CN114866449B - 一种整车无线通信试验系统及其试验方法 - Google Patents

一种整车无线通信试验系统及其试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种整车无线通信试验系统及其试验方法，其中，试验系统包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；所述天线单元放置于整车暗室中；所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外。试验方法具体包括：1）静态工况信号强度、注册成功率试验；2）静态工况数据传输速度试验；3）静态工况通信时延试验；4）动态工况信号强度、小区切换功率试验；5）动态工况数据传输速度试验；6）动态工况通信时延试验。本发明能使移动通信网络试验效率高，时间短，有效性高，测试全面并且测试环境可控。

Description

一种整车无线通信试验系统及其试验方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车通讯技术领域，尤其涉及一种整车无线通信试验系统及其试验方法。
背景技术
现有网联汽车中，其整车无线通信性能的评估方式通常是将试验用零部件安装在车上之后进行真实场景的道路试验。此种方式存在诸多弊端，一是试验需要消耗过多整车资源、人力资源以及试验时间等，对于项目开发成本耗费较大；二是试验网络覆盖不全面，实验条件覆盖不全面，例如在某一片试验区域，某一移动通信运营商所运行基站只能是某一特定频段，这就会导致花费了大量人力物力来试验，实际并没有覆盖到某些可能的网络环境；三是试验结果不准确，很容易受到实际环境影响，而此影响因素不可预知，从而无法对实际试验效果作准确评判。
并且，目前的通信试验主要是针对移动通信网络本身的研究。如专利号CN200410005147.6，专利名称：移动通信网络试验系统及其方法，其主要是研究针对移动通信网络本身的试验方法，并不能用于对移动通信终端进行全面试验评估。如专利申请号CN201910299829.9，专利名称：网络试验平台、网络试验方法以及装置，其目的是解决现有的网络试验平台需安装外设软件，导致网络试验成本高的技术问题，也没法对终端特别是车载移动终端进行评估试验。专利申请号CN201910363824.8，专利名称：一种终端测试系统及方法，包括：上位机，以及分别与上位机通信连接的系统模拟器、信道模拟器；上位机用于获取测试指令，根据所述测试指令中包含的测试项目加载并运行测试脚本；根据所述测试脚本向所述系统模拟器发送用于创建预设移动通信系统的预设小区的小区配置信息，以及向所述信道模拟器发送用于创建预设信道环境的信道创建指令；系统模拟器，用于根据所述小区配置信息创建所述预设小区；信道模拟器，用于根据所述信道创建指令创建所述预设信道环境。解决了在对车载终端测试过程中，采用布置实验道路或挑选真实的道路环境来模拟信道环境，存在的道路覆盖面不足以及整车问题无法解决的问题。
因此，急需提供一种整车无线通信试验系统及其试验方法，以使移动通信网络试验效率高，有效性高，测试全面并且测试环境可控。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种整车无线通信试验系统及其试验方法，能使移动通信网络试验效率高，时间短，有效性高，测试全面并且测试环境可控。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种整车无线通信试验系统，其特征在于：包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；
所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车进行无线通信；
所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外，其中：
所述外部信号控制器单元通过信号线与天线单元相连，基站单元通过信号线与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连；该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元；
所述控制系统与核心网单元相连，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理。
进一步地，所述核心网与所述基站单元之间还设有路由单元。
进一步地，所述天线单元工作频段与所述基站单元的工作频段相对应。
进一步地，所述核心网单元包含5G核心网、4G核心网、3G核心网、2G核心网中的种一或者多种。
进一步地，所述基站单元包含5G基站、4G基站、3G基站、2G基站中的一种或多种。
进一步地，所述基站单元中各基站包括一个频段，或着多个相同或不同的频段。
进一步地，所述外部信号控制器单元采用衰减器或信道仿真仪。
进一步地，所述整车暗室，为一封闭空腔，用于将被测整车与外界无线通信信号隔离，同时保证被测整车环境可控。
一种整车无线通信试验方法，其特征在于：静态工况信号强度、注册成功率试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强；
b、按照设定的查询频次通过AT命令查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内；
c、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内。
一种整车无线通信试验方法，其特征在于：静态工况数据传输速度试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强；
b、使控制系统保持数据传输状态，被测整车启动数据传输指令，评估被测整车上行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内；
c、更改被测整车指令，评估被测整车下行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内；
d、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，重复以上步骤a—c。
一种整车无线通信试验方法，其特征在于：静态工况通信时延试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，等待被测整车注册上网络；
b、被测整车对控制系统连续ping请求指令，并将结果保存在被测整车的存储器内；
c、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，重复以上步骤a—b。
一种整车无线通信试验方法，其特征在于：动态工况信号强度、小区切换功率试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，等待被测整车注册上网络；
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线的信号模拟出以设定速度远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度从a步骤中设定的初始值衰减直到信号低于某一阈值，当信号最强的天线的信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号在被测整车处信号强度以某一阈值开始并且以设定速度增强，同时模拟出以设定速度靠近车辆的多普勒频移；
c、按照设定的查询频次通过AT命令查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内。
一种整车无线通信试验方法，其特征在于：动态工况数据传输速度试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，等待被测整车注册上网络；
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线的信号信号模拟出以设定速度远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度从a步骤中设定初始值衰减直到信号低于某一阈值，当信号最强的天线信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号在被测整车处信号强度以某一阈值开始并且以设定的速度增强，同时模拟出以设定速度靠近车辆的多普勒频移；
c、控制系统开启数据传输状态，被测整车启动数据传输指令，评估被测整车上行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内；
d、保持控制系统状态不变，更改被测整车指令，评估被测整车下行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内。
一种整车无线通信试验方法，其特征在于：动态工况通信时延试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，等待被测整车注册上网络；
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线的信号信号模拟出以设定速度远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度从a步骤中设定初始值衰减直到信号低于某一阈值，当信号最强的天线信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号在被测整车处信号强度以某一阈值开始并且以设定的速度增强，同时模拟出以设定速度靠近车辆的多普勒频移；
c、被测整车对控制系统连续ping请求指令，并将结果保存在被测整车的存储器内。
进一步地，各试验中，根据需要,对网络的工作频段以及信号制式进行切换，然后重复以上步骤。
根据权利要求15所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：各试验中，根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应，模拟城市、峡谷环境以及雨雾环境，重复以上步骤。
进一步地，试验中，控制系统通过外部信号控制单元控制整车暗室内天线信号最强的天线的信号，使得被测整车处信号强度为其他典型信号强度，重复以上步骤。
进一步地，试验中，根据需要，控制系统通过外部信号控制单元控制，在前一个天线信号降低到使得被测整车显示无信号时后一段时间，再逐步增强下一天线信号强度,重复以上步骤。
进一步地，试验中，根据需要，通过外部信号控制单元控制整车暗室内天线模拟出其他典型速度的多普勒频移信号，重复以上步骤。
进一步地，所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
进一步地，所述控制系统模拟信号频率多普勒变化模型为：f(t)＝f0*(1+v/c)；
其中，f(t)为天线发出的实时信号频率，f0为初始信号强度，v为汽车相对所述天线速度，面向天线运动为正，背向天线运动速度为负,c为真空中光速。
进一步地，所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure BDA0003625724400000051
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure BDA0003625724400000052
载波角频率。
进一步地，所述控制系统模拟信号雨雾散射模型为：
Figure BDA0003625724400000053
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明中，提供了能将整车封闭的整车暗室，试验过程中，将被测车辆置于该整车暗室中，测试环境可控，整车暗室将被测整车以及天线单元与外界无线通信信号隔离，避免试验结果受随机未知信号影响，为外部控制单元对信号的控制提供稳定环境；从而能够使试验的准确度更高；同时，采用本方案提供的试验系统及试验方法，能使移动通信网络试验效率高，时间短，有效性高，且测试更加全面。
附图说明
图1为本发明中整车无线通信系统整体框图。
图2为本发明试验过程中天线的布置图。
图中：11—核心网单元，12—基站单元，13—外部信号控制器单元，14—天线单元，15—控制系统，16—被测整车。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例：参见图1，一种整车无线通信试验系统，包括控制系统15、核心网单元11、基站单元12、外部信号控制器单元13、天线单元14、以及整车暗室；所述整车暗室，为一封闭空腔，用于容置被测整车16，将被测整车与外界无线通信信号隔离，同时保证被测整车环境可控，以避免试验结果受随机未知信号影响，为外部控制单元对信号的控制提供稳定环境。其中，整车暗室大小根据需要可以自行设定，如20.0米(长)×20.0米(宽)×17.0米(高)，也可以使用其他远场、球面近场等常规暗室。
所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车(控制器或电控系统)进行无线通信；具体的，天线单元包括多根天线，具体位置优选放置在暗室顶部四个角落，当天线数量大于4个时，可选在暗室上边缘中心位置等处布置；以使得本试验系统试验数据更为稳定、可控而且有效。所述天线，可以是普通单发单收(SISO)天线，也可以根据通信需求，为多发多收天线(MIMO)。
所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外。其中：
所述外部信号控制器单元通过信号线(优选为射频线)与天线单元相连，基站单元通过信号线(优选为射频线)与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连。所述核心网单元提供被测整车连接、对被测整车的管理以及对业务完成承载，作为承载网络提供到外部网络的接口。特别的，对于本试验系统，可设置为只实现单独某一核心网的信息传输，也可实现不同核心网之间通过以太网或者光纤信息传输，也可以通过以太网或者光纤接口，实现用户与外部公共网络的信息传输。
所述外部信号控制器单元采用衰减器或信道仿真仪。对于下行信号传输，所述基站单元接收所述核心网单元的数字信号，经过调制等处理形成射频信号，所述射频信号下行传输至所述外部信号控制单元。对应的，对于上行信号传输，所述基站单元接收所述信号控制单元的射频信号，经过解调等处理形成数字信号，上行传输至所述核心网单元。其中，核心网单元包括多个核心网，基站单元包括多个基站，每一个核心网通过以太网或者光纤连接一个或者多个基站，每一个基站只连接一个核心网，有必要时，所述核心网与所述基站单元之间可以增加低时延路由单元，实现信号转发路由。
该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元。实施时，所述信号控制器单元会对上连接多个所述基站单元，对下连接多个天线单元，所述信号控制单元可以按一定方式关闭或衰减某一所述基站单元的射频信号而正常通过或放大通过另一所述基站单元的射频信号，实现对连接态互操作、空闲态互操作等场景模拟；所述信号控制单元也可以通过将射频信号进某种形式变换产生多普勒频移、多径等效应，可以实现城市峡谷、山谷信号衰落以及快速运动等场景模拟。相反的，所述天线单元的接收射频信号，经过所述外部信号控制器单元类似的逆向处理，回传给基站单元。
根据实际应用，外部信号控制器单元包括一个或多个外部信号控制器，一个外部信号控制器可通过一条射频线与一个基站射频输出口连接，一般的，外部信号控制器存在多个通道，每一通道可以与各基站通道连接，对于4G或者5G基站，也存在多路收发通道，根据需要与外部控制器分别对应连接。特别的，所述外部信号控制单元可以简化为一个需要人为或程序控制的衰减器，也可以是自动化仪器设备如信道仿真仪。
其中，所述核心网单元包含5G核心网、4G核心网、3G核心网、2G核心网中的种一或者多种。相应的，所述基站单元包含5G基站、4G基站、3G基站、2G基站中的一种或多种。并且，所述基站单元中各基站包括一个频段，或多个相同或不用的频段。所述天线单元工作频段与所述基站单元的工作频段相对应，以避免信号损耗过大。具体地，所述5G基站包含N78、N79、N41等5G频段中的一种或多种频段。所述4G基站包含LTE BAND1、LTE BAND3、LTEBAND8、LTE BAND38、LTE BAND39等4G频段的中的一种或多种频段。所述3G基站包含WCDMABAND1,WCDMA BAND3等3G频段中的一种或多种频段。所述2G基站包含EGSM、DCS、PCS等2G频段中的一种或多种频段。
所述控制系统通过网线或者总线与核心网单元相连，具体可选择，通过以太网、USB、光纤等接口连接，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时负责协调、和/或调整网络中部分或所有基站的行为。同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理。本方案中，所述控制系统为一个或者多个，作为优选，控制系统采用计算机，其包括：处理器、(存储有计算机程序的)存储器，显示器；用于实现对所述试验系统的信息交互控制、信息存储。其中，处理器、存储器通过总线或者接口连接。
参见图2，定义被测整车左前方天线为①天线，按顺时针方向依次为被测整车右前方天线为②天线，被测整车右后方天线为③天线，被测整车左后方天线为④天线。
本发明还提供了一种整车无线通信试验方法，静态工况信号强度、注册成功率试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，试验系统启动工作，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线，优选左前方①天线信号最强，确保被测整车接收信号强度大于等于-70dBm，接收其它天线信号强度低于-130dBm。
b、按照设定的查询频次，如每秒一次，通过AT命令查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内。
c、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内。
实施时，根据需要，对网络的工作频段band(如GSM900、CWDMA BAND1)以及信号制式(如5G、4G)进行切换，然后重复以上步骤a—c。
根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应，模拟城市、峡谷环境以及雨雾环境，重复以上步骤。
所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure BDA0003625724400000081
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure BDA0003625724400000082
载波角频率。
所述控制系统模拟信号雨雾散射模型为：
Figure BDA0003625724400000083
Figure BDA0003625724400000084
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
根据需要，通过外部信号控制单元控制整车暗室内被测整车左前方①天线信号，使得被测整车处信号强度为其他典型信号强度(如-50dBm，-90dBm，-110dBm)，重复以上步骤。
本发明还提供了一种整车无线通信试验方法，静态工况数据传输速度试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，试验系统启动工作，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线，优选左前方①天线信号最强，确保被测整车接收信号强度大于等于-70dBm，接收其它天线信号强度低于-130dBm。
b、使控制系统保持数据传输状态(如iperf–s–p5002–i1)，被测整车启动数据传输指令(如iperf-c 192.168.12.13-t9999-i1-b 1000M-p 5002，这里192.168.12.13为控制系统地址)，评估被测整车上行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内。
c、更改被测整车指令(iperf-c–R 192.168.12.13-t9999-i1-b 1000M-p 5002，这里192.168.12.13为控制系统地址)，评估被测整车下行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内。
d、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，重复以上步骤a—c。
实施时，根据需要，对网络的工作频段band(如GSM900、CWDMA BAND1)以及信号制式(如5G、4G)进行切换，然后重复以上步骤a—d。
根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应，模拟城市、峡谷环境以及雨雾环境，重复以上步骤。
所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure BDA0003625724400000091
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure BDA0003625724400000092
载波角频率。
所述控制系统模拟信号雨雾散射模型为：
Figure BDA0003625724400000093
Figure BDA0003625724400000094
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
根据需要，通过外部信号控制单元控制整车暗室内被测整车左前方①天线信号，使得被测整车处信号强度为其他典型信号强度(如-50dBm，-90dBm，-110dBm)，重复以上步骤。
本发明还提供了静态工况通信时延试验：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，试验系统启动工作，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，优选左前方①天线信号最强，确保被测整车接收信号强度大于等于-70dBm，接收其它天线信号强度低于-130dBm，等待被测整车注册上网络。
b、被测整车对控制系统连续ping请求指令(如ping–t 192.168.12.13，这里192.168.12.13为控制系统地址)，并将结果保存在被测整车的存储器内；
c、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，重复以上步骤a—b；
实施时，根据需要，对网络的工作频段band(如GSM900、CWDMA BAND1)以及信号制式(如5G、4G)进行切换，然后重复以上步骤a—c。
根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应，模拟城市、峡谷环境以及雨雾环境，重复以上步骤。
所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure BDA0003625724400000101
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure BDA0003625724400000102
载波角频率。
所述控制系统模拟信号雨雾散射模型为：
Figure BDA0003625724400000103
Figure BDA0003625724400000104
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
根据需要，通过外部信号控制单元控制整车暗室内被测整车左前方①天线信号，使得被测整车处信号强度为其他典型信号强度(如-50dBm，-90dBm，-110dBm)，重复以上步骤。
本发明还提供了动态工况信号强度、小区切换功率试验：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，试验系统启动工作，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，优选被测整车右后方③天线信号最强，确保被测整车接收信号强度约为-50Bm，接收其他基站天线信号强度低于-130dBm，等待被测整车注册上网络。
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线(③天线)的信号模拟出以设定速度(如60Km/h)远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度(如0.5dB/s)从a步骤中设定的初始值(如-50dBm)衰减直到信号低于某一阈值(低于-130dBm)，当信号最强的天线的信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号，优选被测整车右前方天线为②天线，在被测整车处信号强度以某一阈值(如-130dBm)开始并且以设定的速度(如0.5dB/s)增强，同时模拟出以设定速度(如60Km/h)靠近车辆的多普勒频移。
所述控制系统模拟信号频率多普勒变化模型为：f(t)＝f0*(1+v/c)；
其中，f(t)为天线发出的实时信号频率，f0为初始信号强度，v为汽车相对所述天线速度，面向天线运动为正，背向天线运动速度为负,c为真空中光速。
c、按照设定的查询频次(如每秒一次)通过AT命令查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内。
实施时，根据需要，对网络的工作频段band(如GSM900、CWDMA BAND1)以及信号制式(如5G、4G)进行切换，然后重复以上步骤a—c。
根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应，模拟城市、峡谷环境以及雨雾环境，重复以上步骤。
所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure BDA0003625724400000111
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure BDA0003625724400000112
载波角频率。
所述控制系统模拟信号雨雾散射模型为：
Figure BDA0003625724400000113
Figure BDA0003625724400000121
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
根据需要，选用①、④等天线进行试验，重复以上步骤。
根据需要，在前一个天线信号降低到使得被测整车显示无信号时(如-130dBm以下)后一段时间，再逐步增强下一天线信号强度,重复以上步骤。
根据需要，通过外部信号控制单元控制整车暗室内天线模拟出其他典型速度(如30Km/h,90Km/h,120Km/h,150Km/h)的多普勒频移信号，重复以上步骤。
本发明还提供了动态工况数据传输速度试验：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，试验系统启动工作，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，优选被测整车右后方③天线信号最强，确保被测整车接收信号强度约为-50Bm，接收其他基站天线信号强度低于-130dBm，等待被测整车注册上网络。
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线(③天线)的信号模拟出以设定速度(如60Km/h)远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度(如0.5dB/s)从a步骤中设定的初始值(如-50dBm)衰减直到信号低于某一阈值(低于-130dBm)，当信号最强的天线的信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号，优选被测整车右前方天线为②天线，在被测整车处信号强度以某一阈值(如-130dBm)开始并且以设定的速度(如0.5dB/s)增强，同时模拟出以设定速度(如60Km/h)靠近车辆的多普勒频移。
所述控制系统模拟信号频率多普勒变化模型为：f(t)＝f0*(1+v/c)；
其中，f(t)为天线发出的实时信号频率，f0为初始信号强度，v为汽车相对所述天线速度，面向天线运动为正，背向天线运动速度为负,c为真空中光速。
c、控制系统开启数据传输状态，被测整车启动数据传输指令(如iperf–s–p5002–i1)，被测整车启动数据传输指令(如iperf-c 192.168.12.13-t9999-i1-b 1000M-p 5002，这里192.168.12.13为控制系统地址)，评估被测整车上行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内。
d、保持控制系统状态不变，更改被测整车指令(iperf-c–R 192.168.12.13-t9999-i1-b 1000M-p 5002，这里192.168.12.13为控制系统地址)，评估被测整车下行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内。
实施时，根据需要，对网络的工作频段band(如GSM900、CWDMA BAND1)以及信号制式(如5G、4G)进行切换，然后重复以上步骤a—d。
根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应，模拟城市、峡谷环境以及雨雾环境，重复以上步骤。
所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure BDA0003625724400000131
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure BDA0003625724400000132
载波角频率。
所述控制系统模拟信号雨雾散射模型为：
Figure BDA0003625724400000133
Figure BDA0003625724400000134
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
根据需要，选用①、④等天线进行试验，重复以上步骤。
根据需要，在前一个天线信号降低到使得被测整车显示无信号时(如-130dBm以下)后一段时间，再逐步增强下一天线信号强度,重复以上步骤。
根据需要，通过外部信号控制单元控制整车暗室内天线模拟出其他典型速度(如30Km/h,90Km/h,120Km/h,150Km/h)的多普勒频移信号，重复以上步骤。
本发明还提供了动态工况通信时延试验：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，试验系统启动工作，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，优选被测整车右后方③天线信号最强，确保被测整车接收信号强度约为-50Bm，接收其他基站天线信号强度低于-130dBm，等待被测整车注册上网络。
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线(③天线)的信号模拟出以设定速度(如60Km/h)远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度(如0.5dB/s)从a步骤中设定的初始值(如-50dBm)衰减直到信号低于某一阈值(低于-130dBm)，当信号最强的天线的信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号，优选被测整车右前方天线为②天线，在被测整车处信号强度以某一阈值(如-130dBm)开始并且以设定的速度(如0.5dB/s)增强，同时模拟出以设定速度(如60Km/h)靠近车辆的多普勒频移。
所述控制系统模拟信号频率多普勒变化模型为：f(t)＝f0*(1+v/c)；
其中，f(t)为天线发出的实时信号频率，f0为初始信号强度，v为汽车相对所述天线速度，面向天线运动为正，背向天线运动速度为负,c为真空中光速。
c、被测整车对控制系统连续ping请求指令(如ping–t 192.168.12.13，这里192.168.12.13为控制系统地址)，并将结果保存在被测整车的存储器内。
实施时，根据需要，对网络的工作频段band(如GSM900、CWDMA BAND1)以及信号制式(如5G、4G)进行切换，然后重复以上步骤a—c。
根据需要，选用①、④等天线进行试验，重复以上步骤。
根据需要，在前一个天线信号降低到使得被测整车显示无信号时(如-130dBm以下)后一段时间，再逐步增强下一天线信号强度,重复以上步骤。
根据需要，通过外部信号控制单元控制整车暗室内天线模拟出其他典型速度(如30Km/h,90Km/h,120Km/h,150Km/h)的多普勒频移信号，重复以上步骤。
根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应，模拟城市、峡谷环境以及雨雾环境，重复以上步骤。
所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure BDA0003625724400000141
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure BDA0003625724400000151
载波角频率。
所述控制系统模拟信号雨雾散射模型为：
Figure BDA0003625724400000152
Figure BDA0003625724400000153
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (20)

1.一种整车无线通信试验方法，应用于整车无线通信实验系统，该系统包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车进行无线通信；所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外，其中：所述外部信号控制器单元通过信号线与天线单元相连，基站单元通过信号线与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连；该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元；所述控制系统与核心网单元相连，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理；其特征在于：整车无线通信试验方法包括静态工况信号强度、注册成功率试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强；
b、按照设定的查询频次通过AT命令查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内；
c、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内。
2.一种整车无线通信试验方法，应用于整车无线通信实验系统，该系统包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车进行无线通信；所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外，其中：所述外部信号控制器单元通过信号线与天线单元相连，基站单元通过信号线与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连；该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元；所述控制系统与核心网单元相连，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理；其特征在于：整车无线通信试验方法包括静态工况数据传输速度试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强；
b、使控制系统保持数据传输状态，被测整车启动数据传输指令，评估被测整车上行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内；
c、更改被测整车指令，评估被测整车下行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内；
d、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，重复以上步骤a—c。
3.一种整车无线通信试验方法，应用于整车无线通信实验系统，该系统包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车进行无线通信；所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外，其中：所述外部信号控制器单元通过信号线与天线单元相连，基站单元通过信号线与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连；该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元；所述控制系统与核心网单元相连，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理；其特征在于：整车无线通信试验方法包括静态工况通信时延试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，等待被测整车注册上网络；
b、被测整车对控制系统连续ping请求指令，并将结果保存在被测整车的存储器内；
c、对被测整车进行熄火休眠及下电后再次点火操作，重复以上步骤a—b。
4.一种整车无线通信试验方法，应用于整车无线通信实验系统，该系统包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车进行无线通信；所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外，其中：所述外部信号控制器单元通过信号线与天线单元相连，基站单元通过信号线与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连；该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元；所述控制系统与核心网单元相连，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理；其特征在于：整车无线通信试验方法包括动态工况信号强度、小区切换功率试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，并对该天线的信号强度设置初始值，等待被测整车注册上网络；
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线的信号模拟出以设定速度远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度从a步骤中设定的初始值衰减直到信号低于某一阈值，当信号最强的天线的信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号在被测整车处信号强度以某一阈值开始并且以设定速度增强，同时模拟出以设定速度靠近车辆的多普勒频移；
c、按照设定的查询频次通过AT命令查询被测整车当前信号强度以及注册网络状态，并将结果保存在被测整车的存储器内。
5.一种整车无线通信试验方法，应用于整车无线通信实验系统，该系统包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车进行无线通信；所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外，其中：所述外部信号控制器单元通过信号线与天线单元相连，基站单元通过信号线与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连；该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元；所述控制系统与核心网单元相连，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理；其特征在于：整车无线通信试验方法包括动态工况数据传输速度试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，并对该天线的信号强度设置初始值，等待被测整车注册上网络；
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线的信号信号模拟出以设定速度远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度从a步骤中设定初始值衰减直到信号低于某一阈值，当信号最强的天线信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号在被测整车处信号强度以某一阈值开始并且以设定的速度增强，同时模拟出以设定速度靠近车辆的多普勒频移；
c、控制系统开启数据传输状态，被测整车启动数据传输指令，评估被测整车上行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内；
d、保持控制系统状态不变，更改被测整车指令，评估被测整车下行传输速率，并将结果保存在被测整车的存储器内。
6.一种整车无线通信试验方法，应用于整车无线通信实验系统，该系统包括控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元、天线单元、以及整车暗室；所述天线单元放置于整车暗室中，用于与被测整车进行无线通信；所述控制系统、核心网单元、基站单元、外部信号控制器单元均位于整车暗室外，其中：所述外部信号控制器单元通过信号线与天线单元相连，基站单元通过信号线与外部控制器单元相连，同时，基站单元通过以太网或光纤与核心网相连；该外部信号控制器单元用于接收天线单元和基站单元传递的信号，并对信号进行转换后上传至基站单元或下发至天线单元；所述控制系统与核心网单元相连，以响应被测整车数据/业务请求，并通过核心网间接实现对所述基站单元的配置管理；同时，控制系统与外部信号控制器单元相连接，实现对信号的处理；其特征在于：整车无线通信试验方法包括动态工况通信时延试验，具体步骤如下：
a、将被测整车置于整车暗室中，并使被测整车处于怠速状态，外部信号控制单元控制整车暗室内其中一天线信号最强，并对该天线的信号强度设置初始值，等待被测整车注册上网络；
b、通过外部信号控制单元控制整车暗室内信号最强的天线的信号信号模拟出以设定速度远离车辆的多普勒频移，且使得被测整车处信号强度按照设定的速度从a步骤中设定初始值衰减直到信号低于某一阈值，当信号最强的天线信号在被测整车处信号强度降低的同时，将另一天线信号在被测整车处信号强度以某一阈值开始并且以设定的速度增强，同时模拟出以设定速度靠近车辆的多普勒频移；
c、被测整车对控制系统连续ping请求指令，并将结果保存在被测整车的存储器内。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：各试验中，根据需要,对网络的工作频段以及信号制式进行切换，然后重复以上步骤。
8.根据权利要求7所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：各试验中，根据需要，控制系统通过外部信号控制单元天线单元的信号的衰减或放大，实现无线信号的多径效应、雨雾效应。
9.根据权利要求8所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述控制系统模拟信号强度衰减或放大模型为：p(t)＝p0+k*t；
其中，p(t)为天线发出的实时信号强度，p0为初始信号强度，k为信号变化率,t为时间。
10.根据权利要求8所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述控制系统模拟多径效应的模型为：
Figure QLYQS_1
式中，n为第n条路径,αn(t)为衰落系数，S(t)为复基带传输信号，g(t)为信号，τn(t)为第n条路径在t时刻的延迟是相位及传输路径长度与时间变化的参量，ωC为
Figure QLYQS_2
载波角频率。
11.根据权利要求8所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述控制系统模拟信号雨雾效应模型为：
Figure QLYQS_3
式中，S0(t)为模拟的初始信号，ρ为散射损耗系数，θi为入射角，σh为雨滴表面高度标准差，I0(·)为0阶第一类贝塞尔函数。
12.根据权利要求4-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：试验中，根据需要，控制系统通过外部信号控制单元控制，在前一个天线信号降低到使得被测整车显示无信号时后一段时间，再逐步增强下一天线信号强度。
13.根据权利要求4-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述控制系统模拟信号多普勒频移模型为：f(t)＝f0*(1+v/c)；
其中，f(t)为天线发出的实时信号频率，f0为初始信号强度，v为汽车相对所述天线速度，面向天线运动为正，背向天线运动速度为负,c为真空中光速。
14.根据权利要求1-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述核心网与所述基站单元之间设有路由单元。
15.根据权利要求1-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述天线单元工作频段与所述基站单元的工作频段相对应。
16.根据权利要求1-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述核心网单元包含5G核心网、4G核心网、3G核心网、2G核心网中的种一或者多种。
17.根据权利要求1-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述基站单元包含5G基站、4G基站、3G基站、2G基站中的一种或多种。
18.根据权利要求17所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述基站单元中各基站包括一个频段，或者多个相同或不同的频段。
19.根据权利要求1-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述外部信号控制器单元采用衰减器或信道仿真仪。
20.根据权利要求1-6任一项所述的一种整车无线通信试验方法，其特征在于：所述整车暗室，为一封闭空腔，用于将被测整车与外界无线通信信号隔离，同时保证被测整车环境可控。
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