一种固定波束智能天线基站系统的覆盖测试方法

摘要

本发明涉及无线蜂窝通信领域，提出了一种固定波束的智能天线基站系统的覆盖测试方法，所述方法在现有的测试方法的基础上增加了不同系统负载分布对覆盖影响的测试环节，测得在空载覆盖、均匀分布半载覆盖和非均匀分布半载覆盖测试的情况下，前反向业务信道覆盖情况，并将测试结果以图形输出。采用本发明所述的方法，弥补了现有方法的不足，能够充分、准确、全面地确定各种条件下固定波束智能天线系统的覆盖情况，为全面了解系统性能提供了保障。

说明书

技术领域

本发明涉及无线蜂窝通信领域，尤其涉及使用固定波束智能天线CDMA(Code DivisionMultiple Access，频分多址)基站系统的覆盖测试方法。

背景技术

在针对CDMA系统的覆盖测试过程中，目前的方法均是以扇区为单位进行测试的。对于扇区的覆盖范围，通常是用测试设备在目标扇区的预定覆盖区域测量接收总功率值，通过接收总功率值是否低于最小接收门限值来判断覆盖边界。对于当前的CDMA系统来说，每个扇区的覆盖范围受系统负载在扇区内的分布影响较小，所以，现有测试方法在测试系统覆盖时并不关心负载的分布情况。

随着移动通信的发展，尽管CDMA系统与TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)系统、FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多址)系统相比具有容量和业务质量上的优势，但是由于CDMA系统用户共享一个宽带的信道，由此引起的各用户之间的共信道干扰限制了CDMA系统的容量，因此任何程度的干扰降低都将直接带来容量的改善。通常，在基站侧使用定向天线将小区划分为多个扇区的方法，可以将容量提高许多，扇区越窄，容量提高的越多，但是扇区过多会导致软切换区过多、空中资源利用的降低、导频污染加重等问题。由此引入了一些新的技术来克服这些影响，例如智能天线技术，智能天线技术是移动通信领域的一项新技术，它包括固定波束智能天线和自适应智能天线两大类，其中，以固定波束智能天线便于实现，研发成本低而首先得到使用。采用固定波束智能天线，将小区划分为多个波束，使同小区和相邻小区用户的同信道干扰降低，带来容量的增加，但是干扰的降低意味着系统所允许的空中链路损耗增大，从而在容量一定的情况下带来了覆盖距离的扩大。

下面对智能天线覆盖的理论依据做简单的描述。

假设s(t)是用户到达基站天线阵列的信号，那么经过天线阵列之后，数据向量等于

U(t)＝s(t)*α(θ，φ)+N(t)                  (公式1)

其中α(θ，φ)称为引导向量，表示当平面波从(θ，φ)方向入射时各个阵元与参考阵元(阵元0)信号间的相位差：

α(θ，φ)＝[1α₁(θ，φ)...α_M-1(θ，φ)]  (公式2)

公式(2)中M是阵列个数。

公式(1)中向量N(t)包含噪声对各个阵元的贡献，N(t)的每个元素是方差为σ_n²的复高斯随机变量。

对于U(t)信号，我们选择合适的向量

W＝[w₀w₁...w_M-1]   (公式3)

可以得到某个波束的信号z(t)，为简单起见，我们令

W＝α(θ，φ)      (公式4)

则经过合并网络之后的波束信号为：

z(t)＝U(t)*W^H＝s(t)*α(θ，φ)*α^H(θ，φ)+N(t)*α^H(θ，φ)

    ＝M*s(t)+N(t)*α^H(θ，φ)    (公式5)

进一步求得经过阵列的波束信号的信噪比为

$>>>\gamma >z>>=>M>*>>>E>[>>>|>s>>(>t>)>>|>2>>]>>>>\sigma >n>2>\; >=>>M>*>>>\gamma >u>>>s> (公式6)$

其中 $>>>\gamma >u>>=>>>E>[>>>|>s>>(>t>)>>|>2>>]>>>>\sigma >n>2>\; >,>>s>是单个阵元上的信号的信噪比。$

由此可以看到，多波束天线阵元提高了信号的信噪比，从而改善覆盖。以上计算是在非常理想的情况下得出的结论，实际系统中的增益要比计算出来的小，由推导过程可以看到，我们设定不同的W就可以得到不同的波束，而W的取值是与(θ，φ)相关的，也就是说与用户所在的地理位置有关，智能天线系统在空间上区分了用户，从而增加了覆盖，所以对智能天线基站系统的覆盖测试除了考虑普通小区测试的方法外，还要基于用户空间的分布。使用固定波束智能天线的基站系统，每个扇区的覆盖区域被划分成了几个波束的覆盖区域，对于移动台来说，并不能感受处于哪个波束的覆盖范围之内，但通过基站的信号处理系统，可以大大降低同扇区内波束之间用户的相互干扰，提高系统的容量。因为对于当前的CDMA系统来说，每个扇区的覆盖范围受系统负载在扇区内的分布影响较小，所以在测试系统覆盖时并不关心负载的分布情况，但是，系统负载的不同分布，却影响波束及扇区的覆盖范围，不能为全面了解系统的性能提供保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种固定波束智能天线基站系统的覆盖测试方法，在现有覆盖测试方法的基础上，增加了对不同系统负载分布对覆盖的影响测试环节，克服现有测试方法的不足。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种智能天线基站系统的覆盖测试方法，包括如下处理步骤：

步骤1，空载覆盖测试，测试在小区近似空载，一个移动台的情况下，前向业务信道和导频的覆盖距离以及反向业务信道的覆盖距离，测试结果以图形方式输出，验证前向波束的方向图；

步骤2，均匀分布半载覆盖测试，测试在负载为λ的情况下，λ一般取50％，也可以取其它比例，移动台在各个波束内均匀分布时的前反向业务信道覆盖情况，测试结果以图形方式输出；

步骤3，非均匀分布半载覆盖测试，测试在负载为λ的情况下，λ一般取50％，也可以取其它比例，移动台在各个波束内非均匀分布时的前反向业务信道覆盖情况，测试结果以图形方式输出。

本发明是在现有的覆盖测试方法的基础上，充分考虑到应用固定波束智能天线新技术的基站系统覆盖受系统负载分布影响的特点，在测试步骤中增加了不同负载分布对应前反向覆盖测试环节，弥补了现有方法的不足，能够充分、准确、全面地确定各种条件下固定波束智能天线系统的覆盖情况，提出了覆盖和空间对应关系的测试方法，为全面了解系统性能提供保障。

附图说明

图1是前反向覆盖测试流程图。

具体实施方式

本发明所述的固定波束智能天线系统的覆盖测试方法可以按以下步骤具体实现，流程图参见图1所示：

(1)准备过程：

准备各种测试设备和软件，将路测仪、测试移动台、基站时钟统一为GPS(Global PositionSystem，全球定位系统)时间，连接好测试设备并启动相关测试软件，同时确定测试路线，路线需能够尽可能地遍历各个波束的预计覆盖范围，这里以三个波束为例。

前向业务信道覆盖和反向业务信道覆盖的测试，均包括空载覆盖测试、均匀分布半载覆盖测试和非均匀分布半载覆盖测试三个项目，三项均要求将基站设置为全速率Markov(马尔可夫)呼叫模式，测试移动台开始拨打8k Markov呼叫，在准备过程中有以下不同之处：

前反向业务信道覆盖测试中，均匀分布半载测试需要在准备过程阶段，将传统小区一半的负载均匀分布在三个波束的覆盖区域内，非均匀分布半载覆盖测试则需要在第一波束的主瓣方向内，用测试移动台模拟传统小区半载水平，其余两个波束为空载配置，目的是为了了解负载集中于单个波束时对另外两个波束覆盖的影响。

(2)沿预定路线在预定的速率下运动，采集相关数据信息：

对于前向业务信道覆盖和反向业务信道覆盖的测试，采集数据信息不同之处如下：

前向业务信道覆盖测试需要记录移动台全速率前向误帧率、最强导频信噪比、前向有效发射功率、前向接收总功率等，同步采集后台提供的波束切换状态指示；

反向业务信道覆盖测试需要记录移动台全速率反向误帧率、移动台发射功率等；

(3)当测试至移动台发生掉话时，结束本次测试及数据采集；

(4)测试车原路返回，直至移动台可再次与基站建立呼叫，继续背离基站运行，开启路测仪记录，测试车运行直至移动台掉话，再次停止测试车，并结束此次数据采集；

(5)几次重复掉话，得到多次测试数据，把每一次测得的与基站之间的距离进行平均，其结果作为这一波束业务信道在该方向的覆盖边缘，同时记录在此边缘处的导频信道信噪比；

(6)逐个波束遍历各波束所有标识的路径，最终确定所有波束的覆盖边界。