CN103517285B

CN103517285B - 一种天线覆盖性能评估方法及系统

Info

Publication number: CN103517285B
Application number: CN201210214491.0A
Authority: CN
Inventors: 蔡汉才; 黄志伟; 周守义; 尹小华; 韩永佳; 林玉辉; 蓝本; 梁仲可
Original assignee: SHENZHEN KEHONG COMMUNICATIONS CO Ltd; China Mobile Group Guangdong Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN KEHONG COMMUNICATIONS CO Ltd; China Mobile Group Guangdong Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: CN103517285A

Abstract

本发明提供一种天线覆盖性能评估方法及系统，该方法包括：获取与目标评估天线有关的测试采样点的扫频数据；根据所述扫频数据将所述测试采样点映射到天线评估坐标系中；获取所述天线评估坐标系中的采样统计单位，其中，所述采样统计单位中包含一个或多个所述测试采样点；获取所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强；根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估。本发明在不影响现网运行的基础上，能够准确、快捷地对天线的覆盖性能进行评估。

Description

一种天线覆盖性能评估方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种天线覆盖性能评估方法及系统。

背景技术

GSM网络中运行有大量的天线，如果天线的覆盖性能指标不及格，将会对GSM网络的信号质量造成影响。

现有技术中，主要是使用天线空间暗室实验室对天线的覆盖性能进行评估，确定覆盖性能指标不及格的问题天线。使用天线空间暗室实验室对天线的覆盖性能进行评估的方法，是通过停止天线的运行，并拆卸下天线，然后将拆卸的天线一一送到天线空间暗室实验室进行测试评估。

上述方法虽然可以检查出天线的各种覆盖性能，但是存在以下缺点：

可操作性不强：GSM网络运行中的天线数量巨大，将天线一一送天线空间暗室实验室进行评估，缺乏可操作性，因此只能抽样测试。

成本高：在拆卸天线后，需要使用备用天线，拆卸与安装、运输等成本极高。

操作周期长：从停止天线运行，拆卸天线，将天线送至天线空间暗室实验室进行检测，然后到装回天线，整体操作流程所需周期长，时效性差，若天线数量大则难以避免对现网运营造成影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种天线覆盖性能评估方法及系统，在不影响现网运行的基础上，能够准确快捷地对天线的性能进行评估。

为解决上述问题，本发明提供一种天线覆盖性能评估方法，包括：

获取与目标评估天线有关的测试采样点的扫频数据；

根据所述扫频数据将所述测试采样点映射到天线评估坐标系中；

获取所述天线评估坐标系中的采样统计单位，其中，所述采样统计单位中包含一个或多个所述测试采样点；

获取所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强；

根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估。

优选的，所述扫频数据中包含所述测试采样点的经纬度信息，所述根据所述扫频数据将所述测试采样点映射到天线评估坐标系中的步骤包括：

将所述测试采样点的经纬度信息映射成所述天线评估坐标系中的一天线评估坐标，其中，所述天线评估坐标中包含所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离，以及所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度。

优选的，所述测试点的天线评估坐标F（L1，γ1）的计算公式如下：

L1=R*{arc cos[cosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny]}

其中，L1为所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离，R为地球半径，a、b分别为所述测试采样点的经度和纬度，x、y分别为所述目标评估天线的经度和纬度，γ1为所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度，α为所述目标评估天线的方向角，β为以所述目标评估天线为原点，所述测试采样点与所述目标评估天线的连线与北极方向的顺时针夹角，其中，β的计算公式为：

β=arcsin（{arccos[cos(b-y)]}/arccos[cosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny]）。

优选的，所述扫频数据中包含所述测试采样点的信号场强，所述获取所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强的步骤包括：

获取所述采样统计单位中的所有所述测试采样点的信号场强；

获取所述所有所述测试采样点的信号场强的平均值，作为所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强。

优选的，所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论信号场强的计算公式如下：

理论RSSI(L,γ,Rxlev)=BSPWRB+G-Att(γ)-Att(Vert)-Pass(L)-P-P_oth

其中，理论RSSI(L,γ,Rxlev)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论信号场强，L为所述采样统计单位与所述目标评估天线的球面距离，γ为所述采样统计单位与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度，BSPWRB为所述目标评估天线的发射功率，G为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论天线增益，Att(γ)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论水平增益衰减值，Att(Vert)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论垂直增益衰减值，Pass(L)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论自由空间损耗，P为所述目标评估天线的固定损耗，P_oth为其他预定损耗。

优选的，所述预定天线覆盖性能参数包含天线增益，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤包括：

从与所述目标评估天线相关的所述采样统计单位中，选取位于所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位；

从所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位中，选取实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位；

根据所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的实测信号场强，计算所述目标评估天线在所述第一统计单位的实测天线增益；

选取最大的所述实测天线增益作为所述目标评估天线的天线增益性能评估得分。

优选的，所述目标评估天线的实测天线增益的计算公式如下：

G(L,γ)＝实测RSSI(L,γ,Rxlev)-BSPWRB+Att(γ)+Att(Vert)+Pass(L)+P+P_oth

其中，G(L,γ)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的实测天线增益，实测RSSI(L,γ,Rxlev)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的实测信号场强，Att(γ)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的理论水平增益衰减值，Att(Vert)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的理论垂直增益衰减值，Pass(L)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的理论自由空间损耗，P为所述目标评估天线的固定损耗，P_oth为其他预定损耗。

优选的，所述预定天线覆盖性能参数包含天线水平半功率角，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤包括：

从与所述目标评估天线相关的所述采样统计单位中，分别选取位于所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位、旁波瓣范围的第二统计单位以及背波瓣范围内的第三统计单位；

从所述第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位中，选取实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位；

根据所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位的实测信号场强和理论信号场强，计算所述目标评估天线的水平波瓣性能评估得分。

优选的，所述目标评估天线的水平波瓣性能评估得分的计算公式如下：

P(L,γ)=[主波瓣∑_有效达标F（L,γ）]²/[主波瓣∑_测试有效F（L,γ)*ALL∑_测试有效F（L,γ)]其中，主波瓣∑_有效达标F（L,γ)为理论信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，主波瓣∑_测试有效F（L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，ALL∑_测试有效F（L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位的总数量。

优选的，所述预定天线覆盖性能参数包含天线前后比，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤包括：

从与所述目标评估天线相关的所述采样统计单位中，分别选取位于所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位以及位于背波瓣范围内的第三统计单位；

从所述第一统计单位和第三统计单位中，选取实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位和第三统计单位；

根据所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位和第三统计单位的实测信号场强和理论信号场强，计算所述目标评估天线的实测天线前后比性能评估得分。

优选的，所述所述目标评估天线的天线前后比性能评估得分的计算公式如下：

FB（L,γ)=[主波瓣∑_有效达标F(L,γ)*背波瓣∑_测试有效F(L,γ)]/[主波瓣∑_测试有效F（L,γ)*背波瓣∑_有效达标F(L,γ)]

其中，主波瓣∑_有效达标F（L,γ)为理论信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，主波瓣∑_测试有效F（L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，背波瓣∑_测试有效F(L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第三统计单位的数量，背波瓣∑_有效达标F(L,γ)为理论信号场强大于预定场强阀值的第三统计单位的数量。

本发明还提供一种天线覆盖性能评估系统，包括：

扫频数据获取模块，用于获取与目标评估天线有关的测试采样点的扫频数据；

映射模块，用于根据所述扫频数据将所述测试采样点映射到天线评估坐标系中；

统计单位获取模块，用于获取所述天线评估坐标系中的采样统计单位，其中，所述采样统计单位中包含一个或多个所述测试采样点；

场强获取模块，用于获取所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强；

评估模块，用于根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估。

优选的，所述映射模块还用于将所述测试采样点的经纬度信息映射成所述天线评估坐标系中的一天线评估坐标，其中，所述天线评估坐标中包含所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离，以及所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度。

优选的，所述场强获取模块包括：

第一获取模块，用于获取所述采样统计单位中的所有所述测试采样点的信号场强；

第二获取模块，用于获取所述所有所述测试采样点的信号场强的平均值，作为所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强。

优选的，所述预定天线覆盖性能参数包含天线增益，所述评估模块包括：

第一选取模块，用于从与所述目标评估天线相关的所述采样统计单位中，选取位于所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位；

第二选取模块，用于从所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位中，选取实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位；

第一计算模块，用于根据所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的实测信号场强，计算所述目标评估天线在所述第一统计单位的实测天线增益；

第三选取模块，用于选取最大的所述实测天线增益作为所述目标评估天线的天线增益性能评估得分。

优选的，所述预定天线覆盖性能参数包含天线水平半功率角，所述评估模块包括：

第四选取模块，用于从与所述目标评估天线相关的所述采样统计单位中，分别选取位于所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位、旁波瓣范围的第二统计单位以及背波瓣范围内的第三统计单位；

第五选取模块，用于从所述第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位中，选取实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位；

第二计算模块，用于根据所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位的实测信号场强和理论信号场强，计算所述目标评估天线的水平波瓣性能评估得分。

优选的，所述预定天线覆盖性能参数包含天线前后比，所述评估模块包括：

第六选取模块，用于从与所述目标评估天线相关的所述采样统计单位中，分别选取位于所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位以及位于背波瓣范围内的第三统计单位；

第七选取模块，用于从所述第一统计单位和第三统计单位中，选取实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位和第三统计单位；

第三计算模块，用于根据所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位和第三统计单位的实测信号场强和理论信号场强，计算所述目标评估天线的实测天线前后比性能评估得分。

本发明具有以下有益效果：

评估成本低，只需要采集扫频数据就实现天线覆盖性能评估，一次扫频，无须停止天线运行，无须拆卸更换，评估成本相对较低；

评估周期较短，利于及时发现问题天线。

评估结果准确，采用高精度的扫频数据对天线的主要覆盖性能参数进行评估，评估结果准确。

附图说明

图1为本发明实施例的天线覆盖性能评估方法的一流程示意图；

图2为本发明实施例的天线评估坐标系的数学建模示意图；

图3为本发明实施例的天线的覆盖范围的示意图；

图4为本发明实施例的采样统计单位的信号场强的达标阀值的选取示例图；

图5为本发明实施例的天线覆盖性能评估系统的一结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1所示为本发明实施例的天线覆盖性能评估方法的一流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤101，获取与目标评估天线有关的测试采样点的扫频数据；

所述目标评估天线可以为GSM网络中运行的任意一天线。

所述扫频数据为路面全频段扫频数据，所述扫频数据可以包括以下信息：测试采样点的经纬度信息（Longitude，Latitude）、信号源标识（CELL ID）、BCCH（广播控制信道）、BSIC（基站识别码）、信号信息、采集频率的信号强度（RSSI）、C/I值和/或场强排序信息等，如下表所示：

经度	纬度	CELL ID	BCCH	BSIC	C/I	RS SI(dBm)	强度排序
								113.12123	23.89833	CELLI	11	07	16	-50	1
113.12123	23.89833	CELL2	23	31	12	-65	2
								...	...	...	...	...	...	...	...

在进行路面全频段扫频时，可以采用精度较高的扫频仪，以获得高精度的扫频数据，从而提高天线覆盖性能的评估准确度。

步骤102，根据所述扫频数据将所述测试采样点映射到天线评估坐标系中；

所述天线评估坐标系是为评估天线覆盖性能而建的数学坐标系，因而，在执行上述步骤102之前，还可以包括：建立所述天线评估坐标系的步骤。

本发明实施例中，所述天线评估坐标系是以目标评估天线为坐标原点的球面坐标系，所述天线评估坐标系满足以下条件：

1）目标评估天线所在位置（经纬度坐标为（Lon0，Lat0））作为天线评估坐标系的坐标原点F（0，0）。

2）天线评估坐标系中任一测试采样点位置（经纬度坐标为（Lon1，Lat1））与目标评估天线的连线顺时针偏离目标评估天线的方向角的角度为γ1，其中，0<=γ1<360。

3）天线评估坐标系中任一测试采样点位置与目标评估天线所在位置的球面距离为L1。

4）天线评估坐标系中任一测试采样点位置（Lon1，Lat1）均与唯一的一天线评估坐标F（L1,γ1）相对应。

5）理论上，自由传播空间中该目标评估天线在该测试采样点的天线评估坐标F（L1,γ1）的信号场强与L1,γ1有关。

从上述天线评估坐标系的描述可以看出，当需要将测试采样点映射到天线评估坐标系时，可以将测试采样点的经纬度信息（Lon1，Lat1）映射成所述天线评估坐标系中的一天线评估坐标F（L1,γ1），所述天线评估坐标中由所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离L1，以及所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度γ1组成。

所述测试点的天线评估坐标F（L1，γ1）的计算公式如下：

L1=R*{arc cos[cosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny]}

其中，L1为所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离，R为地球半径（6371.004km），a、b分别为所述测试采样点的经度和纬度，x、y分别为所述目标评估天线的经度和纬度，γ1为所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度，α为所述目标评估天线的方向角，β为以所述目标评估天线为原点，所述测试采样点与所述目标评估天线的连线与北极方向的顺时针夹角，其中，β的计算公式为：

β=arcsin（{arccos[cos(b-y)]}/arccos[cosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny]）。

步骤103，获取所述天线评估坐标系中的采样统计单位，其中，所述采样统计单位中包含一个或多个所述测试采样点；

由于一个目标评估天线可能对应大量的测试采样点，如果针对每一测试采样点的扫频数据，对目标评估天线的覆盖性能进行评估的话，会极大地增大计算量，因而，本发明实施例中，可以基于天线评估坐标系中的单位面积（本实施例中称为统计单位）的扫频数据，对目标评估天线的覆盖性能进行评估，以降低减少计算量，降低计算复杂度。

举例来说，可以以30米×30米的单位面积作为一统计单位，选取多个采样统计单位，对目标评估天线的覆盖性能进行评估，其中，选取的采样统计单位中需要包含一个或多个与目标评估天线相关的测试采样点。

步骤104，获取所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强；

目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强由位于所述采样统计单位内的一个或多个测试采样点的实测信号场强确定，具体的，目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强的计算方法可以如下：

1）获取采样统计单位中的所有测试采样点的信号场强；

在进行路面扫频时，有些情况下，会因为路面测试路线重复，而产生一个测试采样点对应多个信号场强的情况，为了避免路面测试路线重复对评估结果造成干扰，本发明实施例中，当一个测试采样点对应多个信号场强时，可以从该测试采样点对应的多个信号场强中，选取最强的信号场强，作为该测试采样点的信号场强。

2）获取所有所述测试采样点的信号场强的平均值，作为所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强。

所述目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强的计算公式如下：

Rxlev = Σ_{n}^{1} RSSI / n

其中，Rxlev为所述目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强，RSSI为所述目标评估天线在位于所述采样统计单位中的测试采样点的实测信号场强，n为位于所述采样统计单位中的测试采样点的数量。

在天线评估坐标系中，所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强可以表示为：

实测

RSSI (L, γ, Rxlev) = {(Σ_{n}^{1} RSSI / n) | \begin{matrix} F (L, γ) \\ - 110 dBm = < Rxlev > 0 dBm \end{matrix}}

其中，实测RSSI(L,γ,Rxlev)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强，F(L,γ)为所述采样统计单位的天线评估坐标，RSSI为所述目标评估天线在位于所述采样统计单位中的测试采样点的实测信号场强，n为位于所述采样统计单位中的测试采样点的数量，公式中-110dBm＝＜Rxlev＜0dBm表示实测信号场强的取值范围，一般情况下，信号场强小于-110dBm或者大于等于0dB时，表示信号场强异常。

本发明实施例中，还可以对计算出的实测信号场强的精度进行规定，例如，规定为0.0005dBm精度。

本发明实施例中，可以将所述采样统计单位的中心坐标作为所述采样统计单位在所述天线评估坐标系中的天线评估坐标，也可以将所述采样统计单位中的最强信号场强对应的测试采样点的天线评估坐标作为所述采样统计单位在所述天线评估坐标系中的天线评估坐标。

所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论信号场强可以采用以下公式进行计算：

理论RSSI(L,γ,Rxlev)=BSPWRB+G-Att(γ)-Att(Vert)-Pass(L)-P-P_oth

其中，

理论RSSI(L,γ,Rxlev)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论信号场强；

BSPWRB为所述目标评估天线的发射功率，可以在小区库列表中获取。

G为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论天线增益，可在小区库物理信息表的天线类型查得，其中，一款天线类型对应1个增益。

Att(γ)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论水平增益衰减值，Att(γ)是天线重要的波瓣性能，可查目标评估天线理论标差的波瓣性能表得到，目标评估天线理论标差的波瓣性能表如下：

Att(Vert)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论垂直增益衰减值，可根据天线理论的垂直波瓣性能表查得。

Vert=T+arc tg（H/L），

其中，Vert为垂直波瓣角，T为天线下倾角度，由小区库查得，H为天线挂高，由小区库查得，L为所述采样统计单位距离目标评估天线的球面距离。

天线理论的垂直波瓣性能表如下所示，每1款天线均有天线理论的垂直波瓣性能表。

Pass(L)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论自由空间损耗，所述理论自由空间损耗的计算公式如下：

Pass（L）=Ploss=32.44+20lg f(MHz)+20lg L(km)

其中，f为扫频频率，L为所述目标评估天线与所述采样统计单位的球面距离。

P为所述目标评估天线的固定损耗，包括：各种接头损耗、CDU损耗和/或馈线损耗等，例如，可以选择通用损耗值-7dB。

P_oth为其他预定损耗，P_oth的值视情况而定，可以依据环境因素作相应修正，例如可以为0。

步骤105，根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估。

GSM网络中的天线的性能指标主要分为电气性能及覆盖性能两种，本发明实施例中主要针对天线的覆盖性能进行评估，而影响无线覆盖性能的主要参数有：天线增益、天线前后比和天线水平平面的半功率角。

本发明实施例中，可以根据目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对天线增益、天线前后比和天线水平平面的半功率角中的任意一个或多个进行评估，并根据评估结果，确定目标评估天线是否为问题天线。

在对天线增益、天线前后比和天线水平平面的半功率角的评估方法进行说明之前，首先对评估方法所选取的采样统计单位的范围进行说明。

如图3所示，天线的覆盖范围分为：主波瓣范围、旁波瓣范围和背波瓣范围，各个波瓣范围的采样统计单位的选取符合以下原则：

（1）主波瓣范围的采样统计单位的选取原则

下述F(L,γ)函数是限定目标评估天线在天线评估坐标系中的主波瓣有效选取范围，通过定义L及γ的取值范围得到：

①γ的取值范围为：0＝＜γ＜60或300=<γ＜360，由目标评估天线的水平波瓣半功率角决定，目标评估天线的类型决定了该值，本发明实施例中可以以最常见的120度作默认参数计算。

②L的取值范围为：

\{\begin{matrix} 0 \leq L < H / \sin (T - β / 2), T > β / 2 \\ L = 5 (KM), T \leq β / 2 \end{matrix},

与目标评估天线的3个参数有关：天线挂高H，天线下倾角T，目标评估天线的理论垂直波瓣半功率角β，β由目标评估天线的类型决定，可通过获取目标评估天线的类型，然后查询该类型天线的标准波瓣图标可得到该值。

（2）旁波瓣范围的采样统计单位的选取原则

下述F(L,γ)函数是限定目标评估天线在天线评估坐标系中的旁波瓣有效选取范围，通过定义L及γ的取值范围得到：

①γ的取值范围为：60＜γ＜120或240=<γ＜300，由目标评估天线的水平波瓣半功率角决定，目标评估天线的类型决定了该值，本发明实施例中可以以最常见的120度作默认参数计算。

②L的取值范围为：

\{\begin{matrix} 0 \leq L < H / \sin (T - β / 2), T > β / 2 \\ L = 5 (KM), T \leq β / 2 \end{matrix},

（3）旁波瓣范围的采样统计单位的选取原则

下述F(L,γ)函数是限定目标评估天线在天线评估坐标系中的背波瓣有效选取范围，通过定义L及γ的取值范围得到：

F (L, γ) | \begin{matrix} 120 < γ < 240 \\ \{\begin{matrix} 0 \leq L < H / \sin (T - β / 2), T > β / 2 \\ L = 5 (KM), T \leq β / 2 \end{matrix} \end{matrix}

①γ的取值范围为：120＜γ＜240，由目标评估天线的水平波瓣半功率角决定，目标评估天线的类型决定了该值，本发明实施例中可以以最常见的120度作默认参数计算。

②L的取值范围为：

\{\begin{matrix} 0 \leq L < H / \sin (T - β / 2), T > β / 2 \\ L = 5 (KM), T \leq β / 2 \end{matrix},

上述选取的主波瓣、旁波瓣和背波瓣的采样统计单位的数量较大，且有些采样统计单位的信号场强较弱，对天线的覆盖性能的影响并不大，因而在对天线的覆盖性能进行评估时，还可以从选取的主波瓣、旁波瓣和背波瓣的采样统计单位中，再选取中信号场强较强的采样统计单位（本实施例中称为信号场强达标的采样统计单位），从而有效减少计算量。

（4）信号场强达标的采样统计单位的选取原则

在天线评估坐标中，目标评估天线在垂直波瓣角度上3dB角地面收敛距离L的覆盖范围内，即目标评估天线在天线评估坐标系中的主波瓣范围、旁波瓣范围、背波瓣范围内的采样统计单位如下：

F (L, γ) | \begin{matrix} 0 \leq γ < 360 \\ \{\begin{matrix} 0 \leq L < H / \sin (T - β / 2), T > β / 2 \\ L = 5 (KM), T \leq β / 2 \end{matrix} \end{matrix}

按照从强到弱的顺序，对上述覆盖范围内的采样统计单位的信号场强进行排序，选取累计最强的50%有效采样统计单位所对应的实测信号场强作为达标阀值RSSI’，具体的，可以选取信号场强大于所述达标阀值的采样统计单位，对天线的覆盖性能进行评估。

举例来说，如图4所示为本发明实施例的采样统计单位的信号场强的达标阀值的选取示例图，图4中，选取的达标阀值RSSI’=-70dBm。

下面分别对天线增益、天线前后比和天线水平平面的半功率角的评估方法进行详细说明。

（1）天线增益评估

在理想情况下，目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强等于理论信号场强，即

理论RSSI(L,γ,Rxlev)=实测RSSI(L,γ,Rxlev)＝BSPWRB+G-Att(γ)-Att(Vert)-Pass(L)-P-P_oth

根据上述公式，可以得到目标评估天线的实测天线增益的计算公式：

G（L,γ）=实测RSSI(L,γ,Rxlev)-BSWRB+Att(γ)+Att(Vert)+Pass(L)+P+P_oth

其中，G(L,γ)为所述目标评估天线在所述统计单位的实测天线增益，实测RSSI(L,γ,Rxlev)为所述目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强，BSWRB为所述目标评估天线的发射功率，Att(γ)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论水平增益衰减值，Att(Vert)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论垂直增益衰减值，Pass(L)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论自由空间损耗，P为所述目标评估天线的固定损耗，P_oth为其他预定损耗。

具体应用时，所述固定损耗可以取7dB，所述其他预定损耗可以取0dB。

考虑实际环境中，存在不同程度的阻挡，并非理想的自由传播，故选取主波瓣范围内的采样统计单位，计算天线增益性能评估得分，分数越高则天线增益性能越好，一副天线增益得分为：Gain=MAXG（L,γ）。

也就是说，所述预定天线覆盖性能参数为天线增益时，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤可以包括：

从所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位中，选取实测场强大于预设场强阀值（即上述达标阀值）的第一统计单位；

根据所述实测场强大于预设场强阀值的第一统计单位的实测信号场强，计算所述目标评估天线在所述第一统计单位的实测天线增益；

选取最大的实测天线增益作为所述目标评估天线的天线增益性能评估得分。

当然，实际应用中，也可以直接采用所述目标评估天线的主波瓣范围内的第一统计单位，对计算所述目标评估天线在所述第一统计单位的实测天线增益，即不对参与计算天线增益的第一统计单位的实测信号场强的大小进行限定。

（2）天线水平半功率角评估

天线水平半功率角即表示天线的水平波瓣性能，当所述预定天线覆盖性能参数为天线水平半功率角时，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤可以包括：

所述目标评估天线的水平波瓣性能评估得分的计算公式如下：

P(L,γ)=[主波瓣∑_有效达标F（L,γ）]²/[主波瓣∑_测试有效F（L,γ)*ALL∑_测试有效F（L,γ)]

其中，主波瓣∑_有效达标F（L,γ)为理论信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，主波瓣∑_测试有效F（L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，ALL∑_测试有效F（L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位的总数量。

水平波瓣性能评估得分的结果通常为小数，具体计算时，为了方便比较，可以将水平波瓣性能评估得分乘以100，即，所述目标评估天线的水平波瓣性能评估得分的计算公式可以为：

P(L,γ)=[主波瓣∑_有效达标F（L,γ）]²/[主波瓣∑_测试有效F（L,γ)*ALL∑_测试有效F（L,γ)]*100

（3）天线前后比评估

当所述预定天线覆盖性能参数包含天线前后比时，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤可以包括：

所述目标评估天线的实测天线前后比性能评估得分的计算公式如下：

上述步骤105根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估之后，还可以包括输出天线评估结果的步骤。

如下表所示为天线覆盖性能评估结果的一输出报表：

本发明实施例中，在得到目标评估天线的预定天线覆盖性能参数（天线增益、天线水平半功率角和/或天线前后比）的性能得分之后，还可以将所述性能得分与理论性能得分进行比较，从而确定目标评估天线是否为问题天线。

上述实施例提供的天线覆盖性能评估方法具有以下优点：

评估周期较短，利于及时发现问题天线。

对应于上述天线覆盖性能评估方法，本发明实施例还提供一种天线覆盖性能评估系统，如图5所示，天线覆盖性能评估系统包括：

扫频数据获取模块501，用于获取与目标评估天线有关的测试采样点的扫频数据；

映射模块502，用于根据所述扫频数据将所述测试采样点映射到天线评估坐标系中；

统计单位获取模块503，用于获取所述天线评估坐标系中的采样统计单位，其中，所述采样统计单位中包含一个或多个所述测试采样点；

场强获取模块504，用于获取所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强；

评估模505块，用于根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估。

上述实施例中，当所述映射模块502需要将测试采样点映射到天线评估坐标系时，可以将测试采样点的经纬度信息（Lon1，Lat1）映射成所述天线评估坐标系中的一天线评估坐标F（L1,γ1），所述天线评估坐标中由所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离L1，以及所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度γ1组成。

也就是说，所述映射模块502还用于将所述测试采样点的经纬度信息映射成所述天线评估坐标系中的一天线评估坐标，其中，所述天线评估坐标中包含所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离，以及所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度。

目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强由位于所述采样统计单位内的一个或多个测试采样点的实测信号场强确定，可以为所述采样统计单位中的所有所述测试采样点的信号场强的平均值。

对应于上述描述，所述场强获取模块504可以包括：

当所述预定天线覆盖性能参数包含天线增益时，所述评估模块505可以包括：

当所述预定天线覆盖性能参数包含天线水平半功率角时，所述评估模块505可以包括：

当所述预定天线覆盖性能参数包含天线前后比时，所述评估模块505可以包括：

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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种天线覆盖性能评估方法，其特征在于，包括：

获取与目标评估天线有关的测试采样点的扫频数据；

将所述扫频数据中的测试采样点的经纬度信息映射成天线评估坐标系中的一天线评估坐标；

其中，所述天线评估坐标中包含所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离，以及所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度；所述天线评估坐标系是以目标评估天线为坐标原点的球面坐标系；

2.如权利要求1所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述测试采样点的天线评估坐标F(L1，γ1)的计算公式如下：

L1＝R*{arc cos[cosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny]}

β＝arcsin({arccos[cos(b-y)]}/arccos[cosb*cosy*cos(a-x)+sinb*siny])。

3.如权利要求1所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述扫频数据中包含所述测试采样点的信号场强，所述获取所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强的步骤包括：

4.如权利要求1所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论信号场强的计算公式如下：

理论RSSI(L,γ,Rxlev)＝BSPWRB+G-Att(γ)-Att(Vert)-Pass(L)-P-P_oth

其中，理论RSSI(L,γ,Rxlev)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论信号场强，L为所述采样统计单位与所述目标评估天线的球面距离，γ为所述采样统计单位与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度，Rxlev为所述目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强，BSPWRB为所述目标评估天线的发射功率，G为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论天线增益，Att(γ)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论水平增益衰减值，Att(Vert)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论垂直增益衰减值，Vert为垂直波瓣角，Pass(L)为所述目标评估天线在所述采样统计单位的理论自由空间损耗，P为所述目标评估天线的固定损耗，P_oth为其他预定损耗。

5.如权利要求1所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述预定天线覆盖性能参数包含天线增益，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤包括：

6.如权利要求5所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述目标评估天线的实测天线增益的计算公式如下：

G(L,γ)＝实测RSSI(L,γ,Rxlev)-BSPWRB+Att(γ)+Att(Vert)+Pass(L)+P+P_oth

其中，G(L,γ)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的实测天线增益，实测RSSI(L,γ,Rxlev)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的实测信号场强，L为所述采样统计单位与所述目标评估天线的球面距离，γ为所述采样统计单位与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度，Rxlev为所述目标评估天线在采样统计单位的实测信号场强，BSPWRB为所述目标评估天线的发射功率，Att(γ)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的理论水平增益衰减值，Att(Vert)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的理论垂直增益衰减值，Vert为垂直波瓣角，Pass(L)为所述目标评估天线在所述实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的理论自由空间损耗，P为所述目标评估天线的固定损耗，P_oth为其他预定损耗。

7.如权利要求1所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述预定天线覆盖性能参数包含天线水平半功率角，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤包括：

8.如权利要求7所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述目标评估天线的水平波瓣性能评估得分的计算公式如下：

P(L,γ)＝[主波瓣∑_有效达标F(L,γ)]²/[主波瓣∑_测试有效F(L,γ)*ALL∑_测试有效F(L,γ)]

其中，主波瓣∑_有效达标F(L,γ)为理论信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，主波瓣∑_测试有效F(L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，ALL∑_测试有效F(L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位、第二统计单位和第三统计单位的总数量，L为所述采样统计单位与所述目标评估天线的球面距离，γ为所述采样统计单位与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度。

9.如权利要求1所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述预定天线覆盖性能参数包含天线前后比，所述根据所述目标评估天线在所述采样统计单位的实测信号场强和理论信号场强，对所述目标评估天线的预定天线覆盖性能参数进行评估的步骤包括：

10.如权利要求9所述的天线覆盖性能评估方法，其特征在于，所述所述目标评估天线的天线前后比性能评估得分的计算公式如下：

FB(L,γ)＝[主波瓣∑_有效达标F(L,γ)*背波瓣∑_测试有效F(L,γ)]/[主波瓣∑_测试有效F(L,γ)*背波瓣∑_有效达标F(L,γ)]

其中，主波瓣∑_有效达标F(L,γ)为理论信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，主波瓣∑_测试有效F(L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第一统计单位的数量，背波瓣∑_测试有效F(L,γ)为实测信号场强大于预定场强阀值的第三统计单位的数量，背波瓣∑_有效达标F(L,γ)为理论信号场强大于预定场强阀值的第三统计单位的数量，L为所述采样统计单位与所述目标评估天线的球面距离，

γ为所述采样统计单位与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度。

11.一种天线覆盖性能评估系统，其特征在于，包括：

映射模块，用于将所述扫频数据中的测试采样点的经纬度信息映射成天线评估坐标系中的一天线评估坐标；

其中，所述天线评估坐标中包含所述测试采样点与所述目标评估天线的球面距离，以及所述测试采样点与所述目标评估天线的连线顺时针偏离所述目标评估天线的方向角的角度；其中，所述天线评估坐标系是以目标评估天线为坐标原点的球面坐标系；

12.如权利要求11所述的天线覆盖性能评估系统，其特征在于，所述场强获取模块包括：

13.如权利要求11所述的天线覆盖性能评估系统，其特征在于，所述预定天线覆盖性能参数包含天线增益，所述评估模块包括：

14.如权利要求11所述的天线覆盖性能评估系统，其特征在于，所述预定天线覆盖性能参数包含天线水平半功率角，所述评估模块包括：

15.如权利要求11所述的天线覆盖性能评估系统，其特征在于，所述预定天线覆盖性能参数包含天线前后比，所述评估模块包括：