專利名稱：用于移動通信系統信號監測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及ー種用于移動通信系統信號監測裝置及方法。
背景技術：
2011年4月份中國移動集團網絡部召集廠家對中國移動的網絡問題和網絡整治進行宣講，要求各廠家積極配合中移動采取措施提升網絡質量，從此啟動了轟轟烈烈的網絡整治行動，針對基站天線的“工兵行動”和針對室分系統的“深耕行動”既是此行動的重 要ー環。2012年4月中旬，中國移動集團再次舉行了移動網絡工作會議，此次會議在去年會議內容和實施情況的基礎上重點強調了“ニ尚”問題(聞配置基站、聞聞度基站、聞直放站比例)、室分質量問題、器件和天線質量問題、驗收問題等等，涉及到眾多直放站和室分等網優設備廠家。提到無線網絡優化方面存在的問題時，有部分省移動公司尖鋭的指出，通過“深耕行動”發現室分系統話務量吸收不足且存在較大質量問題，室內覆蓋投訴占比高，室分系統質量普遍劣于室外基站質量，此問題引起了移動集團的關注。經過多年的移動網絡建設，國內的各大運營商各自建立了龐大而又復雜的移動通信網絡。每個運營商的網絡質量好壞對自己品牌形象、用戶忠誠度有著至關重要的影響，為了提升競爭力，運營商需要時時刻刻的關注自己的網絡質量，能夠對網絡的質量進行有效的常態的監控。特別是ー些重要的場所，監控更是很有必要。室內分布系統是移動通信網絡的重要組成部分，它由有源的信源設備和無源的天饋分布系統組成。如何有效的監控信源設備和天饋系統一直是運營商頭疼的問題，采用專門的監控測試儀價格非常昂貴，無法大面積的推廣。
發明內容
本發明的目的是為了幫助運營商解決上述的問題，提出了ー種用于移動通信系統信號監測裝置及方法，該裝置主要用于實時監測室內分布的各移動通信制式的信源輸出是否正常及天饋各末端天線是否存在接頭松動、駐波變差、開路、損壞等故障，確保網絡良好運行，該裝置可以獨立監控每種制式，監測精度高，成本較低，適合大面積推廣，能夠為運營商帶來可觀的經濟效益。該裝置可以應用任何一種移動通信制式的信號，比如GSM, CDMA, WCDMA, TDSCDMA,DCS, FDD/TDD-LTE等制式，以及未來可能出現的通信制式。本發明的技術方案為ー種用于移動通信系統信號監測裝置，其特征在于至少包含一個耦合器、ー個同步信號提取單元、一個調制解調單元、ー個射頻開關、一個檢波単元、一個頻率綜合發生器、ー個中央控制處理單元CPU、兩個檢測通道一個是輸入信號檢測通道，ー個是反射信號檢測通道；輸入信號檢測通道和反射信號檢測通道分別和耦合器的耦合臂和隔離臂相連；同步信號提取單元一端和輸入信號檢測通道相連，另一端和CPU相連；調制和解調單元一端和輸入信號檢測通道相連，另一端和CPU相連；射頻開關一端通過射頻檢波單元與CPU相連，另外兩端分別和輸入信號檢測通道、反射信號檢測通道相連；頻率綜合發生器的一端分別和輸入信號檢測通道、反射信號檢測通道相連，另一端和CPU相連并受CPU控制，CPU控制輸入信號檢測通道和反射信號檢測通道，所有単元依次相連組成一個統ー的整體，完成移動通信系統信號監測功能。輸入信號檢測通道用于監測輸入信號電平的大小，能夠監測各種制式信源的工作正常與否。所述的輸入信號檢測通道至少包含兩個定向耦合器、一個可變増益放大器、ー個寬帶混頻器、ー個中頻濾波器，第一個定向耦合器的一端與耦合器相連，另一端依次與可變増益放大器、第二個定向耦合器、寬帶混頻器、中頻濾波器相連，第一個定向耦合器的耦合臂與調制解調單元相連，第二個定向耦合器的耦合臂與同步信號提取單元相連，寬帶混頻器與頻率綜合發生器相連。兩個定向耦合器，一個用于與調制解調單元相連，另ー個用于耦合信號提供給同步信號提取單元，用于提取TDD雙エ 的同步信號，提供給CPU単元，控制射頻開關；可變增益放大器用于調節輸入信號的電平大小，避免因輸入信號過大引起混頻器失真；寬帶混頻器，用于將移動通信信號下變頻到一個較低的中頻頻率；中頻濾波器，用于濾除其他制式的雜散信號，該中頻濾波器一般采用聲表濾波器，有較好的矩形系數，非常高的帶外抑制度，該中頻濾波器的中心頻率在70 300MHz之間，帶寬在0. 2MHz^20MHz之間根據通信制式種類和數量靈活調整。反射信號檢測通道用于監測反射信號電平的大小，能夠監測各種天饋系統工作正常與否，比如是否有天線駐波變大，是否有接頭松動，是否有饋纜松動、斷開等情況發生。所述的反射信號檢測通道至少包含一個可變増益放大器、ー個寬帶混頻器、ー個中頻濾波器，可變增益放大器一端與耦合器相連，另一端依次與寬帶混頻器、中頻濾波器相連，寬帶混頻器與頻率綜合發生器相連。可變增益放大器用于調節輸入信號的電平大小，避免因輸入信號過大引起混頻器失真；寬帶混頻器用于將移動通信信號下變頻到一個較低的中頻頻率；中頻濾波器用于濾除其他制式的雜散信號，該濾波器一般采用聲表濾波器，有較好的矩形系數，非常高的帶外抑制度，該中頻濾波器的中心頻率在70 300MHz之間，帶寬在0. 2MHz^20MHz之間，根據通信制式種類和數量靈活調整。同步信號提取單元只用于監測TDD信號，在監測FDD信號吋，則停止工作，該單元的作用是提取TDD雙エ系統的同步檢測信號，提供給CPU単元，用于控制射頻開關的通斷。調制解調單元用于將監測到的信息調制到移動信號上并通過輸入信號檢測通道的耦合器及主通道上的耦合器送回運營商的監控中心，同時將運營商的監控要求完成解調，控制該裝置的運行。用于移動通信系統信號的監測方法，其特征在于按以下步驟進行a)根據內置的程序執行流程，開始監測通信制式I的信源和天饋系統工作情況；b)如果是TDD通信制式，裝置啟動同步信號檢波提取単元，耦合輸入信號，提取出TDD系統的同步信號，提供給CPU単元，如果不是TDD系統，則不需要啟動同步信號檢波提取單元；c)CPU設置頻率綜合發生器的頻率，使之產生一定的本振頻率，分別送入到輸入信號檢測通道和反射信號檢測通道的寬帶混頻器中；d)輸入信號通過耦合器進入到輸入信號檢測通道，完成信號電平調整，然后進行下變頻處理，將移動通信信號下變頻到頻率較低的中頻頻率，并通過中頻濾波器，完成濾波，濾除其他制式的信號；e)對于FDD雙エ系統，CPU控制射頻開關，置I狀態，檢波單元檢測輸入信號的電平大小；置2狀態，檢波単元檢測反射信號的電平大小，并保存結果；f )對于TDD雙エ系統，同步信號提取單元提供同步開關信號給CPU，控制射頻開關，置I狀態，檢波単元檢測下行鏈路工作時的輸入信號電平大小，上行鏈路工作時，開關置于空閑狀態；置2狀態，檢波単元檢測下行鏈路工作時反射信號的電平大小，上行鏈路エ作時，開關置于空閑狀態，并保存結果；g)通信制式I測試完畢后，從b)開始進行通信 制式2的測試，保存通信制式2的測量結果，依次按照程序設定的順序監測完所有制式信號并保存全部結果；h)按照程序預定的設置，間隔一定的時間后，監測裝置開始進入下ー輪的循環測試，并保存全部測試結果，依次循環往復。本發明的裝置有兩個檢測通道，一個是輸入信號檢測通道，ー個是反射信號檢測通道；為了提高兩個通道檢測的精度，分別對兩個通道進行了變頻處理，將每種移動通信制式的信號下變頻到固定的中頻，并進行檢波處理；該裝置還內置了同步信號提取單元，提取時分雙エ通信系統的同步信號，并用于控制射頻開關，保證只檢測時分雙エ系統的下行鏈路；該裝置具有良好的適應性，可以檢測目前在網運行的各種制式移動信號及未來的各種制式移動信號，該裝置內置監控網管系統，能夠實時將檢測到的信息上報運營商的網管系統，幫助運營商實時監控網絡運行狀況。該裝置主要用于實時監測室內分布系統的各通信制式的信源輸出是否正常及天饋系統各末端天線是否存在接頭松動、駐波變差、開路、損壞等故障，確保網絡良好運行，該裝置成本較低，適合大面積推廣，能夠為運營商帶來可觀的經濟效益。
圖I為本發明的結構示意圖。圖2為本發明的輸入信號檢測通道的結構示意圖。圖3為本發明的反射信號檢測通道的結構示意圖。圖4為本發明的監測流程圖。
具體實施例方式結合附圖對本發明作進ー步的描述。說明我們以監測國內GSM，TDSCDMA, WCDMA，三種通信制式為例進行說明，再添加其他通信系統比如DCS，CDMA, CDMA2000, PCS, TDD/FDD-LTE, PHS, WiMAX等制式時，實施方式和GSM，WCDMA, TDSCDMA三種通信制式相同，只是在程序中多增加了其他制式的監測流程而已，在這里就不過多敘述。GSM下行鏈路930 960MHz,中國移動使用的是935 954MHz頻段。WCDMA下行鏈路2110 960MHz，中國聯通使用的是2130 2145MHz頻段。TDSCDMA下行鏈路2110 960MHz，中國移動使用的是2010 2025MHz頻段。如圖I所示，本發明包括包含一個耦合器10、一個同步信號提取單元15、一個調制解調單元16、ー個射頻開關12、一個檢波単元13、一個頻率綜合發生器18、ー個中央控制處理單元CPU 14、兩個信號檢測通道一個是輸入信號檢測通道11、ー個是反射信號檢測通道17，輸入信號檢測通道11和反射信號檢測通道17分別與耦合器10的耦合臂和隔離臂相連；同步信號提取單元15 —端和輸入信號檢測通道11相連，另一端和CPU14相連；調制和解調單元16 —端和輸入信號檢測通道11相連，另一端和CPU14相連；射頻開關12 —端和檢波單元13相連，另外兩端分別和輸入信號檢測通道11、反射信號檢測通道17相連；檢波単元13 —端和射頻開關12相連，另一端和CPU 14相連；頻率綜合發生器18的一端分別和輸入信號檢測通道11、反射信號檢測通道17相連，另一端和CPU14相連并受CPU14控制，CPU14控制輸入信號檢測通道11和反射信號檢測通道17，所有単元依次相連組成一個統ー的整體，完成移動通信系統信號監測功能。移動通信信號監測系統串接在室內分布系統的關鍵節點上，包含中國移動GSM，中國移動TDSCDMA，中國聯通WCDMA三種制式的混合信號通過移動通信信號監測系統。通過系統內置的耦合器耦合了一部分信號進入到輸入信號檢測通道11 ，用于監測輸入信號電平的大小，監測各種制式信源的工作正常與否。參見圖2，所述的輸入信號檢測通道包含兩個定向耦合器(20，22)、一個可變増益放大器21、一個寬帶混頻器23、一個中頻濾波器24，第一個定向I禹合器20 —端與I禹合器10相連,另一端依次與可變增益放大器21、第二個定向率禹合器22、寬帶混頻器23、中頻濾波器24相連，第一個定向耦合器20的耦合臂與調制解調單元16相連，第二個定向耦合器22的耦合臂與同步信號提取單元15相連，寬帶混頻器23與頻率綜合發生器18相連。輸入信號檢測通道11的兩個定向耦合器，第一個定向耦合器20用于耦合調制解調信號，和運營商的網管系統進行通信，將網管的控制信息傳給移動通信信號監測系統，同時將移動通信信號監測系統監測到的信源信息和天饋信息傳遞給網管系統。GSM、TDSCDMA、WCDMA三種信號進入到可變增益放大器21內，進行輸入信號電平調整，避免因輸入信號過大引起混頻器失真。調整之后，混合信號進入到第二個定向耦合器22，耦合一部分信號給同步信號提取單元15，用于提取TDSCDMA制式的同步信號，提供給CPU 14，同步信號提取單元15同時也要受CPU 14控制，僅在有TDD雙エ信號時工作。如圖4所示，用于移動通信系統信號的監測方法，按以下步驟進行a)根據內置的程序執行流程，開始監測通信制式I的信源和天饋系統工作情況；b)如果是TDD通信制式，裝置啟動同步信號檢波提取単元，耦合輸入信號，提取出TDD系統的同步信號，提供給CPU単元，如果不是TDD系統，則不需要啟動同步信號檢波提取單元；c)CPU設置頻率綜合發生器的頻率，使之產生一定的本振頻率，分別送入到輸入信號檢測通道和反射信號檢測通道的寬帶混頻器中；d)輸入信號通過耦合器進入到輸入信號檢測通道，完成信號電平調整，然后進行下變頻處理，將移動通信信號下變頻到頻率較低的中頻頻率，并通過中頻濾波器，完成濾波，濾除其他制式的信號；e)對于FDD雙エ系統，CPU控制射頻開關，置I狀態，檢波單元檢測輸入信號的電平大小；置2狀態，檢波単元檢測反射信號的電平大小，并保存結果；f)對于TDD雙エ系統，同步信號提取單元提供同步開關信號給CPU，控制射頻開關，置I狀態，檢波単元檢測下行鏈路工作時的輸入信號電平大小，上行鏈路工作時，開關置于空閑狀態；置2狀態，檢波単元檢測下行鏈路工作時反射信號的電平大小，上行鏈路エ作時，開關置于空閑狀態，并保存結果；g)通信制式I測試完畢后，從b)開始進行通信制式2的測試，保存通信制式2的測量結果，依次按照程序設定的順序監測完所有制式信號并保存全部結果；h)按照程序預定的設置，間隔一定的時間后，監測裝置開始進入下ー輪的循環測試，并保存全部測試結果，依次循環往復。根據內置的程序設置，參見流程圖4。首先測試的是中國移動GSM信號，在進行測量時，CPU 14控制頻率綜合發生器18輸出ー個本振頻率804. 5MHz (944. 5-140=804. 5,中頻濾波器24的中心頻率選擇為140MHz，帶寬選擇20MHz)，混合信號進入到混頻器23內進行變頻，GSM信號變為中頻140MHz，帶寬20MHz的中頻信號，WCDMA信號變為1333MHz (2137. 5-804. 5=1333)，帶寬為 15MHz 的中頻信號 ，TDSCDMA 信號變為 1213MHz(2017. 5-804. 5=1213)，帶寬為15MHz的中頻信號，三種中頻信號進入到中頻濾波器24中，經過濾波，只有GSM制式的中頻信號通過，其他兩種制式的中頻信號被濾除。CPU単元根據內置的程序，將射頻開關12的狀態置1，GSM制式的中頻信號進入到檢波單元13中，進行功率檢波，并將檢波的結果送給CPU14處理，根據功率的小大，可以判斷基站信源或直放站信源的輸出是否正常等。信源的信號從耦合器10輸出進入到室內分布天饋系統后，如果天饋系統出現駐波變差、饋纜松動、接頭松動等現象，會出現反射信號増大，反射信號通過耦合器的另ー個耦合臂進入反射信號檢測通道17，參見圖3，所述的反射信號檢測通道包含一個可變増益放大器30、一個寬帶混頻器31、一個中頻濾波器32，可變增益放大器30 —端與耦合器10相連，另一端依次與寬帶混頻器31、中頻濾波器32相連，寬帶混頻器31與頻率綜合發生器18相連。經過可變增益放大器30，寬帶混頻器31，中頻濾波器32，在CPU的控制下，射頻開關12置于狀態2，通過檢波単元13完成反射信號的檢測，井根據檢測功率的小大，可以判斷天饋系統工作正常與否。說明中頻濾波器32的中心頻率和帶寬和中頻濾波器24是相同的器件。完成輸入信號和反射信號的檢測后，CPU14単元會將測試的結果告知調制解調單元16，由它經過耦合器10完成和運營商的網管系統通信，告知網管系統該位置信源系統和天饋系統的工作是否正常。如果網管系統需要查詢其他信息或設置什么信息，就通過調制解調單元16發送到該監測系統，該檢測系統就會在CPU14的參與下，完成任務。測試完成GSM信號后，根據內置的程序流程，監測系統開始檢測TDSCDMA信號，CPU14會告知同步信號提取單元15，通過第二個定向耦合器22耦合信號，在同步信號提取單元15內完成TDSCDMA制式同步信號的提取，并將同步信息傳遞給CPU 14，按照TDSCDMA的幀同步格式，由CPU控制射頻開關12，完成TDSCDMA下行鏈路輸入信號和反射信號的檢波，并告知網管系統。參見流程圖4，其他的執行流程和GSM信號檢測流程一祥，就不再多述。測試完成TDSCDMA信號后，根據內置的程序流程，監測系統開始檢測WCDMA信號，因為是FDD雙エ系統，CPU 14會告知同步信號提取單元15停止工作，完成WCDMA下行鏈路輸入信號和反射信號的檢波，并告知網管系統。參見流程圖4，其他的執行流程和GSM信號檢測流程一祥，就不再多述。
權利要求
1.用于移動通信系統信號監測裝置，其特征在于至少包含一個耦合器、一個同步信號提取單元、一個調制解調單元、一個射頻開關、一個檢波單元、一個頻率綜合發生器、一個中央控制處理單元CPU、兩個檢測通道一個是輸入信號檢測通道，一個是反射信號檢測通道；輸入信號檢測通道和反射信號檢測通道分別和耦合器的耦合臂和隔離臂相連；同步信號提取單元一端和輸入信號檢測通道相連，另一端和CPU相連；調制和解調單元一端和輸入信號檢測通 道相連，另一端和CPU相連；射頻開關一端通過射頻檢波單元與CPU相連，另外兩端分別和輸入信號檢測通道、反射信號檢測通道相連；頻率綜合發生器的一端分別和輸入信號檢測通道、反射信號檢測通道相連，另一端和CPU相連并受CPU控制，CPU控制輸入信號檢測通道和反射信號檢測通道。
2.根據權利要求I所述的用于移動通信系統信號監測裝置，其特征在于所述的輸入信號檢測通道至少包含兩個定向耦合器、一個可變增益放大器、一個寬帶混頻器、一個中頻濾波器，第一個定向稱合器的一端與稱合器相連，另一端依次與可變增益放大器、第二個定向耦合器、寬帶混頻器、中頻濾波器相連，第一個定向耦合器的耦合臂與調制解調單元相連，第二個定向耦合器的耦合臂與同步信號提取單元相連，寬帶混頻器與頻率綜合發生器相連。
3.根據權利要求I所述的用于移動通信系統信號監測裝置，其特征在于所述的反射信號檢測通道至少包含一個可變增益放大器、一個寬帶混頻器、一個中頻濾波器，可變增益放大器一端與耦合器相連，另一端依次與寬帶混頻器、中頻濾波器相連，寬帶混頻器與頻率綜合發生器相連。
4.根據權利要求I所述的用于移動通信系統信號監測裝置，其特征在于所述的同步信號提取單元只用于監測TDD信號，在監測FDD信號時，則停止工作。
5.用于移動通信系統信號的監測方法，其特征在于按以下步驟進行 a)根據內置的程序執行流程，開始監測通信制式I的信源和天饋系統工作情況； b)如果是TDD通信制式，裝置啟動同步信號檢波提取單元，耦合輸入信號，提取出TDD系統的同步信號，提供給CPU單元，如果不是TDD系統，則不需要啟動同步信號檢波提取單元; c)CPU設置頻率綜合發生器的頻率，使之產生一定的本振頻率，分別送入到輸入信號檢測通道和反射信號檢測通道的寬帶混頻器中； d)輸入信號通過耦合器進入到輸入信號檢測通道，完成信號電平調整，然后進行下變頻處理，將移動通信信號下變頻到頻率較低的中頻頻率，并通過中頻濾波器，完成濾波，濾除其他制式的信號； e)對于FDD雙工系統，CPU控制射頻開關，置I狀態，檢波單元檢測輸入信號的電平大小；置2狀態，檢波單元檢測反射信號的電平大小，并保存結果； f)對于TDD雙工系統，同步信號提取單元提供同步開關信號給CPU，控制射頻開關，置I狀態，檢波單元檢測下行鏈路工作時的輸入信號電平大小，上行鏈路工作時，開關置于空閑狀態；置2狀態，檢波單元檢測下行鏈路工作時反射信號的電平大小，上行鏈路工作時，開關置于空閑狀態，并保存結果； g)通信制式I測試完畢后，從b)開始進行通信制式2的測試，保存通信制式2的測量結果，依次按照程序設定的順序監測完所有制式信號并保存全部結果；h)按照程序預定的設置，間隔一定的時間后，監測裝置開始進入下一輪的循環測試，并保存全部測試結果，依次循環往復。·
全文摘要
本發明涉及用于移動通信系統信號監測裝置及方法，該裝置有兩個檢測通道，一個是輸入信號檢測通道，一個是反射信號檢測通道；為了提高兩個通道檢測的精度，分別對兩個通道進行了變頻處理，將每種移動通信制式的信號下變頻到固定的中頻，并進行檢波處理；該裝置還內置同步信號提取單元，提取時分雙工通信系統的同步信號，并用于控制射頻開關，保證只檢測時分雙工系統的下行鏈路；該裝置具有良好的適應性，可以檢測目前在網運行的各種制式移動信號及未來的各種制式移動信號，該裝置內置監控網管系統，能夠實時將檢測到的信息上報運營商的網管系統，幫助運營商實時監控網絡運行狀況，該裝置成本較低，適合大面積推廣，能為運營商帶來可觀的經濟效益。
文檔編號H04B17/00GK102769863SQ20121024531
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者張文珍, 趙輝, 金鋒 申請人:武漢安德瑞科技有限公司