CN103648113A - 一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型，根据射线跟踪传播模型算法计算所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强从而确定目标建筑物的关键测试位置，通过在室内无线网络的关键测试位置部署具有自动拨测功能的手机，在无线网络空闲时，启动拨测手机，统计拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据拨测手机的接通状态和拨测手机上报的测量报告判断室内网络和器件的故障。本发明具有实现室内无线网络故障自主检测和定位优点。

Description

一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法

技术领域

本发明涉及一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，属于移动通信领域的室内无线网络维护领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展，室内数据业务的增多，室内无线信号变得越来越重要，室内无线网络成为解决室内网络覆盖和分流用户业务流量最主要的方法之一，及时检测出室内无线网络设备的故障，是保证现有无线通信网络正常工作，提高用户满意度的前提。当前情况下，移动运营商对室外有源设备的监控率可达90%以上，而对室内无线网络的无源设备的监控才刚刚起步。一方面，是因为室内网络较室外网络起步较晚，另一方面，这是因为室内无源器件的监控比较困难，缺少简单有效的监控方法。

常用的室内无线网络故障监控方法主要为采用人工拨打测试，定期巡检，这种方法巡检周期长，无法及时发现、定位故障。湖北移动提出采用ZigBee物联网技术，通过感知室内末梢天线电磁波辐射强度进行智能分析、定位故障无源器件的方法完成室内无源器件的故障的监控，该方法可靠性好，但是需要额外建设一个无线传感网络，成本较高。

总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何实现室内无线网络故障自主检测和快速定位。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，它具有实现室内无线网络故障自主检测和定位优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型，在室内三维空间结构模型中根据射线跟踪传播模型算法计算所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强从而确定目标建筑物的关键测试位置，通过在室内无线网络的关键测试位置部署具有自动拨测功能的手机，在无线网络空闲时，启动拨测手机，统计拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据拨测手机的接通状态和拨测手机上报的测量报告判断室内网络和器件的故障。

一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，具体步骤如下：

步骤（1）：构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型；

步骤（2）：在室内三维空间结构模型中利用射线跟踪传播模型算法计算步骤（1）中所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强；

步骤（3）：根据步骤（2）中的计算结果，确定目标建筑物的关键测试位置和关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强；

步骤（4）：在步骤（3）中确定的关键测试位置布置具有定时自动拨测功能的拨测手机；所述定时自动拨测功能，包括用户自定义手机自动拨测时间、频率、目标对象或业务；

步骤（5）：在网络侧，判断拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据步骤（4）中设置的自动拨测时间，拨测手机的标示，分别提取出对应于若干个发射天线的拨测手机的测量报告；

步骤（6）：根据步骤（5）中提取的若干个拨测手机的接通状态、测量报告中参考信号的强度信息，以及步骤（3）中关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强，判断发生故障的发射天线。

所述步骤（1）中的室内三维空间结构模型的构建过程：将目标建筑物的CAD格式图纸分楼层进行三维空间建模，并单独保存每个楼层的三维空间建筑数据；所述三维空间建筑数据包括楼层的垂直层高、楼层的水平面积、楼层的建筑材质数据和楼层的布局结构数据。

所述步骤（1）中的室内发射天线模型的构建过程：记录并保存目标建筑物中的所有发射天线数据；所述发射天线数据包括发射天线在目标建筑物内的具体位置信息和发射天线的三维辐射参数、发射天线的功率、发射天线的频率、发射天线的倾角。

所述步骤（2）中包括分别仿真每一个发射天线在目标建筑物内的信号场强，所述射线跟踪传播模型算法计算信号场强的具体步骤如（2-1）-（2-8）。

利用射线跟踪传播模型算法预测出目标建筑物内一个接收点接收到的某一个发射天线的信号强度，具体步骤如（2-1）-（2-6）：

步骤（2-1）：根据发射天线和接收点的位置，确定由发射天线发射的射线到达接收点i的所有传播路径：N为发射天线到接收点i的传播路径的总数；

步骤（2-2）：计算每条传播路径在自由空间的传播损耗，其中第k条路径在自由空间传播的损耗值为L_P(f，d_k)(1≤k≤N)，f是信号频率（MHz），d_k是第k条路径在自由空间传输的距离(km)；则第k条路径在自由空间的损耗值(dB)在不考虑透射、反射和衍射现象的情况下，其计算公式表示如下：

L_P(f，d_k)＝20log10(f)+20log10(d_k)+32.45

步骤（2-3）：计算每条传播路径受建筑物材质影响的损耗，其中L_MAT(f)是第k条路径上由建筑材质引起的透射、反射和衍射的衰落总和；T为目标建筑物内所有建筑材质的总数，第j种材质表示为M_j（1≤j≤T），δt，δd，δr分别为第k条路径上的无线信号与建筑材质是否存在透射、衍射、反射的关系系数，

L_t(f，M_j)，L_d(f，M_j)，L_r(f，M_j)分别是在建筑材质无线传播损耗参数数据库中：无线信号频率为f时，在数据库中查找出的材质M_j所对应频率的透射、衍射和反射损耗参数；则第k条路径上由建筑材质引起的透射、反射和衍射的衰落总和L_MAT(f)的计算公式表示如下：

$L_{\mathrm{MAT}}\left(f\right)=\underset{j=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{\δt}*L_t(f,M_j)+\mathrm{\δd}*L_d(f,M_j)+\mathrm{\δr}*L_r(f,M_j))$

步骤（2-4）：计算每条传播路径的传播损耗L(f，d_k)，计算公式表示如下：

L(f，d_k)＝L_P(f，d_k)+L_MAT(f)

步骤（2-5）：计算到达第i点的N条射线传播路径的损耗总和为PL（dB）；由于每条射线传播路径的能量是线性关系，计算多条传播路径的损耗可以通过先叠加每条射线能量（mW），然后取平均，再将能量值转化为路损值；所述PL的计算公式表示如下：

$\mathrm{PL}=10\lg \left(\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({10}^{\frac{L(f,d_l)}{10}}\right)\right)$

步骤（2-6）：计算接收点i的无线信号强度，假设P_i是第i个接收点的信号强度(dBm)；P_t是无线信号发射天线的发射功率(dBm)；G_t和G_r分别为无线信号发射天线和接收点的天线增益（dBi），则第i个接收点的信号强度P_i，的计算公式表示如下：

P_i=P_t-PL+C_t+G_r

步骤（2-7）：选择场景内的所有其它接收点，重复步骤（2-1）到步骤（2-6）从而获得一个发射天线在所有接收点的无线信号场强。

步骤（2-8）：选择室内无线网络的其它发射天线，重复步骤（2-1）到步骤（2-7），即可获得每一个无线发射天线在该场景的无线信号场强信息。

所述步骤（3）包括如下步骤：

步骤（3.1）：对步骤（2）中的仿真结果，选择楼层中与发射天线高度相同的一个水平面，按照设定的抽样分辨率进行抽样，分别对每一个发射天线产生的场强进行抽样，将抽样结果保存于一个数据库中；

假设场景的抽样点数为m个，场景内有n个发射天线，n个发射天线分别记为Tx1、Tx2、……、Txn，则抽样结果保存为一个m×n（m行n列）的二维数组；所述二维数组中的每行数据记录了一个位置的n个发射天线的场强，第i个位置的n个发射天线产生的场强记为 $\stackrel{\→}{E_i}=[E_{i,1},E_{\mathrm{1,2},}...,E_{i,n}],(1\≤i\≤m),$ 数组中的每列数据记录了一个发射天线分别在抽样的m个位置的场强，第p个发射天线分别在抽样的m个位置的场强记为[E_1，p，E_2，p……，E_m，p]^T，(1≤p≤n)；所述抽样分辨率需要保证抽样点数m大于发射天线数n（m>n）；

步骤（3.2）：对所述步骤（3.1）所保存的抽样结果中的数据进行处理，从m个位置中寻找n个关键测试位置，每一个关键测试位置对应一个发射天线，关键测试位置寻找的依据是保证关键测试位置对应发射天线产生信号场强与其它天线产生信号场强差异最大，假设位置i是第p个发射天线的关键测试位置，则对于任意其它位置q(1≤q≤m)，q≠j，都有，min{|E_i，1-E_i，p|，|E_i，2-E_i，p|，……，|E_i，n-E_i，p|}>min{|E_q，1-E_q，p|，|E_q，2-E_q，p|，……，|E_q，n-Eq，p，即元素Ei，q与Ei=[E_i，1，E_i，2，……，E_i，n]中其它元素的差的最小值比元素Eqp与Eq=[Eq，1，E_q，2，……，E_q，n]中其它元素的差的最小值大。假设P1、P2、……、Pn分别是发射天线Tx1、Tx2、……、Txn所对应的关键测试位置，元素E_i，p的值为第p个发射天线在关键测试位置i的信号场强，记W_p=E_i，p，n个关键测试位置对应发射天线产生的场强记为 $\stackrel{\→}{W}=[W_1,W_{2,}......,W_n].$

步骤（3.3）：校正步骤（3.2）仿真计算出的n个关键测试位置的信号场强

所述校正过程是指根据网络的技术标准（GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE等），网络中所设置的参考信号功率占总功率的比例，拨测手机接收天线的增益，将仿真计算出的n个关键测试位置的信号场强进行校正，将校正结果保存为该关键测试位置手机能够接收到的参考信号场强。

例如：假设室内无线网络采用WCDMA技术标准，网络参考信号（导频信号）功率为总信号功率的10%，接收机增益为3dBi，则手机接收到的参考信号场强

当区域内发射天线信息发生变化时，需要根据步骤（2）重新计算发射天线在三维空间产生的场强，根据步骤（3）重新计算每一个发射天线的关键测试位置，并重新计算并保存关键测试位置处手机接收到的参考信号场强。所述发射天线信息发生变化包括：发射天线参数调整、发射天线位置改变或发射天线数量增加。

所述步骤（4）的手机通过连接有线电源提供电力，所述手机具有定时自动拨测功能，所述手机的定时自动拨测功能通过手机生产商定制；

所述步骤（4）的用户自定义设置的依据是目标建筑物内话务量随时间的分布图，自动拨测时间设置为网络空闲时，自动拨测的频率设置为每天一次或者每天多次，自动拨测的目标对象是其它测试手机或互联网服务器，自动拨测的业务是语言业务、数据业务或者多种业务的组合。

所述步骤（6）的步骤为：根据步骤（5）中提取的n个关键测试位置所对应的n个拨测手机的接通状态、测量报告中参考信号的强度信息，以及步骤（3.3）中保存的关键测试位置手机接收到的参考信号强度信息

判断发生故障的发射天线，假设n个拨测手机测量报告中参考信号强度信息记为

n个关键测试位置的正常情况下手机接收到的参考信号强度信息记为

计算Δ_p=|Me_p-W′_p|，1≤p≤n的值，其中，Δp为在p关键测试位置，拨测手机实际测得的参考信号强度信息Mep与拨测手机理论接收到的参考信号强度信息W′_P的差值。当连续H次Δ_p超出某一阈值门限值Δ和/或连续I次p手机接通出现问题时，即认为p拨测手机所对应的发射天线Txp发生了故障。

Δ_p超出阈值门限次数H、手机接通出现问题次数I，阈值门限值Δ，可以根据场景对室内无线网络的要求，

的波动情况，以及现场检查维护的难易程度自行设置。

本发明的有益效果：

1该方法不需要网络维护人员现场测量，不需要建设额外的无线网络，只需要在室内无线网络的关键测试位置架设拨测手机，通过分析拨测手机的接通状态和测量报告，便可精确定位出发生故障的地点，相比传统网络故障定位和检测方法更为节省人力成本和资源成本。

2所述步骤（1）和步骤（2）中获得目标建筑物信号场强的方法是采用射线跟踪传播模型仿真预测的方法，此方法建立信号场强的优点是建立过程快，建立结果准确。

3步骤（3）中天线关键测试位置选择的依据是步骤（2）中预测的信号场强，信号场强发生改变时，天线关键测试位置也应该相应改变，一般情况下天线参数的少量细微改变并不需要重新计算关键测试位置，只需要对关键测试位置处手机接收到的参考信号场强进行细微校正和调整。

4.本发明所提出的网络故障自主检测方法能及时发现网络故障，及时更换指标类似的无线网络设备，最大限度的降低室分器件故障对是室内无线网络性能的影响。更换指标相同的网络设备之后不需要重新计算关键测试位置和关键测试位置处手机接收到的参考信号场强，便可继续使用本发明的方法进行网络故障的自主检测和定位。

附图说明

图1为本发明所提出的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法；

图2为目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线位置；

图3为点i可以接收到的左侧WCDMA天线发射的三条射线传播路径示意图；

图4建筑物第一层的3个发射天线的关键测试位置分布图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

利用本发明所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法对一个5层（每层建筑面积600平米）的目标建筑物内的WCDMA室内无线网络进行无线网络的故障自主检测和定位。所述建筑物内的WCDMA室内无线网络属于同一个小区，共有15个室内无线网络发射天线，每层3个发射天线，发射天线布置在2.4米高的天花板上方。

本发明的技术方案，不仅限于WCDMA网络，还可以应用于其它一种或多种无线通信网络（无线广域网络和无线局域网络）的组合。

如图1所示，一种快速建立室内无线信号指纹数据库的方法，该方法包括如下步骤：

（1）构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型。所述构建目标建筑物的室内三维空间结构模型，包括根据目标建筑物的CAD格式图纸，按照现有建模技术，将所述CAD格式图纸分楼层进行三维空间建模，并单独保存每个楼层的三维空间建筑数据，本实施例中的三维建筑数据包括：楼层的垂直层高3米、楼层的水平面积600平米、楼层的建筑材质包括砖墙、水泥墙和木门、楼层布局如图2所示。本实施例中的室内发射天线模型包括：发射天线所在水平位置如图2所示，发射天线所在垂直高度为2.4米的天花板上方，发射天线为3dBi的全向辐射天线，发射天线的发射功率为20dBm，发射天线信号频率为2100MHz，发射天线下倾角5度。如图2是根据目标建筑物CAD图纸构建的目标建筑物第一层的三维空间模型的平面结构以及WCDMA室内无线网络发射天线在平面图中的位置。

（2）在室内三维空间结构模型中利用射线跟踪传播模型算法计算步骤（1）中所述发射天线在目标建筑物内的信号场强。所述仿真计算过程，包括分别仿真每一个发射天线在目标建筑物内的信号场强，具体步骤如（2-1）到（2-8）。

利用射线跟踪传播模型算法预测出目标建筑物内一个采样接收点接收到的某一个发射天线的信号强度，具体步骤如（2-1）-（2-6）：

（2-1）根据室内无线网络中左WCDMA无线发射天线和接收点i的位置，确定由室内无线网络左WCDMA无线发射天线发射的射线到达接收点i的所有传播路径：其中包括N=3条射线传播路径，射线路径a、射线路径b、射线路径c；如图3所示。

其中射线路径a为经水泥墙反射、穿透水泥墙后到达接收点i；射线路径b穿透水泥墙和砖墙后到达接收点i；射线路径c为穿透木门、穿透砖墙、经水泥墙反射到达接收点i；

（2-2）计算每条传播路径在自由空间的传播损耗，上述射线路径a、射线路径b、射线路径c的路线长度分别为6.6米、5.2米和7.1米，无线信号的发射频率为2.1GHz；

其中第k条路径在自由空间传播的损耗值为L_P(f，d_k)(1≤k≤3)，f是无线信号频率（MHz），d_k是第k条路径在自由空间传输的距离(km)；则第k条路径在自由空间的损耗值(dB)在不考虑透射、反射和衍射现象的情况下，其计算公式表示如下：

L_P(f，d_k)＝20lOg10(f)+20log10(d_k)+32.45

根据L_P(f，d_k)＝20log10(f)+20log10(d_k)+32.45计算出上述a、b、c三条射线路径的在自由空间的损耗分别为：55.29dB、53.21dB、55.92dB。

（2-3）计算每条射线路径受建筑物材质影响的损耗，其中L_MAT(f)是第k条路径上由建筑材质引起的透射、反射和衍射的衰落总和；T为目标建筑物内所有建筑材质的总数，第j种材质表示为M_j（1≤j≤T），δt.δd.δr分别为第k条路径上的无线信号与建筑材质是否存在透射、衍射、反射的关系系数，

L_t(f，M_j)，L_d(f，M_j)，L_r(f，M_j)分别是在建筑材质无线传播损耗参数数据库中：无线信号频率为f时，在数据库中查找出的材质M_j所对应频带的透射、衍射和反射损耗参数；则第k条路径上由建筑材质引起的透射、反射和衍射的衰落总和L_MAT(f)的计算公式表示如下：

$L_{\mathrm{MAT}}\left(f\right)=\underset{j=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{\δt}*L_t(f,M_j)+\mathrm{\δd}*L_d(f,M_j)+\mathrm{\δr}*L_r(f,M_j))$

据建筑材质无线传播损耗参数数据库中，无线信号频率为2.1GHz时，砖墙、水泥墙、木门的透射损耗分别为6.77dB、20.25dB、4.44dB，水泥墙的反射损耗为6dB，根据公式 $L_{\mathrm{MAT}}\left(f\right)=\underset{j=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{\δt}*L_t(f,M_j)+\mathrm{\δd}*L_d(f,M_j)+\mathrm{\δr}*L_r(f,M_j)),$ 路径a的损耗为水泥墙的反射损耗加水泥墙的透射损耗；路径b的损耗为水泥墙的透射损耗加砖墙的透射损耗；路径c的损耗为木门透射损耗加砖墙透射损耗加水泥墙反射损耗；计算出上述a、b、c三条射线路径受建筑物材质影响的损耗，分别为：26.25dB、27.02dB、17.21dB；

（2-4）计算每条射线路径的传播损耗L(f，d_k)，计算公式表示如下：

L(f，d_k)＝L_P(f，d_k)+L_MAT(f)

根据公式L(f，d_k)=L_P(f，d_k)+LMAT(f)，计算出上述a、b、c三条射线路径到达接受点i的传播损耗L(f，d_k)分别为，81.54dB、80.23dB、73.13dB。

（2-5）计算到达第i点的N=3条射线传播路径的损耗总和为PL（dB）；由于每条射线路径的能量是线性关系，计算多条传播路径的损耗可以通过先叠加每条射线能量（mW），然后取平均，再将能量值转化为路损值；所述PL的计算公式表示如下：

$\mathrm{PL}=10\lg \left(\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left({10}^{\frac{L(f,d_k)}{10}}\right)\right)$

计算上述三条射线径总的损耗得出PL=79.52dB。

（2-6）计算接收点i的无线信号强度，假设P_i，是第i个接收点的信号强度(dBm)；P_t是无线信号发射天线的发射功率(dBm)；G_t和G_r分别为无线信号发射天线和接收点的天线增益（dBi），则第i个接收点的信号强度P_i，的计算公式表示如下：

P_i=P_t-PL+C_t+G_r

由于步骤（1）记载了无线发射天线和接收点i的天线增益均为3dBi，无线发射天线的发射功率为20dBm，则根据公式P_i=P_t-PL+C_t+G_r计算出接收点i处的无线信号场强P_i，=-53.52dBm；

（2-7）选择场景内的所有其它接收点，重复步骤（2-1）到步骤（2-6）即可获得一个发射天线在所有接收点的无线信号场强。

（2-8）选择室内无线网络的其它发射天线，重复步骤（2-1）到步骤（2-7），即可获得每一个无线发射天线在该场景的无线信号场强信息。（3）根据步骤（2）中的仿真结果，确定目标建筑物的关键测试位置。所述确定目标建筑物关键测试位置的方法，包括如下步骤：

（3.1）对步骤（2）中的仿真结果，选择楼层中与发射天线高度相同的一个水平面，本实施例中发射天线高度2.4米，则选择2.4米的高度作为抽样平面按照1米的分辨率进行抽样，分别对实施例中的15个发射天线产生的场强进行抽样，由于场景每层楼建筑面积600平米，总建筑面积3000平米，因此场景的抽样点数为3000个，场景内有15个发射天线，则抽样结果可以保存为一个3000×15（3000行15列）的二维数组，数组中的每行数据记录了一个位置的15个发射天线的场强，第i个位置的15个发射天线产生的场强记为 $\stackrel{\→}{E_i}=[E_{i,1},E_{i,2,}......,E_{i,15}],(1\≤i\≤3000),$ 数组中的每列数据记录了一个发射天线在抽样的3000个位置的场强，第p个发射天线分别在3000个位置的产生的场强记为[E_1，p，E_2，p……，R_3000，p]^T，(1≤p≤15)。

（3.2）对步骤（3.1）所保存的抽样结果中的数据进行处理，从3000个位置中寻找15个关键测试位置，每一个关键测试位置对应一个发射天线，关键测试位置寻找的依据是保证关键测试位置对应发射天线产生信号场强与其它天线产生信号场强差异最大，假设位置i是第p个发射天线的关键测试位置，则对于任意其它位置q1≤q≤3000，q≠i，都有，min{|E_i，1-E_i，p|，|E_i，2-E_i，p|，……，|E_i，15-E_i，p|}>min{|E_q，1-E_q，p|，|E_q，2-E_q，p|，……，|E_q，15-E_q，p|}，即元素E_i，p与

中其它元素的差的最小值比元素E_qp与

中其它元素的差的最小值大。如图4中P1、P2、P3分别为建筑物第一层的3个发射天线Tx1、Tx2、Tx3所对应的关键测试位置，元素E_i，p的值记为第p个发射天线在关键测试位置i的信号场强，记W_p=E_i，p，15个关键测试位置对应发射天线产生的场强记为 $\stackrel{\→}{W}=[W_1,W_{2,}......,W_{15}].$

（3.3）校正步骤（3.2）仿真计算出的15个关键测试位置的信号场强因为室内无线网络采用WCDMA技术标准，网络参考信号（导频信号）功率为总信号功率的10%，接收机增益为3dBi，则手机接收到的参考信号场强

（4）在步骤（3）中确定的15个关键测试位置布置简化的具有拨测功能的手机，该手机通过连接有线电源提供电力，手机具有定时自动拨测功能，手机的定时自动拨测功能可以通过手机生产商定制，所述定时自动拨测功能，包括用户可以自定义手机自动拨测的时间、频率、目标对象、业务等，用户自定义设置的依据是建筑物内话务量随时间的分布图，自动拨测时间设置为网络空闲时，自动拨测的频率可以设置为每天一次或者每天多次，自动拨测的目标对象可以是其它测试手机，也可以是互联网服务器，自动拨测的业务可以是语言业务、数据业务或者多种业务的组合。本实施例中，根据建筑物话务量统计图，话务量最低的时候出现在凌晨3点，自动拨测频率设为每天拨测一次，拨测时间在凌晨3点钟，依次分别启动15个拨测手机的自动拨测功能，向某一测试手机拨打语音电话。

（5）在网络侧，判断手机的接通状态，收集手机上报的测量报告，根据步骤（4）中设置的拨测时间，室内无线网络所在小区的标示，拨测手机的标示，分别提取出对应于15个发射天线的拨测手机的测量报告。

（6）根据步骤（5）中提取的15个拨测手机的接通状态、测量报告中参考信号的强度信息，以及步骤（3.3）中保存的关键测试位置手机接收到的参考信号强度信息

判断发生故障的发射天线，假设15个拨测手机测量报告中参考信号强度信息记为

15个关键测试位置的正常情况下手机接收到的参考信号强度信息记为

计算Δ_p|=Me_p-W′_j|，1≤p≤15的值，当连续H次Δ_p超出某一阈值门限Δ时和/或连续I次p手机接通出现问题时，认为p拨测手机所对应的发射天线Txp发生了故障。优选的，本实施例中采用阈值Δ=7dB，H=5，I=3，即连续5次Δ_p超出阈值7dB，或者连续3次拨测手机无法接通时，认为该拨测手机对应的发射天线出现了故障。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型，在室内三维空间结构模型中根据射线跟踪传播模型算法计算所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强从而确定目标建筑物的关键测试位置，通过在室内无线网络的关键测试位置部署具有自动拨测功能的手机，在无线网络空闲时，启动拨测手机，统计拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据拨测手机的接通状态和拨测手机上报的测量报告判断室内网络和器件的故障。

2.如权利要求1所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，具体步骤如下：

步骤（1）：构建目标建筑物的室内三维空间结构模型和室内发射天线模型；

步骤（2）：在室内三维空间结构模型中利用射线跟踪传播模型算法计算步骤（1）中所述室内发射天线模型在目标建筑物内的信号场强；

步骤（3）：根据步骤（2）中的计算结果，确定目标建筑物的关键测试位置和关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强；

步骤（4）：在步骤（3）中确定的关键测试位置布置具有定时自动拨测功能的拨测手机；所述定时自动拨测功能，包括用户自定义手机自动拨测时间、频率、目标对象或业务；

步骤（5）：在网络侧，判断拨测手机的接通状态，收集拨测手机上报的测量报告，根据步骤（4）中设置的自动拨测时间，拨测手机的标示，分别提取出对应于若干个发射天线的拨测手机的测量报告；

步骤（6）：根据步骤（5）中提取的若干个拨测手机的接通状态、测量报告中参考信号的强度信息，以及步骤（3）中关键测试位置的拨测手机能够接收到的参考信号场强，判断发生故障的发射天线。

3.如权利要求2所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，所述步骤（1）中的室内三维空间结构模型的构建过程：将目标建筑物的CAD格式图纸分楼层进行三维空间建模，并单独保存每个楼层的三维空间建筑数据；所述三维空间建筑数据包括楼层的垂直层高、楼层的水平面积、楼层的建筑材质数据和楼层的布局结构数据。

4.如权利要求2所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，所述步骤（1）中的室内发射天线模型的构建过程：记录并保存目标建筑物中的所有发射天线数据；所述发射天线数据包括发射天线在目标建筑物内的具体位置信息和发射天线的三维辐射参数、发射天线的功率、发射天线的频率、发射天线的倾角。

5.如权利要求2所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，所述步骤（3）包括如下步骤：

步骤（3.1）：对步骤（2）中的仿真结果，选择楼层中与发射天线高度相同的一个水平面，按照设定的抽样分辨率进行抽样，分别对每一个发射天线产生的场强进行抽样，将抽样结果保存于一个数据库中；

假设场景的抽样点数为m个，场景内有n个发射天线，n个发射天线分别记为Tx1、Tx2、……、Txn，则抽样结果保存为一个m×n的二维数组；所述二维数组中的每行数据记录了一个位置的n个发射天线的场强，第i个位置的n个发射天线产生的场强记为

数组中的每列数据记录了一个发射天线分别在抽样的m个位置的场强，第j个发射天线分别在抽样的m个位置的场强记为[E_1，j，E_2，j……，E_m，j]^T；1≤j≤n，所述抽样分辨率需要保证抽样点数m大于发射天线数n，其中m>n；

步骤（3.2）：对所述步骤（3.1）所保存的抽样结果中的数据进行处理，从m个位置中寻找n个关键测试位置，每一个关键测试位置对应一个发射天线，关键测试位置寻找的依据是保证关键测试位置对应发射天线产生信号场强与其它天线产生信号场强差异最大，假设位置i是第j个发射天线的关键测试位置，则对于任意其它位置k，1≤k≤m，k≠i，都有，min{|E_i，1-E_i，p|，|E_i，2-E_i，p|，……，|E_i，n-E_i，p|}>

min{|E_q，1-E_q，p|，|E_q，2-E_q，p|，……，|E_q，n-E_q，p|}

即元素E_i，j与

中其它元素的差的最小值比元素E_kj与

中其它元素的差的最小值大；假设P1、P2、……、Pn分别是发射天线Tx1、Tx2、……、Txn所对应的关键测试位置，元素Ei，j的值为第j个发射天线在关键测试位置i的信号场强，记W_j=E_i，j，n个关键测试位置对应发射天线产生的场强记为 $\stackrel{\→}{W}=[W_1,W_{2,}......,W_n];$

步骤（3.3）：校正步骤（3.2）仿真计算出的n个关键测试位置的信号场强

所述校正过程是指根据网络的技术标准，网络中所设置的参考信号功率占总功率的比例，拨测手机接收天线的增益，将仿真计算出的n个关键测试位置的信号场强进行校正，将校正结果保存为该关键测试位置手机能够接收到的参考信号场强。

6.如权利要求2所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，当区域内发射天线信息发生变化时，需要根据步骤（2）重新计算发射天线在三维空间产生的场强，根据步骤（3）重新计算每一个发射天线的关键测试位置，并重新计算并保存关键测试位置处手机接收到的参考信号场强；所述发射天线信息发生变化包括：发射天线参数调整、发射天线位置改变或发射天线数量增加。

7.如权利要求2所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，

所述步骤（4）的手机通过连接有线电源提供电力，所述手机具有定时自动拨测功能，所述手机的定时自动拨测功能通过手机生产商定制。

8.如权利要求2所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，

所述步骤（4）的用户自定义设置的依据是目标建筑物内话务量随时间的分布图，自动拨测时间设置为网络空闲时，自动拨测的频率设置为每天一次或者每天多次，自动拨测的目标对象是其它测试手机或互联网服务器，自动拨测的业务是语言业务、数据业务或者多种业务的组合。

9.如权利要求2所述的一种室内无线网络故障自主检测和定位的方法，其特征是，

所述步骤（6）的步骤为：根据步骤（5）中提取的n个关键测试位置所对应的n个拨测手机的接通状态、测量报告中参考信号的强度信息，以及步骤（3.3）中保存的关键测试位置手机接收到的参考信号强度信息

判断发生故障的发射天线，假设n个拨测手机测量报告中参考信号强度信息记为

n个关键测试位置的正常情况下手机接收到的参考信号强度信息记为计算Δ_p=|Me_p-W′_p|，1≤p≤n的值，其中，Δ_p为在p关键测试位置，拨测手机实际测得的参考信号强度信息Me_p与拨测手机理论接收到的参考信号强度信息W′_P的差值；当连续H次Δ_p超出某一阈值门限值Δ和/或连续I次p手机接通出现问题时，认为p拨测手机所对应的发射天线Txp发生了故障。

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