CN1607845A - 移动通信系统的现场测试装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字移动通信系统的现场测试，公开了一种移动通信系统的现场测试装置及其方法，使得现场测试在保证其结果可靠性的前提下，降低了操作难度和复杂度，减少了测试数据的记录量，由此大大降低了现场测试的成本。这种移动通信系统的现场测试装置及其方法使用两个性能相同的用户终端设备，并通过功率分配器共用一个天线，建立两条测试环境相同的通信链路，然后通过对用户终端设备取不同的参数值进行对比测试，根据测试结果选择较优值。

Description

移动通信系统的现场测试装置及其方法

技术领域

本发明涉及数字移动通信系统的现场测试，特别涉及宽带码分多址移动通信系统的现场测试装置和方法。

背景技术

第三代移动通信系统宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，简称“WCDMA”)系统由于其强大的多媒体通信能力、高速的数据传输速率和高效的频谱利用率等许多优点而倍受青睐，并成为未来移动通信的发展目标。WCDMA通信系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构包括无线接入网络(Radio Access Network，简称“RAN”)和核心网络(CoreNetwork，简称“CN”)，其中无线接入网络处理所有与无线有关的功能，而CN处理WCDMA系统内所有的话音呼叫和数据连接并实现与外部网络的交换和路由功能，CN从逻辑上分为电路交换域(Circuit Switched Domain，简称“CS”)和分组交换域(Packet Switched Domain，简称“PS”)。

WCDMA信道可分为专用信道和公共信道两大类。专用信道包括：业务信道、独立专用控制信道、伴随专用控制信道。公共信道包括：广播控制信道、前向接入信道、寻呼信道、随机接入信道。这些信道通过不同的方式映射到相应的物理信道。上行链路专用物理信道分为：专用物理数据信道(Dedicated Physical Data Channel，简称“DPDCH”)和专用物理控制信道(Dedicated Physical Control Channel，简称“DPCCH”)。公用物理信道为物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，简称“PRACH”)。下行链路物理信道由专用物理数据信道(DPDCH)和专用物理控制信道(DPCCH)，基本公共控制物理信道(Primary Common Control Physical Channel，简称“P-CCPCH”)和辅助公共控制物理信道(Primary Common Control PhysicalChannel，简称“S-CCPCH”)组成。

移动通信系统的开发一般分为三个阶段：掌握并应用关键技术进行实验室测试(Lab Test)；面向实用的现场测试(Field Test)；产业化商业化阶段。其中现场测试是相对于实验室测试的，是优化移动通信系统的系统参数的必要环节，是在实验室开发向商用化的过渡阶段。该阶段是整个系统开发的重要环节，它关系到系统能否在实际环境中应用或者实际运行情况是否达标等关键问题。通过现场测试可以获得适用于实际环境的系统参数，可以发现实验室测试中存在的纰漏，可以确保开发的系统能够可靠应用。

移动通信系统的现场测试需要在实际中寻找无线链路环境，组成实用化现场测试系统，根据技术规范，对试验系统进行现场测试，包括对系统参数的优化记录等步骤，最终使之符合标准，验证其可行性，并可应用于商用设备中。

由于无线通信环境的不确定性和不可重复性，为了保证现场测试结果的可靠性，测试人员必须对无线通信环境进行统计测试，采取大样本容量统计方法，将多次测试结果记录并分析，然后根据统计参数结果进行优化和评价。

WCDMA系统的现场测试中，包含系统参数的现场优化步骤。这里的系统参数包含基站(Base Station，简称“BS”，也称“节点B”或“NodeB”)的上下行信道的功率偏置值、用户终端设备(User Equipment，简称“UE”)的发射功率值等。WCDMA系统的系统参数现场优化的装置一般包括基站、用户终端设备、监控和分析设备、无线链路等。

与实验室测试环境不同，现场测试无线环境较为复杂，而一般的单个算法参数给整个系统的链路性能带来的增益一般较小，在零点几分贝的量级。目前的现场优化方法均采用样本统计的方法，一般步骤包含：

根据时间、空间的随机采样，采用独立装置，进行大量的现场测试试验；

记录每次实验的数据，并进行统计分析；

根据分析结果的对比，对系统参数进行优化；

重复以上测试步骤，直到测试结果满足预定的要求。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：为了获得一个优化的算法参数往往需要进行大量的有统计意义上的样本测试，才能排除由于复杂的无线环境的影响，而这样会带来巨大的测试成本。

造成这种情况的一个主要原因在于，采用独立用户终端设备进行非对比的统计测试，使得所有测试结果不相关，只能进行大样本的统计分析。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种移动通信系统的现场测试装置及其方法，使得现场测试在保证其结果可靠性的前提下，降低操作难度和复杂度，减少测试数据的记录量，由此大大降低现场测试的成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种移动通信系统的现场测试装置，包含：

至少两个性能相同的用户终端设备，用于根据设置的参数值进行通信；

统一时钟源，用于提供统一的时间标签；

至少两个控制台，各自与一个所述用户终端设备相连，并与所述统一时钟源相连，用于控制所述用户终端设备收发信号，并记录所述用户终端设备的数据及相应时间标签；

共用天线，用于实现所有所述用户终端设备的信号收发；

功率分配器，与所述共用天线以及用户终端设备相连，用于合成所述用户终端设备的信号并通过所述天线发送，并且将所述共用天线接收到的信号按照预定功率比值分成至少两路分别传送给相应所述用户终端设备。

其中，所述统一时钟源是基于全球定位系统的时钟源。

本发明提供的移动通信系统的现场测试方法包含以下步骤：

A.对第一和第二用户终端设备设置相同参数值，进行一致性检查；

B.对所述第一和第二用户终端设备取不同的第一参数值和第二参数值，进行测试并记录数据和时间标签；

C.根据测试结果选择较优值。

其中，在所述步骤B与所述步骤C之间，还包含以下步骤：

D.将所述第一和第二用户终端设备的参数值对调，进行测试并记录数据和时间标签；

E.判断两次测试结果是否近似，如果是，则进入步骤C，否则进入步骤F；

F.测试结果无效，检查测试系统并重新测试。

步骤E还包含以下步骤：

G.判断测试结果是否在误差范围内，如果是则进入步骤C，否则进入步骤F。

所述步骤G中所述误差范围是根据所述步骤A中所述一致性检查的结果计算得到。

所述步骤A中所述一致性检查进行多次，并将各次记录数据取平均值，作为检查结果；所述步骤B、步骤D中所述测试进行多次，并将各次测试记录的数据取平均值，作为测试结果。

所述用户终端设备测试时设置的参数值由基站系统下发。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，使用两个性能相同的用户终端设备，并通过功率分配器共用一个天线，建立两条测试环境相同的通信链路，然后通过对用户终端设备取不同的参数值进行对比测试，根据测试结果选择较优值。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即大大的减小了现场测试中由于无线环境的变化带来的不确定性，使得原本只能通过大量的采集样本数据的测试得以简化，测试操作变得方便，测试成本显著降低。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的现场测试装置结构图；

图2是根据本发明的一个实施例的现场测试方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明从对比测试的观点出发，采用两个性能相同的用户终端设备，在同一测试环境中，根据目标优化参数进行不同参数配置的测试，并按照统一时钟标签对系统各个部分的数据进行记录，最后进行对比分析，实现优化参数的目的。

下面参照附图对本发明的一个实施例的现场测试装置的组成、功能、连接，以及测试方法的步骤，进行详细说明。

在本发明的一个实施例中，待优化的参数是上行链路专用物理信道的两个子信道DPDCH、DPCCH的功率偏置值βc、βd的比值，记录的判断测试结果的数据是UE侧的上行链路每时隙发射功率值和NodeB侧的上行链路每时隙接收信号的信号干扰比(Signal Interference Ratio，简称“SIR”)及误块率(Block Error Ratio，简称“BLER”)，采用的统一时钟标签由全球定位系统(Global Positioning System，简称“GPS”)提供。

图1是根据本发明的一个实施例的现场测试装置的结构图。如该图所示，本实施例的现场测试装置包含了两个性能相同的UE：第一用户终端设备11(UE11)和第二用户终端设备12(UE12)；两个控制台：控制台13和控制台134；一个功率分配器15；两套发射接收天线16和20；待测试无线通信链路17；一个基站系统18(NodeB)以及三个GPS时钟源19。

其中UE11、UE12是性能相同的用户终端设备，比如两个规格相同的移动电话，UE11、UE12可以与相应的控制台进行通信，接收控制台的控制，并能传送数据给控制台；控制台13、控制台14是专门设计的功能模块，能对UE进行控制，并根据GPS时钟源的时间标签记录测试的数据；功率分配器15将UE侧的两路信号合成在天线侧通过天线发送，或者将天线侧接收到的信号按一定功率比值分配输出到UE侧的两个输出口，功率分配器15可以是相应频段的微波功率分配器15件；天线能发射和接收无线电信号；无线通信链路是测试时选择的具有代表性的无线通信环境，事先选定并在测试过程中不改变，根据应用要求比如有野外、室内、建筑群、车辆等无线环境；NodeB即根据WCDMA标准设计的基站系统，它还于其他网络功能模块相连接，它能根据GPS时钟源的时间标签记录相关的系统参数及性能数据，并进行分析；GPS时钟源即根据GPS原理设计的能够提供统一时钟的设备，比如GPS授时系统接收器。

在本发明的一个较佳实施例中，UE11与控制台13相连，UE12与控制台14相连，主要完成控制台对UE的控制和数据通信；控制台13和控制台14还与相应的GPS时钟源19相连，向控制台提供统一的时间标签；UE11和UE12分别与功率分配器15的两个接口相连，将信号发送给功率分配器15，并从功率分配器15接收信号；功率分配器15与这一端的天线16相连，这里的UE11、UE12通过功率分配器15连接到一起，共用一个天线16进行发射和接收，实现两个UE测试环境的一致性；NodeB18与其天线20相连，通过该天线进行无线信号的发射和接收；NodeB18还与相应的GPS时钟源19相连，接收统一的时间标签，用于数据时间对齐分析；无线通信链路17是天线16和天线20的信号传输信道，实现基站与UE之间的通信。

在现场测试过程中，下行链路信号由NodeB18产生通过天线发送至无线通信链路，并被UE侧天线16接收到，信号经过功率分配器15按照一定比值分成两路，分别传送给UE11、UE12，；上行链路信号由控制台控制相应的UE同时发送，由功率分配器15将两路信号合成，通过共用天线16发送至无线通信链路，并被NodeB18通过天线20接收到。这期间NodeB18将通信的性能参数记录并打上由GPS时钟源19提供的统一时钟标签；UE11、UE12的性能指数将被相应的控制台13和14记录并打上由GPS时钟源19提供的统一时间标签。

熟悉本领域的技术人员可以理解，所述GPS时钟源19也可以是满足精确度要求的统一时钟源代替，比如利用有线网络协调的同步时钟系统，而不影响本发明的实质和范围。

图2是根据本发明的一个实施例的测试方法流程图。

现场测试过程中，首先进入步骤21，对UE11、UE12设置相同参数值，进行一致性检查。由于UE11、UE12的性能将直接对测试结果产生影响，为保证测试结果的准确性，在进行参数对比测试之前，需要进行一致性检查。比如对UE11、UE12取βc∶βd为任一小于1的值a，在本发明的一个较佳实施例中进行三次测试，UE11、UE12的控制台记录测试数据发射功率值和时间标签，NodeB18记录SIR及BLER值和时间标签，并将三次结果取平均，这样可以避免随机因素的干扰对测试结果造成不稳定的影响，然后将UE11、UE12的各自对应通信链路的数据根据统一时间标签进行对齐比较，比如直接相减，然后判断得到的差值是否足够小，如果在允许的范围内，说明UE11、UE12的性能一致，可以进行测试，否则，说明UE11、UE12性能不同，需要重新选择UE11、UE12进行测试。

通过一致性检查后，接着进入步骤22，对UE11取参数值一，对UE12取参数值二，进行测试，并记录数据和时间标签。比如UE11的βc∶βd取参数值一为小于1的值b，UE12的βc∶βd取参数二为小于1的值c，然后进行多次测试，UE11、UE12的控制台记录测试数据发射功率值和时间标签，NodeB18记录SIR及BLER值和时间标签，并对多次测试的数据求平均。在本发明的一个较佳实施例中，将UE11、UE12的各自对应通信链路的数据根据统一时间标签进行对齐比较，比如直接相减，再将得到的差值与步骤21中得到的差值比较，判断较优参数值，比如差值是UE11对应的SIR值减去UE12的，则当差值相对于步骤21变小，则UE11对应的参数值一b较优，否则UE12对应的参数值二c较优。

接着进入步骤23，对UE11取参数值二，对UE12取参数值一，进行测试，并记录数据和时间标签。如上所述UE11的βc∶βd取参数值二为c，UE12的βc∶βd取参数一为b，然后进行多次测试，UE11、UE12的控制台13和14记录测试数据发射功率值和时间标签，NodeB18记录SIR及BLER值和时间标签，并对多次测试的数据求平均。在本发明的一个较佳实施例中，将UE11、UE12的各自对应通信链路的数据根据统一时间标签进行对齐比较，比如直接相减，再将得到的差值与步骤21中得到的差值比较，判断较优参数值，比如差值是UE11对应的SIR值减去UE12的，则当差值相对于步骤21变小，则UE11对应的参数值二c较优，否则UE12对应的参数值一b较优。

接着进入步骤24，判断两次测试结果是否一致，如果是，进入步骤25，否则进入步骤27。如上所述，如果步骤22、步骤23得到的结果如果都是参数一较优或者都是参数二较优，则测试结果有效，否则说明测试存在不确定性，为保证测试结果的可靠性，需要重新测试。

在步骤25中，判断测试结果对比值是否在误差范围内，如果是，则进入步骤27，否则进入步骤26。由于测试本身存在一定的误差，所以测试结果的对比值如果不够明显，则无法保证测试结果不是由误差造成的。这里的误差范围可以根据系统参数事先划定，在本发明的一个较佳实施例中，将步骤21得到多次测试的统计误差作为误差范围的判断标准。比如，步骤21的误差为dB量级，而步骤22、步骤23得到的差值小于该误差值，则说明测试结果对比不够明显，需要重新测试。

在步骤26中，根据测试结果选择较优值，结束本次参数对比优化测试。将较优的值作为该参数的值，即从两个备选参数值中选择了较优值。

在步骤27中，判定测试结果无效，检查测试系统并重新测试。检查的方面包括系统的稳定性、UE的性能、无线通信链路的稳定性、数据记录的准确性等。

熟悉本领域的技术人员可以理解，在实际应用中，可以对多个备选参数值通过多次两选一的测试选择最优的值，达到优化系统参数的目的，而不影响本发明的实质和范围。

在本发明的一个较佳实施例中，UE11、UE12的参数由NodeB18通过下行链路发送给UE，这样整个系统的参数可以由NodeB18统一设定，方便了测试的操作。

实测结果表明：由于两个UE共用一个天线，会导致UE的工作点抬高，在较小程度上抬高上行链路SIR的均值，熟悉本领域的技术人员可以理解，这并不影响参数优化的应用。

在实际应用中，如果碰到测试结果无效的情况，可以考虑以下几个方面：对通信链路进行正常运行检测，比如分析两个链路的BLER值是否都收敛，如果不收敛说明系统不稳定，测试结果无效；注意UE连接可靠性的检查，如果UE连接线路的性能有差距或者有故障，也会造成测试结果无效；由于两个UE共用一个天线进行发送和接收，所以信号强度会下降，不能按照普通标准来衡量。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种移动通信系统的现场测试装置，其特征在于，包含：

至少两个性能相同的用户终端设备，用于根据设置的参数值进行通信；

统一时钟源，用于提供统一的时间标签；

至少两个控制台，各自与一个所述用户终端设备相连，并与所述统一时钟源相连，用于控制所述用户终端设备收发信号，并记录所述用户终端设备的数据及相应时间标签；

共用天线，用于实现所有所述用户终端设备的信号收发；

功率分配器，与所述共用天线以及用户终端设备相连，用于合成所述用户终端设备的信号并通过所述天线发送，并且将所述共用天线接收到的信号按照预定功率比值分成至少两路分别传送给相应所述用户终端设备。

2.根据权利要求1所述的移动通信系统的现场测试装置，其特征在于，所述统一时钟源是基于全球定位系统的时钟源。

3.一种移动通信系统的现场测试方法，其特征在于，包含以下步骤：

A.对第一和第二用户终端设备设置相同参数值，进行一致性检查；

B.对所述第一和第二用户终端设备取不同的第一参数值和第二参数值，进行测试并记录数据和时间标签；

C.根据测试结果选择较优值。

4.根据权利要求3所述的移动通信系统的现场测试方法，其特征在于，在所述步骤B与所述步骤C之间，还包含以下步骤：

D.将所述第一和第二用户终端设备的参数值对调，进行测试并记录数据和时间标签；

E.判断两次测试结果是否近似，如果是，则进入步骤C，否则进入步骤F；

F.测试结果无效，检查测试系统并重新测试。

5.根据权利要求4所述的移动通信系统的现场测试方法，其特征在于，步骤E还包含以下步骤：

G.判断测试结果是否在误差范围内，如果是则进入步骤C，否则进入步骤F。

6.根据权利要求5所述的移动通信系统的现场测试方法，其特征在于，所述步骤G中所述误差范围是根据所述步骤A中所述一致性检查的结果计算得到。

7.根据权利要求3至5中任意一条所述的移动通信系统的现场测试方法，其特征在于，所述步骤A中所述一致性检查进行多次，并将各次记录数据取平均值，作为检查结果；所述步骤B、步骤D中所述测试进行多次，并将各次测试记录的数据取平均值，作为测试结果。

8.根据权利要求3至5中任意一条所述的移动通信系统的现场测试方法，其特征在于，所述用户终端设备测试时设置的参数值由基站系统下发。