一種接收端性能測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種接收端性能測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+的興起，無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與容量成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。據(jù)權(quán) 威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)70%發(fā)生在室內(nèi)場(chǎng)景。
[0003] 早期的室內(nèi)覆蓋采用室外向室內(nèi)輻射的方式，由室外的宏基站用大功率向室內(nèi)用 戶提供無線服務(wù)。因?yàn)樾盘?hào)由室外進(jìn)入室內(nèi)的穿透損耗、室內(nèi)墻體折射等因素，這種方式僅 能為用戶提供基礎(chǔ)的語音服務(wù)，無法為室內(nèi)提供穩(wěn)定的高速數(shù)據(jù)接入。由此引入了新的室 內(nèi)分布式覆蓋方式，通過在室內(nèi)不同位置安裝小體積天線，完成室內(nèi)環(huán)境的連續(xù)覆蓋。相比 傳統(tǒng)室外穿透的方式，室內(nèi)分布方式在室內(nèi)小區(qū)信號(hào)質(zhì)量上有明顯優(yōu)勢(shì)，可為室內(nèi)用戶提 供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但是建網(wǎng)成本上并沒有明顯降低。尤其是應(yīng)對(duì)無線局域網(wǎng)(WLAN)的挑 戰(zhàn)，數(shù)據(jù)傳輸速率存在明顯缺陷。因此在第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)第12版本(Rl2)中特別 針對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化，在室內(nèi)引入小基站。小基站位于室內(nèi)近距離為用戶服務(wù)，相比室 外穿透、室內(nèi)分布方式，小基站與用戶距離更近，可在發(fā)射功率較小的前提下，完成室內(nèi)高 速數(shù)據(jù)覆蓋。
[0004] 傳統(tǒng)的無線性能研究主要分為無線鏈路仿真和室內(nèi)性能測(cè)試。無線鏈路仿真主要 參考無線物理層協(xié)議，通過計(jì)算機(jī)模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)的物理層過程，并在其中添加經(jīng)典信道模 型，即引入無線信號(hào)傳播過程中受到的衰落影響，驗(yàn)證無線系統(tǒng)或終端的無線性能。而室內(nèi) 性能測(cè)試多采用信道模擬器儀表，置于被測(cè)終端和配合系統(tǒng)，或被測(cè)系統(tǒng)和配合終端之間， 在信道模擬器內(nèi)播放與無線鏈路仿真相同的信道模型，在發(fā)送端和接收端之間增加真實(shí)的 傳輸衰落，在室內(nèi)模擬系統(tǒng)或終端在衰落情況下數(shù)據(jù)性能。
[0005] 但是傳統(tǒng)的信道模型多針對(duì)郊區(qū)、市區(qū)等典型室外傳播環(huán)境，其中散射體較少，沒 有大量的墻體、物品遮擋，發(fā)送端與接收端之間距離較遠(yuǎn)，與室內(nèi)傳播環(huán)境差異巨大。特別 是原有信道模型被測(cè)設(shè)備多假設(shè)為靜止?fàn)顟B(tài)或微動(dòng)狀態(tài)，一定時(shí)間內(nèi)的大尺度衰落(路徑 損耗和陰影衰落)相同，這與室內(nèi)場(chǎng)景明顯不符。例如在室內(nèi)場(chǎng)景，終端從墻前移動(dòng)到墻后， 由于受到墻體遮擋的影響，無線信號(hào)可能短時(shí)間內(nèi)衰落10~20dB。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N接收端性能測(cè)試方法，以解決室內(nèi)傳播環(huán)境下測(cè)試終 端性能誤差大的問題。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種接收端性能測(cè)試方法，該方法包括：
[0009] 模型建立設(shè)備建立室內(nèi)信道模型，所述信道模型包括:室內(nèi)房屋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、小基站 在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置、終端移動(dòng)路徑，以及該終端的移動(dòng)速度；
[0010]衰落計(jì)算設(shè)備在終端以所述移動(dòng)速度沿著所述移動(dòng)路徑移動(dòng)的每一時(shí)刻，根據(jù)終 端與小基站之間的距離，終端與室內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的遮擋物的距離，以及載波頻率計(jì)算大尺 度衰落中的路徑損耗，并獲得陰影效應(yīng)，將每一時(shí)刻計(jì)算的路徑損耗和陰影效應(yīng)求和，獲得 該時(shí)刻發(fā)送端與接收端之間的大尺度衰落；
[0011] 仿真設(shè)備添加在所述信道模型下確定的大尺度衰落進(jìn)行鏈路級(jí)仿真，獲取鏈路級(jí) 仿真中的模擬接收端的吞吐量；
[0012] 當(dāng)需要在室內(nèi)進(jìn)行接收端性能測(cè)試時(shí)，在發(fā)送端和被測(cè)接收端之間接入信道模擬 器儀表，通過該信道模擬器儀表添加在所述室內(nèi)信道模型下確定的大尺度衰落，獲取被測(cè) 接收纟而的吞吐;
[0013] 比較被測(cè)接收端的吞吐量和模擬接收端的吞吐量，確定在所述室內(nèi)信道模型對(duì)應(yīng) 的室內(nèi)場(chǎng)景中被測(cè)接收端的性能。
[0014] 由上面的技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)中通過建立室內(nèi)信道模型，并計(jì)算該模型下每時(shí) 刻的大尺度衰落，在鏈路級(jí)測(cè)試以及室內(nèi)性能測(cè)試時(shí)添加所述大尺度衰落，以獲得模擬的 真實(shí)室內(nèi)環(huán)境條件下的接收端的吞吐量，以確定被測(cè)接收端的性能的高低。通過該方案能 夠提高接收端性能測(cè)試的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例中建立的室內(nèi)信道模型；
[0016] 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例中接收端性能測(cè)試方法流程示意圖；
[0017]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例中室內(nèi)接收端性能測(cè)試系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019] 本申請(qǐng)實(shí)施例中提供一種接收端性能測(cè)試方法，為實(shí)現(xiàn)該方案，需要先通過模型 建立設(shè)備建立室內(nèi)信道模型，該信道模型包括:室內(nèi)房屋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、小基站在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的 位置、終端移動(dòng)路徑，以及該終端的移動(dòng)速度。
[0020] 參見圖1，圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例中建立的室內(nèi)信道模型。圖1為建立的室內(nèi)信道模型 中室內(nèi)房屋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0021] 其中，圖1中實(shí)線代表承重墻，虛線代表非承重墻。終端的運(yùn)動(dòng)路徑，即軌跡為X-> A->B->C->D->E->D->C->B->F->G->H-> I，移動(dòng)速度設(shè)置為3km/h。其中X->A->B->C、C->B->F 為視距(LOS)場(chǎng)景，即小基站與終端之間沒有墻體遮擋;D->E->D、G->H->I為非視距(NLOS) 場(chǎng)景，即小基站與終端之間有墻體遮擋，存在穿透損耗，路徑D->E->D有1面非承重墻遮擋， 路徑G->H->I有2面非承重墻遮擋。C->D、D->C、F->G為LOS與NLOS轉(zhuǎn)化場(chǎng)景。
[0022] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例針對(duì)室內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、小基站位置(小基站位于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的中間 位置）、終端移動(dòng)路徑，以及移動(dòng)速度等的一種舉例，但不局限于此。
[0023] 在室內(nèi)信道模型建立完成后，需通過衰落計(jì)算設(shè)備計(jì)算終端在該信道模型下運(yùn)動(dòng) 時(shí)，在各時(shí)刻的路徑損耗和陰影衰落，以計(jì)算發(fā)送端和接收端之間的大尺度衰落。
[0024] 衰落計(jì)算設(shè)備在終端以所述移動(dòng)速度沿著所述移動(dòng)路徑移動(dòng)的每一時(shí)刻，根據(jù)終 端與小基站之間的距離，終端與室內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的遮擋物的距離，以及信號(hào)載波頻率計(jì)算 大尺度衰落中的路徑損耗，并獲得陰影效應(yīng)，將每一時(shí)刻計(jì)算的路徑損耗和陰影效應(yīng)求和， 獲得該時(shí)刻發(fā)送端與接收端之間的大尺度衰落。
[0025] 在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，建立信道模型的模型建立設(shè)備和計(jì)算大尺度衰落的衰落計(jì)算設(shè)備 可以是一個(gè)設(shè)備，也可以是不同設(shè)備。
[0026] 在進(jìn)行路徑損耗計(jì)算時(shí)，分兩種情況，一種情況是在時(shí)刻t終端所在位置距離遮擋 物，即墻體的距離不小于預(yù)設(shè)值，根據(jù)終端與小基站之間的距離，終端與室內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的 遮擋物的距離，以及信號(hào)載波頻率計(jì)算大尺度衰落中的路徑損耗，具體計(jì)算方式如下：
[0027] 路徑損耗
其中，fc為載波頻率，X表示穿透遮擋 物的損耗，在1^場(chǎng)景下，€[ = 11.49、0 = 53.05、丫=20，在103場(chǎng)景下，€[ = 17.22、0 = 48.21、 y =20;dt為時(shí)刻t小基站和終端的距尚；
[0028] NLOS場(chǎng)景下，當(dāng)遮擋物為承重墻時(shí)，X= 12dB，當(dāng)遮擋物為非承重墻時(shí)，X = 5dB，L0S 場(chǎng)景下，即不存在遮擋物時(shí)，X = OdB。
[0029] 其中，在LOS場(chǎng)景下，以及NLOS場(chǎng)景下α、β、γ、X的值，通過室內(nèi)實(shí)際測(cè)量，并通過數(shù) 學(xué)最小2乘法擬合獲得。
[0030] 另外一種情況是在時(shí)刻t終端所在位置距離遮擋物，即墻體的具體小于預(yù)設(shè)值，此 時(shí)處于LOS和NLOS轉(zhuǎn)化場(chǎng)景，為了保證路徑損耗沒有瞬時(shí)突變，采用線性插值方式獲得LOS 與NLOS轉(zhuǎn)化場(chǎng)景的路徑損耗。以終端從C點(diǎn)移動(dòng)到D點(diǎn)為例，C點(diǎn)和D點(diǎn)到遮擋物的距離均為 預(yù)設(shè)值，如lm。終端運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)刻為t c，運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的時(shí)刻為tD，則C點(diǎn)與D點(diǎn)之間任意時(shí)刻 t(tc〈t〈tD)，路徑損耗為
其中，tc和tD為終端移動(dòng)到與同一 遮擋物距離為預(yù)設(shè)值時(shí)的時(shí)刻，為時(shí)刻tD時(shí)的路徑損耗，為時(shí)刻^時(shí)的路徑損耗。
[0031] 衰落計(jì)算設(shè)備還需確定在終端在運(yùn)動(dòng)路徑上運(yùn)動(dòng)到任一位置，即在任一時(shí)刻，大 尺度衰落中的陰影衰落〇t，陰影衰落^服從均值為0,標(biāo)準(zhǔn)差為3.35的對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
[0032] 參見圖2,圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例中接收端性能測(cè)試方法流程示意圖。具體步驟為：
[0033] 步驟201，仿真設(shè)備添加在建立的信道模型下確定的大尺度衰落進(jìn)行鏈路級(jí)仿真， 獲取鏈路級(jí)仿真中的模擬接收端的吞吐量。
[0034] 在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，當(dāng)需要測(cè)試小基站的性能時(shí)，模擬小基站作為模擬接收端，模擬終 端作為模擬發(fā)送端；當(dāng)需要測(cè)試終端的性能時(shí)，模擬小基站作為模擬發(fā)送端，模擬終端作為 模擬接收端。
[0035] 這里稱呼為模擬接收端和模擬發(fā)送端是為了同實(shí)際測(cè)量時(shí)的被測(cè)接收端和發(fā)送 端相區(qū)別。
[0036] 本步驟在實(shí)現(xiàn)時(shí)，具體過程如下：
[0037] 在時(shí)刻t模擬發(fā)送端發(fā)送信號(hào)的功率為PTX,t，在時(shí)刻t發(fā)送的信號(hào)上添加在建立的 信道模型下確定的大尺度衰落后，時(shí)刻t模擬接收端接收信號(hào)的功率P RX, t = PTX, t-PLt-〇t;
[0038] 在模擬接收端添加噪聲功率為PRX,t-St的高斯白噪聲，通過N次鏈路級(jí)仿真，確定鏈 路級(jí)仿真中的模擬接收端的平均吞吐量作為模擬接收端的吞吐量，其中，S t為時(shí)刻t時(shí)的預(yù) 設(shè)信噪比，〇t為時(shí)刻t時(shí)的陰影衰落;N為大于1的整數(shù)。
[0039] 這里為了更準(zhǔn)確測(cè)量出鏈路級(jí)仿真條件下模擬接收端的吞吐量，鏈路仿真通過多 次遍歷終端在移動(dòng)路徑下的信道變化，