CN103493546B - 用于采集网络数据的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于采集无线网络性能数据的系统和方法包括：经由无线网络可访问的用户装置，该用户装置包括：接收器、发射器、被配置有用来促使用户装置执行操作的软件可执行指令的第一处理器，所述操作包括：经由接收器接收数据采集信号，响应于接收数据采集信号对在用户装置处接收的无线网络信号进行采样，生成采集的网络数据，以及经由发射器传输采集的网络数据；经由无线网络可访问的服务器，该服务器包括：被配置有用来促使服务器执行操作的软件可执行指令的第二处理器，所述操作包括：传输数据采集信号、接收所采集的网络数据、以及使用所采集的网络数据来生成网络性能数据。

Description

用于采集网络数据的系统和方法

相关申请的交叉引用

本发明要求于2011年2月18日提交的美国申请No.13/030,332的优先权。为一切目的，通过引用将申请13/030,332整体包含在此。

背景技术

无线行业越来越注重高质量的服务，这对于无线服务提供商来说是竞争优势。可以根据网络覆盖、通话质量、网络可接入性以及掉线数量来观察服务质量。

为了实现最优网络覆盖和性能，无线蜂窝运营商必须知道在其网络覆盖区域的所有位置处的信号强度、干扰和数据吞吐量(容量)。蜂窝网络的当前容量测试凭借利用高性能扫描接收器的精密路测装置来完成。扫频仪典型地被集成到由GPS接收器(位置和时间)、建立和断开连接的设备、用于数据收集的专用硬件以及车载天线组成的测试系统中。便携式电脑典型地用作专用硬件。

车辆沿预定义路线行进，同时扫频仪从天线收集信号并且执行特定协议的测量。系统将测量数据与GPS时间和位所信息一起传送给便携式电脑或专用硬件以用于显示并存储。在单个或一系列路测之后，可以将记录的测量数据上载到PC或服务器以用于分析(例如，后处理)。特定应用的软件利用地图、图形和统计功能，将路测数据变换成用户友好格式。

可以将从路测数据确定的度量与其他扫频仪所采集的度量或与在不同时间确定的度量相组合来提供网络的健康的图片。

路测提供与网络的状态有关的高度准确和详细的数据。然而，路测是沿着指定测试路线捕捉数据的耗时工作。路测的连续性质导致在不同时间被捕捉的数据。大型网络可能需要路测进行数小时乃至数天。

由路测产生的数据提供关于信道特性的大量具体数据。了解信道特性允许对每一个发射器的相位和振幅的操纵，以便形成波束(或多个波束，无论在物理空间还是矢量空间(一个或多个虚拟波束))。为了正确形成波束(或多个波束)，发射器使用信道的特性的知识。确定信道特性的一个方法是将已知信号(LTE中的参考信号(RS))发送给移动设备(LTE术语中的用户装置或“UE”)。移动设备然后将信道质量指示符(CQI)测量发送回发射器。发射器应用正确的相位和振幅调整来形成指向移动设备的波束。为了波束形成，需要调整每一个发射器的相位和振幅。然而，来自UE的CQI反馈仅关于服务基站扇区。

发明内容

实施例针对使用诸如智能手机的用户装置(UE)来实时从不同位置捕捉网络数据。可以将网络数据递送给即时智能扫描服务器(ISS)用于处理。

在实施例中，UE包括数据采集应用，其可以由ISS控制来为所有附近的基站扇区采集网络数据。在另一个实施例中，网络服务提供商所运行的ISS可以指示数据采集应用在由网络服务提供商的竞争者所使用的频带上采集网络数据样本。

在另一个实施例中，UE被配置成为用于诸如LTE、LTE Advanced、WCDMA、HSPA、CDMA、EVDO和GSM的各种协议来收集网络样本。

附图说明

图1是图示根据实施例的、被配置成在LTE MIMO通信系统中运行的即时智能扫描服务器的框图。

图2是图示根据实施例的UE的框图。

图3是图示服务器设备的框图。

具体实施方式

实施例针对使用诸如智能手机的UE来实时从不同位置捕捉网络数据。可以将网络数据递送给即时智能扫描服务器(ISS)用于处理。

图1是图示根据实施例的、被配置成在LTE MIMO通信系统中运行的ISS的框图。

即时智能扫描服务器(ISS)服务器102与基站A 104和基站B 106通信。虽然图1中图示了两个基站，然而，该图示并不意味着限制。可以将任何数量的基站连接到ISS服务器102。

每一个基站A和B(104和106)被配置成与在基站信号范围内的UE通信，诸如智能手机A…N(110、112和114)。如图1中所示，在某个时间点，智能手机A 110与基站A 104通信，以及智能手机N 114与基站B 106通信。

在实施例中，智能手机A和N(110和114)被配置有对从智能手机在某个时间点与之相关联的基站发送的控制信号作出响应的数据采集应用(参见图2)。在实施例中，时间由参考信号来确定，诸如GPS时间。

通过说明而非作为限制，在某个时间点，基站A和B(104和106)指示所选择的智能手机A和N(110和114)收集网络样本数据(圈1)。可以为多个接收器天线同步数据收集，使得将在相同开始时间和持续时间收集数据。UE智能手机A和N(110和114)可以包括可以被配置成从使用不同传输协议的源接收信号的接收器。智能手机A和N(110和114)根据频率、带宽和时间长度命令在指定的GPS时间收集网络样本。网络样本可以包括来自两个基站A和B(104和106)的信号。

智能手机A和N(110和114)经由LTE反向链路将网络样本数据与其GPS位置信息一起发送给其相关联的基站(圈3)，其将网络样本数据转发给ISS服务器102(圈4)。

图2是图示根据实施例的UE的框图。

UE 200可以包括被耦合到内部存储器202、显示器203和SIM 221或类似可移除存储器单元的处理器201。另外，UE 200可以具有被连接到耦合到处理器201的发射器226和接收器225的天线204。在一些实施方式中，接收器225以及处理器201和存储器202的部分可以用于多网络通信。在另外实施例中，UE 200可以具有多个天线204、接收器225和/或发射器226。UE 200还可以包括键区206或微型键盘以及菜单选择按钮或摇杆开关207，用于接收用户输入。UE 200还可以包括被耦合到处理器并且用于确定时间和UE 200的位置坐标的GPS设备220。另外，显示器203可以是可以被配置成接收用户输入的触敏设备。

处理器201可以是可以由软件指令(应用)配置来执行多种功能，包括在本文所述的各种实施例的功能的任何可编程微处理器、微计算机或一个或多个多处理器芯片。在实施例中，UE 200可以包括多个处理器201，诸如专用于蜂窝和/或无线通信功能的一个处理器，以及专用于运行其他应用的一个处理器。

典型地，软件应用可以在它们被访问并加载入处理器201之前被存储在内部存储器202中。在实施例中，处理器201可以包括或能够访问足够存储应用软件指令的内部存储器202。存储器还可以包括操作系统222。在实施例中，存储器还包括向UE 200提供允许UE200采集网络样本数据的额外功能性的数据采集应用224。网络样本数据从信号得到，所述信号由接收器225提供给模拟数字转换器(ADC)227和下转换器228来将无线电波形变换成数字化的数据样本。

另外，内部存储器202可以是易失性或非易失性存储器，诸如闪存、或两者的混合。出于本描述的目的，对存储器的一般引用是指处理器201可访问的所有存储器，包括内部存储器202、插入计算设备的可移除存储器以及在处理器201自身内的存储器，包括安全存储器。

在诸如智能手机的UE经由基站从ISS服务器接收数据采集命令之后，其唤醒数据采集应用224。数据采集224应用指示接收器205调到所请求的射频，并且指示ADC 227和下转换功能块228以指定的中间采样时钟率或在UE内部的中间采样时钟率，将无线电波形变换成数字化的数据样本。在所要求的采样率与UE内部采样时钟率不相同的情况下，诸如使用LTE智能手机来采集CDMA数据，数据采集应用224可以进一步运行抽取/整合步骤来将数据变换成期望的采样率。数据采集应用224还可以在向ISS服务器反馈之前运行数据压缩步骤来减小数据大小。除网络样本数据(包括在收集数据时应用的衰减)外，数据采集应用224还反馈来自GPS接收器220的GPS信息。

再次参考图1，ISS服务器102对原始网络样本数据进行分析来采集网络性能的各种测量。通过说明而非作为限制，ISS服务器102可以计算已知为Carrier RSSI的接收无线电波形功率电平，并且然后通过匹配用于LTE的所有可能的Cell-ID同步信号模式来搜索附近的基站。在其他协议的情况下，待用于搜索的信号模式可以不同，例如，信号模式可以是CMDA协议的导频偏移(Pilots)。在找到基站(或基站扇区)之后，可以测量/分析其SINR(信干噪比)、Ec/Io、定时偏移、延迟扩展、以及在MIMO的情况下，信道条件数、发射相关、接收器相关以及所有MIMO传输模式的CQI。

在已完成用于所有网络样本数据的测量/分析之后，ISS服务器102将测量与GPS地图信息映射在一起，并且分析在基站之间的网络干扰。ISS服务器102然后将向网络运营者提供如何提高网络效率的建议，诸如增加或减少某些基站的发射功率(这也会影响MIMO操作，因为不同的CINR电平最佳地适于不同的MIMO传输模式，诸如空间复用或rank-1预编码/发射分集，即使在相同空间相关条件下)，以及改变某些基站天线的倾角(这权衡了覆盖与干扰)。

ISS服务器102以本领域已知的方式对数据进行分析，并且产生测量结果，诸如条件数、所有LTE MIMO传输模式的CQI(效率)、定时偏移以及延迟扩展(圈5)。

将经分析的数据传递给基站(圈6)以提供对MIMO信道条件的优化，以及高效UE表示比专用扫描接收器更低成本和更高频率网络元件。在LTE中被称为用户元件(UE)，受欢迎的UE包括苹果iPhone3G/4G、摩托罗拉DROID、谷歌手机、RIM Blackberry HTC Droids等。每一个UE包含天线、RF路径、ADC、基带处理器和微控制器。在实施例中，可以在这些UE的子集上操作数据采集应用来几乎实时采集网络样本数据。在实施例中，数据采集应用可以控制UE天线、监视UE RF路径、以及收集网络样本数据。

与从来自UE的CQI反馈获取的信息相比，在本文的实施例将UE用作为分布式扫频仪(或传感器)，并且使用LTE反向链路来发送回网络样本数据。然后，可以对这些数据进行分析来提供网络容量的独立视图、提供关于所选择的MIMO模式的UE CQI反馈、以及提供信息，诸如条件数、所有MIMO模式的CQI以及关于服务基站扇区的所有TX天线到RX天线路径信息。另外，蜂窝运营商可以指示其客户的UE不仅在其自身频带上，而且还在其竞争者的频带上收集网络样本数据。

上述多个实施例还可以凭借多种计算设备中的任何一个来实现，诸如图3中所示的服务器设备800。这样的服务器设备800典型地包括耦合到易失性存储器802和大容量非易失性存储器，诸如盘驱动器803的处理器801。服务器设备800还可以包括耦合到处理器801的软盘驱动器和/或光碟(CD)驱动器806。服务器设备800还可以包括耦合到处理器801的网络接入端口804，用于使用多种协议通过多种有线和无线网络与网络电路805建立数据连接。

前面方法描述和过程流程图仅被提供为说明性示例，并且并不意在要求或暗示各种实施例的块必须按照所展示的顺序来执行。如本领域技术人员应当理解的，可以按照任何顺序执行前面实施例中的块的顺序。诸如“此后”、“然后”、“接着”等的词并不意在限制块的顺序；这些词仅用来通过方法的描述引导阅读者。进一步，以单数形式，例如使用不定冠词或定冠词，对要求元素的任何引用不应被解释为将元素限制在单数形式。

结合在本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚说明硬件和软件的这种可替换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤已在上面根据其功能性一般地被描述。这样的功能性是被实现为硬件还是软件取决于特定应用和对总体系统施加的设计限制。本领域技术人员可以为每一个特定应用以变化方式实现所述功能性，但是这样的实施方式决定不应当被解释为造成对本发明的范围的背离。各种逻辑块的功能性可以由其他逻辑块或电路来执行。另外，各种逻辑块的功能性可以由没有单独说明的另外逻辑块或电路来执行。

用来实现结合在本文公开的方面描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件可以凭借通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或设计来执行在本文所述的功能的其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是，在替选中，处理器可以是任何现有处理器，控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器、或任何其他这样的配置。替选地，某些块或方法可以由特定于给定功能的电路系统来执行。

在一个或多个示例性方面中，所述功能可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。如果以软件实现，则功能可以作为一个或多个指令或代码被存储在计算机可读介质上或经由计算机可读介质传输。在本文公开的方法或算法的块可以被实施在处理器可执行的软件模块中，其可以驻存在计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质又包括通信介质，其包括便于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光学盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或可以用来以指令或数据结构形式装载或存储期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。并且，任何连接被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或无线技术，诸如红外、无线电和微波，来从网站、服务器或其他远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术，诸如红外、无线电和微波被包括在介质的定义中。如在本文所使用的，盘和碟包括光碟(CD)、激光碟、光学碟、数字通用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘通常以磁性方式重现数据，而碟凭借激光以光学方式重现数据。上面的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。另外，方法或算法的操作可以作为代码和/或指令的一个或任何组合或集合驻存在机器可读介质和/或计算机可读介质上，其可以被包含进计算机程序产品。

提供了所公开的实施例的前面描述，以使本领域技术人员能够作出或使用本发明。对这些实施例的各种修改将对本领域技术人员容易显而易见的，以及在不背离本发明的范围的情况下，在本文定义的一般原理可以应用到其他实施例。因此，本发明并不意在限于在本文所示的实施例，而是意在被赋予与所附权利要求以及在本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (22)

1.一种用于采集无线网络性能数据的系统，包括：

经由无线网络可访问的智能手机，用于发送和接收数据，所述智能手机包括：

接收器，所述接收器被配置成接收并采样遵守多个无线协议的信号；

发射器；以及

第一处理器，所述第一处理器被配置有用来促使所述智能手机执行操作的软件可执行指令，所述操作包括：

经由所述接收器通过所述无线网络接收数据采集信号，所述数据采集信号包括指示所述智能手机对所述多个无线协议中的两个不同无线协议的无线网络信号进行采样的命令；

响应于接收所述数据采集信号对在所述智能手机处接收的所述两个不同无线协议的所述无线网络信号进行采样；

生成采集的网络数据；以及

经由所述发射器通过所述无线网络向服务器传输所述采集的网络数据；

经由所述无线网络可访问的服务器，所述服务器包括：

第二处理器，所述第二处理器被配置有用来促使所述服务器执行操作的软件可执行指令，所述操作包括：

通过所述无线网络传输包括所述命令的所述数据采集信号；

通过所述无线网络接收所述采集的网络数据；以及

使用所述采集的网络数据来生成网络性能数据，

其中，所述无线网络和所述服务器与第一服务提供商关联，并且所述两个不同无线协议中的至少一个是竞争者服务提供商的网络的无线协议。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无线网络遵守从由以下组成的组中选择的无线协议：LTE、LTE Advanced、WCDMA、HSPA、CDMA、EVDO以及GSM。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个无线协议从由以下组成的组中选择：LTE、LTE Advanced、WCDMA、HSPA、CDMA、EVDO以及GSM。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述智能手机进一步包括GPS接收器，以及其中，所述采集的网络数据包括所述智能手机的位置信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二处理器被进一步配置有用来促使所述服务器执行操作的软件可执行指令，所述操作包括：

识别所述采集的网络数据中的信号模式，以及

使用所述信号模式来识别所述两个不同无线协议中的所述无线网络信号中的每一个的源。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述网络性能数据从由以下组成的组中选择：信干噪比、Ec/Io、定时偏移、延迟扩展、信道条件数、发射相关、接收器相关、RF路径以及信道质量指示符。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据采集信号促使所述智能手机对多个信号和/或多个频率进行采样。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一处理器被进一步配置有用来促使所述智能手机执行操作的软件可执行指令，所述操作包括：

在传输所述采集的网络数据之前压缩所述采集的网络数据。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述采集的网络数据的所述生成进一步包括：

用来将所述采集的网络数据变换成期望的采样率的抽取和/或整合步骤。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述智能手机进一步包括多个天线。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二处理器被进一步配置有用来促使所述服务器执行操作的软件可执行指令，所述操作包括：

使从多个智能手机对所述采集的网络数据的所述接收同步。

12.一种用于采集无线网络性能数据的方法，包括：

经由无线网络从服务器传输数据采集信号，所述数据采集信号包括指示智能手机采样多个无线协议中的两个不同无线协议的无线网络信号的命令；

在所述智能手机处经由所述无线网络接收所述数据采集信号，所述智能手机被配置成接收并采样遵守所述多个无线协议的信号，所述数据采集信号促使所述智能手机：

对在所述智能手机处接收的所述两个不同无线协议的无线网络信号进行采样；

生成采集的网络数据；以及

经由所述无线网络传输所述采集的网络数据；

在所述服务器处经由所述无线网络接收所述采集的网络数据；以及

使用所述采集的网络数据来生成网络性能数据，

其中，所述无线网络和所述服务器与第一服务提供商关联，并且所述两个不同无线协议中的至少一个是竞争者服务提供商的网络的无线协议。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述无线网络遵守从由以下组成的组中选择的无线协议：LTE、LTE Advanced、WCDMA、HSPA、CDMA、EVDO以及GSM。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个无线协议从由以下组成的组中选择：LTE、LTE Advanced、WCDMA、HSPA、CDMA、EVDO以及GSM。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述数据采集信号进一步促使所述智能手机使用GPS接收器来记录位置信息，其中，所述采集的网络数据的所述生成进一步包括纳入所述位置信息。

16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

识别所述采集的网络数据中的信号模式；以及

使用所述信号模式来识别所述两个不同无线协议中的所述无线网络信号中的每一个的源。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述网络性能数据从由以下组成的组中选择：信干噪比、Ec/Io、定时偏移、延迟扩展、信道条件数、发射相关、接收器相关、RF路径以及信道质量指示符。

18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括所述数据采集信号促使所述智能手机对多个信号和/或多个频率进行采样。

19.根据权利要求12所述的方法，进一步包括所述数据采集信号促使所述智能手机在传输所述采集的网络数据之前压缩所述采集的网络数据。

20.根据权利要求12所述的方法，其中，所述采集的网络数据的所述生成进一步包括：

用来将所述采集的网络数据变换成期望的采样率的抽取和/或整合步骤。

21.根据权利要求12所述的方法，进一步包括，使从多个智能手机对所述采集的网络数据的所述接收同步。

22.根据权利要求12所述的方法，进一步包括，响应于所述网络性能数据，调整所述无线网络的特性。