CN108430068A - 一种在lte时域和频域上的信号底噪测量的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于通信技术领域，提供了一种在LTE时域和频域上的信号底噪测量的方法，包括步骤有：对被测LTE系统的射频信号进行TOP‑N式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS时间相差的帧时间偏移；根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。本发明还提供了一种实现上述方法的系统。借此，本发明能够很好的解决各种LTE小区在时域上或频域上的信号底噪干扰的问题，保证网络的正常运行，提升LTE网络的服务水平。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种在LTE时域和频域上的信号底噪测量的方法及其系统。
背景技术
现有频谱分析测量，无法精确测量频域中一个或多个测量点(频点)中每个点的功率。很难对每个频点的位置和分辨带宽(RBW)可以进行精调，以及测量一个或多个信道，或用户想查看的任何其他频带部分。而在不同设备厂家组网复杂的区域，由于网络参数设置不一致而导致的上行干扰受干扰的影响，造成大面积的上行干扰影响并降低网络的性能。
综上可知，现有的方法在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供了一种在LTE(Long Term Evolution，通用移动通信技术的长期演进)时域和频域上的信号底噪测量的方法及其系统，能够很好的解决各种LTE小区在时域上或频域上的信号底噪干扰的问题，保证网络的正常运行，提升LTE网络的服务水平。
为了实现上述目的，本发明提供了一种在LTE时域和频域上的信号底噪测量的方法，包括步骤有：
A、对被测LTE系统的射频信号进行TOP-N(从研究对象中得到所需的N个数据，并从排序列表中选取最大或最小的N个数据)式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；
B、根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS(GlobalPositioningSystem，定时测距导航卫星全球定位系统)时间相差的帧时间偏移；
C、根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；
D、将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。
根据所述的方法，所述步骤B包括：
设所述时间偏移为TO，所述帧时间偏移为FTO；则FTO＝Mod((TO-参考信号位置)，帧长度)*(协议的时间单位)/50。
根据所述的方法，所述步骤B进一步包括：
若所述被测LTE系统为FDD-LTE网络，则所述参考信号位置为13312，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述
FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)；或者
若所述被测LTE系统为TD-LTE网络，则所述参考信号位置为0，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述
FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)。
根据所述的方法，所述步骤C进一步包括：
设所述时间段标志偏移为TPMO，所述射频信号的子帧号为j；则
TPMO＝Mod((FTO+20*j)，200)。
根据所述的方法，所述步骤A还包括有：
扫描获取所述射频信号的帧长度的时间段标志以及收集数据的周期时长的测量窗。
本发明还提供了一种在LTE时域和频域上的信号底噪测量的系统，包括有：
扫描单元，用于对被测LTE系统的射频信号进行TOP-N式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；
帧时间偏移计算单元，用于根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS时间相差的帧时间偏移；
时间段标志偏移计算单元，用于根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；
分析单元，用于将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。
根据所述的系统，
所述帧时间偏移计算单元，用于设所述时间偏移为TO，所述帧时间偏移为FTO；则FTO＝Mod((TO-参考信号位置)，帧长度)*(协议的时间单位)/50。
根据所述的系统，所述帧时间偏移计算单元，用于若所述被测LTE系统为FDD-LTE网络，则所述参考信号位置为13312，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)；或者
所述帧时间偏移计算单元，用于若所述被测LTE系统为TD-LTE网络，则所述参考信号位置为0，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)。
根据所述的系统，所述时间段标志偏移计算单元，用于设所述时间段标志偏移为TPMO，所述射频信号的子帧号为j；则TPMO＝Mod((FTO+20*j)，200)。
根据所述的系统，所述扫描单元，还用于扫描获取所述射频信号的帧长度的时间段标志以及收集数据的周期时长的测量窗。
本发明所述在LTE时域和频域上的信号底噪测量的方法，包括步骤有：对被测LTE系统的射频信号进行TOP-N式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS时间相差的帧时间偏移；根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。借此，本发明能够很好的解决各种LTE小区在时域上或频域上的信号底噪干扰的问题，保证网络的正常运行，提升LTE网络的服务水平。
附图说明
图1为本发明优选实施例所述在LTE时域和频域上的信号底噪测量的系统的结构框图；
图2为本发明所述在LTE时域和频域上的信号底噪测量的方法的步骤流程图；
图3为优选实施例所述在LTE时域和频域上的信号底噪测量的系统在时域测量技术示意图；
图4为优选实施例所述在LTE时域和频域上的信号底噪测量的系统在TD-LTE系统中确定时间偏移的结构示意图；
图5为TD-LTE帧在GPS 1秒标志之前出现示意图；
图6为优选实施例所述在LTE时域和频域上的信号底噪测量的系统用于TD-LTE时间偏移干扰定位分析示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出本发明优选实施例所述的一种在LTE时域和频域上的信号底噪测量的系统100，包括有：
扫描单元10，用于对被测LTE系统的射频信号进行TOP-N式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；
帧时间偏移计算单元20，用于根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS时间相差的帧时间偏移；
时间段标志偏移计算单元30，用于根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；
分析单元40，用于将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。
优选的是，所述扫描单元10，还用于扫描获取所述射频信号的帧长度的时间段标志以及收集数据的周期时长的测量窗。本系统100用于测量一个射频信号的特定帧或帧的一部分的功率。需要以下时域参数：时间段标志(TPM)、时间段标志偏移(TPMO)、测量窗(MW)；如图3所示，本系统100与GPS时间对齐，确保所有时域测量值准确。当GPS时间为TPM的倍数时，一个数据收集周期即开始。实际数据收集周期从周期起点+TPMO开始，且持续MW的时间值。完成数据收集之后，当GPS时间再次为TPM的倍数时，新周期将开始。图中，每个圆圈表示GPS时间中毫秒值为整数的时点。
其中，时间段标志(TPM)：TPM设置数据收集周期的起点。TPM通常设置为帧长度，这样每个测量周期将在帧起点处开始。TPM与GPS对齐，每个收集周期在GPS时间为TPM的倍数时开始。对于GPS技术，如TD-LTE(LTETDD)，若TPM值等于协议的帧长度，将自动在帧起点开始数据收集周期。对于非GPS协议，可以使用TPMO来将EPS校准为帧起点。TPM值范围从1到20000，单位为50μs(0μs到1s)。TPM值必须是20000的因数。在下面的图3的时域示例中，TPM设置为100。
时间段标志偏移(TPMO)：TPMO从数据收集周期的起点延迟数据收集的开始。它通常用于收集晚于帧起点的时点的数据。TPMO值范围从0到19999，单位为50μs(0μs到999999μs)。TPMO必须为≤TPM-1。在图3中，TPMO设置为20。
测量窗(MW)：MW是EPS将在每个周期中收集数据的时长。MW值范围为0-400，单位为50μs(值为0μs到20ms)，1(50μs)为例外，对于获取准确测量而言太小，且将导致稍大的MW。如果MW＝0，EPS将使用默认MW(因RBW而异)以确保每个测量值满足一定精度标准。在下面的图3的时域示例中，MW设置为40。
由于系统100与GPS对齐，非GPS协议的用户，以及未与GPS一秒标志对齐的TD-LTE系统的用户，需要将EPS校准为基站的单个定时，以找到帧起点。具体通过运行Top N扫描以确定时间偏移；对时间偏移执行计算以确定帧时间偏移(帧起点与GPS时间之间的差值，按EPS的单位)；然后使用帧时间偏移来调整运行系统100的TPMO。
所述帧时间偏移计算单元20，用于设所述时间偏移为TO，所述帧时间偏移为FTO；则FTO＝Mod((TO-参考信号位置)，帧长度)*(协议的时间单位)/50。
具体在使用LTE技术时进行FTO计算的步骤如下：
(1)为相应技术的参考信号运行Top N扫描。对于LTE FDD，这将是主同步信号(P-SCH)进行Top N扫描。对于TD-LTE，这将是参考信号(RS)进行Top N扫描。
(2)Top N扫描将返回时间偏移(TO)，即参考信号在GPS参考之后出现的时间量。(图4显示了LTE FDD的时间偏移示例。)示例中指定了TO，该技术的最小时间单位。对于LTE，这些单位为Ts，等于1/(1500x2048)秒或32.552ns。
(3)从TO中减去帧起点与参考信号之间的差值，计算出帧起点偏移。对于LTE-FDD，P-SCH为帧起点之后13312Ts。对于TD-LTE，帧起点偏移等于参考信号TO。
(4)如果以上帧起点偏移为0或更小，则通过加上一个帧长度来修正帧起点。如果帧起点在1秒标志之前出现，将是这种情况，如下面针对LTE-FDD的图5所示，如果该值大于一帧长度，则将帧起点偏移除以帧长度取余数来修正帧起点偏移。注：Mod函数将同时执行步骤3和4。
(5)将此帧起点偏移值转换为EPS的50μs单位，舍入为最近似整数，得到FTO。具体为：
所述帧时间偏移计算单元20，用于若所述被测LTE系统为FDD-LTE网络，则所述参考信号位置为13312，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)；或者
所述帧时间偏移计算单元20，用于若所述被测LTE系统为TD-LTE网络，则所述参考信号位置为0，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)。上述通用公式的变化能够为任何非GPS协议校准功率扫描。
所述时间段标志偏移计算单元30，用于设所述时间段标志偏移为TPMO，所述射频信号的子帧号为j；则TPMO＝Mod((FTO+20*j)，200)。将与所需时槽的帧起点的距离和FTO相加，以计算TPMO。首先确定所需的RB(Resource Block，资源块)的子帧号(j)，再根据此公式计算求得时间段标志偏移。
LTE频段的频域中的RB数如下表1所确定：
| LTE带宽 | RB数 | 频率调整 |
| 20MHz | 100 | +90KHz |
| 15MHz | 75 | |
| 10MHz | 50 | +90KHz |
| 5MHz | 25 | |
| 3MHz | 15 | |
| 1.4MHz | 6 | +90KHz |
如果频域中的RB数为偶数，则在计算起始频率时，取中心信道频率并加上90kHz。
本系统100优选采用表2所示参数设置进行RB测量：
如以下示例(频段：E-UTRA频段13(Upper 700-C)、中心信道频率：751.50MHz、带宽：10MHz)，本系统100具体采取以下步骤执行功率扫描：
1)为了扫描子帧5中RB的功率，首先为P-SCH执行(e)Top N扫描。扫描返回TO值为30720。将此值插入如下公式得出FTO：
FTO＝Mod((30720-13312),307200)*0.032552/50＝11；
2)要确定TPMO的值，将FTO和子帧号5插入公式：
TPMO＝Mod((11+20*5),200)＝111；
3)参考表1以确定频点数(LTE的资源块)RB数＝50；
4)由于RB数为偶数，将90kHz(0.09MHz)与中心信道频率751.50MHz相加：起始频率＝751.50MHz+0.09MHz＝751.59MHz；
5)根据上述步骤，本系统100运行一次功率扫描，得到参数如表3所示：
| 参数 | 设置 |
| 中心频率 | 中心频率 |
| 起始频率(MHz) | 751.59MHz |
| 分辨带宽(RBW) | 180kHz |
| 频率步长(FSS) | 180kHz |
| 频点数 | 50 |
| 时间段标志(TPM) | 200 |
| 时间段标志偏移(TPMO) | 111 |
| 测量窗(MW) | 20 |
图6示出的是某一区域内三个小区一直存在强干扰，通过本系统100进行现场测量发现：在基站附近启用上行频谱排查模式，发现上行干扰信号信号很强，平均值在-84dBm,最大值在-76.2dBm，发现某一小区(中兴设备)的Time offset(时间偏移)设置与周围华为小区设置不一致，周围华为小区都是148左右，干扰小区为285816；现场排查定位发现：干扰小区的底噪高达-76.20dBm，2575-2795MHz平均底噪在-84dBm左右。扫频窗口发现：同频37900在同一区域内的不同小区存在的Time offset(时间偏移)设置不一致，导致出现高干扰。图中三个小区的PCI(Physical Cell Identifier，物理小区标识)分别为：201/202/203。通过修改Time offset(时间偏移)设置为与现场附近小区一致，受影响站点恢复正常。
图2示出本发明所述在LTE时域和频域上的信号底噪测量的方法，包括步骤有：
S101、对被测LTE系统的射频信号进行TOP-N式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；
S102、根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS时间相差的帧时间偏移；
S103、根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；
S104、将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。
所述步骤102包括：设所述时间偏移为TO，所述帧时间偏移为FTO；则FTO＝Mod((TO-参考信号位置)，帧长度)*(协议的时间单位)/50。
所述步骤S102进一步包括：
若所述被测LTE系统为FDD-LTE网络，则所述参考信号位置为13312，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述
FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)；或者
若所述被测LTE系统为TD-LTE网络，则所述参考信号位置为0，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)。
所述步骤S103进一步包括：设所述时间段标志偏移为TPMO，所述射频信号的子帧号为j；则TPMO＝Mod((FTO+20*j)，200)。
所述步骤S101还包括有：
扫描获取所述射频信号的帧长度的时间段标志以及收集数据的周期时长的测量窗。
载波聚合作为LTE向LTE-A演进的一个重要技术，其主要目的是提高用户的吞吐率，其手段是通过为联合多个载波为用户使用。由此，就射频方面来讲，其最主要的考量如：载波间是否时间同步。
载波间根据不同的聚合模式(带内相邻、带内不相邻、带间聚合)都有相应的时间同步误差(TAE)需要遵循。通过本系统100的时间偏移测量功能(图4所示)，测试载波间的时间差，GPS为时间基准。以Ts为时间单位，范围0-307199。Ts＝32.552ns。
根据载波聚合定义了主频波PCC和辅载波SCC，通过计算主辅载波的时间差，来判断同步误差(TAE)是否达到不同模式下的要求：
规定下面三种模式的相邻时间差允许范围如下：
带内相邻时间差(TAE)允许范围：155ns；
带内不相邻时间差(TAE)允许范围：285ns；
带间时间差(TAE)允许范围：1325ns。
综上所述，本发明通过LTE系统在时域和频域上分析发现各种对小区或站点信号底噪受限的测量，通过详细的解析LTE与GPS授时同步网络时间差技术，包括Time offset参数设置不一致的情况，导致LTE网络出现大面积的上行干扰。借此，本发明能够很好的解决各种LTE小区在时域上或频域上的信号底噪受限(干扰)的问题，保证网络的正常运行，提升LTE网络的服务水平。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种在LTE时域和频域上的信号底噪测量的方法，其特征在于，包括步骤有：
A、对被测LTE系统的射频信号进行TOP-N式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；
B、根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS时间相差的帧时间偏移；
C、根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；
D、将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：
设所述时间偏移为TO，所述帧时间偏移为FTO；则FTO＝Mod((TO-参考信号位置)，帧长度)*(协议的时间单位)/50。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：
若所述被测LTE系统为FDD-LTE网络，则所述参考信号位置为13312，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述
FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)；或者
若所述被测LTE系统为TD-LTE网络，则所述参考信号位置为0，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述
FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：
设所述时间段标志偏移为TPMO，所述射频信号的子帧号为j；则
TPMO＝Mod((FTO+20*j)，200)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A还包括有：
扫描获取所述射频信号的帧长度的时间段标志以及收集数据的周期时长的测量窗。
6.一种在LTE时域和频域上的信号底噪测量的系统，其特征在于，包括有：
扫描单元，用于对被测LTE系统的射频信号进行TOP-N式扫描，获得所述射频信号的时间偏移；
帧时间偏移计算单元，用于根据所述时间偏移计算得出所述射频信号的帧起点与GPS时间相差的帧时间偏移；
时间段标志偏移计算单元，用于根据所述帧时间偏移计算得出所述射频信号在一个数据采集周期内的时间段标志偏移；
分析单元，用于将所述时间段标志偏移同步到所述射频信号的上行的频谱测量，分析得出干扰信号底噪。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述帧时间偏移计算单元，用于设所述时间偏移为TO，所述帧时间偏移为FTO；则FTO＝Mod((TO-参考信号位置)，帧长度)*(协议的时间单位)/50。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述帧时间偏移计算单元，用于若所述被测LTE系统为FDD-LTE网络，则所述参考信号位置为13312，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述
FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)；或者
所述帧时间偏移计算单元，用于若所述被测LTE系统为TD-LTE网络，则所述参考信号位置为0，所述帧长度为307200，所述协议的时间单位为0.032552，所述FTO＝Int(Mod((TO-13312)，307200)*0.032552/50)。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述时间段标志偏移计算单元，用于设所述时间段标志偏移为TPMO，所述射频信号的子帧号为j；则
TPMO＝Mod((FTO+20*j)，200)。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述扫描单元，还用于扫描获取所述射频信号的帧长度的时间段标志以及收集数据的周期时长的测量窗。
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