專利名稱：一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
基站天線是無線移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到移動通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和服務(wù)質(zhì)量。目前對于基站天線姿態(tài)信息以及小區(qū)性能參數(shù)的采集主要是通過以下方式進(jìn)行獲取
下傾角使用坡度儀、電子下傾儀等測量工具進(jìn)行爬塔進(jìn)行表貼式測量；方向角通過工程人員站在天線覆蓋方向位置采用羅盤進(jìn)行測量；小區(qū)性能參數(shù)信息由測試人員通過測試手機(jī)在本小區(qū)來獲取。正是由于在無線移動通信網(wǎng)絡(luò)中，基站天線容易受到大風(fēng)和暴雨等自然天氣狀況的影響，以及人為施工等各種原因引起的基站天線姿態(tài)(下傾角、方位角和翻滾角等)的實(shí)際數(shù)值與規(guī)劃設(shè)計(jì)值不相符。易造成信息登記不準(zhǔn)確，導(dǎo)致基站的實(shí)際覆蓋與規(guī)劃不相符， 引起基站覆蓋范圍不合理，或同頻及鄰頻干擾，切換關(guān)系混亂，使得移動通信質(zhì)量下降；并引發(fā)大量投訴，極大地影響了客戶感知度及對運(yùn)營商品牌的信任度。而網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要指標(biāo)力爭做到網(wǎng)絡(luò)的無縫隙覆蓋至少達(dá)到90%，覆蓋區(qū)無盲區(qū)。 同時保證照射區(qū)內(nèi)低電平，減少干擾；降低掉話率，提高切換成功率。這些都與天線的優(yōu)化密切相關(guān)，包括天線的規(guī)劃及選型、天線參數(shù)的優(yōu)化及頻繁調(diào)整、天線維護(hù)及故障發(fā)現(xiàn)，天線覆蓋等等。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中根據(jù)實(shí)際情況對其進(jìn)行合理的調(diào)整，對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的成功起著至關(guān)重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上所述的不足和缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，對基站天線性能進(jìn)行全自動遠(yuǎn)程監(jiān)測。本發(fā)明采用的技術(shù)方案可以描述為
一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，包括安裝有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)的服務(wù)器以及與所述服務(wù)器通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)相互通信并固定在基站天線背面的主機(jī)， 其中所述主機(jī)含有微控制器和供電的電源模塊，所述微控制器還連接有采集基站天線姿態(tài)信息的傳感器，獲取天線定位信息的GPS模塊以及獲取小區(qū)性能參數(shù)信息的手機(jī)模塊。所述主機(jī)將收集的天線姿態(tài)信息、天線定位信息以及小區(qū)性能參數(shù)信息通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器，并通過所述服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以完成整個基站天線性能的監(jiān)測。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述主機(jī)連接有一臺或多臺同樣是固定在基站天線背面的分機(jī)，所述分機(jī)含有微控制器和供電的電源模塊，所述微控制器還連接有采集基站天線姿態(tài)信息的傳感器，獲取定位信息的GPS模塊以及獲取小區(qū)性能參數(shù)信息的手機(jī)模
3塊。所述主機(jī)收集所有分機(jī)所采集的天線姿態(tài)信息、天線定位信息以及小區(qū)性能參數(shù)信息， 并通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述主機(jī)與分機(jī)之間通過RS485接口進(jìn)行通信。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述傳感器包括用于測量天線方向角信息的三維磁阻傳感器以及用于測量天線的下傾角和翻滾角的重力加速度傳感器，所述傳感器還包括有將所述磁阻傳感器和重力加速度傳感器所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述主機(jī)還包括內(nèi)建在其手機(jī)模塊中的GPRS/SMS 模塊，以與服務(wù)器通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，如果微控制器獲取的傳感器的參數(shù)不斷變化，而且微控制器通過記錄參數(shù)的變化判斷出主機(jī)或者分機(jī)處于順時針持續(xù)旋轉(zhuǎn)過程，則對傳感器進(jìn)行硬磁干擾校準(zhǔn)。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，在整個硬磁干擾校準(zhǔn)過程中，主機(jī)或分機(jī)必須按順時針方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)360°以上。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述微控制器采用16位嵌入式微控制處理芯片。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明提供了一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，通過本裝置的使用，將帶來如下的好處
1.本產(chǎn)品集成了磁阻傳感器和加速度計(jì)來實(shí)時感知天線姿態(tài)信息的變化，并采用相關(guān)算法對于采集角度進(jìn)行實(shí)時校正和偏移補(bǔ)償，保證了測量數(shù)據(jù)的精度并且避免了人為誤差，對于天線性能分析提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)；
2.本產(chǎn)品安裝于基站天線背面，通過GPRS/SMS模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸， 可進(jìn)行大面積基站天線監(jiān)測，不需安排測試人員進(jìn)行現(xiàn)場測量，避免了人為測量誤差，大大提高了測量精度；
3.本產(chǎn)品通過手機(jī)(SIM卡)模塊及GPS模塊來獲取小區(qū)性能參數(shù)信息和獲取定位信息，可作為工作人員對于路測數(shù)據(jù)采集分析的有力參考，同時減少了日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試項(xiàng)目的工作量與人力物力的成本投入。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中的傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明中主機(jī)的處理流程圖； 圖4為本發(fā)明中分機(jī)的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提出了一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，借鑒磁阻傳感器在航海航空領(lǐng)域的導(dǎo)航系統(tǒng)中的成熟技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中對于天線姿態(tài)測量的問題研究，提出了本項(xiàng)目產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)思路。基于此思路，本產(chǎn)品包括安裝有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)的服務(wù)器1以及與所述服務(wù)器1相互通信并固定在基站天線背面的主機(jī)2，其中主機(jī)2連接有一臺或者多臺同樣是固定在基站天線背面的分機(jī)3。所述主機(jī)2和分機(jī)3均包括有微控制器41和供電的電源模塊42，所述微控制器41還連接有采集基站天線姿態(tài)信息的傳感器43，獲取定位信息的GPS模塊44以及獲取小區(qū)性能參數(shù)信息的手機(jī)模塊45。如圖1所示，本產(chǎn)品主要應(yīng)用于整個移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線基站子系統(tǒng)的天線部分，通過外設(shè)硬件傳感器43實(shí)時感知天線姿態(tài)信息，同時監(jiān)測小區(qū)狀態(tài)信息，將采集信息借助于公共無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給安裝在服務(wù)器1上的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)，此網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)根據(jù)接收到的天線性能參數(shù)結(jié)合知識庫進(jìn)行歸類，統(tǒng)計(jì)，推理，判斷，最后提出最優(yōu)解決方案，以用戶界面形式呈現(xiàn)給工作人員。其中基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸采用GPRS/SMS通信方式，實(shí)現(xiàn)各省市移動工程人員對在運(yùn)行基站天線系統(tǒng)性能的遠(yuǎn)程監(jiān)測。隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)管理中心的網(wǎng)優(yōu)專家系統(tǒng)服務(wù)軟件以及手持終端查詢基站天線系統(tǒng)性能。其中，微控制器41采用低功耗嵌入式微處理芯片作為核心處理裝置，在本實(shí)施例中其采用16位的嵌入式微控制處理芯片發(fā)配所有操作指令和進(jìn)行信號處理和算法計(jì)算。如圖2所示，本產(chǎn)品中的傳感器43包括用于測量天線方向角信息的三維磁阻傳感器431，用于測量天線的下傾角和翻滾角的重力加速度傳感器432，以及將所述磁阻傳感器 431和重力加速度傳感器432所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至微控制器41的模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊433。為了提高方向角精度，本產(chǎn)品通過選用三維磁阻傳感器431來測量地球磁場在水平坐標(biāo)系下的三個分量，同時通過選用和重力加速度傳感器432取得俯仰角和翻滾角來進(jìn)行傾角補(bǔ)償計(jì)算，達(dá)到提高方向角精度的目的。所述兩個傳感器將采集信息經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊433的模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給微控制器41來進(jìn)行信號處理和算法計(jì)算得出三個角度信息。GPS模塊44用來采集基站天線的定位信息，主要包括經(jīng)緯度和天線掛高信息。地磁北極和地理北極在地球表面的大部分地區(qū)都存在一定的偏差，需通過經(jīng)緯度信息來查找當(dāng)前位置的磁偏角，然后對方向角的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行磁偏角修正來得到真正的地理方向角。 天線的掛高信息直接影響著天線的覆蓋。手機(jī)模塊45用來檢測本小區(qū)及鄰小區(qū)性能參數(shù)信息。本產(chǎn)品通過手機(jī)模塊45中的SIM卡來檢測本小區(qū)以及鄰小區(qū)的性能參數(shù)信息，包括RSSI (接收信號強(qiáng)度)，PLMN (PLMN ID號)，BCC (基站色碼)，Chann (BCCH載波的ARFCN (絕對頻率信道個數(shù)))，Cl (基站小區(qū)選擇系數(shù))，C2 (基站小區(qū)重選系數(shù))等等。本發(fā)明所提出的監(jiān)測裝置由主機(jī)2和分機(jī)3組成，主機(jī)2和分機(jī)3的區(qū)別在于主機(jī) 2所含有的手機(jī)模塊45中配有實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)腉PRS/SMS模塊46， 而分機(jī)3中的手機(jī)模塊45只配有SIM卡模塊。主機(jī)2收集完所有天線的數(shù)據(jù)之后，利用GPRS/SMS模塊46將所有信息按照相關(guān)協(xié)議進(jìn)行封裝，利用現(xiàn)有的公用無線通信網(wǎng)絡(luò)采用GPRS或SMS方式將其發(fā)送回給服務(wù)器1 上的后臺網(wǎng)優(yōu)專家服務(wù)系統(tǒng)軟件，專家系統(tǒng)將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，歸類，存儲，然后對其分析，推理。對于故障天線及小區(qū)進(jìn)行告警，并提供解決方案，從而完成天線整體性能檢測的目的。電源模塊42主要是為了給各個模塊和芯片提供可靠的電源供給來保證他們的正常運(yùn)行，可靠工作。一個主機(jī)2最多可攜帶8個分機(jī)3，主機(jī)2與分機(jī)3之間通過RS485接口通信，并可根據(jù)監(jiān)測基站上的具體天線數(shù)目來決定分機(jī)3的個數(shù)。主機(jī)2或者分機(jī)3分別安裝于天線背面來采集各個天線的當(dāng)前姿態(tài)信息以及小區(qū)性能參數(shù)，并將所有分機(jī)3的數(shù)據(jù)傳輸給主機(jī)2，再統(tǒng)一傳輸至服務(wù)器1。以下分別從主機(jī)2和分機(jī)3的處理流程來分析本發(fā)明的工作流程
如圖3所示，主機(jī)微控制器通過四個進(jìn)程管理整個系統(tǒng)手機(jī)模塊控制進(jìn)程，GPS信息讀取進(jìn)程，天線參數(shù)測量進(jìn)程和主分機(jī)通信進(jìn)程，其中
手機(jī)模塊控制進(jìn)程負(fù)責(zé)與安裝在服務(wù)器1上的后臺軟件進(jìn)行信息交互，向上報(bào)告主機(jī) 2和分機(jī)3所取得的天線姿態(tài)信息、GPS信息，以及主機(jī)2和分機(jī)3所處小區(qū)的性能參數(shù)信肩、οGPS信息讀取進(jìn)程負(fù)責(zé)從GPS模塊44獲取GPS定位信息，包含經(jīng)緯度信息和高度。天線參數(shù)測量進(jìn)程負(fù)責(zé)天線姿態(tài)角(方向角，傾斜角、翻滾角)的測量和硬磁干擾校準(zhǔn)。微控制器41預(yù)先設(shè)定好的周期時間獲取一次傳感器43的天線參數(shù)，微控制器41通過這些參數(shù)及校準(zhǔn)因子計(jì)算出天線方向角，傾斜角和翻滾角。主分機(jī)通信進(jìn)程負(fù)責(zé)主機(jī)2與分機(jī)3之間的RS485通信。系統(tǒng)上電時，主機(jī)2必須首先知道下面分機(jī)3配置信息(分機(jī)數(shù)量，每個分機(jī)的地址)。主機(jī)2首先發(fā)送廣播信息， 分機(jī)3收到此廣播信息后，依次向主機(jī)2報(bào)告本機(jī)地址。主機(jī)2將分機(jī)3配置信息記錄下來，之后主機(jī)2每隔1秒鐘根據(jù)配置信息依次向分機(jī)3索取分機(jī)天線姿態(tài)角信息以及分機(jī)所處小區(qū)的性能參數(shù)信息。類似地，如圖4所示，分機(jī)3的微控制器41通過三個進(jìn)程管理系統(tǒng)天線參數(shù)測量進(jìn)程，主分機(jī)通信進(jìn)程，手機(jī)模塊控制進(jìn)程
天線參數(shù)測量進(jìn)程與主機(jī)天線參數(shù)測量進(jìn)程相同。在分機(jī)3的主分機(jī)通信進(jìn)程中，分機(jī)3只能被動應(yīng)答主機(jī)2的請求，收到廣播信息后向主機(jī)2報(bào)告本機(jī)地址信息。每隔1秒鐘根據(jù)主機(jī)2請求，向主機(jī)2報(bào)告分機(jī)天線姿態(tài)角信息，以及分機(jī)所處小區(qū)的性能參數(shù)信息。手機(jī)模塊控制進(jìn)程負(fù)責(zé)讀取分機(jī)所處小區(qū)性能參數(shù)。這樣，通過本發(fā)明的使用，將帶來如下的好處
1.本產(chǎn)品集成了磁阻傳感器和加速度計(jì)來實(shí)時感知天線姿態(tài)信息的變化，并采用相關(guān)算法對于采集角度進(jìn)行實(shí)時校正和偏移補(bǔ)償，保證了測量數(shù)據(jù)的精度并且避免了人為誤差，對于天線性能分析提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)；
2.本產(chǎn)品安裝于基站天線背面，通過GPRS/SMS模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸， 可進(jìn)行大面積基站天線監(jiān)測，不需安排測試人員進(jìn)行現(xiàn)場測量，避免了人為測量誤差，大大提高了測量精度；
3.本產(chǎn)品通過手機(jī)(SIM卡)模塊及GPS模塊來獲取小區(qū)性能參數(shù)信息和獲取定位信息，可作為工作人員對于路測數(shù)據(jù)采集分析的有力參考，同時減少了日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試項(xiàng)目的工作量與人力物力的成本投入。以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，只要是以基本相同的手段實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于其包括安裝有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)的服務(wù)器(1)以及與所述服務(wù)器(1)通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)相互通信并固定在基站天線背面的主機(jī)(2 )，所述主機(jī)(2 )含有微控制器(41)和供電的電源模塊(42 )，所述微控制器(41)還連接有采集基站天線姿態(tài)信息的傳感器(43)，獲取天線定位信息的GPS 模塊(44)以及獲取小區(qū)性能參數(shù)信息的手機(jī)模塊(45);所述主機(jī)(2)將收集的天線姿態(tài)信息、天線定位信息以及小區(qū)性能參數(shù)信息通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器(1)，并通過所述服務(wù)器(1)上的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以完成整個基站天線性能的監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于所述主機(jī)(2)連接有一臺或多臺同樣是固定在基站天線背面的分機(jī)(3)，所述分機(jī)(3)含有微控制器(41)和供電的電源模塊(42)，所述微控制器(41)還連接有采集基站天線姿態(tài)信息的傳感器(43)，獲取定位信息的GPS模塊(44)以及獲取小區(qū)性能參數(shù)信息的手機(jī)模塊 (45);所述主機(jī)(2)收集所有分機(jī)(3)所采集的天線姿態(tài)信息、天線定位信息以及小區(qū)性能參數(shù)信息，并通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于所述主機(jī)(2)與分機(jī)(3)之間通過RS485接口進(jìn)行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于 所述傳感器(43)包括用于測量天線方向角信息的三維磁阻傳感器(431)以及用于測量天線的下傾角和翻滾角的重力加速度傳感器(432)，所述傳感器(43)還包括有將所述磁阻傳感器(431)和重力加速度傳感器(432)所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至微控制器 (41)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊(433)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于所述主機(jī)(2 )還包括內(nèi)建在其手機(jī)模塊(45 )中的GPRS/SMS模塊(46 )，以與服務(wù)器(1)通過公用無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于 如果微控制器(41)獲取的傳感器(43)的參數(shù)不斷變化，而且微控制器(41)通過記錄參數(shù)的變化判斷出主機(jī)(2)或者分機(jī)(3)處于順時針持續(xù)旋轉(zhuǎn)過程，則對傳感器(43)進(jìn)行硬磁干擾校準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于在整個硬磁干擾校準(zhǔn)過程中，主機(jī)(2)或分機(jī)(3)必須按順時針方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)360°以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其特征在于 所述微控制器(41)采用16位嵌入式微處理芯片。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種無線網(wǎng)絡(luò)通信基站天線性能監(jiān)測裝置，其包括安裝有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化專家服務(wù)軟件系統(tǒng)的服務(wù)器以及與服務(wù)器相互通信并固定在基站天線背面的主機(jī)，主機(jī)連接有一臺或者多臺同樣是固定在基站天線背面的分機(jī)，其中主機(jī)和分機(jī)均包括有微控制器，此微控制器還連接有采集基站天線姿態(tài)信息的傳感器，獲取定位信息的GPS模塊以及獲取小區(qū)性能參數(shù)信息的手機(jī)模塊。本產(chǎn)品可進(jìn)行大面積基站天線監(jiān)測，不需安排測試人員進(jìn)行現(xiàn)場測量，保證了測量數(shù)據(jù)的精度并且避免了人為誤差，所采集姿態(tài)信息和小區(qū)性能參數(shù)信息對于天線性能的準(zhǔn)確分析和評估提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，大大減少了日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試項(xiàng)目的工作量與人力物力的成本投入。
文檔編號H04W24/02GK102238589SQ20111018439
公開日2011年11月9日 申請日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者李同柱, 李燁, 歐陽劍 申請人:珠海世紀(jì)鼎利通信科技股份有限公司