移动通信系统模拟测试方法及小尺度模拟测试平台

摘要

本发明涉及一种移动通信系统模拟测试方法及小尺寸模拟测试平台。本模拟测试方法是在实验室环境下，用有线通信链路来模拟移动通信系统中的无线链路，移动终端通过基站或接入点AP建立实际的有线物理信道；每条信道串接一个有效调整范围很大的衰减器，通过调整其衰减量来模拟实际移动通信中由于移动终端位置的变化造成的信号强弱的改变；用小型微波暗室将空间传播的无线电波转换为通过传输线传播的导行波。并据此方法建立小尺寸模拟测试平台。本发明可以在实验室环境下，有效模仿实际移动通信系统中的切换机制，从而可以节约大量的人财物资源，同时也避免了自然环境的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统测试方案及小尺度模拟测试平台，建造标准的模拟运行环境，用于开展对车地无线系统性能的规范化测试，也用于对无线通信作更深入的研究。

背景技术

无线通信系统传输性能测试非常重要，系统性能是无线电基站布局与设计的基础。在工程上通常采取以下的方法来设计无线电覆盖：

第一种是理论分析。借助电磁波分析的软件，在计算机中模拟实际的传播规律。利用系统的主要性能指标来估算传输性能。这种方法预测传输趋势在一定程度上是正确的，可以指导工程设计；但其缺点是工程估算没有对实际的系统性能进行测试，对很多特殊环境下的估算不正确，有困难。

第二种方法是实地测试。即在实际运行的环境中用测试仪器测试传输规律或直接用通信系统测试其系统性能。这种方法的优点是结果可靠，真实。但它费时费力。更重要的缺点在于环境的多样性使测试条件不确定，缺乏标准化的测试条件。例如不同厂商的产品难以在相同的环境、相同的条件下测试，因而对标准部门或业主缺乏有效的判断优劣的手段。另外有些环境条件并不具备，例如对已设计好但尚未施工的隧道无法开展测试。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种移动通信系统模拟测试方法及小尺度模拟测试平台。在实验台上模拟实际工程中几百米到几千米的无线传输环境，可以通过改变参数在平台上制造一个含有噪声条件和一定路径损耗的模拟环境。通过一个矩阵网络，还可以在此平台上模拟两个移动终端(这里兼作服务器)通过多个基站(本例为接入点AP)之间的通信过程。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种移动通信系统模拟测试方法，其特征在于在实验室环境下，用有线通信链路来模拟移动通信系统中的无线链路。在实验室条件下，由于距离空间所限，在试验范围内，移动终端的位置变化对链路质量的影响很小，不能达到切换所要求的信号动态范围；也不能测试信号衰落对系统性能的影响。因此，我们用有线链路来代替无线链路，移动终端之间通过基站(或接入点AP)建立实际的有线物理信道，每条信道串接一个调整范围很大的衰减器。通过调整衰减量就可以模拟实际移动通信中由于移动终端位置的变化造成的信号强弱的改变。设一个移动终端通过基站(或接入点)A或B与另一移动终端链接，如果增加移动终端与基站A之间的衰减量，同时减小与B之间的衰减量，相当于移动终端从A的覆盖区向B的覆盖区移动。

本发明的关键在于通过小型微波暗室，将空间传播的无线电波转换为通过传输线传播的导行波。收发暗室之间通过由数字可调衰减器和连接器组成的传输矩阵来模拟多路信号，通过编程来仿真自然环境下的各种移动模式，通信系统的各种动作都是在服务器的控制下进行的。传输矩阵的结构是：每个可调衰减器的两端通过三端同轴连接器分别连接两个小型微波暗室，从而各建立一条信道。每个可调衰减器均通过UO接口接到计算机PC，由计算机PC控制其衰减量。

一种移动通信系统小尺度模拟测试平台，运用于根据权利要求1所述的移动通信系统模拟测试方法，包括作为移动终端的服务器，服务器所连接的交换机和与交换机相连接的接入点AP，所述的接入点AP，通过小型微波暗室和由可调衰减器及三端同轴联接器构成的传输矩阵，相连接成多路信道。

本发明的有益效果是：通过在模拟测试平台上模拟实际工程中几百米到几千米的无线传输环境。可以通过改变参数在平台上制造一个含有噪声条件和一定路径损耗的模拟环境。通过一个矩阵网络，还可以在此平台上测试移动终端之间通过多个基站建立通信链接的过程。可以在实验室环境下有效模仿实际移动通信系统中的切换机制，从而可以节约大量的人财物资源，同时也避免了自然环境的影响。

附图说明

图1是小型微波暗室的构造示意图。

图2是测试平台的原理图。

图3是传输矩阵扩展原理图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：

参见图1和图2，本移动通信系统模拟测试方法是在实验室环境下，用有线通信链路来模拟移动通信系统中的无线链路，移动终端5、27通过交换机7、29和接入点AP 6、8、28、30通过传输矩阵建立实际的有线物理信道；每条信道串接一个有效调整范围的衰减器13、16、17、20，通过调整其衰减量来模拟实际移动通信中由于移动终端5、27位置的变化造成的信号强弱的改变；用小型微波暗室9、10、21、22将空间传播的无线电波转换为通过传输线传播的导行波。在小型微波暗室9、10、21、22之间，通过接有可调衰减器13、16、17、20的传输矩阵来模拟多路信号。传输矩阵的结构是：每个可调衰减器13、16、17、20的两端通过三端同轴连接器14、15、18、19分别连接两个小型微波暗室，从而各建立一条信道。每个可调衰减器13、16、17、20均通过I/O接口11接到计算机PC12，由计算机PC控制其衰减量。小型微波暗室9、10、21、22是一个铁质外壳1内表面粘贴吸波材料2，而室内两端相对各安装一个天线3、4，通过电缆与外部接入点AP连接。

图1示出小型微波暗室的结构：

微波暗室外壳1尺寸为0.6*0.6*1m³，外壳1为铁质，厚度6mm；吸波材料2(BPUFA-X)粘帖在暗室的内表面，天线3、4的型号RM321-ANTl44-7-90(2.5)，通过电缆与外部AP连接，暗室长度符合天线位于远场区的条件。

图2示出无线通信系统小尺度模拟测试平台的原理线图，其中标号：5、27网络服务器(SEVER1、2)，9、10、21、22.小型微波暗室(AS1-4)，7、29.交换机(SW1、2)，6、8、28、30.具有网络接口的无线接入点(AP1-4)，23、26.宽带噪声发生器(NG1、2)，13、16、17、20.六位数控信号衰减器(AT1-4)，14、15、18、19.三端同轴连接器(CN)，12.控制微机(PC)，11.输入输出接口(I/O)。

同轴连接器CN型号SMA-KKK。AP型号为AX9810PE-25。交换机型号是DES-1226G。

(23)、(26)为NC6000/8000系列加性高斯白噪声发生器。这里加入噪声是为了研究系统的抗噪性能，噪声电平可以调节。

数控衰减器(13、16、17、20)型号为XKDA20180-6，衰减范围大(0-63db)，通过编程来模拟各种实际的信号变化情况，从而测试系统的切换能力。

输入输出接口(11)型号为DIO-1616T-PE。

网络服务器(5、27)型号为AEC-6910-B1，兼作通信终端，实时监测所有链路的质量，根据切换原则来选择通信连接。

三端同轴连接器，六位数控衰减器组成一个2*2的信号传输矩阵。PC是控制传输矩阵的微型计算机，型号TCL精鼎9200，衰减器是通过PC编程来控制衰减量的。

图3示出扩展的传输矩阵，其中标号：31-39和52-59为三端口同轴连接器，40-51为六位数控衰减器。

通过将三端口连接器的端口扩展，可以将三端口扩展为任意端口的连接器。图3是扩展3*4的传输矩阵原理图。显然可以扩展成m*n的传输矩阵。

参见图2，本移动通信系统小尺寸模拟测试平台的结构是：服务器5连接到交换机7，交换机7连接两个接入点6、8，接入点6连接到微波暗室9，接入点8连接到微波暗室10，微波暗室9、10的另一端分别连接三端口连接器14、18，三端口连接器14、18的另外四个端口经衰减器13、16、17、20分别接到三端口连接器15、19的四个端口上，三端口连接器15、19余下的两个端口各自连接到微波暗室21、22的一端，微波暗室21、22的另一端分别连接三端口连接器24、25的一个端口，三端口连接器24、25另一端口分别接一个宽带噪声发生器23、26，三端口连接器24、25剩下的一个端口分别接到两个接入点28、30，AP 28、30再连接到交换机29，服务器27也连接到交换机29上，衰减器13、16、17、20的控制端口连接到输入输出接口11，输入输出接口11插到控制微机12的PCI插槽上。

图2中，在传输矩阵内，数字可调衰减器13、16、17、20的控制端通过数据线连接到I/O 11设备，PC 12通过I/O接口向AT发送控制信号，调节AT的衰减量；传输矩阵两侧的所有端口通过数字可调衰减器AT建立一一对应的连接。

两个服务器5、27之间通过交换机7、29、接入点6、8、28、30、微波暗室9、10、21、22、传输矩阵的连接，存在四条通信链路。但是，是否建立通信连接，取决于链路之间串接的衰减器的衰减程度，同时也与所加的噪声信号有关。通过控制，可以模拟各种实际的移动环境，比如，可以通过减少衰减量表示移动台向着基站(或接入点AP)运动，增加衰减量表示移动台远离基站(或接入点AP)运动。在微机控制下，所有衰减器的衰减量发生变化，导致移动台(服务器)之间的各条链路质量发生变化，服务器SEVER1与SEVER2之间的通信链路的建立可以通过专门软件来实现。