CN1512692A

CN1512692A - 监控天线设备性能的方法和监控装置

Info

Publication number: CN1512692A
Application number: CNA2003101129581A
Authority: CN
Inventors: ϣ; 弗里德里希·恩德雷斯
Original assignee: Evolium SAS
Current assignee: Evolium SAS
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2004-07-14
Also published as: US20040127261A1

Abstract

本发明公开了监控天线设备(210)性能的一种方法和一种监控装置。在现有技术中，天线系统，尤其是基站天线系统的性能监控，由监控系统比较实际测得的性能样本和相同且固定的告警阈值来完成，这些阈值应当对许多天线系统都适用，但没有针对单个天线设备安装进行适配。为了实现更为可靠的告警，并且降低成本，本发明提出了通过观察和评估不时从所述天线设备(210)得到的不同性能样本的变化，来检测天线设备的性能恶化。

Description

监控天线设备性能的方法和监控装置

技术领域

本发明涉及监控天线设备性能的一种方法和一种监控装置。此外，本发明涉及一种包括这种监控装置的无线基站，以及一种包括这种无线基站的移动无线系统。

背景技术

美国专利6266528 B1公开了一种天线阵列的性能监控器。按照该专利，在蜂窝电话基站应用中，利用天线阵列元件得到空间分集的基站在特定时间对接收的信号强度进行采样，前述特定时间就是当活跃移动用户在该区域中操作时。这些样本定期求平均，加入累计值中，后者维护在每根天线的长期累加器中。在收集了足够统计数量的样本之后，比较累计的总和，并求平均。具有相对较低的累计总和的那些相应信号路径表明了故障天线，包括损坏的天线和连接不良的天线。

此外，在现有技术中，天线系统，例如移动通信系统的基站天线的监管，通常通过监控具有固定告警等级的系统来实现。这些固定告警等级或者利用参数，例如“电力干线(feeder cable)损耗”等为每个天线系统单独计算，更为典型的是，这些预定告警等级对包括许多天线系统的整个网络都是相同的，并且是固定值。需要监控并计算这些预定和固定告警值的参数可以是包含发射信号和/或接收信号强度的天线系统的电压驻波比(VSWR)，或者包含接收信号的天线系统的其它接收质量参数。

但是，对不同天线系统应用这种相同并固定的告警阈值具有一定缺陷，它没有考虑监控系统的允许误差，也没有考虑单个天线系统安装的允许误差。因此，使用的告警阈值并不单独地适用天线系统；告警阈值或者设得过低，可能出现错误告警，或者告警阈值设得过高，即使天线损坏也不产生告警。这样，将固定告警阈值应用于不同天线系统，很难针对单个天线系统的性能产生可靠的告警。

发明内容

基于现有技术，本发明的目的是改进监控天线设备性能的已知方法和监控装置，以及一种包含这种监控装置的无线基站，还有包含这种基站的移动无线系统，从而为单个天线设备产生更为可靠的告警。

该目的通过根据发明的方法来解决。确切地说，该目的通过观察性能样本p_i随时间的变化，基于所述变化量检测出天线设备的性能恶化来实现。

与现有技术不同，按照本发明，天线设备的性能恶化不是通过比较性能样本和预定的固定或外部给出的预定阈值来检测，而是将性能样本相互比较，也就是不是比较绝对值，而是提出了一种相对比较或测量方法。换句话说，开始或者以前采样的性能样本代表了阈值或者参考值，与后面采样的性能样本比较，确定变化值。

所要求的方法的优点在于，它适于需要确定性能的单个天线安装；因此，可以得到更为可靠的告警。此外，与现有技术的绝对测量不同，它不需要昂贵的测量设备；因此，提出的方法比现有技术中采用的方法成本更低。

按照所要求方法的一种优选实施例，通过比较新近或最近得到的性能样本和上次得到的性能样本，检测出最近发生的恶化。如果所述两个性能样本的差很大，可以迅速开始恶化修复。

按照所要求方法的第二优选实施例，通过比较新近或最近得到的性能样本和开始得到的性能样本，检测出天线设备的性能恶化，这种恶化可能在一段时间之前就发生了。在这种情况下，可以产生表示性能渐次变化的第二告警信号。

当然，按照本发明，可以相互比较具有任意长时间间隔的任意一对性能样本来检查性能。

本申请的其它有利实施例是从属权利要求的主题。

上面给出的本发明目的还通过实现所要求方法的一种监控设备，包含这种监控设备的一种无线基站，以及包含这种无线基站的一种移动无线系统来实现。所述解决方案的优点与前面针对所要求方法所提到的优点相同。

附图说明

下面结合附图，详细描述本发明的几个实施例，在附图中：

图1示出了包含按照本发明的监控设备的一种无线基站；

图2的流程图说明了按照本发明的方法；以及

图3示出了按照本发明的移动基站。

具体实施方式

下面参看图1和2，解释监控设备的构造和操作。

在图1中，示出了按照本发明的无线基站200。它包括天线设备210和发射机、接收机或收发信机设备220，用于通过天线设备210发送和/或接收信号。为了监控天线设备210的性能，设备220析取需要监管的和所述天线设备210的性能相关的信号和/或参数，并输入监控装置100。所述监控装置100包括测量装置110，通过采样性能样本p_i，其中1≤i≤n，i代表了具体时刻，不时测量接收天线信号的性能。每个性能样本p_i通过求性能样本p_i观察时间中监管信号和/或参数的平均值来得到。

按照图2，根据本发明的方法在第一测量步骤S1中执行得到第一性能样本p₁的初始化方法。假定在开始时，检查天线设备，得到测得的性能样本p₁作为初始性能样本，代表了正常工作的天线设备。或者，执行天线系统性能的外部测量，产生正确的初始化性能样本p₁。

在第二方法步骤S2中，所述初始化性能样本p₁不是通用值，而是针对需要确定性能的天线设备单独生成，所述初始化性能样本p₁存储在存储装置120中。可以为发射天线设备生成初始性能样本，例如利用电压驻波比VSWR参数来生成，而针对接收天线设备，所述样本可以利用例如接收信号强度指示RSSI参数来生成。

在第三步骤S3中，测量单元100在时刻i执行另一次测量，得到另一性能样本p_i。按照图2的方法步骤S4，所述新近产生的性能样本p_i也存储在所述存储装置120中。在进入方法步骤5，实际开始监控天线设备210的性能之前，方法步骤S3和S4可以重复任意次数。按照方法步骤5，将新近或最近测得的性能样本p_n与前一性能样本p_n-1比较，计算所述这两个性能样本之差。所述差值表示了性能样本随时间的变化。

按照图1所使得本发明第一实施例，所述计算通过计算装置130来完成，计算装置130最好集成在所述监控装置100中。所述存储装置120和所述计算装置130的组合也被称为观察装置125，因为它用于观察所述性能样本p_i随时间的变化。

在步骤S5中，将前一性能样本p_n-1与新近的性能样本p_n之差与第一阈值T_R1比较，检测天线设备210的性能是否出现恶化。确切地说，检测装置140在比较的两个性能样本p_n-1、p_n的不同/变化超过了所述第一阈值T_R1时，检测出这种恶化。理论上说，所述第一阈值T_R1可以设置为0，但实际上必须接受一定的允许误差，所以所述第一阈值T_R1不能设置成0，而是一个可接受的值。如果变化大于所述第一阈值，最好产生第一类型告警A1。基于特定比较性能样本p_n-1和p_n，所述第一告警类型提供了天线性能最近在时间间隔t_n-1到t_n中发生恶化的信息。

当然，所描述的比较不一定在两个相邻的性能样本p_n-1和p_n之间进行，也可以在具有其它任意时间间隔的两个性能样本之间进行。

这种测量的一个例子在按照图2的方法步骤6中给出并实现。在该步骤中，上一性能样本p_n最好与第一或初始性能样本p₁比较。这两者之间的时间间隔为t_n-t₁。因此，如果所述性能样本p_n-1和p₁之差超过了第二阈值T_R2，也检测到了天线设备210的性能恶化。这样，与方法步骤S5中进行的检测不同，方法步骤S6中进行的检测只导致这样的结果，即被检测的天线设备210的恶化必须发生在较长时间间隔t_n-t₁内。这样，可以产生表示恶化逐渐发生的第二告警类型A2。

按照图2，如果方法步骤S5无法检测出恶化，则执行方法步骤S6。如果方法步骤6也没有检测出恶化，则返回方法步骤3的开始，生成新的性能样本p_n+1...。

代表了两个比较的性能样本的变化量的差值量表示了恶化量。因此，较小的变化只表示几乎没有恶化，这种情况下，产生一个指示天线设备应当在下一次检查和修补的报警就已足够；但不要求紧急处理。相反，大的变化量表示了急剧恶化。因此，这种情况下，需要向值班技术人员输出的不是报警而是告警，要求快速修补天线设备210。

对发射或收发信机天线而言，天线设备的性能一般以电压驻波比VSWR参数的形式测量；因此，性能样本p_i一般表示了样本观察时间中的平均比值。但是，对只接收的天线而言，其它参数，尤其是接收的信号质量参数，例如“接收信号强度指示”更为适合；这种情况下性能样本给出了这些指示。

图3示出了本发明的另一实施例。更为确切地说，它说明了本发明在移动无线系统中的应用。这种移动无线系统300包括多个无线基站200’-1...200’-n。这些无线基站200’的构造基本上与前面针对图1描述的无线基站200一样。

但是，基站200’与所述前面描述的基站200的不同在于，恶化的检测，也就是比较性能样本和阈值T_R的不同，不是在所述基站200’中实现，而是在所述移动无线系统300的评估装置320中实现。所述评估装置320最好是控制台310的一部分，后者一般包含在所述移动无线系统300中，用于控制所述基站200’的操作。

为了执行检测操作，在所述无线基站200’中测得的性能样本p_i最好通过无线接口从所述基站200’-I(其中1≤i≤n)中发送到移动无线系统300的所述评估单元320；为此，前面结合图1描述的无线基站恶化装置323被替换成发送装置230’-i，其中1≤i≤n，其用于发送所述性能样本p_i。此外，所述评估单元320中，必须提供接收单元321，用于从所述无线基站接收所述性能样本。此外，评估单元320包括检测装置323，用于基于前面描述的两个比较性能样本p_i得到的不同/变化量，检测天线设备210’-i，其中1≤i≤n，性能的最终恶化。所述恶化装置323可以与图1的恶化装置130相同。

只接收天线的性能也可以通过另一监控方法来检查。这种方法基于这样的事实，即许多接收机，尤其是基站接收机采用一种技术上称为分集接收的方法。这意味着同时使用两个天线系统的两个接收机来改进接收。提出的备用监控方法利用了这个事实，比较来自两根天线的测得的质量参数。因为两根天线同时发生故障的可能性很小，两个参数之差用于产生报警或告警。如果需要，也可以采用所谓的训练阶段来补偿两根天线之间的初始不同，例如如果一根天线被某些障碍物所阻挡。这种情况下，只有训练阶段的差值的变化用于产生报警或告警。

按照本发明的方法可以以硬件或者软件方案实现。在软件方案中，可以提供包括一系列指令的计算机程序，其中选择所述指令，使得它们能够实现按照所要求的并且予以描述的方法的方法步骤。硬件方案或者软件方案，或者它们的组合可以在按照本发明的监控装置、无线基站或者移动无线系统内部实现。在软件方案中，存储在存储介质上的计算机程序可以与其它计算机程序一起控制监控装置、无线基站或者移动无线系统。所述存储介质可以是磁盘、光盘或者闪存等等。存储在所述存储介质上的计算机程序代表了可以出售给客户的产品。

此外，在软件方案中，实现按照本发明的方法的计算机程序可以与其它程序一起，通过通信网传送，而不需要使用所述存储介质。这是另一种传送产品“计算机程序”给客户并销售给客户的方式。通信网可以是互联网。

按照另一实施例，提供了与基站或者监控装置分离的网络监控设备，测量所述基站的发送场强T_x，根据在不同测量中测得的性能差量，产生告警信号。但是，这种测量检测得到的结果可能因监控装置(100)的天线系统或者临时出现的障碍物而出现差错。

Claims

1.一种监控天线设备(210)性能的方法，包括以下步骤：

不时测量天线设备的性能，得到性能样本(p_i)，其中1≤i≤n(S1)，

观察所述性能样本(p_i)随时间的变化(S2、S3、S4)；以及基于所述变化量，检测天线设备性能的恶化(S5、S6)。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，观察变化的步骤包括以下步骤：

存储至少两个所述性能样本p_i；以及

通过计算两个所述性能样本p_i之差，计算它们的变化。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于，所述两个性能样本之一是在正确安装天线设备(210)之后立即测量得到的初始性能样本(p₁)，或者在上一计算步骤之前测量得到的前一性能样本(p_n-1)。

4.按照权利要求3的方法，其特征在于，第一个所述性能样本是前一性能样本，第二个所述性能样本是在上次测量中测得的新的性能样本(p_n)。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，当前一性能样本(p_n-1)和新性能样本(p_n)之差超过了预定的第一阈值(T_R1)，则检测出天线设备(210)的性能恶化，并产生第一类型告警(A1)。

6.按照权利要求3的方法，其特征在于，第一个所述性能样本是初始性能样本(p₁)，第二个所述性能样本是在上次测量中测得的新的性能样本(p_n)。

7.按照权利要求6的方法，其特征在于，当新性能样本和初始性能样本(p_n，p₁)之差超过了预定的第二阈值(T_R2)，则检测出天线设备(210)的性能恶化，产生第二类型告警(A2)。

8.按照任一前述权利要求的方法，其特征在于，当天线设备(210)是无线接收机时，该性能样本(p_i)表示了接收的信号质量参数，最好是“接收信号强度指示”RSSI参数。

9.按照任一前述权利要求的方法，其特征在于，当天线设备(210)是无线发射机时，该性能样本(p_i)表示了发送的信号质量参数，最好是“电压驻波比”VSWR参数。

10.一种监控天线设备(210)性能的监控装置(100)，包括：

测量装置(110)，不时测量天线设备(210)的性能，得到性能样本p_i，其中1≤i≤n，

观察装置(125)，观察所述性能样本p_i随时间的变化；以及

检测装置(140)，基于所述变化量，检测天线设备(210)性能的恶化。

11.按照权利要求10的监控装置(100)，其特征在于，观察装置(125)包括：

存储至少两个所述性能样本(pi)的存储装置(120)；以及

计算装置(130)，通过计算两个所述性能样本之差，计算它们的变化。

12.按照权利要求10或11的监控装置，其特征在于，检测装置(140)包括一个比较器装置，用于比较与预定阈值(T_R1，T_R2)的差值。

13.一种无线基站(200)，具有发射机和/或接收机(220)，每个连接到天线设备(210)，具有按照权利要求9-11之一的监控装置(100)。

14.一种移动无线系统(300)，包括：多个无线基站(200’-1...200’-n)，每一个具有发射机和/或接收机(220)，每个连接到天线设备(210)，每个基站包括测量装置(110)，不时测量天线设备(210)的性能，得到性能样本p_i；存储装置(120)，存储至少两个所述性能样本(pi)；以及样本发送装置(230’)，用于发送所述性能样本(p_i)或者两个所述性能样本(pi)之差给远端评估单元(320)；以及

至少一个控制台(310)，用于控制所述基站(200’-1...200’-n)的操作；所述控制台包括一个评估单元(320)，通过接收单元(321)，从基站(200’)的样本发送装置(230’-1...230’-n)接收所述性能样本p_i或者性能样本之差，并且评估所述性能样本(p_i)或者所述性能样本之差，从而检测出基站(200’)的天线设备(210’)的性能恶化。

15.按照权利要求14的移动无线系统，其特征在于，包含评估单元(320)，在基站(200’)没有计算两个接收的性能样本p_i之差时，它用于计算所述差值，在两个性能样本之差超过了预定阈值(T_R)时，产生告警。