CN107517471A - 一种网络场强采样方法和系统 - Google Patents

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CN107517471A CN201610440631.4A CN201610440631A CN107517471A CN 107517471 A CN107517471 A CN 107517471A CN 201610440631 A CN201610440631 A CN 201610440631A CN 107517471 A CN107517471 A CN 107517471A
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Abstract

本申请公开了一种网络场强采样方法和系统，该方法包括：根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE‑R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔。根据该距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。根据计算出的脉冲数对LTE‑R网络场强进行采样。通过本发明的方案，能够保证LTE‑R网络覆盖测试结果满足LTE‑R网络场强覆盖95％的时间和地点的概率要求，并且实现LTE‑R网络场强采样频率根据列车车速动态调整，确保采集到的场强数据包含全部慢衰落和部分快衰落信息。

Description

一种网络场强采样方法和系统
技术领域
本发明涉及铁路长期演进LTE-R网络场强测试领域，尤其涉及一种网络场强采样方法和系统。
背景技术
随着铁路宽带移动通信业务需求的与日俱增，铁路移动通信GSM-R网络越来越难以满足铁路发展的要求，铁路移动通信向高速铁路宽带移动通信系统演进已成大势所趋。国际铁路联盟UIC组织和中国都已经提出将LTE-R通信系统作为铁路下一代移动通信系统，并做出了LTE-R发展规划。
LTE-R网络作为铁路运输的语音和数据通信的传输通道，基于高速铁路运营的高安全性要求，需要LTE-R网络具有良好的覆盖和高度的可靠性。场强覆盖测试是无线网络覆盖评估和优化的重要手段，也是衡量移动通信网络服务质量的重要手段。根据GSM-R网络场强覆盖测试的要求，LTE-R网络的场强覆盖测试的时间和地点概率需要达到95％。
目前我国LTE-R试验网采用的是450MHz频段，即450MHz～470MHz。该频段信号的特点是无线电波波长远小于周围建筑物的尺寸，电波主要以直射、反射、散射的方式传播，呈现多径传播现象。LTE-R终端接收天线接收到的是从多个方向入射的信号，合成的多径波将出现信号衰落现象，信号强度在很短的距离内出现快速波动的现象。这些合成多径波衰落可以分为慢衰落和快衰落两部分，慢衰落主要是由移动通信环境、地域的不均匀性导致，快衰落则主要是由建筑物的反射、散射等多径效应引起。
为了达到场强覆盖95％的时间和地点概率要求，在进行LTE-R网络场强覆盖测试时，采集的数据必须包含全部慢衰落和部分快衰落信息，目的是将地形、地物对信号的作用反应出来，同时又考虑到快衰落对信号产生的影响。但是，如果采样点数太多，不同样本之间可能存在一定的相关性，所得到的局部均值不能完全消除快衰落的变化；如果采样点数太少，所得到的局部均值将失去部分表征地形、地物特征的信息，同时也可能会导致所测得的数据都在波峰或者波谷上，造成对LTE-R网络场强覆盖的错误估计。
在进行LTE-R试验网建设时，LTE-R网络场强覆盖测试主要是通过使用场强测试仪对网络进行整体拉网测试，但是测试过程中未对场强测试仪的采样速率和列车车速做任何限制，仅在场强测试仪的默认配置和列车普通车速下测量LTE-R网络的场强覆盖。根据前面对铁路无线信号的分析，可以看出这样的场强覆盖测试结果很难满足LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点概率要求，从而导致这样测试后的LTE-R网络的服务质量很难满足铁路业务的高可靠性要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种网络场强采样方法和系统，能够保证LTE-R网络覆盖测试结果满足LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点的概率要求，并且实现LTE-R网络场强采样频率根据列车车速动态调整，确保采集到的场强数据包含全部慢衰落和部分快衰落信息。
为了达到上述目的，本发明提出了一种网络场强采样方法，该方法包括：
根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔。
根据该距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样。
可选地，根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔包括：
依据李氏采样定律确定在M个波长的采样长度区间内抽取N个样本值，其中，M和N为正整数；
求取采集N个样本值时，在M个波长的采样长度区间内，每两个样本值之间所对应的波长间隔；并以波长为变量获取该波长间隔的第一函数。
根据波长与频率的关系获取M个波长与采样频率的第一关系式。
根据第一关系式将第一函数中的M个波长用所述采样频率表示。
获取以采样频率为变量的该波长间隔的第二函数。
将以该第二函数表示的波长间隔作为每两个采样点之间的距离间隔。
可选地，
采样频率为LTE-R网络的中心频点对应的频率值。
M为40；N为36。
可选地，根据距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数包括：
获取列车车轮转动一周时速度脉冲传感器输出的第一脉冲数。
根据第一脉冲数和列车车轮的周长，计算每两个脉冲之间列车车轮转动的第一长度。
根据第一长度计算当列车车轮转动的长度为采样距离间隔时速度脉冲传感器输出的第二脉冲数。
将第二脉冲数作为每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
可选地，根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样包括：
当速度脉冲传感器每输出该脉冲数个脉冲时，触发场强测试仪对LTE-R网络场强进行一次采样。
为了达到上述目的，本发明还提出了一种网络场强采样系统，该系统包括：获取模块、计算模块和采样模块。
获取模块，用于根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔。
计算模块，用于根据该距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
采样模块，用于根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样。
可选地，获取模块根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔包括：
依据李氏采样定律确定在M个波长的采样长度区间内抽取N个样本值，其中，M和N为正整数。
求取采集N个样本值时，在M个波长的采样长度区间内，每两个样本值之间所对应的波长间隔；并以波长为变量获取该波长间隔的第一函数。
根据波长与频率的关系获取M个波长与采样频率的第一关系式。
根据第一关系式将第一函数中的M个波长用采样频率表示。
获取以采样频率为变量的波长间隔的第二函数。
将以该第二函数表示的波长间隔作为每两个采样点之间的距离间隔。
可选地，
采样频率为LTE-R网络的中心频点对应的频率值。
M为40；N为36。
可选地，计算模块根据距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数包括：
获取列车车轮转动一周时速度脉冲传感器输出的第一脉冲数。
根据第一脉冲数和列车车轮的周长，计算每两个脉冲之间列车车轮转动的第一长度。
根据第一长度计算当列车车轮转动的长度为采样距离间隔时速度脉冲传感器输出的第二脉冲数。
将第二脉冲数作为每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
可选地，采样模块根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样包括：
当速度脉冲传感器每输出该脉冲数个脉冲时，触发场强测试仪对LTE-R网络场强进行一次采样。
与现有技术相比，本发明包括：根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔。根据该距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样。通过本发明的方案，能够保证LTE-R网络覆盖测试结果满足LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点的概率要求，并且实现LTE-R网络场强采样频率根据列车车速动态调整，确保采集到的场强数据包含全部慢衰落和部分快衰落信息。
附图说明
下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
图1为本发明实施例的网络场强采样方法流程图；
图2为本发明实施例的网络场强采样系统组成框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。
为了达到上述目的，本发明提出了一种网络场强采样方法，如图1所示，该方法包括步骤S101-S103：
S101、根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔。
为了帮助理解本发明实施例的方案，首先对李氏采样定律进行简单介绍：WilliamLee博士1985年发表了关于场强采样的著名论文，通过严格的数学推导给出场强采样的标准：在40个波长内采样36～50个点。这一标准在工业界得到广泛应用，已经成为事实上的技术标准，被工业界称为Lee’s Criteria(李氏定律)。经过与UIC(国际铁路联盟)GSM-R项目组的沟通，我们得知在欧洲GSM-R网络的建设和维护中，场强测试的采样速率依据李氏定律制定，即要求在40个波长内采样36个点。
在本发明实施例中，充分考虑LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点的概率要求，这里根据李氏采样定律推算得出LTE-R网络场强采样频率与采样距离间隔之间的关系，具体方案如下所述。
可选地，根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔包括步骤S1011-S1016：
S1011、依据李氏采样定律确定在M个波长的采样长度区间内抽取N个样本值，其中，M和N为正整数。
在本发明实施例中，依据李氏采样定律，可以选择M为40；N为36。即在40个波长的取样区间长度内抽取36个样本值，这可以获得在90％的置信度下的样本均值估计量，其偏差小于1dB。
S1012、求取采集N个样本值时，在M个波长的采样长度区间内，每两个样本值之间所对应的波长间隔；并以波长为变量获取该波长间隔的第一函数。
在本发明实施例中，假设该波长间隔为d，则波长间隔d＝Mλ/N，其中，λ为波长长度。该第一函数为d＝Mλ/N；在40个波长的取样区间长度内抽取36个样本值，即M为40，N为36，则d＝40λ/36。
S1013、根据波长与频率的关系获取M个波长与采样频率的第一关系式。
在本发明实施例中，已知，波长与频率的关系则M个波长与采样频率的第一关系式可以表示为：
S1014、根据第一关系式将第一函数中的M个波长用所述采样频率表示。
在本发明实施例中，将第一函数中的M个波长用所述采样频率表示，即将代入第一函数d＝Mλ/N中。
S1015、获取以采样频率为变量的该波长间隔的第二函数。
在本发明实施例中，将代入第一函数d＝Mλ/N中后可得：当M为40，N为36时，则
S1016、将以该第二函数表示的波长间隔作为每两个采样点之间的距离间隔。
可选地，采样频率为LTE-R网络的中心频点对应的频率值。
在本发明实施例中，通过以上步骤，便获得了每两个采样点之间的距离间隔d，如果选择f为LTE-R网络的中心频点，则当f为460MHz时，d＝0.725m。
S102、根据该距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
在本发明实施例中，列车的行驶速度可通过安装在列车车轮上的脉冲转速传感器获得，即每秒列车车轮转动的圈数乘以车轮周长。对于固定的一辆列车，车轮周长L是固定的，车轮转动一周时脉冲转速传感器输出的脉冲数m也是固定的，列车车速仅与车轮每秒转动的圈数(即每秒传感器输出的脉冲总数)相关。因此，根据上述理论便可以获得列车行驶长度为d的距离区间时传感器输出的总脉冲数n，即场强测试仪每采集一个样本所需获取的脉冲数n，，具体方案如下所述。
可选地，根据距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数包括步骤S1021-S1024：
S1021、获取列车车轮转动一周时速度脉冲传感器输出的第一脉冲数。
在本发明实施例中，首先获取列车车轮转动一周时速度脉冲传感器输出的脉冲数m，即本发明实施例方案中的第一脉冲数。这里，具体的获取方法不做限制，并且该第一脉冲数可以是预先存储的脉冲数，也可以是根据车速的变化实时测量的脉冲数。
S1022、根据第一脉冲数和列车车轮的周长，计算每两个脉冲之间列车车轮转动的第一长度。
在本发明实施例中，在获得了列车车轮转动一周时速度脉冲传感器输出的第一脉冲数m的基础上，如果已知列车车轮的周长L，则每两个脉冲之间列车车轮转动的长度为：L/m，即本发明实施例方案中的第一长度。
S1023、根据第一长度计算当列车车轮转动的长度为采样距离间隔时速度脉冲传感器输出的第二脉冲数。
在本发明实施例中，在计算出每两个脉冲之间列车车轮转动的第一长度L/m，并通过步骤S101获得每两个采样点之间的距离间隔d之后，便可以获得当列车车轮转动的长度为采样距离间隔d时速度脉冲传感器输出的脉冲数n，即本发明实施例方案中的第二脉冲数。该脉冲数n具体可以通过以下等式实现：
其中，m为车轮转动一周时传感器输出的脉冲数，L为列车车轮周长，f为LTE-R网络中心频点。
S1024、将第二脉冲数作为每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
在本发明实施例中，通过步骤S1023获取第二脉冲数n以后，由于该脉冲数是综合了LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点的概率要求，以及采集到的场强数据包含全部慢衰落和部分快衰落信息等要求计算出来的，因此该第二脉冲数可以直接作为每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数，即在列出速度脉冲传感器每输出第二脉冲数个脉冲时，就对LTE-R网络场强进行一次采样。
S103、根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样。
在本发明实施例中，根据以上步骤S101和S102计算出了LTE-R网络场强的具体采样频率之后，便可以根据上述的采样频率进行场强采样了。
可选地，根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样包括：
当速度脉冲传感器每输出该脉冲数个脉冲时，触发场强测试仪对LTE-R网络场强进行一次采样。
在本发明实施例中，场强测试仪通过脉冲转速传感器提供的脉冲信号触发场强采集时，根据上书方案计算出的采样脉冲频率，即第二脉冲数n，每当速度脉冲传感器输出该n个脉冲时，触发场强测试仪对LTE-R网络场强进行一次采样。该方案使得LTE-R网络场强采样频率将根据列车车速动态调整，采集的样本数将随列车车速的增大而增加、随列车车速的减小而减少，同时确保每隔距离d采集一个样本，测试结果满足LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点概率要求。
另外，采用本发明实施例方案，场强测试仪通过脉冲转速传感器提供的脉冲信号触发网络场强信息采集，每n个脉冲信号采集一个样本之后，将采集到的样本数据实时传输给场强数据处理系统；场强数据处理系统会完成场强数据的数据处理、实时显示测试过程、保存测试数据、测试结果报表导出等功能。
至此，便介绍完了本发明实施例方案的全部基本特征，需要说明的是，以上内容仅都是本发明实施例的一个或多个可选的实施方式，在其他实施例中还可以选择其他实施方式，凡是与本发明实施例相同或相似的实施方式，以及本发明实施例基本特征的任意组合，都在本发明实施例的保护范围之内。
为了达到上述目的，本发明还提出了一种网络场强采样系统01，如图2所示，该系统包括：获取模块02、计算模块03和采样模块04。
获取模块02，用于根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔。
计算模块03，用于根据该距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
采样模块04，用于根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样。
可选地，获取模块02根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔包括步骤S201-S206：
S201、依据李氏采样定律确定在M个波长的采样长度区间内抽取N个样本值，其中，M和N为正整数。
S202、求取采集N个样本值时，在M个波长的采样长度区间内，每两个样本值之间所对应的波长间隔；并以波长为变量获取该波长间隔的第一函数。
S203、根据波长与频率的关系获取M个波长与采样频率的第一关系式。
S204、根据第一关系式将第一函数中的M个波长用采样频率表示。
S205、获取以采样频率为变量的波长间隔的第二函数。
S206、将以该第二函数表示的波长间隔作为每两个采样点之间的距离间隔。
可选地，
采样频率为LTE-R网络的中心频点对应的频率值。
M为40；N为36。
可选地，计算模块03根据距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数包括步骤S301-S304：
S301、获取列车车轮转动一周时速度脉冲传感器输出的第一脉冲数。
S302、根据第一脉冲数和列车车轮的周长，计算每两个脉冲之间列车车轮转动的第一长度。
S303、根据第一长度计算当列车车轮转动的长度为采样距离间隔时速度脉冲传感器输出的第一脉冲数。
S304、将第一脉冲数作为每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
可选地，采样模块04根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样包括：
当速度脉冲传感器每输出该脉冲数个脉冲时，触发场强测试仪对LTE-R网络场强进行一次采样。
与现有技术相比，本发明包括：根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔。根据该距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。根据计算出的脉冲数对LTE-R网络场强进行采样。通过本发明的方案，能够保证LTE-R网络覆盖测试结果满足LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点概率要求，并且实现LTE-R网络场强采样频率根据列车车速动态调整，确保采集到的场强数据包含全部慢衰落和部分快衰落信息。
综上所述，本发明实施例方案具有以下优势：本发明实施例充分考虑LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点概率要求，根据李氏采样定律推算得出LTE-R网络场强采样频率与采样距离间隔之间的关系，并通过使用安装在列车车轮上的脉冲转速传感器实现LTE-R网络场强测试仪根据传感器提供的脉冲信号触发场强采集，并推算得出LTE-R网络场强测试仪每采集一个样本所需获取的脉冲数目，实现LTE-R网络场强采样频率根据列车车速动态调整，确保采集到的场强数据包含全部慢衰落和部分快衰落信息，最后采用本发明实施例方案的LTE-R场强测试系统，可以全方位的保证LTE-R网络覆盖测试结果满足LTE-R网络场强覆盖95％的时间和地点概率要求。
需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络场强采样方法，其特征在于，所述方法包括：
根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔；
根据所述距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数；
根据计算出的所述脉冲数对所述LTE-R网络场强进行采样。
2.如权利要求1所述的网络场强采样方法，其特征在于，所述根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔包括：
依据所述李氏采样定律确定在M个波长的采样长度区间内抽取N个样本值，其中，M和N为正整数；
求取采集所述N个样本值时，在所述M个波长的采样长度区间内，每两个样本值之间所对应的波长间隔；并以所述波长为变量获取所述波长间隔的第一函数；
根据波长与频率的关系获取所述M个波长与所述采样频率的第一关系式；
根据所述第一关系式将所述第一函数中的M个波长用所述采样频率表示；
获取以所述采样频率为变量的所述波长间隔的第二函数；
将以所述第二函数表示的波长间隔作为所述每两个采样点之间的距离间隔。
3.如权利要求2所述的网络场强采样方法，其特征在于，
所述采样频率为所述LTE-R网络的中心频点对应的频率值；
所述M为40；
所述N为36。
4.如权利要求1所述的网络场强采样方法，其特征在于，所述根据所述距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数包括：
获取所述列车车轮转动一周时所述速度脉冲传感器输出的第一脉冲数；
根据所述第一脉冲数和所述列车车轮的周长，计算每两个脉冲之间列车车轮转动的第一长度；
根据所述第一长度计算当列车车轮转动的长度为所述采样距离间隔时速度脉冲传感器输出的第二脉冲数；
将所述第二脉冲数作为每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
5.如权利要求1所述的网络场强采样方法，其特征在于，所述根据计算出的所述脉冲数对所述LTE-R网络场强进行采样包括：
当所述速度脉冲传感器每输出该脉冲数个脉冲时，触发场强测试仪对所述LTE-R网络场强进行一次采样。
6.一种网络场强采样系统，其特征在于，所述系统包括：获取模块、计算模块和采样模块；
所述获取模块，用于根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔；
所述计算模块，用于根据所述距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数；
所述采样模块，用于根据计算出的所述脉冲数对所述LTE-R网络场强进行采样。
7.如权利要求6所述的网络场强采样系统，其特征在于，所述获取模块根据李氏采样定律获取铁路长期演进LTE-R网络场强的每两个采样点之间的距离间隔包括：
依据所述李氏采样定律确定在M个波长的采样长度区间内抽取N个样本值，其中，M和N为正整数；
求取采集所述N个样本值时，在所述M个波长的采样长度区间内，每两个样本值之间所对应的波长间隔；并以所述波长为变量获取所述波长间隔的第一函数；
根据波长与频率的关系获取所述M个波长与所述采样频率的第一关系式；
根据所述第一关系式将所述第一函数中的M个波长用所述采样频率表示；
获取以所述采样频率为变量的所述波长间隔的第二函数；
将以所述第二函数表示的波长间隔作为所述每两个采样点之间的距离间隔。
8.如权利要求7所述的网络场强采样系统，其特征在于，
所述采样频率为所述LTE-R网络的中心频点对应的频率值；
所述M为40；
所述N为36。
9.如权利要求6所述的网络场强采样系统，其特征在于，所述计算模块根据所述距离间隔计算每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数包括：
获取所述列车车轮转动一周时所述速度脉冲传感器输出的第一脉冲数；
根据所述第一脉冲数和所述列车车轮的周长，计算每两个脉冲之间列车车轮转动的第一长度；
根据所述第一长度计算当列车车轮转动的长度为所述采样距离间隔时速度脉冲传感器输出的第二脉冲数；
将所述第二脉冲数作为每采集一个样本所需获取的列车车轮上速度脉冲传感器输出的脉冲数。
10.如权利要求6所述的网络场强采样系统，其特征在于，所述采样模块根据计算出的所述脉冲数对所述LTE-R网络场强进行采样包括：
当所述速度脉冲传感器每输出该脉冲数个脉冲时，触发场强测试仪对所述LTE-R网络场强进行一次采样。
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