常与否，比如是否有天线驻波变大，是否有接头松动，是否有馈缆松动、断开等情况发生。所述的反射信号检测通道至少包含一个可变增益放大器、一个宽带混频器、一个中频滤波器，可变增益放大器一端与耦合器相连，另一端依次与宽带混频器、中频滤波器相连，宽带混频器与频率综合发生器相连。可变增益放大器用于调节输入信号的电平大小，避免因输入信号过大引起混频器失真；宽带混频器用于将移动通信信号下变频到一个较低的中频频率；中频滤波器用于滤除其他制式的杂散信号，该滤波器一般采用声表滤波器，有较好的矩形系数，非常高的带外抑制度，该中频滤波器的中心频率在70～300MHz之间，带宽在0.2MHz~20MHz之间，根据通信制式种类和数量灵活调整。

同步信号提取单元只用于监测TDD信号，在监测FDD信号时，则停止工作，该单元的作用是提取TDD双工系统的同步检测信号，提供给CPU单元，用于控制射频开关的通断。

调制解调单元用于将监测到的信息调制到移动信号上并通过输入信号检测通道的耦合器及主通道上的耦合器送回运营商的监控中心，同时将运营商的监控要求完成解调，控制该装置的运行。

用于移动通信系统信号的监测方法，其特征在于按以下步骤进行：

a）根据内置的程序执行流程，开始监测通信制式1的信源和天馈系统工作情况；

b）如果是TDD通信制式，装置启动同步信号检波提取单元，耦合输入信号，提取出TDD系统的同步信号，提供给CPU单元，如果不是TDD系统，则不需要启动同步信号检波提取单元；

c）CPU设置频率综合发生器的频率，使之产生一定的本振频率，分别送入到输入信号检测通道和反射信号检测通道的宽带混频器中；

d）输入信号通过耦合器进入到输入信号检测通道，完成信号电平调整，然后进行下变频处理，将移动通信信号下变频到频率较低的中频频率，并通过中频滤波器，完成滤波，滤除其他制式的信号；

e）对于FDD双工系统，CPU控制射频开关，置1状态，检波单元检测输入信号的电平大小；置2状态，检波单元检测反射信号的电平大小，并保存结果；

f）对于TDD双工系统，同步信号提取单元提供同步开关信号给CPU，控制射频开关，置1状态，检波单元检测下行链路工作时的输入信号电平大小，上行链路工作时，开关置于空闲状态；置2状态，检波单元检测下行链路工作时反射信号的电平大小，上行链路工作时，开关置于空闲状态，并保存结果；

g）通信制式1测试完毕后，从b）开始进行通信制式2的测试，保存通信制式2的测量结果，依次按照程序设定的顺序监测完所有制式信号并保存全部结果；

h）按照程序预定的设置，间隔一定的时间后，监测装置开始进入下一轮的循环测试，并保存全部测试结果，依次循环往复。

本发明的装置有两个检测通道，一个是输入信号检测通道，一个是反射信号检测通道；为了提高两个通道检测的精度，分别对两个通道进行了变频处理，将每种移动通信制式的信号下变频到固定的中频，并进行检波处理；该装置还内置了同步信号提取单元，提取时分双工通信系统的同步信号，并用于控制射频开关，保证只检测时分双工系统的下行链路；该装置具有良好的适应性，可以检测目前在网运行的各种制式移动信号及未来的各种制式移动信号，该装置内置监控网管系统，能够实时将检测到的信息上报运营商的网管系统，帮助运营商实时监控网络运行状况。该装置主要用于实时监测室内分布系统的各通信制式的信源输出是否正常及天馈系统各末端天线是否存在接头松动、驻波变差、开路、损坏等故障，确保网络良好运行，该装置成本较低，适合大面积推广，能够为运营商带来可观的经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的输入信号检测通道的结构示意图。

图3为本发明的反射信号检测通道的结构示意图。

图4为本发明的监测流程图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步的描述。

说明：我们以监测国内GSM，TDSCDMA，WCDMA，三种通信制式为例进行说明，再添加其他通信系统比如DCS，CDMA，CDMA2000，PCS，TDD/FDD-LTE，PHS，WiMAX等制式时，实施方式和GSM，WCDMA，TDSCDMA三种通信制式相同，只是在程序中多增加了其他制式的监测流程而已，在这里就不过多叙述。

GSM下行链路930～960MHz,中国移动使用的是935～954MHz频段。WCDMA下行链路2110～960MHz，中国联通使用的是2130～2145MHz频段。

TDSCDMA下行链路2110～960MHz，中国移动使用的是2010～2025MHz频段。

如图1所示，本发明包括包含一个耦合器10、一个同步信号提取单元15、一个调制解调单元16、一个射频开关12、一个检波单元13、一个频率综合发生器18、一个中央控制处理单元CPU 14、两个信号检测通道：一个是输入信号检测通道11、一个是反射信号检测通道17，输入信号检测通道11和反射信号检测通道17分别与耦合器10的耦合臂和隔离臂相连；同步信号提取单元15一端和输入信号检测通道11相连，另一端和CPU14相连；调制和解调单元16一端和输入信号检测通道11相连，另一端和CPU14相连；射频开关12一端和检波单元13相连，另外两端分别和输入信号检测通道11、反射信号检测通道17相连；检波单元13一端和射频开关12相连，另一端和CPU 14相连；频率综合发生器18的一端分别和输入信号检测通道11、反射信号检测通道17相连，另一端和CPU14相连并受CPU14控制，CPU14控制输入信号检测通道11和反射信号检测通道17，所有单元依次相连组成一个统一的整体，完成移动通信系统信号监测功能。

移动通信信号监测系统串接在室内分布系统的关键节点上，包含中国移动GSM，中国移动TDSCDMA，中国联通WCDMA三种制式的混合信号通过移动通信信号监测系统。通过系统内置的耦合器耦合了一部分信号进入到输入信号检测通道11，用于监测输入信号电平的大小，监测各种制式信源的工作正常与否。参见图2，所述的输入信号检测通道包含两个定向耦合器（20，22）、一个可变增益放大器21、一个宽带混频器23、一个中频滤波器24，第一个定向耦合器20一端与耦合器10相连，另一端依次与可变增益放大器21、第二个定向耦合器22、宽带混频器23、中频滤波器24相连，第一个定向耦合器20的耦合臂与调制解调单元16相连，第二个定向耦合器22的耦合臂与同步信号提取单元15相连，宽带混频器23与频率综合发生器18相连。输入信号检测通道11的两个定向耦合器，第一个定向耦合器20用于耦合调制解调信号，和运营商的网管系统进行通信，将网管的控制信息传给移动通信信号监测系统，同时将移动通信信号监测系统监测到的信源信息和天馈信息传递给网管系统。GSM、TDSCDMA、WCDMA三种信号进入到可变增益放大器21内，进行输入信号电平调整，避免因输入信号过大引起混频器失真。调整之后，混合信号进入到第二个定向耦合器22，耦合一部分信号给同步信号提取单元15，用于提取TDSCDMA制式的同步信号，提供给CPU14，同步信号提取单元15同时也要受CPU 14控制，仅在有TDD双工信号时工作。

如图4所示，用于移动通信系统信号的监测方法，按以下步骤进行：

a）根据内置的程序执行流程，开始监测通信制式1的信源和天馈系统工作情况；

b）如果是TDD通信制式，装置启动同步信号检波提取单元，耦合输入信号，提取出TDD系统的同步信号，提供给CPU单元，如果不是TDD系统，则不需要启动同步信号检波提取单元；

c）CPU设置频率综合发生器的频率，使之产生一定的本振频率，分别送入到输入信号检测通道和反射信号检测通道的宽带混频器中；

d）输入信号通过耦合器进入到输入信号检测通道，完成信号电平调整，然后进行下变频处理，将移动通信信号下变频到频率较低的中频频率，并通过中频滤波器，完成滤波，滤除其他制式的信号；

e）对于FDD双工系统，CPU控制射频开关，置1状态，检波单元检测输入信号的电平大小；置2状态，检波单元检测反射信号的电平大小，并保存结果；

f）对于TDD双工系统，同步信号提取单元提供同步开关信号给CPU，控制射频开关，置1状态，检波单元检测下行链路工作时的输入信号电平大小，上行链路工作时，开关置于空闲状态；置2状态，检波单元检测下行链路工作时反射信号的电平大小，上行链路工作时，开关置于空闲状态，并保存结果；

g）通信制式1测试完毕后，从b）开始进行通信制式2的测试，保存通信制式2的测量结果，依次按照程序设定的顺序监测完所有制式信号并保存全部结果；

h）按照程序预定的设置，间隔一定的时间后，监测装置开始进入下一轮的循环测试，并保存全部测试结果，依次循环往复。

根据内置的程序设置，参见流程图4。首先测试的是中国移动GSM信号，在进行测量时，CPU 14控制频率综合发生器18输出一个本振频率804.5MHz（944.5-140=804.5，中频滤波器24的中心频率选择为140MHz，带宽选择20MHz），混合信号进入到混频器23内进行变频，GSM信号变为中频140MHz，带宽20MHz的中频信号，WCDMA信号变为1333MHz（2137.5-804.5=1333），带宽为15MHz的中频信号，TDSCDMA信号变为1213MHz（2017.5-804.5=1213），带宽为15MHz的中频信号，三种中频信号进入到中频滤波器24中，经过滤波，只有GSM制式的中频信号通过，其他两种制式的中频信号被滤除。

CPU单元根据内置的程序，将射频开关12的状态置1，GSM制式的中频信号进入到检波单元13中，进行功率检波，并将检波的结果送给CPU14处理，根据功率的小大，可以判断基站信源或直放站信源的输出是否正常等。

信源的信号从耦合器10输出进入到室内分布天馈系统后，如果天馈系统出现驻波变差、馈缆松动、接头松动等现象，会出现反射信号增大，反射信号通过耦合器的另一个耦合臂进入反射信号检测通道17，参见图3，所述的反射信号检测通道包含一个可变增益放大器30、一个宽带混频器31、一个中频滤波器32，可变增益放大器30一端与耦合器10相连，另一端依次与宽带混频器31、中频滤波器32相连，宽带混频器31与频率综合发生器18相连。经过可变增益放大器30，宽带混频器31，中频滤波器32，在CPU的控制下，射频开关12置于状态2，通过检波单元13完成反射信号的检测，并根据检测功率的小大，可以判断天馈系统工作正常与否。说明：中频滤波器32的中心频率和带宽和中频滤波器24是相同的器件。

完成输入信号和反射信号的检测后，CPU14单元会将测试的结果告知调制解调单元16，由它经过耦合器10完成和运营商的网管系统通信，告知网管系统该位置信源系统和天馈系统的工作是否正常。如果网管系统需要查询其他信息或设置什么信息，就通过调制解调单元16发送到该监测系统，该检测系统就会在CPU14的参与下，完成任务。

测试完成GSM信号后，根据内置的程序流程，监测系统开始检测TDSCDMA信号，CPU 14会告知同步信号提取单元15，通过第二个定向耦合器22耦合信号，在同步信号提取单元15内完成TDSCDMA制式同步信号的提取，并将同步信息传递给CPU 14，按照TDSCDMA的帧同步格式，由CPU控制射频开关12，完成TDSCDMA下行链路输入信号和反射信号的检波，并告知网管系统。参见流程图4,其他的执行流程和GSM信号检测流程一样，就不再多述。

测试完成TDSCDMA信号后，根据内置的程序流程，监测系统开始检测WCDMA信号，因为是FDD双工系统，CPU 14会告知同步信号提取单元15停止工作，完成WCDMA下行链路输入信号和反射信号的检波，并告知网管系统。参见流程图4,其他的执行流程和GSM信号检测流程一样，就不再多述。

Claims (5)

1.用于移动通信系统信号监测装置，其特征在于：至少包含一个耦合器、一个同步信号提取单元、一个调制解调单元、一个射频开关、一个检波单元、一个频率综合发生器、一个中央控制处理单元CPU、两个检测通道：一个是输入信号检测通道，一个是反射信号检测通道；输入信号检测通道和反射信号检测通道分别和耦合器的耦合臂和隔离臂相连；同步信号提取单元一端和输入信号检测通道相连，另一端和CPU相连；调制和解调单元一端和输入信号检测通道相连，另一端和CPU相连；射频开关一端通过射频检波单元与CPU相连，另外两端分别和输入信号检测通道、反射信号检测通道相连；频率综合发生器的一端分别和输入信号检测通道、反射信号检测通道相连，另一端和CPU相连并受CPU控制，CPU控制输入信号检测通道和反射信号检测通道。

2.根据权利要求1所述的用于移动通信系统信号监测装置，其特征在于：所述的输入信号检测通道至少包含两个定向耦合器、一个可变增益放大器、一个宽带混频器、一个中频滤波器，第一个定向耦合器的一端与耦合器相连，另一端依次与可变增益放大器、第二个定向耦合器、宽带混频器、中频滤波器相连，第一个定向耦合器的耦合臂与调制解调单元相连，第二个定向耦合器的耦合臂与同步信号提取单元相连，宽带混频器与频率综合发生器相连。

3.根据权利要求1所述的用于移动通信系统信号监测装置，其特征在于：所述的反射信号检测通道至少包含一个可变增益放大器、一个宽带混频器、一个中频滤波器，可变增益放大器一端与耦合器相连，另一端依次与宽带混频器、中频滤波器相连，宽带混频器与频率综合发生器相连。

4.根据权利要求1所述的用于移动通信系统信号监测装置，其特征在于：所述的同步信号提取单元只用于监测TDD信号，在监测FDD信号时，则停止工作。

5.用于移动通信系统信号的监测方法，其特征在于按以下步骤进行：

a）根据内置的程序执行流程，开始监测通信制式1的信源和天馈系统工作情况；

b）如果是TDD通信制式，装置启动同步信号检波提取单元，耦合输入信号，提取出TDD系统的同步信号，提供给CPU单元，如果不是TDD系统，则不需要启动同步信号检波提取单元；

c）CPU设置频率综合发生器的频率，使之产生一定的本振频率，分别送入到输入信号检测通道和反射信号检测通道的宽带混频器中；

d）输入信号通过耦合器进入到输入信号检测通道，完成信号电平调整，然后进行下变频处理，将移动通信信号下变频到频率较低的中频频率，并通过中频滤波器，完成滤波，滤除其他制式的信号；

e）对于FDD双工系统，CPU控制射频开关，置1状态，检波单元检测输入信号的电平大小；置2状态，检波单元检测反射信号的电平大小，并保存结果；

f）对于TDD双工系统，同步信号提取单元提供同步开关信号给CPU，控制射频开关，置1状态，检波单元检测下行链路工作时的输入信号电平大小，上行链路工作时，开关置于空闲状态；置2状态，检波单元检测下行链路工作时反射信号的电平大小，上行链路工作时，开关置于空闲状态，并保存结果；

g）通信制式1测试完毕后，从b）开始进行通信制式2的测试，保存通信制式2的测量结果，依次按照程序设定的顺序监测完所有制式信号并保存全部结果；

h）按照程序预定的设置，间隔一定的时间后，监测装置开始进入下一轮的循环测试，并保存全部测试结果，依次循环往复。

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