CN1534275A - 用于测量移动通信基站天线的资源信息的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测量移动通信基站天线的资源信息的方法和装置。该装置使用距离/角度测量设备，三维地测量移动通信基站天线的资源信息，以便它能自动地测量与天线的方位角、距离和倾斜角有关的资源信息，该方法包括步骤：a)当确定磁北的方位角时，测量移动通信基站天线的距离和角度，以及计算三维坐标；b)基于所述三维坐标，计算所述天线的方位角和倾斜角；以及c)基于所计算的所述天线的方位角和倾斜角，计算所述天线的位置的误差值。因此，该装置能自动地和正确地测量天线的资源信息，能实时地输出所测量的资源信息，以及能基于实时输出的信息，易于校正天线位置。

Description

用于测量移动通信基站天线的资源信息的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于测量移动通信基站天线的资源信息的方法和装置，以及更具体地说，涉及用于自动测量移动通信基站天线的方向、斜率和高度以便准确地校正天线位置的误差的方法和装置。

背景技术

如本领域所公知的，通信企业已经将多个移动通信基站天线安置到各个区域(field)以便维持与移动通信终端诸如访问无线LAN(局域网)蜂窝式和PCS电话、PDA(个人数字助理)以及笔记本计算机等等有关的平滑通信模式。

移动通信基站天线根据其方向、倾斜度和高度改变移动通信终端的通信状态。为测量天线的资源信息，管理人员或管理员必须直接爬上安装在普通或多层建筑物上的基站天线，在天线位置使用罗盘，在磁北基础上，测量方位角，以及通过可视地识别测量仪器的机械指针所处的刻度线，手动测量天线的俯仰或倾斜度。

然而，用于手动测量移动通信基站天线的方位角和倾斜角的上述测量方案要求管理人员使用罗盘，武断和手动地确定方位角，以及还要求管理人员通过可视地检查在天线的安装架上表示的低精度的刻度标记，识别倾斜度，导致由于管理人员的技巧或人工测量方法方面的差异，产生不正确或不稳定的测量结果。

此外，在管理人员试图模拟由当前基站天线的方向和倾斜角方面的差异引起的通信状态的情况下，他或她难以识别移动通信基站天线的正确资源信息，导致难以执行该模拟。

发明内容

因此，鉴于上述问题做出了本发明，以及本发明的目的是提供用于使用距离/角度测量装置，三维测量移动通信基站天线的资源信息的方法和装置，以便其能自动地测量与天线的方位角、距离和倾斜角有关的资源信息。

本发明的另一目的是提供用于测量移动通信基站天线的资源信息的方法和装置，允许实时输出有关该移动通信基站天线的资源信息，以及允许在实时输出信息的基础上，容易校正天线位置。

根据本发明的一个方面，通过提供用于移动通信基站天线的资源信息的方法来实现上述和其他目的，包括步骤：a)当确定磁北的方位角时，测量移动通信基站天线的距离和角度，以及计算三维坐标；b)基于三维坐标，计算天线的方位角和倾斜角；以及c)基于所计算的天线的方位角和倾斜角，计算天线的位置的误差值。

根据本发明的另一方面，提供用于测量移动通信基站天线的资源信息的装置，包括：与移动通信基站天线分开预定距离的天线测量仪器，用于测量与天线有关的距离和角度，以及计算与所测量的距离和角度有关的三维坐标，以及控制终端，用于基于由天线测量仪器计算的天线坐标，计算天线的方位角和倾斜角，以及显示所计算的方位角和倾斜角。

附图说明

从下述结合附图的详细描述，将更容易理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：

图1是根据本发明的优选实施例，示例说明用于测量移动通信基站天线的资源信息的天线的装置的外观的视图；

图2是根据本发明的优选实施例，示例说明用于测量移动通信基站天线的资源信息的装置的框图；

图3是示例说明用于基于应用于本发明的光波距离测量方案，测量移动通信基站天线的距离的方法的示例性视图；

图4～5是示例说明应用于本发明的移动通信基站天线的资源测量操作的原理的示例性视图；

图6～7是根据本发明的优选实施例，示例说明用于计算移动通信基站天线的方位角和倾斜角的方法的示例性视图；

图8～20是根据本发明，示例说明用于测量移动通信基站天线的磁北的方位角和倾斜角的控制终端200的资源测量程序的执行状态和结果的示例性视图；

图21是根据本发明的优选实施例，示例说明用于测量/校正移动通信基站天线的资源信息的流程图；以及

图22是示例说明与本发明的移动通信基站天线有关的、图21中所示的方位角计算功能的详细操作的流程图。

具体实施方式

现在，将参考附图，详细地描述根据本发明的优选实施例。在这些图中，相同或相似的元件用相同的标记表示，即使在不同图中描述它们。

图1是根据本发明的优选实施例，示例说明用于测量移动通信基站天线的资源信息的装置的外观的视图。

如图1所示，用于测量移动通信基站天线的资源信息的装置包括天线测量仪器100和控制终端200。

天线测量仪器100包括光波距离测量设备或激光距离测量设备、三维坐标测量设备等等，以及在与安装在普通或多层建筑物上的移动通信基站天线300相隔预定位置处，三维地测量移动通信基站天线300的信息(即，位于天线面板或盖上的点的X、Y和Z坐标)。

控制终端200可以等于各种终端的任何一个，每个终端具有用于测量天线的资源信息的专用软件程序，例如，PDA、移动电话、手持计算机、笔记本计算机等等。控制终端200接收通过天线测量仪器100测量的数据，计算磁北的方位角、倾斜角，以及离地面的高度，以及实时输出所计算的结果。

控制终端200能在其显示屏上图表表示地实时输出移动通信基站天线300的磁北的方位角、倾斜角、以及高度的测量结果，经通信模块将测量结果传送到远程站点，以及使用附加打印机来打印它们。

图2是根据本发明的优选实施例，示例说明用于测量移动通信基站天线的资源信息的装置的框图。

如图2所示，用在用于测量移动通信基站天线的资源信息的装置中的天线测量仪器100包括数字罗盘10、距离测量单元12、角度测量单元14、第一存储器16、CPU18和I/O(输入/输出)单元20。

控制终端200包括键输入单元22、I/O单元24、第二存储器26、第三存储器28、微处理器30、显示单元40和无线调制解调器模块42。

天线测量仪器100的数字罗盘10确定磁北的方位基准以便测量移动通信基站天线300的倾斜角。距离测量单元12使用光波距离测量方案或激光距离测量方案的任何一个，测量与位于移动通信基站天线300的面板上的四个点的各个距离。角度测量单元14由电子经纬仪(即，测角仪)组成，以及测量移动通信基站天线300的垂直和水平角。

距离测量单元12将具有特定波长λ和特定频率f的光波或激光信号传送到移动通信基站天线300，如图3所示，并计算返回所传送的光波或激光信号所耗费的时间，以便能识别天线300的距离信息，以及还能通过计算与预定角度有关的距离信息，识别三维坐标。

第一存储器16从距离测量单元12和角度测量单元14接收移动通信基站天线300的距离和角度信息，存储所接收的距离和角度信息，以及同时存储由距离和角度信息计算的三维坐标。

CPU18从距离测量单元12和角度测量单元14接收移动通信基站天线300的面板上的各个点的距离和角度信息，以及使用所接收的点的距离和角度信息，计算各个点的三维坐标。

在这种情况下，如图4所示，CPU18在从距离测量单元12和角度测量单元14接收移动通信基站天线300的特定点P的角度θ和距离r后，能计算X和Y坐标，如P(X，Y)＝(rcosθ，rsinθ)所示。如图5所示，如果CPU18用与如上所述测量原理相同的方式，在三维模式中测量将从指定点P₀(x₀，y₀，z₀)的位置识别的点的距离和角度信息，能识别三维坐标P(X，Y，Z)。用下述方程式1表示与三维坐标P(X，Y，Z)有关的预定函数：

[方程式1]

P(X，Y，Z)

＝(x₀+r·sinθ_z·cosθ_h，y₀+r·cosθ_z·sinθ_h，z0+r·cosθ_z+I_h)

其中，x₀，y₀，z₀是基准原点，θ_h是方位角，θ_z是天顶角，以及I_h是仪器高度。

通过有线或无线方式将I/O单元20连接到控制终端200的I/O单元24，以及将通过CPU18的操作过程计算的各个点的坐标数据传送到控制终端200。

控制终端200的键输入单元22允许用户输入所需键信号以便测量移动通信基站天线300的方位角和倾斜角。通过有线或无线方式，将I/O单元24连接到天线测量仪器100的I/O单元20，以及通过与天线测量仪器100的CPU18通信来接收天线面板的各个点的坐标值。

第二存储器26存储用于测量移动通信基站天线300的磁北的方位角和倾斜角的天线资源测量程序。第三存储器28存储天线资源的测量信息(即，方位角和倾斜角)以及各种安装信息，以便测量/输出天线资源。

微处理器30操作第二存储器26的天线资源测量程序，从天线测量仪器100接收各个点的坐标值，计算方位角(即，XY角)、倾斜角Z和高度H，以及在显示单元40上显示所计算的数据。

用于与天线资源测量程序一起使用的微处理器30包括XY角(即，方位角)计算器34、Z倾斜角计算器36、和H高度计算器38。在接收移动通信基站天线300的面板上的各个点的坐标值后，XY角计算器34计算天线300的XY角，Z倾斜角计算器36计算天线300的Z倾斜角，以及H高度计算器38计算天线300的H高度。

在这种情况下，当使用天线测量仪器100测量移动通信基站天线300的各个点时，微处理器30能计算图6所示的各个点的多个三维坐标(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)和(x4，y4，z4)。微处理器30将由天线测量仪器100的数字罗盘10初始测量的磁北的基准方向矢量与第一和第二点((x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)的方向矢量进行比较，以便它能计算旋角θ1。能通过下述方程式2计算旋角θ1。

[方程式2]

$\tan \mathrm{\θ}1=\frac{(x1-x2)}{(y2-y1)},\mathrm{\θ}1={\tan }^{-1}\frac{(x1-x2)}{(y2-y1)}$

参考图7，微处理器30将垂直Z轴方向矢量与第一和第四点(x1，y1，z1)和(x4，y4，z4)的方向矢量或第二和第三点(x2，y2，z2)和(x3，y3，z3)的方向矢量的任何一个进行比较，以便它能计算表示天线的倾斜角的倾角θ2。在这种情况下，微处理器30将基准Z轴方向矢量与第一和第四点(x1，y1，z1)和(x4，y4，z4)的方向矢量进行比较，以便使用下述方程式3，自动地计算Z轴倾斜角。

[方程式3]

$\mathrm{\θ}2={\tan }^{-1}\frac{\sqrt{{(x4-x1)}^2+{(y4-y1)}^2}}{|z4-z1|}$

在从微处理器30接收控制信号后，显示单元40可视地显示天线的方位角和倾斜角的测量结果以及它们的测量结果。

无线调制解调器模块42获得访问移动通信网络，以及将由微处理器30计算的天线资源信息传送到位于远程站点处的天线管理系统(未示出)。

图8～20是根据本发明，示例说明控制终端200的资源管理程序的执行状态和结果的示例性视图。使用天线资源管理程序，控制终端200能测量移动通信基站天线的磁北的方位角和倾斜角，以及能在移动通信基站天线的TX(发射)天线的基础上，可视地输出RX(接收)天线的方位角和倾斜角。

当微处理器30操作天线资源测量程序时，如果用户点击位于图8所示的控制终端200的显示单元40的屏幕的下面部分的特殊按钮“Antenna”，如图9所示，显示单元40输出示例性的屏幕图象。以及用户点击“OK”按钮以便开始天线的新测量操作。此后，用户在数字罗盘10的磁北的方向的基础上，设置0点，点击用“1-point targetmeasurement”表示的特殊功能，以及点击用“target measurement”表示的特殊按钮，以便开始与位于移动通信基站天线的面板上的一个点有关的测量操作。如果已经测量天线面板的一个点，如图10所示，显示与所测量的点有关的目标测量。如果用户点击用“coordinatedecision”表示的特殊按钮，计算所测量的点的XYZ坐标数据。

图8是示例说明有关天线面板的各个点的XYZ坐标数据的文件的内容的视图。图11是示例说明以图形图象的形式构成的所测量的天线面板的各个点的图象文件的视图。用户从图8所示的所测量的天线面板的各个点中，选择相应于天线面板的各个点的数字，将它们输入到用图12的“measurement point entry”表示的特定的输入字段中，以及点击由图12的“calculation”表示的特殊按钮，以便能计算天线的方位角和倾斜角。

在这种情况下，如果用户点击用“TX setup”表示的特殊按钮以便设置TX天线，如图13所示，显示表示TX天线设置的预定消息。此后，如果用户点击用图12的屏幕图象上的“RX measurement”表示的特殊按钮，如图14所示，显示用于校准第一测量点的请求消息。如果已经校准RX天线的第一测量点，如图14所示，显示表示第一测量点测量完成的预定消息。如果已经校准RX天线的第二测量点，如图16所示，显示表示第二测量点的测量完成的特殊消息。与第三和第四测量点有关的显示与图16中相同的消息。

如果已经完成与RX天线有关的测量操作，在TX天线的基础上，微处理器30控制显示单元40显示RX天线的方位角误差(即，差值)以及倾斜角误差，如图17所示。微处理器30允许管理人员通过参考在显示单元40上显示的方位角误差和倾斜角误差，校正移动通信基站天线300的误差。

如果在TX天线基础上的RX的方位角误差被确定为是可容许的误差，微处理器30显示询问是否将存储RX天线的测量数据所需的特定窗，如图18所示。当存储RX天线的数据时，用户可以输入RX天线位置的备忘数据，如图19所示，使得更容易管理数据。图20是示例说明由上述过程产生的所测量的天线数据以及备忘数据的版面的视图。

微处理器30以文件的诸如*.CSV形式测存储全部量的测量数据，以便允许该测量数据用于数据编辑程序，诸如微软(MS)Excel等等。

在下文中，将参考图21～22来描述上述本发明的操作。

如图21所示，如果在步骤S10，数字罗盘100确定磁北的方位角。微处理器30在步骤S11执行存储在第二存储器26中的天线资源测量程序。天线测量仪器100的距离测量单元123和目标测量单元14分别测量移动通信基站天线300的距离信息和角度信息。在步骤S12，由CPU18的指定操作计算位于所测量的天线面板上的各个点的坐标值。

在这种情况下，控制终端200的微处理器30在从天线测量仪器100接收天线面板的各个点的坐标值后，计算天线的XY角(即，方位角)、Z倾斜角和H高度信息，以及在步骤S13，在显示单元40上有选择性地显示所计算的XY角、Z倾斜角和H高度信息。

此后，在步骤S14，微处理器30将所计算的XY角(即，方位角)与预定基准方位角进行比较，以及将所计算的Z倾斜角与预定的倾斜角进行比较，以及在显示单元40上用图形表示地显示比较结果。在测量RX天线的情况下，预定基准方位角可以是与TX天线有关的方位角，以及预定基准倾斜角可以是与TX天线有关的倾斜角。

在步骤S15，微处理器30在接收比较结果后，确定测量数据中的误差，更详细地说，在步骤S15，微处理器30确定所测量的天线的位置或空间方位角中的误差是否在预定的可容许范围内。

如果在步骤S15，测量数据中有误差，在步骤S16，微处理器30允许管理人员通过参考在显示单元40上显示的角度和倾斜信息的比较结果，调整移动通信基站天线300的方向和倾斜角信息。在步骤S17，通过天线测量仪器100的距离测量单元12和角度测量单元14重新测量移动通信基站天线300的距离和角度，以及CPU18重新计算位于测量天线面板上的各个点的XYZ坐标值。

在步骤S13，微处理器30计算等于方位角的XY角，以及重新测量的天线的Z倾斜角，在步骤S14，将所计算的XY角(即，方位角)与预定的基准方位角进行比较，以及将所计算的Z倾斜角与预定的基准倾斜角进行比较，从而在步骤S15，由比较结果确定在测量数据方面是否有误差。

如果重新确定在移动通信基站天线300的测量数据方面有误差，在步骤S16重新调整天线，在步骤S17测量天线的距离和角度，以及在步骤S13计算天线的方位角和倾斜度。在步骤S14，微处理器30将所计算的信息与基准信息进行比较，以及在步骤S15确定在测量数据方面是否有误差。

在下文中，将参考图22来描述使用天线资源测量程序，计算方位角的方法。

在步骤S30，微处理器30确定通过天线测量仪器100测量的与位于移动通信基站天线300的面板上的各个点有关的输入数据是否有效。如果在步骤S30确定与所有点有关的输入数据有效，在步骤S31，微处理器30计算包含来自6个点中的第三、第四、第五和第六点的平面的方向矢量 U＝(a，b，c)(即，垂直于天线面板的平面的矢量)。

在步骤S32，微处理器30确定表示方向矢量的Z轴方向分量的c值是否高于“0”。如果在步骤S32确定c值等于或小于“0”，在步骤S33，微处理器30将方向矢量的值转换成由( U＝- U＝(-a，-b，-c))表示的反向值。假定即使在Z轴的基础上，使移动通信基站天线300安置成向前倾斜预定角度(例如，15°)，方向矢量的值c也低于“0”，则微处理器30确定当天线测量仪器100测量天线面板的后面时引起上述现象，以便它必须将方向矢量变换成其反向值以便设置正常方向矢量值。

然而，如果根据步骤S32的确定结果，确定c值高于“0”，微处理器30确定天线测量仪器100已经测量过天线的前面，以及在步骤S34计算与充当基准线的第一和第二测量点有关的方向矢量O＝(0_x，0_y，0_z)。

微处理器30在步骤S35计算X-Y平面中方向矢量 U＝(a，b，c)和O＝(0_x，0_y，0_z)的方位角θ _U 和θ _O ，以及在步骤S36确定包含来自6点中的第三、第四、第五和第六测量点的平面的方向矢量的方位角θ _U 是否小于通过第一和第二测量点的方向矢量的其他方位角θ _O 。

如果在步骤S36确定包含第三、第四、第五和第六测量点的平面的方向矢量的方位角θ _U 高于通过第一和第二测量点的方向矢量的其他方位角θ _O ，在步骤S37，微处理器30使用预定方程式″θ＝θ _U -θ _O ″计算方位角。否则，如果在步骤S36确定包含第三、第四、第五和第六测量点的平面的方向矢量的方位角θ _U 等于或小于通过第一和第二测量点的方向矢量的另一方位角θ _O ，在步骤S38，微处理器30使用预定的方程式″θ＝2π-(θ _O -θ _U )″计算方位角。更详细地说，步骤S36～S38的上述操作表示根据表示是否使包含第三、第四、第五和第六测量点的平面的方向矢量倾向通过第一和第二测量点的另一方向矢量的左或右的特殊信息，微处理器30不同地执行方向矢量的方位角操作。换句话说，微处理器30在基准方向矢量的基础上，计算天线的方位角，以便在从0至2π的预定范围内计算天线的方位角。

从上述描述可以看出，根据本发明，用于测量移动通信基站天线的资源信息的方法和装置自动地测量天线的各种资源信息，例如，方位角、倾斜角和高度等等，以及实时显示/和管理测量数据，以便它能从用户能看到天线的任何地方，正确地测量天线资源信息，而传统的手动测量方案要求管理人员或管理员经历体力劳动。因此，本发明在接收更有效和正确测量的天线的数据后，防止不必要和重复地安装基站，产生效能成本合算的系统，更有效地管理基站天线，以及可用的通信性能模拟。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到在不背离由附加权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加和取代是可能的。

Claims (16)

1.一种用于测量移动通信基站天线的资源信息的方法，包括步骤：

a)当确定磁北的方位角时，测量移动通信基站天线的距离和角度，以及计算三维坐标；

b)基于所述三维坐标，计算所述天线的方位角和倾斜角；以及

c)基于所计算的所述天线的方位角和倾斜角，计算所述天线的位置的误差值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(a)包括步骤：

a1)测量位于所述移动通信基站天线的面板上的预定点的距离和角度；以及

a2)计算与所测量的预定点的距离和角度有关的三维坐标。

3.如权利要求2所述的方法，其中，测量所述天线面板上多于三个点的距离和角度。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述步骤(a)进一步包括步骤：

a3)以三维图形图象的形式显示所计算的三维坐标。

5.如权利要求2所述的方法，其中，所述步骤(b)包括步骤：

b1)基于所计算的、与位于所测量的移动通信基站天线的面板上的点有关的三维坐标，计算与包含所测量的点的平面有关的方向矢量和天线的倾斜角；

b2)计算与由两个任意测量的点组成的基准线有关的方向矢量；

b3)将所述平面的方向矢量与所述基准线的方向矢量比较，以及计算方位角。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述步骤(b1)进一步包括步骤：

b4)当所述平面方向矢量的预定分量小于“0”时，将平面的方向矢量转换成其反向的方向矢量。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述步骤(b3)包括步骤：

b3-1)分别计算所述平面方向矢量和所述基准线方向矢量的各自的方位角；以及

b3-2)当所述平面的方位角高于所述基准线的方位角时，将所述平面的方位角减去所述所述基准线的方位角，以便计算所述天线的方位角，以及当所述平面的方位角等于或小于所述基准线的方位角时，从预定角2π减去通过将所述基准线的方位角减去所述平面的方位角所计算的角度，以便计算所述天线的方位角。

8.如权利要求1所述的方法，其中，通过分别从天线的所计算的方位角和所计算的倾斜角减去预定基准方位角和预定倾斜角，计算所述天线位置的误差值。

9.如权利要求8所述的方法，其中，当测量RX(接收)天线时，预定基准方位角和预定倾斜角分别是TX(发射)天线的方位角和TX天线的倾斜角。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述步骤(c)进一步包括步骤：

c1)以图形图象和/或字符的形式，显示所述天线的所计算的方位角和倾斜角、预定基准方位角和倾斜角，以及所计算的方位角和倾斜角的误差值。

11.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

d)通过参考所计算的所述天线位置的误差值，校正天线位置。

12.一种用于测量移动通信基站天线的资源信息的装置，包括：

与移动通信基站天线分开预定距离的天线测量仪，用于测量与所述天线有关的距离和角度，以及计算与所测量的距离和角度有关的三维坐标；以及

控制终端，用于基于所述天线测量仪计算的天线坐标，计算所述天线的方位角和倾斜角，以及显示所计算的方位角和倾斜角。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述天线测量仪包括：

数字罗盘，用于初始地设置磁北的方位基准；

距离测量单元，用于测量位于所述移动通信基站天线的面板上的预定点的距离；

角度测量单元，用于测量位于所述移动通信基站天线的面板上的点的角度；

存储器，用于存储距离和角度量度；

计算器，用于基于所述距离和角度量度，计算所测量的点的三维坐标；以及

I/O(输入/输出)单元，用于通过与所述控制终端通信来输出所计算的坐标。

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述控制终端包括：

键输入单元，用于从用户接收所需键信号；

I/O(输入/输出)单元，用于通过与所述天线测量仪通信来接收所述坐标；

存储器，用于存储测量所述天线的方位角和倾斜角所需的天线资源测量程序和预定设置信息；

微处理器，用于操作所述天线资源测量程序来基于所述坐标，计算所述天线的方位角和倾斜角，以及计算与所述天线的方位角和倾斜角有关的误差值；以及

显示器，用于显示所述坐标、方位角和倾斜角，以及与所述方位角和倾斜角有关的误差值。

15.如权利要求14所述的装置，其中，所述控制终端进一步包括：

移动调制解调器模块，用于从所述微处理器接收所述移动通信基站天线的资源计算信息，以及将所接收的资源信息以无线方式传送到所述远程站点。

16.如权利要求14所述的装置，其中，所述控制终端是移动终端、PDA(个人数字助理)、手持计算机、笔记本计算机的任何一个。

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