CN107949012A - 基站信息采集方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站信息采集方法和设备。本发明基站信息采集方法，包括：扫描整个无线通信频段，确认存在信号能量的有效频点，所述整个无线通信频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；接收从所述有效频点对应的基站发送的信号；对所述信号进行解析得到所述有效频点对应的基站的信息。本发明快速采集所有通信制式对应的基站的频点、信号强度、基站小区广播参数等，保证采集数据的完整性。

Description

基站信息采集方法和设备

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种基站信息采集方法和设备。

背景技术

随着无线通讯技术的日益发展，移动运营商已经逐步建设成2G/3G/4G交织共存的复杂网络。大量的行业应用如站点覆盖测试、网络性能优化、智能交通运输定位、特定人员行为轨迹分析和定位都需要用到基站分布和信号强度等信息。

现有的基站信息采集设备，主要包括以下三种：

1、基于箱体的车载式设备。这是目前市场上应用最多最广的，主要设备组成包括笔记本电脑、测试软件、大量测试手机、软件加密狗(U盘)、全球定位系统(GlobalPositioning System，简称：GPS)定位打点。其方法是每间隔一定时间，将车辆所在范围内的基站信息进行采集与记录。这种设备的优点是采集速度快和采集范围广；缺点是每采集一个制式的基站信息，就需要插入对应的sim卡，并且整体设备体积较大、重量重，在车辆顶部需加装外接天线，不便于携带，除了机动车道路外的所有场景都无法采集。

2、基于通信模块的手持式设备。主要的实现方式是基于各种无线制式通信模块，通过将多个通信模块制作在一个线路板上，主控板通过串口或者通用串行总线(UniversalSerial Bus，简称：USB)与通信模块交互，采集无线基站信息。采集设备通过蓝牙或者无线保真(WIreless-Fidelity，简称：WiFi)连接到智能手机或者平板，进行设备参数配置、基站数据展示、存储和上传服务器等。这种设备的优点是相对车载式设备，体积重量大幅度减小；缺点是由于是通过多个通信模块进行加工整合，整体尺寸、重量和功耗较大，同时，由于通信模块的特性同一时间只能驻留一个频点，无法将一个通信制式下所有频段、频点、小区测量完整。

3、基于全网通智能手机的采集设备。通过将智能终端底层软件框架进行修改，增设一套用于查询特定制式基站数据的类，同时拦截原有操作系统的调用及其它数据流程，将基站信息封装为新的数据格式并上报到应用软件。这种设备的优点是设备体积非常小巧、操作便捷；缺点是只能使用一个手机模块采集所有制式基站信息，需要不断切换手机模块工作制式和频段，采集周期长，数据刷新慢，并且由于手机在一个频点下只能驻留其中一个小区，通常无法将一个通信制式下所有频段、频点、小区测量完整。

可见，上述三种基站信息采集设备受通信原理限制，无法将一个通信制式下所有频段、频点、小区测量完整，不能保证数据的完整性，而且上述设备均对网络的升级发展兼容性差，当基站升级到新调制技术或者增加新的工作频段和频点后，原有设备可能无法支持，需要从硬件上进行更换，增加了成本。

发明内容

本发明提供一种发明名称，以快速采集所有通信制式对应的基站的频点、信号强度、基站小区广播参数等，保证采集数据的完整性。

第一方面，本发明实施例提供了一种基站信息采集方法，包括：

扫描整个无线通信频段，确认存在信号能量的有效频点，所述整个无线通信频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；

接收从所述有效频点对应的基站发送的信号；

对所述信号进行解析得到所述有效频点对应的基站的信息。

可选的，还包括：

通过定位装置确定地理位置和高度信息。

可选的，在所述接收从所述有效频点对应的基站发送的信号之后，还包括：

放大所述信号，并对所述信号进行变频采样处理。

可选的，所述对所述信号进行解析得到所述有效频点对应的基站的信息，包括：

确定所述有效频点分别对应的通信制式，并根据所述通信制式对所述有效频点各自对应的基站的信号进行解调得到所述有效频点对应的基站的信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基站信息采集设备，包括：主控与信号处理模块、超宽带收发信机模块和射频接收模块；其中，所述射频接收模块和所述超宽带收发信机模块连接，所述超宽带收发信机模块和所述主控与信号处理模块连接；

所述射频接收模块用于接收并放大各通信制式对应的基站发送的信号，然后将放大信号发送给所述超宽带收发信机模块，所述信号的频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；

所述超宽带收发信机模块用于对所述放大信号进行变频采样处理，然后将处理后的信号发送给所述主控与信号处理模块；

所述主控与信号处理模块用于根据各频段对应的通信制式对所述处理后的信号进行解调得到基站信息。

可选的，所述射频接收模块包括多个频段的射频电路。

可选的，所述超宽带收发信机模块包括超宽频混频合成器、宽带射频收发器和宽带模/数转换器ADC采样模拟转换器；或者，所述超宽带收发信机模块包括集成射频芯片，所述集成射频芯片用于对超宽带射频信号进行采样和量化。

可选的，所述主控与信号处理模块包括主控处理器CPU、现场可编程门阵列FPGA、复杂可编程逻辑器件CPLD、时钟模块、定位模块、通信模块以及显示模块，其中，所述主控CPU用于根据预设算法解析数据得到基站信息，并负责小区搜索、信道跟踪和逻辑控制；所述FPGA用于进行快速傅氏变换FFT算法和信道解码；所述CPLD用于负责上电控制、看门狗功能和部分控制信号生成；所述时钟模块用于负责整个设备的时钟产生、分发、频率和相位校正功能；所述定位模块用于取地理位置和高度信息；所述通信模块用于将基站信息回传至服务器。

第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一方面任一所述的基站信息采集方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一所述的基站信息采集方法。

本发明通过对整个无线通信频段的信号的扫描和接收，实现各无线通信频段的选择、信息抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换，从而快速采集所有通信制式对应的基站的频点、信号强度、基站小区广播参数等，保证采集数据的完整性。同时基于软件实现方式，具备对未来网络制式、频段的后向兼容能力，无需硬件改动，通过升级软件就能支持新的工作频段、网络制式。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基站信息采集方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的基站信息采集方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的基站信息采集设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基站信息采集设备的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的基站信息采集方法的流程图，本实施例可适用于基站信息采集设备对各通信频段的基站信息进行采集的情况，该方法可以由基站信息采集设备来执行，具体包括如下步骤：

步骤101、扫描整个无线通信频段，确认存在信号能量的有效频点，该整个无线通信频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；

基站信息采集设备可以接收整个无线通信频段的信号，基于当前移动运营商已经逐步建设成2G/3G/4G交织共存的复杂网络，2G、3G和4G通信制式对应的频点各不相同，因此基站信息采集设备首先扫描整个无线通信频段(例如，100MHz-6GHZ)，确认在哪些频点处检测到信号能量，信号是一种具有频率的波，信号能量指信号传递能力的大小。

步骤102、接收从有效频点对应的基站发送的信号；

基站信息采集设备在检测到信号能量的基础上，对有效频点进行详细搜索。无论各基站具备哪种通信制式的能力，一旦部署好其所覆盖的频段就是固定的，因此基站信息采集设备在重点搜索有效频点时目的即为接收该有效频点对应的基站发出的信号。根据通信原理基站信息采集设备还可以对接收到的信号需要进行放大、变频及采样处理，以便从信号中解析出携带的数据。

步骤103、对信号进行解析得到有效频点对应的基站的信息。

各通信制式对信号的解调方式是不同的，基站信息采集设备确定有效频点分别对应的通信制式，然后根据通信制式对有效频点各自对应的基站的信号进行解调得到有效频点对应的基站的信息，这些基站的信息可以包括基站的频点、信号强度、基站小区的广播参数等。

本实施例的技术方案，通过对整个无线通信频段的信号的扫描和接收，实现各无线通信频段的选择、信息抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换，从而快速采集所有通信制式对应的基站的频点、信号强度、基站小区广播参数等，保证采集数据的完整性。同时基于软件实现方式，具备对未来网络制式、频段的后向兼容能力，无需硬件改动，通过升级软件就能支持新的工作频段、网络制式。

在上述技术方案的基础上，基站信息采集设备可以通过定位装置确定地理位置和高度信息，即基站信息采集设备可以通过GPS/北斗星/GLONASS等定位系统定位到自身的地理位置，再通过高度传感器获取自身的高度信息，结合多次采集的信息，可以得到集运营商信息、基站信号强度分布情况、基站广播消息及参数、采集轨迹分析、位置区切换点等信息的全网部署信息，从而实现网络性能优化、智能交通运输定位、特定人员行为轨迹分析和定位等业务。

在上述技术方案的基础上，图2为本发明实施例提供的基站信息采集方法的流程图，以LTE为例，基站信息采集方法包括以下步骤：

(1)快速对整个无线通信频段进行扫描，确认存在信号能量的有效频点；

基于基站小区辐射范围的重叠，基站信息采集设备处于某一位置通常可以扫描到多个有效频点，因此可以得到有效频点列表。

(2)对有效频点进行详细搜索，接收信号，找到主同步信号(PrimarySynchronization Signal，简称：PSS)、辅同步信号(Secondary Synchronization Signal,简称：SSS)，解析物理广播信道(Physical Broadcast Channel，简称：PBCH)；

(3)获取PBCH中的主信息块(Master Information Block，简称：MIB)信息；

(4)MIB信息解析成功，对物理控制格式指示信道(Physical Control FormatIndicator Channel，简称：PCFICH)、物理下行控制信道(Physical Downlink ControlChannel，简称：PDCCH)、物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel，简称：PDSCH)进行解析；

PDCCH中的下行控制信息(Downlink Control Information，简称：DCI)是基站发给终端的下行控制信息，包括上下行资源分配、混合自动重传请求(Hybrid AutomaticRepeat reQuest，简称：HARQ)信息、功率控制等，可以利用DCI中的参数解析PDSCH。

(5)如果上述信道数据循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，简称：CRC)校验成功，则可以完成对系统信息块(System Information Block，简称：SIB)消息完全解析，得到基站的信息。

图3为本发明实施例提供的基站信息采集设备的结构示意图，该设备包括：主控与信号处理模块11、超宽带收发信机模块12和射频接收模块13，其中，所述射频接收模块13和所述超宽带收发信机模块12连接，所述超宽带收发信机模块12和所述主控与信号处理模块11连接；所述射频接收模块13用于接收并放大各通信制式对应的基站发送的信号，然后将放大信号发送给所述超宽带收发信机模块，所述信号的频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；所述超宽带收发信机模块12用于对所述放大信号进行变频采样处理，然后将处理后的信号发送给所述主控与信号处理模块；所述主控与信号处理模块11用于根据各频段对应的通信制式对所述处理后的信号进行解调得到基站信息。

在上述技术方案的基础上，图4为本发明实施例提供的基站信息采集设备的结构示意图，所述射频接收模块13包括多个频段的射频电路。所述超宽带收发信机模块12包括超宽频混频合成器、宽带射频收发器和宽带模/数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称：ADC)；或者，所述超宽带收发信机模块包括集成射频芯片，所述集成射频芯片用于对超宽带射频信号进行采样和量化。所述主控与信号处理模块11包括主控处理器(CentralProcessing Unit，简称：CPU)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称：FPGA)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，简称：CPLD)、时钟模块、定位模块、通信模块以及显示模块，其中，所述主控CPU用于根据预设算法解析数据得到基站信息，并负责小区搜索、信道跟踪和逻辑控制；所述FPGA用于进行快速傅氏变换FFT算法和信道解码；所述CPLD用于负责上电控制、看门狗功能和部分控制信号生成；所述时钟模块用于负责整个设备的时钟产生、分发、频率和相位校正功能；所述定位模块用于取地理位置和高度信息；所述通信模块用于将基站信息回传至服务器。

本实施例中，基站信息采集设备采用最先进的无线电硬件架构，包括主控与信号处理模块11、超宽带收发信机模块12、射频接收模块13三部分。该设备可以完成从100MHz到6GHz频段的所有2G/3G/4G通信制式基站的无线信号的接收、采样和解析。再通过GPS/北斗星/GLONASS等定位系统定位到自身的地理位置，通过高度传感器获取自身的高度信息，结合多次采集的信息，可以得到集运营商信息、基站信号强度分布情况、基站广播消息及参数、采集轨迹分析、位置区切换点等信息的全网部署信息，从而实现网络性能优化、智能交通运输定位、特定人员行为轨迹分析和定位等业务。还可以经通信模块，将数据传到服务器，进行后台大数据分析和展示。

上述主控与信号处理模块11包括主控CPU、FPGA、CPLD、时钟模块、定位模块、通信模块以及显示模块,对外提供网口、串口等通信接口，内置安全数字存储卡(SecureDigital Memory Card，简称：SD)卡存储单元。主控CPU通过总线接口(PCI Express，简称：PCI-e)与FPGA连接，主控CPU用于根据预设算法解析数据得到基站信息，并负责小区搜索、信道跟踪和逻辑控制；FPGA完成快速傅氏变换(Fast Fourier Transformation，简称：FFT)算法和信道解码；CPLD负责上电控制、看门狗功能和部分控制信号生成；时钟模块负责整个设备的时钟产生、分发、频率和相位校正功能；定位模块通过接收解析GPS/北斗/GLONASS信号，获取地理位置信息，同时带有高度计模块，实时记录设备所处高度信息，用于同一地点不同高度、楼层的数据区分；通信模块支持无线运营商2G/3G/4G网络、WIFI、蓝牙、有线网络等多种通信方式。

上述超宽带收发信机模块12通常有两种实现方式：采用分离器件，包括超宽频混频合成器、宽带射频收发器和宽带ADC共同模拟前端，将射频信号进行采样、量化。例如，采用QORVO公司的RFFC5072将30M到6G的超宽频信号混频合成到2.6G的固定中频信号，采用MAXIM公司的射频收发器MAX2837混频到基带，输出基带差分IQ信号，最后采用MAXIM公司的模拟前端MAX5864将基带信号采样数字化。采用集成射频芯片：使用集成的射频芯片一次性完成超宽带射频信号的采样和量化。例如，采用ADI公司的高级程度射频捷变AD9361，集RF射频前端与灵活的混合信号基带部分为一体，集成频率合成器，为处理器提供可配置数字接口，工作频率范围从70MHz到6.0GHz，涵盖目前所有2G/3G/4G基站无线频段。

上述射频接收模块13一般由低噪声放大器、频段选择滤波器、巴伦、匹配电路组成。例如，采用AVAGO的超宽带低噪声放大器MGA-81563，支持将0.1-6GHz接收射频信号放大，通过低通、带通、高通滤波器将射频信号分成3个频段的射频链路，经过巴伦阻将单端信号转换为差分信号，送入超宽带收发信机模块12。

本发明实施例所提供的基站信息采集装置可执行本发明任意实施例所提供的基站信息采集方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图5为本发明实施例提供的一种设备的结构示意图，如图5所示，该设备包括处理器20、存储器21、输入装置22和输出装置23；设备中处理器20的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器20为例；设备中的处理器20、存储器21、输入装置22和输出装置23可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器21作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基站信息采集方法对应的程序指令/模块。处理器20通过运行存储在存储器21中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基站信息采集方法。

存储器21可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器21可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器21可进一步包括相对于处理器20远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置22可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置23可包括显示屏等显示设备。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种基站信息采集方法，该方法包括：

扫描整个无线通信频段，确认存在信号能量的有效频点，所述整个无线通信频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；

接收从所述有效频点对应的基站发送的信号；

对所述信号进行解析得到所述有效频点对应的基站的信息。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的基站信息采集方法中的相关操作.

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基站信息采集方法，其特征在于，包括：

扫描整个无线通信频段，确认存在信号能量的有效频点，所述整个无线通信频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；

接收从所述有效频点对应的基站发送的信号；

对所述信号进行解析得到所述有效频点对应的基站的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

通过定位装置确定地理位置和高度信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收从所述有效频点对应的基站发送的信号之后，还包括：

放大所述信号，并对所述信号进行变频采样处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述信号进行解析得到所述有效频点对应的基站的信息，包括：

确定所述有效频点分别对应的通信制式，并根据所述通信制式对所述有效频点各自对应的基站的信号进行解调得到所述有效频点对应的基站的信息。

5.一种基站信息采集设备，其特征在于，包括：主控与信号处理模块、超宽带收发信机模块和射频接收模块；其中，所述射频接收模块和所述超宽带收发信机模块连接，所述超宽带收发信机模块和所述主控与信号处理模块连接；

所述射频接收模块用于接收并放大各通信制式对应的基站发送的信号，然后将放大信号发送给所述超宽带收发信机模块，所述信号的频段至少包括2G、3G和4G通信制式各自对应的频段；

所述超宽带收发信机模块用于对所述放大信号进行变频采样处理，然后将处理后的信号发送给所述主控与信号处理模块；

所述主控与信号处理模块用于根据各频段对应的通信制式对所述处理后的信号进行解调得到基站信息。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述射频接收模块包括多个频段的射频电路。

7.根据权利要求5所述设备，其特征在于，所述超宽带收发信机模块包括超宽频混频合成器、宽带射频收发器和宽带模/数转换器ADC；或者，所述超宽带收发信机模块包括集成射频芯片，所述集成射频芯片用于对超宽带射频信号进行采样和量化。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述主控与信号处理模块包括主控处理器CPU、现场可编程门阵列FPGA、复杂可编程逻辑器件CPLD、时钟模块、定位模块、通信模块以及显示模块，其中，所述主控CPU用于根据预设算法解析数据得到基站信息，并负责小区搜索、信道跟踪和逻辑控制；所述FPGA用于进行快速傅氏变换FFT算法和信道解码；所述CPLD用于负责上电控制、看门狗功能和部分控制信号生成；所述时钟模块用于负责整个设备的时钟产生、分发、频率和相位校正功能；所述定位模块用于取地理位置和高度信息；所述通信模块用于将基站信息回传至服务器。

9.一种设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4中任一所述的基站信息采集方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的基站信息采集方法。