用于窄带物联网的信号测试的设备和方法与流程

本公开涉及信号测试领域和物联网领域，特别地，涉及用于窄带物联网(narrowbandinternetofthings,nb-iot)中的信号测试的设备和方法。

背景技术：

移动通信正在经历从人与人的连接和为人服务向人与物/物与物的连接和为物服务的演变，万物互联成为未来的必然趋势。基于蜂窝网络的窄带互联网作为万物互联网的一个重要分支，可以构建于蜂窝网络，并且直接部署于gsm网络、umts网络或lte网络等。窄带物联网的带宽消耗较低，大约为18mhz，表1详细列出了包括中国电信、中国联通和中国移动在内的移动运营商的关于窄带物联网的频段分配：

表1.移动运营商的窄带物联网的频段分配

与传统移动蜂窝网络相比，窄带物联网具有以下特点：(1)覆盖范围广：在相同的频段情况下，窄带物联网能够比现有的蜂窝网络的信号增益提高大约20db，相当于将信号的传输覆盖范围扩大了大约100倍，因此能够实现改善的室内覆盖；(2)终端设备功耗低：窄带物联网的终端模块的芯片功耗低、功放效率高并且发送/接收时间较短，因此待机时间很长，在极端条件下甚至可以待机十年之久；(3)连接支撑能力强：窄带物联网在单位面积里相较于传统网络能够支持更多的终端连接数量，例如，在每个小区中可以支持高达五万至十万个连接，同时窄带互联网具有低延时敏感度和优化的网络架构；(4)模块成本低：窄带物联网中的简化射频硬件和简化协议均可以降低成本，作为示例，一些企业预期的单个连接模块甚至不超过五美元。

基于以上众多优点，窄带物联网当之无愧地成为全球范围内的一项新兴技术，有潜力广泛应用于远程抄表、智能泊车、智能家居、资产跟踪、智慧农业等方面。各类企业、科研机构和组织等将大量人力物力投入到了窄带物联网的研究和标准推进中，各类标准、芯片、网络、以及商用产品和市场都在逐步走向成熟。

就目前而言，在某些商务建筑物、地下室等场景中可能经常出现窄带物联网的信号差或者断网等问题，需要对这些地点的窄带物联网信号进行实时地检测。然而，窄带物联网当前在信号测试方面几乎处于空白阶段，缺少对窄带物联网的网络部署决策的指导作用。因此，需要一种有效可靠的电子设备和方法，以使得能够在任何地点实时地测试该位置的窄带物联网信号来获得准确的信号测试结果。

技术实现要素：

本公开提供了新颖的用于窄带物联网的信号测试的设备和方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于窄带物联网(nb-iot)的信号测试的设备，包括：nb-iot收发模块；和嵌入式模块，该嵌入式模块耦接至nb-iot收发模块，其中：嵌入式模块对nb-iot收发模块进行控制，以使其通过与基站设备进行测试信号的发送和接收来实时地获得测试信号的参数，nb-iot收发模块将测试信号的参数返回给嵌入式模块，嵌入式模块对测试信号的参数进行处理以获得信号测试结果。该设备中还包括：供电模块，耦接至嵌入式模块；显示模块，耦接至嵌入式模块，并且从嵌入式模块接收信号测试结果并显示该信号测试结果；nb-iotsim卡，用于接入nb-iot专用网络；和天线，耦接至nb-iot收发模块。在该设备中，嵌入式模块对nb-iot收发模块进行控制包括：嵌入式模块向nb-iot收发模块发送at指令以指示其发送和接收测试信号。应当认识到的是，测试信号的参数包括以下中的一个或多个：测试信号的接收信号强度指示(rssi)、参考信号接收质量(rsrq)、参考信号接收功率(rsrp)、信噪比(snr)和信干噪比(sinr)。在该设备中，对测试信号的参数进行处理包括根据测试信号的参数是否大于阈值来判断信号的质量是否良好。嵌入式模块包括arduinonano单片机、stm32单片机、以及51单片机。nb-iot收发模块包括bc95模块。天线包括微带天线。

根据本公开的第二方面，本公开提供了一种用于窄带物联网(nb-iot)的信号测试的方法，包括：在测试设备中，嵌入式模块向耦接至该嵌入式模块的nb-iot收发模块发送进行信号测试的请求；响应于该请求，nb-iot收发模块通过与基站设备进行测试信号的发送和接收来实时地获得测试信号的参数；nb-iot收发模块将测试信号的参数返回给嵌入式模块；以及嵌入式模块对测试信号的参数进行处理以获得信号测试结果。该方法还包括：嵌入式模块向耦接至该嵌入式模块的显示模块发送信号测试结果；以及显示模块接收信号测试结果并显示该信号测试结果。在该方法中，嵌入式模块向nb-iot收发模块发送进行信号测试的请求包括：嵌入式模块向nb-iot收发模块发送at指令以指示其发送和接收测试信号。在该方法中，测试信号的参数包括以下中的一个或多个：测试信号的接收信号强度指示(rssi)、参考信号接收质量(rsrq)、参考信号接收功率(rsrp)、信噪比(snr)和信干噪比(sinr)。在该方法中，对测试信号的参数进行处理包括根据测试信号的参数是否大于阈值来判断信号的质量是否良好。嵌入式模块包括arduinonano单片机、stm32单片机、以及51单片机。nb-iot收发模块包括bc95模块。

应当认识到的是，提供上述发明内容是为了总结一些示例性的实施例，以提供对本文所描述的主题的各方面的基本理解。因此，上述特征仅仅是示例并且不应当被解释为以任何方式缩小本文所描述的主题的范围或精神。通过以下参考附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理和优点。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚和透彻地理解本公开，其中：

图1示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试设备的核心模块的示意图。

图2示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试设备的详细模块的示意图。

图3示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试设备的外形示意图。

图4示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试的方法的流程图。

图5示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试中的设备模块之间的交互图。

应当理解的是，在各个附图中使用的相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。

具体实施方式

以下将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应当注意的是：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。为了更好地解释本公开，在下面的描述中阐述了许多细节，然而可以理解的是，在没有这些细节的情况下也可以实践本公开。

以下对各种示例性实施例的描述仅仅是说明性的，本领域普通技术人员将认识到其它变体、修改和替代方案是可能的。在本公开中，术语“第一”、“第二”等仅仅被用来在元件或步骤等之间进行区分，而并不旨在表示时间顺序、优先级或重要性。

对于本领域普通技术人员已知的技术、方法和设备在本文中可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为本说明书的一部分。

图1示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试设备的核心模块的示意图100。如图1所示，核心模块中主要包括两个模块：嵌入式模块和nb-iot收发模块，其中嵌入式模块耦接至nb-iot块。嵌入式模块对nb-iot收发模块进行控制，以使其通过与基站设备进行测试信号的发送和接收来实时地获得测试信号的参数，nb-iot收发模块将测试信号的参数返回给嵌入式模块，并且嵌入式模块对测试信号的参数进行处理以获得信号测试结果。

图2示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试设备的详细模块的示意图200。

在图2中，示出了信号测试设备的多个组成部分，包括嵌入式模块201、nb-iot收发模块202、供电模块203、显示模块204、nb-iotsim卡205以及天线206等。作为信号测试设备的核心模块的嵌入式模块201和nb-iot收发模块202彼此耦接，并且嵌入式模块201控制nb-iot收发模块202进行实时的信号测试以及处理分析从nb-iot收发模块202返回的测试信号的参数。应当理解的是，嵌入式模块201还负责控制其他模块，并且包括但不限于arduinonano单片机、stm32单片机和51单片机等。nb-iot收发模块202主要用于进行窄带物联网的测试信号的发送与接收，其包括但不限于bc95模块。具体而言，nb-iot收发模块202在信号测试开始时，将测试信号发送到基站设备207并从基站设备207接收测试信号以获得测试信号的检测参数。作为示例，这些参数包括但不限于以下中的一个或多个：测试信号的接收信号强度指示(receivedsignalstrengthindication,rssi)、参考信号接收质量(referencesignalreceivingquality,rsrq)、参考信号接收功率(referencesignalreceivingpower,rsrp)、信噪比(signaltonoiseratio,snr)和信干噪比(signaltointerferenceplusnoiseratio,sinr)。嵌入式模块201根据从nb-iot收发模块202返回的测试信号的参数，进行分析得到信号测试结果。作为示例，当测试信号的参数大于阈值时，可以判断出测试信号质量良好，否则表示测试信号质量不佳，即该地点处的物联网信号弱。应当认识到的是，上述阈值可以是根据预定准则或实践经验而提前定义的值。可替代地或附加地，可以定义多个测试信号参数的范围区间(诸如，将信号参数的值划分为三个互不重叠的区间)，并对测试结果进行细分，以使用户能够更精确地获知信号的强弱状况(诸如，参数的三个区间对应于测试信号的质量良好、中等、较差)。

信号测试设备还包括供电模块203，该供电模块203与嵌入式模块201耦接，并且包括但不限于锂电池等。显示模块204与嵌入式模块201耦接，包括诸如led显示屏之类的显示器件。当嵌入式模块201对从nb-iot收发模块202接收的测试信号的参数进行处理和分析后，将得到的信号测试结果发送给显示模块204，以使该信号测试结果显示在显示模块204上。此外，nb-iot收发模块202还与nb-iotsim卡205和天线206耦接，其中nb-iotsim卡205用于接入窄带物联网专用网络，并且天线206用于测试信号的无线发送和接收，该天线包括但不限于微带天线等。

应当理解的是，本公开中所提到的基站设备一词具有其通常含义的全部广度，并且至少包括用于作为无线通信系统或无线电系统的一部分以便于通信的无线通信站。基站设备中可以包括一个或多个天线阵列，用于与用户设备之间发射和接收波束以及无线信号。

应当认识到的是，本公开中所示出的窄带物联网的信号测试设备仅仅是一个示例。本领域技术人员可以根据需要，增加更多的组成模块或删减一些组成模块，并且可以对一些组成模块的功能、配置和连接关系进行修改和变更。

图3示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试设备的外形示意图300。

在图3中，信号测试设备包括外壳301，其容纳图2中示出的所有模块。显示区302可以通过显示模块204的显示屏来实现。作为示例，当测试信号的检测参数为snr值且低于特定阈值时，可以在显示区显示：“当前此区域的信号质量差”。应当理解的是，显示区中不仅可以显示文字，也可以显示诸如图标之类的图片，或者显示两者的组合。此外，显示区不仅可以显示实时测量的结果，也可以显示历史记录数据的信息，诸如历史数据的最大值、最小值和平均值等。附加地，信号测试设备还可以包括扬声器等器件，并且例如可以在测试结果表明信号弱的情况下发出提示音。开关303用于控制信号测试设备的打开和关闭。为了进一步降低功耗，可以设置自动关机时间，当开机时间超过设定时长后，可以不需要按下开关303而关机。由于窄带物联网的信号测试设备使用了嵌入式微系统，各个模块尺寸较小，因此该设备的整体尺寸和体积较小，非常便于携带，并且制作成本和使用成本较低。

图4示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试的方法的流程图400。

在图4中的步骤s401处，在测试设备中，嵌入式模块向耦接至该嵌入式模块的nb-iot收发模块发送进行信号测试的请求。在步骤s402处，响应于所述请求，nb-iot收发模块通过与基站设备进行测试信号的发送和接收来实时地获得测试信号的参数。此后，在步骤s403处，nb-iot收发模块将测试信号的参数返回给嵌入式模块。在s404处，嵌入式模块对测试信号的参数进行处理以获得信号测试结果。

图5示出了根据本公开实施例的用于窄带物联网的信号测试中的设备模块之间的交互图500。图5旨在对图4中所示的用于窄带物联网的信号测试的方法流程进行更详细的阐述和说明。

首先，在501处，嵌入式模块向nb-iot收发模块发送请求，以指示nb-iot收发模块开始进行信号测试。该过程可以通过嵌入式模块向nb-iot模块发送at指令来实现。响应于上述请求，在502处，nb-iot收发模块可以通过天线向基站设备以无线方式发送测试信号，并且在503处，nb-iot收发模块从基站设备接收测试信号来获得测试信号的检测参数。该检测参数可以包括测试信号的接收信号强度指示(rssi)、参考信号接收质量(rsrq)、参考信号接收功率(rsrp)、信噪比(snr)和信干噪比(sinr)中的一个或多个。在504处，nb-iot模块可以将测试信号的实时参数返回给嵌入式模块。相应地，嵌入式模块可以在505处对测试信号的参数进行处理以获得信号测试结果。该过程包括嵌入式模块对测试信号的参数进行分析，根据该参数是否超过阈值来判断当前该地点的测试信号质量是否良好。例如，当测试信号的参数超过预先设定的阈值时，则判断认为测试信号质量良好，否则认为测试信号质量不佳。此后，在506处，嵌入式模块可以将信号测试结果发送给显示模块。接下来，在507处，显示模块可以在其显示屏上显示上述信号测试结果。

利用本公开所提出的用于窄带物联网的信号测试的设备和方法，能够在任何时间和任何地点对窄带物联网信号进行实时且准确的测量。由于本文的设备中采用了嵌入式微系统，因此具有体积小和便于携带的优点，同时制作成本和使用成本低，并且具有较高的安全性。本公开所提出的用于窄带物联网的信号测试的方法非常简便，并且实用性强。通过实时地检测不同地方的窄带物联网的信号和网络质量，弥补了当前窄带物联网在信号测试方面的空白，并对网络部署和决策提供了较强的指导作用。

虽然已通过示例详细展示了本公开的一些具体实施例，但是本领域技术人员应当理解，上述示例仅意图是说明性的而不限制本公开的范围。应当认识到的是，前述方法中的一些步骤不一定按照图示的顺序执行，而是它们可以被同时、以不同顺序或以重叠方式执行。此外，本领域技术人员可以根据需要增加一些步骤或省略一些步骤。前述系统中的一些部件不是必须按照图示的布置，本领域技术人员可以根据需要增加一些部件或省略一些部件。本领域技术人员应当理解，上述实施例可以在不脱离本公开的范围和实质的情况下被修改。本公开的范围是通过所附的权利要求限定的。