CN1541001A - 一种无线网络质量评估方法 - Google Patents

Abstract

一种无线网络质量评估方法，由移动台、基站、网络评估系统服务器、测量命令发生器、反向链路RTD信息组合器、定位服务器、前向链路测量结果解码器、前反向链路测量结果组合器、网络性能统计分析器构成质量评估系统。网络评估服务器发送测量请求，测量命令发生器配置基站和移动台；移动台进行前向链路性能的测量，基站测量反向链路性能和用于定位的反向链路RTD信息，前反向链路测量结果组合器将移动台和基站的测量结果组合，得到完整的前向和反向链路的质量参数，通过统计分析得出结果。采用本发明可以提高测量的实时性，真实反映网络质量，达到自动测量的目的，节省了路测的时间和成本，提高了网络评估的效率和质量。

Description

一种无线网络质量评估方法

技术领域

本发明用于移动通信系统的无线网络质量评估。

背景技术

移动通信系统的网络质量评估的指标很多，比如接通率、掉话率，话音质量，移动台发射功率等等。但是实际上这些指标都是移动台接收功率和移动台所接收到的信号的信干比SIR(Signal Interference Ration)决定的。随着移动通信系统的发展，基站覆盖的越来越好，信号的信干比就成为衡量网络质量的主要指标，尤其是话务量密集的城市环境，信干比的提高成为主要的问题。移动通信系统的网络规划工程师一般通过路测对网络进行评估。这种方法如图1所示，含有一个测试移动台101，一个用于定位的GPS接收机102，和一个测量过程控制器103组成。测试手机101一般是一个特制的移动通信用终端，可以对网络进行测量，并有专门的接口与控制器103相连，以把测量结果传送到控制器103上进行存储、统计处理、显示等。GPS接收机102测量移动台101所处位置的经纬度，从而为移动台101的测量结果提供一个二维或者三维的坐标，方便控制器以二维或者三维的方式显示测量到的结果。控制器103用来控制移动台101的测量过程，把101和102的测试结果进行组合。这种方法需要测试工程师的人工参与，效率低；需要专门的测试用移动台，其测量结果一般好于普通的用户手机；测试一般在街道上进行，不能反映真实的用户使用情况，比如室内用户的真实通话质量；GPS接收机102在城市中工作时，由于高楼的阻挡导致不能有效接收卫星信号，从而影响到定位的精度。总之，这种测量方法测量效率低，不能完全反映网络的运行质量。

本文发明的方法可以适用于任何一款用户手机，不需要人工参与，用户手机在系统控制下实时把测量到的通信链路质量发送给评估服务器，进行分析和统计，从而更加真实地反映了网络质量，大大提高了测量效率。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中需要工程师现场测试，测试结果不能反映网络真实运行质量的缺陷，解决现有技术中测量效率低下，不能实时反映网络质量的问题。

本发明的技术方案为：由移动台、参加测试的基站、网络评估系统服务器、测量命令发生器、反向链路RTD信息组合器、定位服务器、前向链路测量结果解码器、前反向链路测量结果组合器、网络性能统计分析器构成质量评估系统；所述基站中包括前向链路发送器，反向链路解调器，反向链路性能测量器，移动台信号的RTD测量器；评估方法为：

1.1网络评估服务器发送测量请求到测量命令发生器，测量命令发生器配置相应的基站和移动台；

1.2移动台进行前向链路性能的测量，并将测量结果上报前反向链路测量结果组合器；基站进行反向链路性能测量并将结果发送到前反向链路测量结果组合器；基站测量用于定位的反向链路RTD信息，并传送到反向链路RTD信息组合器，再由其发给定位服务器；

1.3前反向链路测量结果组合器将移动台和基站的测量结果组合，得到完整的前向和反向链路的质量参数发送给网络性能统计分析器；

1.4定位服务器根据基站测量的移动台的环路延迟信息进行移动台的定位计算，并将结果发送给网络性能统计分析器；

1.5网络性能统计分析器把对前反向链路测量结果和定位计算结果进行统计分析并将结果发送给网络评估服务器；

1.6网络评估服务器对测量结果进行存储、显示业务区域的网络质量，给出评估结果。

上述方案中，移动台进行前向链路质量参数测量的方法为：移动台从基站发出的控制信道中接收到测量命令，通过移动台中的前向链路性能测量器对基站的前向链路性能进行测量，并周期性的或者根据请求把测量结果插入反向链路中，通过移动台中的反向链路发送器发送到基站，经过基站中的反向链路解调器解调后，经过通信网传送到前向链路测量结果解码器，解码后的结果发送到前反向链路测量结果组合器。

在本发明中，移动台测量的前向链路质量参数包括前向链路的误帧率、移动台的接收功率、移动台的发射功率、信干比等；基站测量的反向链路性能参数包括反向链路的误帧率、信干比等。

采用本发明所述的方法与现有技术相比，可以大大提高测量的实时性，真实反映网络质量，达到自动测量的目的，节省了工程师路测的时间和成本，提高了网络评估的效率和质量。

附图说明

图1是传统的网络评估测量系统。

图2是本发明的测量系统结构图

图3是本发明的测量方法流程图。

具体实施方式

本发明用到的测量系统由移动台220，基站230(包括前向链路发送器203，反向链路解调器206，反向链路性能测量204，移动台信号的RTD测量205等部分组成)、通信网络207、前向链路测量结果解码器208，前反向链路测量结果组合器209，反向链路RTD组合器210，定位系统211，网络性能分析器212和网络评估服务器213，测量命令发生器214等网络实体组成，如图2所示。

网络评估系统服务器213响应用户的请求，确定需要网络评估的区域，然后根据这些区域确定是那些基站覆盖了这些区域，同时网络评估系统服务器213对最终的测量结果进行存档，生成报表，打印等。

测量命令发生器214根据网络评估服务器213确定的需要评估的区域和相应的基站，产生测量命令，并通过通信网络207发送给各个基站和移动台。测量命令发生器可以根据不同的通信系统如CDMA或者GSM产生不同的测量命令。

通信网络207一般可以引用现有的移动通信系统中的网络，而不需要任何特殊的设置。

基站230除了通常意义上的移动通信系统中的基站(或者是未来的Node B)具有的基站收发信机的功能外，还需要测量反向链路进行性能，和移动台信号的环路延迟RTD。

移动台220从基站发出的控制信道中接收到测量命令，通过前向链路性能测量器201，对基站的前向链路性能进行测量，并周期性的或者根据请求把测量结果插入反向链路中，通过反向链路发送器202发送到基站230。经过基站230的反向链路解调器206解调后，经过通信网207传送到前向链路测量结果解码器208。对于支持软切换的的移动通信系统来说，移动台220发出的反向链路信号还可能被一个或者多个与230有同样结构的231、232等接收和解调。基站230，231，232等等把用于定位的反向链路RTD信息由通信网传送到反向链路RTD信息组合器210，再由定位服务器211进行移动台的定位，定位结果送到网络评估服务器213。对于IS95 CDMA系统来说，这对应一条功率测量报告消息。移动台周期性上报功率测量报告，报告中含有移动台前向链路的误帧率，和各导频的强度等信息。在移动台跨越小区边界的时候，还会发生切换。在IS95系统中，发生的切换主要有软切换、更软切换和硬切换。移动台向系统控制器上报导频强度测量消息，请求一次切换。系统控制器对周期性的功率测量报告消息和越小区边界的导频强度测量报告消息解码，从而了解到移动台所处位置的信干比情况和切换情况。移动台的上述测量反映了前向链路的性能。

前向链路测量结果解码器208接收移动台发送来的数据帧，从中解出前向链路测量结果。由于移动通信网络中存在切换，所以208必须挂在通信网，从而可以从不同的基站接收移动台发送来的测量结果。208把解码结果发送到前反向链路测量结果组合器209。

反向链路的性能则由基站230，231等进行测量。基站测量的参数包括信干比，误帧率，移动台220信号的到达时间等等。基站把测量的结果发送到前反向链路测量结果组合器209，前反向链路测量结果组合器209通过比对移动台220和基站230的测量结果的时间把测量结果组成在一起，发送给网络性能分析器212，由212处理后发送到网络评估服务器213。

事实上208和209可以设置在一起。但是因为前向链路测量结果和反向链路测量结果经过了不同的传输路径，尤其实前向链路测量结果是插入在移动台的话音或者数据帧中传递的，所以分开表述。

由于定位系统已经是很成熟的技术，尤其是利用移动台RTD信息进行定位的系统已经可以商用了。一般来说反向链路RTD信息组合器210可以和前反向链路测量结果组合器209合设在一起，但是考虑到利用现有的定位服务器系统，所以分别设置，方便描述。

定位服务器利用反向链路RTD信息计算出移动台的位置，是已经成熟的技术，本文不再详述。

网络性能统计分析器212接收前反向链路的测量结果和定位信息，进行统计和分析，分析结果发送给网络评估服务器213进行存档和处理。

下面对测量和评估过程进行具体详细说明：

移动台220对前向链路质量进行测量，得到以下的记录：

[t，FFER，RxPWR，TxPWR，SID₁，SIR₁，SID₂，SIR₂，……]        (1)

t是该测量发生的时刻

FFER(Forward Link Frame Error Rate)是t时刻的前向链路的误帧率

RxPWR是移动台的接收功率

TxPWR是移动台的发送功率

SID_i是t时刻与移动台通信的小区号，

SIRi是PNi对应的小区信号在手机信号占有的信干比，单位是dB

移动台220测量内容将包含但不限于(1)的测量内容。移动台根据基站的设置，周期性地或者根据系统请求把(1)式的测量结果插入反向通信链路，通过空中链路传送到基站，然后由基站解码数据帧后，通过通信网络207传到前向链路测量结果解码器208。由208从数据帧中取出，发送到前反向链路测量结果组合器209。

基站230的反向链路性能测量器204对反向链路的测量，也可以得到一条反向链路质量记录：

[t，RFER，RSIR……]                                        (2)

t是测量时刻

RFER是反向链路的误帧率(或者误码率)

RSIR是反向链路的信干比

反向链路性能测量器204的测量内容将包含但不限于上述的测量内容。

(2)的测量记录将通过通信网络207发往前反向链路测量结果组合器209，与前向链路的测量结果组合成一条完整的测量记录。

基站的反向链路RTD测量器205测量移动台信号的环路延迟，得到的记录是：

[t，IMSI，RTD]                                 (3)

t是测量时刻

IMSI是移动台的国际序列号，唯一标示移动台的号码

RTD是移动台反向链路信号的环路延迟

RTD测量器205把(3)的测量结果发送到反向链路RTD信息组合器210。组合器根据IMSI把所有针对该移动台的测量结果挑选出来，再根据t把在同一时刻不同基站230，231等测量的RTD合为一组，送给定位服务器211进行移动台位置的计算。

定位服务器211根据多个RTD，计算出移动台的坐标(x，y)。形成一条记录：

[t，IMSI，x，y]                                             (4)

然后把如(4)的记录发送给网络性能统计分析器212。上述的定位方法，在移动台所处的区域只有一个小区覆盖时精度不够好，但是对于网络评估来说，在只有一个小区覆盖的地方，SIR通常很好，我们只需要移动台的性能区间，也就是说如果无法定位出位置良好的移动台的位置，可以简单地把该片区域标示为良好。

前反向链路测量结果组合器209收到208和204的测量结果后，根据相同测量时刻t，把(1)式和(2)式组合起来，得到一条完整的链路测量结果：

[IMSI，t，FFER，RxPWR，TxPWR，RFER，RSIR，SID₁，SIR₁，SID₂，SIR₂，……]

                                                                 (5)组合器209把得到的(5)式的测量记录发送到网络性能统计分析模块212。网络性能统计分析模块212对(5)中的记录进行进一步分析，首先针对根据IMSI和t把针对同一移动台的测量结果进行合并，得到某一时刻移动台在某一地点的前反向链路的性能数据：

[IMSI，t，x，y，FFER，RxPWR，TxPWR，RFER，RSIR，SID₁，SIR₁，SID₂，SIR₂，……]

                                                              (6)

对于支持软切换的移动通信系统，如IS95 CDMA系统，如果需要得到移动台总的SIR，可以由各小区的SIR得到，如果都用dB作单位，有：

$\mathrm{SIR}\left(\mathrm{dB}\right)=10{\log }_{10}\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{10}^{(\mathrm{SIR}{)}_i/10}\right)---\left(7\right)$

如果需要得到一个移动台在整个通信过程中的通信质量，可以做如下的统计平均：

${\mathrm{SIR}}_{\mathrm{averaged}}=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SIR}}_i(T_{i+1}-T_i)}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}(T_{i+1}-T_i)}---\left(8\right)$

从而得到信干比的按照时间统计平均值。对于FER，一般采用区间统计的方法，比如按照下述区间：

0＜＝FER＜＝1％，1＜FER＜＝3％，3＜FER＜＝10％，FER＞10％       (9)

分别统计各区间的FER所占的时间，再除以总的统计时间，得到占总时间的比例。网络性能统计分析器212把测量结果(6)发送到网络评估服务器213，在网络评估服务器中，除了针对单个移动台进行统计，我们更希望得到整个评估区域的网络质量。这需要把所以移动台的测量结果以位置信息为坐标，统计同一地点的网络性能指标，统计的方法与(8)式给出的SIR统计方法和(9)给出的FER统计方法相似。网络评估服务器中可以得到评估区域内各地点的性能统计记录：

[x，y，SIR，FER，RxPWR，TxPWR，……]                    (10)

网络评估服务器根据(10)的结果，可以在在一个二维的地图上显示SIR，FER的数据的分布情况；根据设定的准则判断通信网的质量，根据接收功率RxPWR可以反映网络的覆盖情况，根据SIR可以知道网络的干扰情况，而FER则反映了网络的话音质量等等。

本发明描述的网络评估方法是实时的，可以作为检测移动通信网络运行状况的有力手段。而不像通常的路测评估方法，往往需要用户的投诉或者现场测量才能发现问题。

Claims (3)

1、一种无线网络质量评估方法，由移动台(220)、参加测试的基站(230)、网络评估系统服务器(213)、测量命令发生器(214)、反向链路RTD信息组合器(210)、定位服务器(211)、前向链路测量结果解码器(208)、前反向链路测量结果组合器(209)、网络性能统计分析器(212)构成质量评估系统；所述基站中包括前向链路发送器(203)，反向链路解调器(206)，反向链路性能测量器(204)，移动台信号的RTD测量器(205)；评估方法包括：

1.1网络评估服务(213)发送测量请求到测量命令发生器(214)，测量命令发生器(214)配置相应的基站(230)和移动台(220)；

1.2移动台(220)进行前向链路性能的测量，并将测量结果上报前反向链路测量结果组合器(209)；基站(230)测量反向链路性能测量并将结果发送到前反向链路测量结果组合器(209)；基站测量用于定位的反向链路RTD信息，并传送到反向链路RTD信息组合器(210)，再由其发给定位服务器(211)；

1.3前反向链路测量结果组合器(209)将移动台和基站的测量结果组合，得到完整的前向和反向链路的质量参数发送给网络性能统计分析器(212)；

1.4定位服务器(211)根据基站测量的移动台的环路延迟信息进行移动台的定位计算，并将结果发送给网络性能统计分析器(212)；

1.5网络性能统计分析器(212)把对前反向链路测量结果和定位计算结果进行统计分析并将结果发送给网络评估服务器(213)；

1.6网络评估服务器(213)对测量结果进行存储、显示业务区域的网络质量，给出评估结果。

2、权利要求1所述的无线网络质量评估方法，其特征在于，移动台(220)进行前向链路质量参数测量的方法为：移动台(220)从基站(230)发出的控制信道中接收到测量命令，通过移动台中的前向链路性能测量(201)对基站的前向链路性能进行测量，并周期性的或者根据请求把测量结果插入反向链路中，通过移动台中的反向链路发送器(202)发送到基站(230)，经过基站(230)中的反向链路解调器(206)解调后，经过通信网(207)传送到前向链路测量结果解码器(208)，解码后的结果发送到前反向链路测量结果组合器(209)。

3、权利要求1或2所述的无线网络质量评估方法，其特征在于，移动台测量的前向链路质量参数包括前向链路的误帧率、移动台的接收功率、移动台的发射功率、信干比等；基站测量的反向链路性能参数包括反向链路的误帧率、信干比等。

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