CN103619028B - 基于rfid技术的td-lte单双流室分监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于RFID技术的TD－LTE单双流室分监控系统，包括主机及终端覆盖天线；主机包括读卡器芯片、数控衰减器、发射链路、环形器、主集端口、分集端口、两级放大器、二级电子开关及接收链路。本发明提供的TD‑LTE单双流室分监控系统及方法，在原有RFID天馈线监控系统基础上，通过针对性的电路改进以及控制设计，在TD‑LTE单双流室内分布覆盖网络基础上，通过一台RFID天馈线监控系统主机即可实现对TD‑LTE单双流室内分布覆盖网络的有效监控，监控系统主机数量仅为原来的一半。

Description

基于RFID技术的TD-LTE单双流室分监控系统及方法

技术领域

本发明属于TD－LTE室内分布网络监控技术领域，具体涉及一种基于RFID技术的TD－LTE单双流室分监控系统及方法。

背景技术

随着国内数据业务需求日益增加，中国移动TD－LTE室内覆盖网络建设投入力度越来越大。作为中国自主知识产权的TD-LTE技术，室内覆盖网络建设中，覆盖天线端双流功率平衡才能保证覆盖区域最高数据速率。在网络建设初期，对网络覆盖效果的有效监控能够有力推动网络建设的速度。

现阶段实现室内分布覆盖网络监控大致有以下几种形式：

1、通过有源监控终端实现覆盖区域信号质量检测，该方式每个监控终端需要一张SIM卡，通过SIM卡与覆盖网络的实时通信对网络质量进行实时监控。由于每个有源监控终端都需要SIM卡，占用了大量运营商的SIM卡资源，同时占用了大量的运营商数据流量，同时由于需要电源供电，使得该种检测方式应用场合局限性比较大。

2、RFID天馈线监控系统，利用RFID技术实现对天线端口功率及驻波的检测，监控主机需要SIM卡，无源检测端子不需要SIM卡，虽然节省了SIM资源，但是在对TD-LTE双流室内分布覆盖网络进行监控时需要两台主机，增加了运营商的成本，参见图1。

由上可知，在大规模的TD-LTE网络建设中，实现室内分布覆盖网络的有效监控时，以上两种实现方式都存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单、低成本的TD-LTE单双流室内分布覆盖网络监控方法。本发明的目的由以下技术方案实现：

一种基于RFID技术的TD－LTE单双流室分监控系统，包括主机及终端覆 盖天线；其特征在于：所述主机包括读卡器芯片、数控衰减器、发射链路、环形器、主集端口、分集端口、两级放大器、二级电子开关及接收链路；读卡器芯片的输出连接数控衰减器，数控衰减器经发射链路连接环形器的输入，环形器的输出接主集端口，主集端口通过多频合路器与TD-LTE主集信号合路进入TD-LTE主集覆盖网络，分集端口通过多频合路器与TD-LTE分集信号合路后进入TD-LTE分集覆盖网络；二级电子开关用于将环形器的隔离端连接接收链路，或者用于将分集端口通过两级放大器连接读卡器芯片的输入；终端覆盖天线包括TD-LTE主集信号覆盖天线、TD-LTE分集信号覆盖天线及集成于双极化天线之间的窄带RFID射频标签，TD-LTE主集信号覆盖天线感应接收TD-LTE主集覆盖网络传输的RFID信号，窄带RFID射频标签反射RFID信号，TD-LTE分集信号覆盖天线将反射的RFID信号传给TD-LTE分集覆盖网络。

一种基于上述监控系统的单流室分监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将二级电子开关切换为将环形器的隔离端连接接收链路，监控系统主机进入单流工作模式；

(2)监控系统主机步进逐渐增加RFID信号发射功率，当查询到满足系统协议的窄带RFID射频标签时，记录监控系统主机发射功率P_RFID；

(3)监控系统主机发射功率P_RFID到达窄带RFID射频标签的路径损耗包含以下几部分：TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main、终端覆盖天线内部TD-LTE主集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗L_v，TD-LTE主集信号覆盖天线设计完成后L_v为已知确定，综合考虑窄带RFID射频标签灵敏度S，可以得出以下结果：

P_RFID－L_main－L_v＝S

因此：

通过公式L_main＝P_RFID－S－L_v，计算得到TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，其中，S为窄带RFID射频标签灵敏度、L_v为RFID信号从TD-LTE主集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗；进而根据监控系统主机检测得到的TD-LTE主集下行信号强度P_main及TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，得到TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度；

一种基于上述监控系统的双流室分监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、RFID天馈线监控系统主机切换为将分集端口通过两级放大器连接读卡器芯片的输入，进入双流工作模式；

(2)、监控系统主机通过主集室内分布覆盖网络步进逐渐增加RFID信号发射功率；通过分集室内分布覆盖网络接收窄带RFID射频标签反射回来的RFID信号；当查询到满足系统协议窄带RFID射频标签时，记录此时监控系统主机发射功率P_RFID；

(3)、根据公式L_main＝P_RFID－S－L_v，计算得到TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，其中，S为窄带RFID射频标签灵敏度、L_v为RFID信号从TD-LTE主集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗；进而根据监控系统主机检测得到的TD-LTE主集下行信号强度P_main及TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，得到TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度；

同时，根据公式L_mimo＝P_RFID－L_main－L_v－L_loss－L_h－S_mimo，计算得到TD-LTE分集覆盖网络的传输损耗L_mimo，其中，L_loss为窄带RFID射频标签芯片吸收部分能量导致的信号衰减，L_h为TD-LTE分集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗，S_mimo为分集端口的灵敏度；进而根据监控系统主机检测得到的TD-LTE分集下行信号强度P_mimo及TD-LTE分集覆盖网络的传输损耗L_mimo，得到TD-LTE分集信号覆盖天线端口的下行信号强度；

(4)、通过比较TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度与TD-LTE分集信号覆盖天线端口的下行信号强度，得到终端覆盖天线功率的不平衡性。

本发明提供的TD-LTE单双流室分监控系统及方法，在原有RFID天馈线监控系统基础上，通过针对性的电路改进以及控制设计，在TD-LTE单双流室内分布覆盖网络基础上，通过一台RFID天馈线监控系统主机即可实现对TD-LTE单双流室内分布覆盖网络的有效监控，监控系统主机数量仅为原来的一半。

附图说明

图1为现有常规RFID天馈线监控系统主机的构成示意图。

图2为本发明实施例提供的基于RFID技术实现TD－LTE单双流室分监控 系统主机的构成示意图。

图3为本发明实施例提供的基于RFID技术实现TD－LTE单双流室分监控系统主机的网络连接示意图。

图4为本发明实施例提供的基于RFID技术实现TD－LTE单双流室分监控系统中终端覆盖天线的示意图。

具体实施方式

结合图1及图4所示，本实施例提供的TD－LTE单双流室分监控系统包括主机及终端覆盖天线。

如图1所示，上述测试系统的主机包括读卡器芯片、数控衰减器、发射链路、隔离器、主集端口、分集端口、两级放大器、二级电子开关及接收链路。读卡器芯片的输出连接数控衰减器，数控衰减器经发射链路连接隔离器的输入，隔离器的输出接主集端口，分集端口接两级放大器的输入。二级电子开关受控下可以切换，用于将环形器的隔离端连接接收链路，或者用于将分集端口通过两级放大器连接读卡器芯片的输入。其中，分集端口设置的一级低噪声放大和一级射频放大(两级放大器增益为G)，用于接收TD-LTE分集覆盖网络返回的RFID信号以及提高此信号的强度。

结合图3所示，上述主机的主集端口通过多频合路器与TD-LTE主集信号合路进入TD-LTE主集覆盖网络；上述主机的分集端口通过多频合路器与TD-LTE分集信号合路后进入TD-LTE分集覆盖网络。

结合图4所示，终端覆盖天线设置在远端，包括TD-LTE主集信号覆盖天线(垂直极化天线)、TD-LTE分集信号覆盖天线(水平极化天线)及集成于双极化天线之间的窄带RFID射频标签，TD-LTE主集信号覆盖天线感应接收TD-LTE主集覆盖网络传输的RFID信号，窄带RFID射频标签反射RFID信号，TD-LTE分集信号覆盖天线将反射的RFID信号传给TD-LTE分集覆盖网络。本双极化天线中，窄带RFID射频标签与垂直极化天线(TD-LTE主集信号覆盖天线)之间的传输损耗L_h(单位：dB)、窄带RFID射频标签与水平极化天线(TD-LTE分集信号覆盖天线)之间的传输损耗L_v(单位：dB)基本保持一致。窄带RFID 射频标签全部自动化印刷、贴片完成，灵敏度S(单位：dBm)。

上述监控系统主机可以工作于单流工作模式，也可以工作于双流工作模式，下面分别详述其监控原理及工作过程：

单流工作模式：

(1)将二级电子开关切换为将环形器的隔离端连接接收链路，监控系统主机进入单流工作模式；

(2)监控系统主机以1dB为步进逐渐增加RFID信号发射功率，当查询到满足系统协议的窄带RFID射频标签时，记录监控系统主机发射功率P_RFID(单位：dBm)；

(3)监控系统主机发射功率P_RFID到达窄带RFID射频标签的路径损耗包含以下几部分：TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main、终端覆盖天线内部TD-LTE主集信号覆盖天线(垂直极化天线)到窄带RFID射频标签之间的传输损耗L_v(天线设计完成后此参数为已知确定)，综合考虑窄带RFID射频标签灵敏度S，可以得出以下结果：

P_RFID－L_main－L_v＝S

因此：

L_main＝P_RFID－S－L_v

P_RFID、S、L_v，三个参数均可以确认，因此可以明确得到TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main(dB)，综合考虑监控系统主机检测得到的主集下行信号强度P_main及TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，可以得到TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度。从而实现对TD－LTE单流模式室内分布覆盖系统的有效监控。

双流工作模式：

1、RFID天馈线监控系统主机切换为将分集端口通过两级放大器连接读卡器芯片的输入，进入双流工作模式；

2、监控系统主机通过TD-LTE主集覆盖网络以1dB为步进逐渐增加RFID信号发射功率；通过TD-LTE分集覆盖网络接收窄带RFID射频标签反射回来的 RFID信号。由于分集端口增加了两级放大器，因此可以确保窄带标签被激活时，通过TD-LTE主集覆盖网络接收到窄带RFID射频标签反射的RFID信号。当查询到满足系统协议的窄带RFID射频标签时，记录此时监控系统主机发射的RFID信号功率P_RFID(单位：dBm)。

3、首先，TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度的计算。

监控系统主机发射的功率P_RFID的RFID信号经过TD-LTE主集覆盖网络到达窄带RFID射频标签的路径损耗包含以下几部分：TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main、终端覆盖天线内部垂直极化天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗L_v(天线设计完成后此参数为已知确定)，综合考虑窄带RFID射频标签灵敏度S，可以得出以下结果：

P_RFID－L_main－L_v＝S

因此：

L_main＝P_RFID－S－L_v

P_RFID、S、L_v，三个参数均可以确认，因此可以明确得到TD-LTE主集信号到达终端覆盖天线的传输损耗L_main，综合考虑监控系统主机检测得到的TD-LTE主集下行信号强度P_main及TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，可以得到TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度。

其次，TD-LTE分集信号覆盖天线端口的下行信号强度的计算。

当窄带RFID射频标签被激活时，标签芯片会吸收部分能量导致信号衰减，此衰减标签芯片设计完成出厂时为确定值L_loss(单位dB)。

RFID天馈线监控系统主机发射的RFID信号经过主集室内分布覆盖网络传输损耗L_main(由2计算后已知)、垂直极化天线到窄带RFID射频标签之间传输损耗L_v、标签芯片吸收L_loss、水平极化天线到窄带RFID射频标签之间传输损耗L_h、TD-LTE分集覆盖网络传输损耗L_mimo，到达RFID天馈线监控系统主机分集接收端口，分集接收端口灵敏度S_mimo可以通过测试得到。

因此：

P_RFID－L_main－L_v－L_loss－L_h－L_mimo＝S_mimo

P_RFID、L_main、L_v、L_loss、L_h、S_mimo均为已知或者可测试得到，因此：

L_mimo＝P_RFID－L_main－L_v－L_loss－L_h－S_mimo

由此得到TD-LTE分集覆盖网络的传输损耗L_mimo，结合监控系统主机检测得到的TD-LTE分集下行信号强度P_mimo及TD-LTE分集覆盖网络的传输损耗L_mimo，可以得到TD-LTE分集信号覆盖天线端口的下行信号强度；

4、通过比较TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度与TD-LTE分集信号覆盖天线端口的下行信号强度，可以获得TD-LTE室内分布覆盖网络终端天线功率的不平衡性，从而有效的指导TD-LTE室分建设。

Claims (3)

1.一种基于RFID技术的TD－LTE单双流室分监控系统，包括主机及终端覆盖天线；其特征在于：所述主机包括读卡器芯片、数控衰减器、发射链路、环形器、主集端口、分集端口、两级放大器、二级电子开关及接收链路；读卡器芯片的输出连接数控衰减器，数控衰减器经发射链路连接环形器的输入，环形器的输出接主集端口，主集端口通过多频合路器与TD-LTE主集信号合路进入TD-LTE主集覆盖网络，分集端口通过多频合路器与TD-LTE分集信号合路后进入TD-LTE分集覆盖网络；二级电子开关用于将环形器的隔离端连接接收链路，或者用于将分集端口通过两级放大器连接读卡器芯片的输入；终端覆盖天线包括TD-LTE主集信号覆盖天线、TD-LTE分集信号覆盖天线及集成于双极化天线之间的窄带RFID射频标签，TD-LTE主集信号覆盖天线感应接收TD-LTE主集覆盖网络传输的RFID信号，窄带RFID射频标签反射RFID信号，TD-LTE分集信号覆盖天线将反射的RFID信号传给TD-LTE分集覆盖网络。

2.一种基于权利要求1所述监控系统的单流室分监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将二级电子开关切换为将环形器的隔离端连接接收链路，监控系统主机进入单流工作模式；

(2)监控系统主机步进逐渐增加RFID信号发射功率，当查询到满足系统协议的窄带RFID射频标签时，记录监控系统主机发射功率P_RFID；

(3)监控系统主机发射功率P_RFID到达窄带RFID射频标签的路径损耗包含以下几部分：TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main、终端覆盖天线内部TD-LTE主集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗L_v，TD-LTE主集信号覆盖天线设计完成后L_v为已知确定，综合考虑窄带RFID射频标签灵敏度S，可以得出以下结果：

P_RFID－L_main－L_v＝S

因此：

通过公式L_main＝P_RFID－S－L_v，计算得到TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，其中，S为窄带RFID射频标签灵敏度、L_v为RFID信号从TD-LTE主集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗；进而根据监控系统主机检测得到的TD-LTE主集下行信号强度P_main及TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，得到TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度。

3.一种基于权利要求1所述监控系统的双流室分监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、RFID天馈线监控系统主机切换为将分集端口通过两级放大器连接读卡器芯片的输入，进入双流工作模式；

(2)、监控系统主机通过主集室内分布覆盖网络步进逐渐增加RFID信号发射功率；通过分集室内分布覆盖网络接收窄带RFID射频标签反射回来的RFID信号；当查询到满足系统协议窄带RFID射频标签时，记录此时监控系统主机发射功率P_RFID；

(3)、根据公式L_main＝P_RFID－S－L_v，计算得到TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，其中，S为窄带RFID射频标签灵敏度、L_v为RFID信号从TD-LTE主集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗；进而根据监控系统主机检测得到的TD-LTE主集下行信号强度P_main及TD-LTE主集覆盖网络的传输损耗L_main，得到TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度；

同时，根据公式L_mimo＝P_RFID－L_main－L_v－L_loss－L_h－S_mimo，计算得到TD-LTE分集覆盖网络的传输损耗L_mimo，其中，L_loss为窄带RFID射频标签芯片吸收部分能量导致的信号衰减，L_h为TD-LTE分集信号覆盖天线到窄带RFID射频标签之间的传输损耗，S_mimo为分集端口的灵敏度；进而根据监控系统主机检测得到的TD-LTE分集下行信号强度P_mimo及TD-LTE分集覆盖网络的传输损耗L_mimo，得到TD-LTE分集信号覆盖天线端口的下行信号强度；

(4)、通过比较TD-LTE主集信号覆盖天线端口的下行信号强度与TD-LTE分集信号覆盖天线端口的下行信号强度，得到终端覆盖天线功率的不平衡性。