CN101547464B - 虚拟外场的无线测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种虚拟外场的无线测试系统，所述系统包括：多个小区、多台合路器、多个衰减矩阵、多通道宽带信道仿真仪器以及多部终端，每个衰减矩阵与部分终端相连后通过合路器将这部分终端与小区互联，其中一个衰减矩阵级联所述多通道宽带信道仿真仪器后通过合路器将与所述衰减矩阵相连的终端与小区互联。本发明实施例能够模拟较大规模移动通信网络的环境能力，提升与实际移动通信网络的相似程度。

Description

虚拟外场的无线测试系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种虚拟外场的无线测试系统。

背景技术

在实际的无线通信过程中，网络侧设备和终端通信要经过一个空口无线传播环境，一般称为无线空口信道。无线传播环境多样造成空口信道环境复杂，信号在空中传播时会受到很多复杂因素的影响，如距离、地形、地物等等，而这样复杂的无线传播环境是不可能移至室内的，要实现实验室内测试只能通过专业设备和技术解决方案对其进行仿真模拟，模拟其无线信号传播的复杂过程。

室内组建外场无线测试网络的虚拟外场技术，通过在实验室内搭建近真实外场或商用移动通信端到端的测试网络的模拟仿真平台，使得在实验室内的测试形式与结果近似真实外场。该技术能够弥补传统室内实验室测试的场景构建的缺陷，并且通过外场转内场、自动化配置及自动化测试实现高效率、低成本的技术优势，也是实现大规模网络包括空口自动化测试最有效的方法，是包括无线性能测试在内的各种测试获得高效率的一种测试解决方案。

如图1所示，是一个现有的虚拟外场的设计架构图。虚拟外场通过替代实际移动通信网络中从基站天线到终端之间的无线链路传播环境，除空口信道环境，网络设备和终端等网络单元都为实体，网络场景来源于真实场景或其抽象分析后的等效场景。

虚拟外场技术具有场景构建灵活，相对成本低等特点，其技术关键点是对空口信道环境的实现和模拟过程，以及实现实验室内近商用测试环境的构建。业界有很多单或多链路信道环境的仿真设备或解决方案，但具备模拟较大规模无线网络环境能力的解决方案非常少，能实现商用能力模拟的解决方案更少。

对于有多个小区组网的虚拟外场技术，主要通过可编程的可调衰减矩阵来实现。如图2所示，是一个8×8(8IN80UT)64通道的衰减矩阵结构示意图。输入输出两端是1/8合路器，中间部分的器件是可调衰减器模块，可以调控输入信号的强度，模拟单链路(如一个小区和一个终端的通信连接)的慢衰落过程。在输入端接上小区(共可接8个小区)，在输出端接上与这些小区通信的终端(共可接8路终端)，衰减矩阵的结构特点使得8个小区的每个小区信号都能到达8路终端，信号强度可快速调控，而8路终端的每部终端信号都能到达8个小区的任何一个小区，信号强度也可调控。这样能够近似模拟8路终端在8小区网络中的各类场景，可以实现切换、覆盖等多种测试项目。

如图3所示，是一种现有的虚拟外场的无线测试系统，可以实现16小区和1018部终端互联。

该系统由一台16×16衰减矩阵、16个小区(CELL)和1018部终端组成。终端通过合路器将信号合路接入系统中，每8部终端通过一个1/8的合路器合成一路。

该方案中图示下部分的890部终端只作为小区负载、话务、干扰等场景背景的终端，不能做切换。图示上部分的16路共128部终端，可以和CELL1～CELL16的16个小区实现全互联，这128部终端可以产生大量的切换、业务呼叫、终止等动作，能够参考网络话务模型做多种KPI测试。所有的业务过程和控制都通过软件实现。

但是该种设计方案存在不少技术缺陷，降低了其和外场、商用网络真实程度的拟合性：

(1)终端业务模式不丰富，和实际场景终端业务模型有较多区别。如890部背景终端中，MS1～56通过合路器级联合路成一路信号，而这一路信号只连接在一个小区上，小区信号只能到达该小区所接的合路器下面连接的终端上，而MS1～56的信号也只能到CELL1小区上，那么这些终端最多只能同时连接一个小区，不能发生切换等跨小区活动；890部背景终端在平台中对网络性能影响远不能和其分布在实际网络中的对网络性能的影响相比较。此外由于MS1～56通过合路器级联合路成一路信号，衰减模块对一路信号强度调控是一致的，MS1～56在网络中的移动模式也会完全一样。

(2)缺乏对网络干扰的模拟。在通信中最重要的影响就是干扰，网络干扰仿真能力弱，直接影响平台的可测试性。现有技术的背景终端只和终端驻留的小区有链路关系，没有邻区干扰，终端间干扰又恒定不变，甚至终端间没有干扰，使得网络通信过程缺少实际网络的复杂变换的灵活性。这样的平台结构在GSM网络中不可做基于干扰的信道分配(IBCA)，在CDMA系统中由于没有考虑网络干扰水平，测出来的话务量和实际形态相差太大，不能完全表征网络实际应当表现的性能。

(3)缺乏对快衰落、多普勒等空口信道强相关的实时仿真能力，降低了无线空口通信过程的真实性。衰减矩阵只能对信号传播过程的慢衰落过程进行模拟，而对快衰落过程，已经信号传播过程的多径、时延无法表征。

(4)规模无法扩展。现有技术无法大量扩展终端的数量，对于网络小区数量的扩展能力也有限，平台不能向超大规模网络演进。

(5)无论是8小区还是16小区都难以对应于网络规划仿真的模型，这样的系统与仿真规划软件的结合能力较弱。一般在蜂窝移动通信网络规划中以7基站21小区、9基站27小区、19基站57小区、25基站75小区的网络规模进行仿真规划，因为这样的网络形态具有典型性和可分析性。

(6)890部背景终端和小区连接固定，在测试过程中可活动性差，无法在测试过程中动态配置各个小区的终端负载程度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种虚拟外场的无线测试系统，该无线测试系统能够模拟较大规模移动通信网络的环境能力，提升与实际移动通信网络的相似程度。

一种虚拟外场的无线测试系统，所述系统包括：多个小区、多台合路器、多个衰减矩阵、多通道宽带信道仿真仪器以及多部终端，每个衰减矩阵与部分终端相连后通过合路器将这部分终端与小区互联，其中一个衰减矩阵级联所述多通道宽带信道仿真仪器后通过合路器将与所述衰减矩阵相连的终端与小区互联。

本发明实施例提供的一种虚拟外场的无线测试系统，采用衰减矩阵和多通道宽带信道仿真仪器，能够实现多基站和较大规模终端接入能力，模拟较大规模移动通信网络的环境能力，并且通信过程能够仿真实际移动通信网络中同等规模的通信过程。

附图说明

图1为现有的虚拟外场的设计架构图；

图2为现有的64通道的衰减矩阵结构示意图；

图3为现有的一种虚拟外场的无线测试系统；

图4为本发明实施例7基站21小区蜂窝结构示意图；

图5为本发明实施例一种虚拟外场的无线测试系统；

图6为本发明实施例每路终端的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例可以对7基站21小区、9站27小区，19基站57小区，25基站75小区等多基站多小区的网络模型进行仿真。以下以7基站21小区的网络为例进行说明。

图4所示为7基站21小区的蜂窝结构示意图。图5所示为一种包括7基站21小区的虚拟外场的无线测试系统。该系统包括小区51、合路器52、衰减矩阵53、宽带信道仿真仪器(Channel simulator)54以及终端55，各器件通过射频线缆连接。

该系统中共接入了21个小区51，可实现21小区组网。该系统设有21台1/21合路器52、21个21×20衰减矩阵53和1台21通道宽带信道仿真仪器54，并设计了420路共2100部可在网络中自由移动的终端55的用户容量，每路终端包括5部终端。每100部(20路)终端55与一个衰减矩阵53相连，并通过21台1/21合路器52与21小区51互联。其中，一个衰减矩阵53级联了1台宽带信道仿真仪器54后通过合路器52将与该衰减矩阵53相连的终端55与小区51互联，即，100部终端55(图示测试终端部分)级联了宽带信道仿真仪器54，可以实现各种复杂的信道仿真测试，经过该宽带信道仿真仪器54连接的链路通信过程接近真实外场的信道环境的通信过程，可以实现多径、多普勒频移和任意的信道模型，该100部终端55也称为测试终端；另外2000部终端55(图示背景终端部分)作为网络的用户背景，构建商用网络场景，也称为背景终端。

背景终端的使用是为创建类似商业网络用户而设立的，由于实际网络中的终端在通信过程中不是全部都在网络中不停移动，而是大部分终端在通信过程中固定地点、或低速移动，一般只涉及几个小区的链路关系。这些背景终端虽然是在固定地点，但是可能一部分终端处于软切换区中，也可能处于多个小区边缘，不停发生乒乓切换，GSM网络中这些终端还在不停的调频，所以这些终端除了和其驻留小区有连接关系，还需要同时互联到网络中其他和该终端有直接链路关系的小区上，背景终端也需要通过衰减矩阵(M×N：M是所需连接的小区数量4～32；N是需要连接的终端路数16～32)连接到网络中的多个小区上。在本实施例中，为了充分说明终端与网络的互联性，设计背景终端通过20个21×20衰减矩阵连接到网络的小区上，但是这些背景终端可以根据需求通过M×N衰减矩阵进行互联。测试终端通过21×20全互联的方式接入网络中的各个小区，以保持网络中存有一定数量的可以做任意活动的终端。

在本实施例中，2100部终端55通过衰减矩阵53接入网络中，每20路终端对应连接一个衰减矩阵53，衰减矩阵53通过调控终端55与小区间的链路信号强弱来控制通信过程。如终端MS1需要和小区CELL1、CELL2进行通信，假定MS1和CELL1之间设有一个衰减模块V.att1(图未示)，MS1和CELL2之间设有一个衰减模块V.att2(图未示)，衰减模块V.att1和衰减模块V.att2均设于一个衰减矩阵53内。当MS1和CELL1的链路信号较强，而MS1和CELL2的链路信号较弱，则通过软件调整控制衰减矩阵中的衰减模块V.att1和V.att2，使V.att1衰减值小一些，V.att2衰减值大一些。衰减模块(V.att)能够精确调控到特定电平值，这样MS1和CELL1、CELL2的链路信号强度就可设定到相应目标值，相应地终端就可通过信号强度或干扰水平进行相应切换动作，实现最基本的移动通信过程。如果设置的衰减模块V.att1和V.att2对信号调控值差不多，MS1用户接收到小区CELL1、CELL2的信号就差不多，这时MS1终端就处于软件切换区了。同样，如果MS1终端接收到多个小区，如CELL1、CELL2、CELL3、CELL4的信号差不多，那么此时MS1终端就处于CELL1、CELL2、CELL3、CELL4四个小区的软件切换区了。

在本实施例中，所有的终端都可以和网络中任意一个小区互联，可以在测试中动态调整小区用户密集程度和业务模式，这些终端可以自由地做切换等实际网络用户发起的各种动作。比如大量用户集中向几个小区涌入的拥塞情形、大量终端在软切换区通信等等，只需要通过调低衰减矩阵中该终端和该小区间的衰减模块的衰减值，调高衰减矩阵中该终端和其他小区间的衰减模块的衰减值；即可增强终端和目标小区连接链路的信号强度，降低终端和其他非目标小区的连接链路的信号强度。

在每路终端接入的5部终端，由于通过一台1/5合路器和一个衰减通道接入小区，每路终端链路基本一致，相关性太大，和实际通信效果有差异。如图6所示，本实施例还可以设计数字相移阵列，在每部终端前加上数路移相器66，该数路移相器用于调整不同终端的幅值波动节奏，可使终端信号经过随机的相移调整才将信号合入合路器中，降低同一合路器上终端间信号的相关性，因而可进一步增强链路的真实性。

可以理解，终端55的数量可以改变。

可以理解，背景终端和测试终端的数量可以改变，如背景终端可以为1900部，测试终端可以为200部等。

可以理解，每100部终端55与一个衰减矩阵53相连后不一定需要与21个小区互联，其与大部分小区互联即可，如18个小区。

本发明实施例可以达到如下效果：

(1)终端业务模式丰富，提升了业界系统对实际外场测试仿真的相似性，在实验室内就能够替代外场或商用局大部分测试内容，完成90％的测试量，因而能够降低外场及商用局测试过程不确定的因素，大大缩短产品的测试周期，并降低测试成本。

(2)提升虚拟外场平台网络干扰和实际移动通信网络干扰的相似程度，支持各类基于干扰测试的对干扰的技术要求。移动通信的干扰主要来源于网络本身，用户间干扰、小区间干扰是最主要的干扰。在本实施例中，由于接入了非常多的用户数，构建了网络负载环境，并实现了互联的链路关系，实现了大量的用户间干扰和小区间干扰，网络中的噪声可以和实际网络环境的噪声相当，因而可以实现现有技术中不能实现的GSM的跳频测试、基于干扰的信道分配(IBCA)测试等。

(3)增加虚拟外场平台对空口信道的实时仿真能力。

(4)支持典型的蜂窝结构组网配置，方便实现虚拟外场平台和网络仿真规划软件的对接。

(5)灵活扩展背景终端数量，每部终端可以和网络中的几个甚至全部小区产生链路关系，上下行干扰和真实网络相差小。

综上所述，在本发明实施例中，无线测试系统能够实现多基站和较大规模终端接入能力，模拟较大规模移动通信网络的环境能力，并且通信过程能够仿真实际移动通信网络中同等规模的通信过程。

综上所述，以上仅为对本发明精神的展示，而非用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种虚拟外场的无线测试系统，其特征在于，所述系统包括：多个小区、多台合路器、多个衰减矩阵、多通道宽带信道仿真仪器以及多部终端，每个衰减矩阵与部分终端相连后通过合路器将这部分终端与小区互联，其中一个衰减矩阵级联所述多通道宽带信道仿真仪器后通过合路器将与所述衰减矩阵相连的终端与小区互联，其中，所述衰减矩阵的一端连接多部终端、另一端连接多个小区，所述多部终端与所述多个小区全互连。

2.如权利要求1所述的虚拟外场的无线测试系统，其特征在于，所述小区共有21个，所述终端共有2100部，包括2000部背景终端和100部测试终端，其中，每100部背景终端与1个衰减矩阵通过射频线缆相连，并通过合路器与21个小区互联，100部测试终端与1个衰减矩阵通过射频线缆相连后级联所述多通道宽带信道仿真仪器，并通过合路器与小区互联。

3.如权利要求1或2任一项所述的虚拟外场的无线测试系统，其特征在于，所述衰减矩阵共有21个21×20衰减矩阵。

4.如权利要求1或2任一项所述的虚拟外场的无线测试系统，其特征在于，所述多通道宽带信道仿真仪器为21通道宽带信道仿真仪器。

5.如权利要求1所述的虚拟外场的无线测试系统，其特征在于，所述系统还包括数路移相器，所述数路移相器用于调整不同终端的幅值波动节奏，其与终端相连。

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