一種封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種封閉空間無線信號衰減性能測 試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著多媒體業(yè)務(wù)的增加和無線自組網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)發(fā)展迅速， 可移動高帶寬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在日常生活中應(yīng)用日趨豐富。封閉空間內(nèi)的無線寬帶移動通信系統(tǒng) 需要實(shí)現(xiàn)高速、高負(fù)荷上行傳輸信號，同時(shí)下行傳輸服務(wù)。因此對于無線網(wǎng)絡(luò)的各方面性能 有較高的要求，通信網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣也是評價(jià)送個(gè)系統(tǒng)好壞的關(guān)鍵因素。
[0003] 隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展不斷完善，測試網(wǎng)絡(luò)性能的方法也多種多樣，一般系統(tǒng) 性能測試包括實(shí)驗(yàn)室測試、小規(guī)模外場測試和實(shí)際環(huán)境應(yīng)用中測試等。封閉空間環(huán)境下的 無線通信網(wǎng)絡(luò)信號衰減是反映網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素，對于網(wǎng)絡(luò)衰減性能測試目前比較多的 是實(shí)驗(yàn)室測試，而不能對系統(tǒng)進(jìn)行良好的實(shí)際測試，故對于改進(jìn)系統(tǒng)性能具有局限性。對于 評估封閉空間內(nèi)不同地形、結(jié)構(gòu)等環(huán)境條件下，無線信號的衰減情況存在一定的難度。因此 能夠設(shè)計(jì)一種封閉空間信號衰減性能測試系統(tǒng)和方法至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種封閉空間無線信號衰 減性能測試系統(tǒng)及方法，能夠在封閉空間內(nèi)不同地形、結(jié)構(gòu)等環(huán)境條件下進(jìn)行實(shí)際網(wǎng)絡(luò)信 號衰減的性能測試，為封閉空間無線寬帶移動通信系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、技術(shù)開發(fā)、系統(tǒng)方案 設(shè)計(jì)提供可資借鑒的依據(jù)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種封閉空間無線信號衰減性能測 試系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括信號發(fā)生器、第一天線、第一饋線和第一支 撐架，所述信號發(fā)生器通過第一饋線與第一天線相連，所述第一天線水平放置在所述第一 支撐架上；所述接收端包括頻譜儀、第二天線、第二饋線和第二支撐架，所述頻譜儀通過所 述第二饋線與所述第二天線相連，所述第二天線水平放置在所述第二支撐架上，其中，所述 發(fā)射端的第一天線與所述接收端的第二天線相對放置。
[0006] 根據(jù)上述的封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)，其中：所述發(fā)射端與所述接收 端的架設(shè)點(diǎn)均位于封閉空間地面縱向中軸線處，且所述發(fā)射端的第一天線和所述接收端的 第二天線位于封閉空間的1/2高度處。
[0007] 根據(jù)上述的封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)，其中：所述發(fā)射端的第一天線 和所述接收端的第二天線采用卿趴天線。
[0008] 根據(jù)上述的封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)，其中：所述第一饋線的長度為 所述信號發(fā)生器到所述第一天線的最短距離；所述第二饋線的長度為所述頻譜儀到所述第 二天線的最短距離。
[0009] 同時(shí)，本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述任一所述的封閉空間無線信號衰減性能測試系 統(tǒng)的測試方法，其中所述封閉空間為直線段式，包括W下步驟：
[0010] 步驟S11、在封閉空間一端沿縱向上隨機(jī)選定長度為m的直線段作為一個(gè)測試標(biāo) 準(zhǔn)距離；
[0011] 步驟S12、將發(fā)射端設(shè)置在所選定直線段的起點(diǎn)，并調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻點(diǎn)和初始 信號強(qiáng)度P。；
[0012] 步驟S13、將接收端設(shè)置在所選定直線段上距離發(fā)射端m/n處，并調(diào)節(jié)頻譜儀的中 必頻點(diǎn)和頻寬，其中，頻譜儀的中必頻點(diǎn)與信號發(fā)生器的頻點(diǎn)相同，n為自然數(shù)；
[0013] 步驟S14、記錄接收端的頻譜儀所接收到的信號強(qiáng)度Pi,距離記為di = m/n ;
[0014] 步驟S15、W此類推，將接收端移動到在距離基準(zhǔn)點(diǎn)2m/n、3m/n……m分別進(jìn)行測 試,得到不問的f曰號強(qiáng)度口2、f*3......P。和距貿(mào)dz、(I3......d。；
[0015] 步驟S16、W所選定直線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，在封閉空間縱向上重新選定長度為m的 直線段，并重復(fù)上述步驟S12至步驟S15,直到測試范圍覆蓋整個(gè)封閉空間的縱向；
[0016] 步驟S17、將得到的測試數(shù)據(jù)帶入封閉空間內(nèi)直線段距離和信號衰減的函數(shù)
中，并利用最小二乘法對此公式進(jìn)行計(jì)算，得到A和b的值，其中Py為接收端離 直線段起點(diǎn)為屯時(shí)接收端接收到的信號強(qiáng)度，A為衰減系數(shù)，b為衰減指數(shù)，至此便得到封 閉空間無線信號強(qiáng)度衰減公式。
[0017] 根據(jù)上述的封閉空間無線信號衰減性能測試方法，其中：所選定直線段位于封閉 空間地面縱向中軸線處。
[0018] 另外，本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述任一所述的封閉空間無線信號衰減性能測試系 統(tǒng)的測試方法，其中所述封閉空間為拐彎段式，包括W下步驟：
[0019] 步驟S21、在封閉空間一端沿縱向上隨機(jī)選定長度為m的拐彎段作為一個(gè)測試標(biāo) 準(zhǔn)距離；
[0020] 步驟S22、將發(fā)射端設(shè)置在所選定拐彎段的起點(diǎn)，并調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻點(diǎn)和初始 信號強(qiáng)度P。；
[0021] 步驟S23、將接收端設(shè)置在所選定直線段上距離發(fā)射端m/n處，并調(diào)節(jié)頻譜儀的中 必頻點(diǎn)和頻寬，其中，頻譜儀的中必頻點(diǎn)與信號發(fā)生器的頻點(diǎn)相同，n為自然數(shù)；觀察頻譜 儀接收到的信號強(qiáng)度是否與當(dāng)前距離m/n下的參考信號強(qiáng)度相同，若不同則移動接收端天 線的位置，直至頻譜儀接收到的信號強(qiáng)度與當(dāng)前距離m/n下的參考信號強(qiáng)度Pi相同，并且 記錄此時(shí)發(fā)射端與接收端間的距離Si,其中，當(dāng)前距離下的參考信號強(qiáng)度是指同樣的發(fā)射 端和接收端在直線段中相隔當(dāng)前距離時(shí)頻譜儀接收到的信號強(qiáng)度；
[0022] 步驟S24、繼續(xù)移動接收端，直到頻譜儀接收到的信號強(qiáng)度與距離為2m/n、3m/ n、….m時(shí)的參考信號強(qiáng)度P2、P3……P。相同，并記錄此時(shí)發(fā)射端與接收端間的距離S2、 S3、......Sn ;
[0023] 步驟S25、W所選定拐彎段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，在封閉空間縱向上重新選定長度為m的 拐彎段，并重復(fù)上述步驟S22至步驟S24,直到測試范圍覆蓋整個(gè)封閉空間的縱向；
[0024] 步驟S26、將測試數(shù)據(jù)帶入封閉空間拐彎段距離和信號衰減的函數(shù)^
并利用最小二乘法對公式進(jìn)行計(jì)算，得到C和e的值，其中Py是接收端離拐彎段起點(diǎn)為Sy 時(shí)接收端接收到的信號強(qiáng)度，C為衰減系數(shù)，e為衰減指數(shù)，至此便得到封閉空間無線信號 強(qiáng)度衰減公式。
[0025] 根據(jù)上述的封閉空間無線信號衰減性能測試方法，其中：所選定拐彎段位于封閉 空間地面縱向中軸線處。
[0026] 如上所述，本發(fā)明的封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)及方法，具有W下有益 效果：
[0027] (1)采取雙天線對射方法進(jìn)行測試，檢測準(zhǔn)確度更高；
[0028] (2)將封閉空間分為直線段和拐彎段分別進(jìn)行測試，并且W直線段作為衡量標(biāo)準(zhǔn)， 使得不同地形的測試具有同一標(biāo)準(zhǔn)，測試結(jié)果更加準(zhǔn)確；
[0029] (3)采取最小二乘法對模型進(jìn)行處理，相比其他算法準(zhǔn)確度更高。
【附圖說明】
[0030] 圖1顯示為本發(fā)明的封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2顯示為本發(fā)明的直線段封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3顯示為本發(fā)明的拐彎段封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 元件標(biāo)號說明
[0034] 1信號發(fā)生器
[0035] 2支撐架
[003引 3饋線
[0037] 4 天線
[0038] 5頻譜儀
[0039] 6支撐架
[0040] 7 饋線
[00川 8天線
【具體實(shí)施方式】
[0042] W下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可W通過另外不同的具體實(shí) 施方式加 W實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可W基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0043] 需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅W示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想， 遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪 制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可 能更為復(fù)雜。
[0044] 如圖1所示，本發(fā)明的封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收 端。發(fā)射端包括信號發(fā)生器1、支撐架2、饋線3和天線4,信號發(fā)生器1通過饋線3與天線 4相連，天線4水平放置在支撐架2上。接收端包括頻譜儀5、支撐架6、饋線7和天線8,頻 譜儀5通過饋線7與天線8相連，天線8水平放置在支撐架6上。其中，發(fā)射端的天線4與 接收端的天線8相對放置。
[0045] 優(yōu)選地，本發(fā)明的封閉空間無線信號衰減性能測試系統(tǒng)還包括電源（圖中未示 出），用于為發(fā)射端和接收端供電。其中，該電源可W為同一電源模塊，同時(shí)為發(fā)射端和接收 端供電；也可W兩個(gè)獨(dú)立的電源模塊，分別為發(fā)射端和接收端供電。其中，電源可采用封閉 空間內(nèi)部220V/AC供電。
[0046] 優(yōu)選地，發(fā)射端與接收端的架設(shè)點(diǎn)均位于封閉空間地面縱向中軸線處，且發(fā)射端 的天線和接收端的天線位于封閉空間的1/2高度處。
[0047] 優(yōu)選地，發(fā)射端的天線和接收端的天線可采用卿趴天線。饋線的長度為信號發(fā)生 器/頻譜儀到天線的最短距離。若饋線長度過長，則會帶來不必要的信號衰減和干擾，給后 續(xù)信號處理增加復(fù)雜度。
[0048] 需要說明的是，本發(fā)明所指的封閉空間是指在縱向不斷延伸，且任意處縱向截面 相同或基本相同的封閉空間。
[0049] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，封閉空間為地鐵隧道。在地鐵隧道無線信號的衰 減性能測試系統(tǒng)中，發(fā)射端包括N9030A PXA信號發(fā)生器1臺、皿-70HA10雙角卿趴天線1 個(gè)、2米饋線一根、便攜式專業(yè)H角架1個(gè)、220V插座1個(gè)和供電系統(tǒng)；接收端包括頻譜儀1 臺、皿-70HA10雙角卿趴天線1個(gè)、2米饋線一根、便攜式專業(yè)H角架1個(gè)、220V插座1個(gè)和 供電系統(tǒng)。其中，發(fā)射端中信號發(fā)生器與卿趴天線通過饋線相連。卿趴天線架設(shè)于H腳架， 離地距離為2米，卿趴天線呈水平放置，供電系統(tǒng)為上述設(shè)備供電。接收端中頻譜儀與卿趴 天線通過饋線相連。接收端的卿趴天線同樣架設(shè)于H腳架上，離地距離2米，與發(fā)射端的卿 趴天線相對水平放置，供電系統(tǒng)為上述系統(tǒng)供電。需要說明的是，由于地鐵隧道的高度通常 為4-5米，故將天線的高度設(shè)置為2米，饋線的長度為也為2米。當(dāng)采用H腳架作為支撐架 時(shí)，可根據(jù)封閉空間的實(shí)際高度來調(diào)節(jié)發(fā)射端和接收端天線的高度。
[0050] 如圖2所示，本發(fā)明的直線段封閉空間無線信號衰減性能測試方法采用雙天線對 射方式進(jìn)行測試，具體包括W下步驟：