MassiveMIMO外场测试方法及系统与流程
本发明涉及无线通信技术领域，特别是指一种massivemimo外场测试方法及系统。
背景技术：
5g系统为了提升覆盖和频谱效率采用了massviemimo(大规模天线技术)技术，massivemimo技术已经成为5g的关键技术。5gmassivemimo技术通过大规模的天线阵列及波束的扫描提升系统系能，不但能实现水平方向的波束赋形和波束扫描还能实现垂直方向的波束赋形和波束扫描，如图1所示。
目前电信运营商或者基站厂家为了在外场评估massivemimo性能主要采用人工驾车或者徒步携带路测仪表进行外场测试。对于高楼覆盖，当采用massivemimo技术进行室外覆盖室内时，需要人工携带仪表对高楼每一层信号进行测试，测试效率低，测试准确性差。而且以目前的测试手段很难准确评估massivemimo三维的覆盖效果。
现有外场测试方案具有如下缺点：
测试时间长、效率低：在massivemimo外场测试过程中，人工测试效率很低，对于规划的每一个测试点都需要人工徒步或者驾车抵达，并完成相关指标的测试。
测试准确性差：由于不同测试人员操作流程及专业知识的差异必然会带来测试偏差，即使同一测试人员在不同测试地点也会由于测试角度，天线位置等造成偏差。而且目前的仪表和测试方法无法准确实现massivemimo三维的覆盖效果的测试，只能根据外场条件完成地图打点测试。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种massivemimo外场测试方法及系统，能够高效准确地完成5gmassivemimo的外场测试。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，本发明的实施例提供一种massivemimo外场测试系统，包括：
测试仪表运载工具，用于搭载测试仪表在空中完成测试；
所述测试仪表，用于完成通信数据的测试；
地面控制装置，用于控制所述测试仪表运载工具的运动，并对所述测试仪表获得的测试数据进行处理。
进一步地，还包括：
定位装置，用于获取所述测试仪表的位置信息；
测距测角装置，用于进行被测基站天线与所述测试仪表之间距离及角度的测量；
所述地面控制装置，具体用于根据所述定位装置获得的位置信息和所述测距测角装置获得的测量数据控制所述测试仪表运载工具的运动。
进一步地，所述测试仪表运载工具为无人机。
进一步地，所述测试数据包括以下至少一种：信号强度、小区信息、波束信息。
进一步地，所述地面控制装置还用于控制被测基站发射固定波束；或
控制辅助运载工具上的辅助终端与被测基站不间断通信来固定被测波束。
进一步地，所述地面控制装置具体用于根据所述测距测角装置获得的被测基站天线的位置信息建立球坐标系，所述被测基站天线位于所述球坐标系的中心位置；根据所述被测基站天线的尺寸及测试频段判定远场条件；确定所述测试仪表运载工具的空中飞行路线及测试点位，以便所述测试仪表在所述测试点位进行测试，所述空中飞行路线的球坐标半径l满足所述远场条件；接收所述测试仪表的测试数据，对所述测试数据进行处理。
本发明实施例还提供了一种massivemimo外场测试方法，应用于如上所述的massivemimo外场测试系统，包括：
利用所述测试仪表运载工具搭载测试仪表在空中进行测试；
利用所述测试仪表完成通信数据的测试；
利用所述地面控制装置控制所述测试仪表运载工具的运动，并对所述测试仪表获得的测试数据进行处理。
进一步地，所述massivemimo外场测试系统还包括定位装置和测距测角装置，所述方法还包括：
利用所述定位装置获取所述测试仪表的位置信息；
利用所述测距测角装置进行被测基站天线与所述测试仪表之间距离及角度的测量；
所述利用所述地面控制装置控制所述测试仪表运载工具的运动包括：
利用所述地面控制装置根据所述定位装置获得的位置信息和所述测距测角装置获得的测量数据控制所述测试仪表运载工具的运动。
进一步地，在进行测试时，所述方法还包括：
利用所述地面控制装置控制被测基站发射固定波束；或
利用辅助运载工具上的辅助终端与被测基站不间断通信来固定被测波束。
进一步地，所述利用所述地面控制装置根据所述定位装置获得的位置信息和所述测距测角装置获得的测量数据控制所述测试仪表运载工具的运动，并对所述测试仪表获得的测试数据进行处理包括：
根据所述测距测角装置获得的被测基站天线的位置信息建立球坐标系，所述被测基站天线位于所述球坐标系的中心位置；
根据所述被测基站天线的尺寸及测试频段判定远场条件；
确定所述测试仪表运载工具的空中飞行路线及测试点位，以便所述测试仪表在所述测试点位进行测试，所述空中飞行路线的球坐标半径l满足所述远场条件；
接收所述测试仪表的测试数据，对所述测试数据进行处理。
进一步地，所述远场条件r为：
进一步地，所述确定所述测试仪表运载工具的空中飞行路线及测试点位包括：
根据以下公式确定所述测试点位：
其中，p为被测基站天线在空中辐射总功率，eirp为空中任意点的有效全向辐射功率，(θ，φ)为测试点位在所述球坐标系中的坐标，θ从0度到180度有n个取值，φ从0度到360度有m个取值。
本发明实施例还提供了一种massivemimo外场测试设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的massivemimo外场测试方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的massivemimo外场测试方法中的步骤。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，提供了一种massivemimo外场测试系统，包括测试仪表运载工具，测试仪表，地面控制装置，相互配合能够高效地完成massivemimo外场测试。在整个测试过程中设定测试仪表运载工具的飞行路线和测试点位后，测试仪表运载工具便可按照设定好飞行路线飞行，测试仪表自动完成所有测试，并把测试数据实时传回地面控制装置，地面控制装置实时判定测试数据的准确性及有效性，最终得出massivemimo三维覆盖图，大大优于人工携带测试仪表抵达测试地点进行测试的测试效率。
附图说明
图1为massivemimo进行波束扫描的示意图；
图2为本发明实施例massivemimo外场测试系统的结构框图；
图3为本发明实施例massivemimo外场测试方法的流程示意图；
图4为本发明具体实施例massivemimo外场测试方法的流程示意图；
图5为本发明实施例球系坐标系的示意图；
图6为本发明实施例无人机空中飞行路线及测试点位的示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供一种massivemimo外场测试方法及系统，能够高效准确地完成5gmassivemimo的外场测试。
本发明的实施例提供一种massivemimo外场测试系统，如图2所示，包括：
测试仪表运载工具11，用于搭载测试仪表14在空中完成测试；
所述测试仪表14，用于完成通信数据的测试；
地面控制装置15，用于所述测试仪表运载工具11的运动，并对所述测试仪表14获得的测试数据进行处理。
进一步地，如图2所示，所述系统还包括：
定位装置12，用于获取所述测试仪表14的位置信息；
测距测角装置13，用于进行被测基站天线与所述测试仪表14之间距离及角度的测量；
地面控制装置15，具体用于根据所述定位装置12获得的位置信息和所述测距测角装置13获得的测量数据控制所述测试仪表运载工具11的运动。
本实施例中，提供了一种massivemimo外场测试系统，包括测试仪表运载工具11，定位装置12，测距测角装置13，测试仪表14，地面控制装置15，相互配合能够高效地完成massivemimo外场测试。在整个测试过程中设定测试仪表运载工具11的飞行路线和测试点位后，测试仪表运载工具11便可按照设定好飞行路线飞行，测试仪表14自动完成所有测试，并把测试数据实时传回地面控制装置15，地面控制装置15实时判定测试数据的准确性及有效性，最终得出massivemimo三维覆盖图，大大优于人工携带测试仪表14抵达测试地点进行测试的测试效率。本实施例中，整个测试过程自动完成，并且由定位装置12以及测距测角装置13确保了测试仪表运载工具11飞行路线及测试点位的精确性，避免了人工操作带来的测试误差，从而能极大的提高测试的准确性和客观性。
其中，定位装置12、测距测角装置13和测试仪表14可以分开设置，也可以为一体化结构。
进一步地，massivemimo外场测试系统还包括：
可调衰减器，用于信道插损的模拟，这样可以模拟室内信道的插损，完成对室内的覆盖评估。
具体地，所述测试仪表运载工具11可以为无人机。
进一步地，所述测试数据包括以下至少一种：信号强度、小区信息、波束信息。
进一步地，所述地面控制装置15还用于控制被测基站发射固定波束；或
控制辅助运载工具上的辅助终端与被测基站不间断通信来固定被测波束，这样可以固定被测波束以便于测试。
进一步地，所述地面控制装置15具体用于根据所述测距测角装置13获得的被测基站天线的位置信息建立球坐标系，所述被测基站天线位于所述球坐标系的中心位置；根据所述被测基站天线的尺寸及测试频段判定远场条件；确定所述测试仪表运载工具11的空中飞行路线及测试点位，以便所述测试仪表14在所述测试点位进行测试，所述空中飞行路线的球坐标半径l满足所述远场条件；接收所述测试仪表14的测试数据，对所述测试数据进行处理。
进一步地，所述远场条件r为：
进一步地，所述地面控制装置15具体用于根据以下公式确定所述测试点位：
其中，p为被测基站天线在空中辐射总功率，eirp为空中任意点的有效全向辐射功率，(θ，φ)为测试点位在所述球坐标系中的坐标，θ从0度到180度有n个取值，φ从0度到360度有m个取值。
本发明实施例还提供了一种massivemimo外场测试方法，应用于如上所述的massivemimo外场测试系统，如图3所示，包括：
步骤201：利用所述测试仪表运载工具搭载测试仪表在空中进行测试；
步骤202：利用所述测试仪表完成通信数据的测试；
步骤203：利用所述地面控制装置控制所述测试仪表运载工具的运动，并对所述测试仪表获得的测试数据进行处理。
进一步地，所述massivemimo外场测试系统还包括定位装置和测距测角装置，所述方法还包括：
利用所述定位装置获取所述测试仪表的位置信息；
利用所述测距测角装置进行被测基站天线与所述测试仪表之间距离及角度的测量；
所述利用所述地面控制装置控制所述测试仪表运载工具的运动包括：
利用所述地面控制装置根据所述定位装置获得的位置信息和所述测距测角装置获得的测量数据控制所述测试仪表运载工具的运动。
本实施例中，提供了一种massivemimo外场测试系统，包括测试仪表运载工具11，定位装置12，测距测角装置13，测试仪表14，地面控制装置15，相互配合能够高效地完成massivemimo外场测试。在整个测试过程中设定测试仪表运载工具11的飞行路线和测试点位后，测试仪表运载工具11便可按照设定好飞行路线飞行，测试仪表14自动完成所有测试，并把测试数据实时传回地面控制装置15，地面控制装置15实时判定测试数据的准确性及有效性，最终得出massivemimo三维覆盖图，大大优于人工携带测试仪表14抵达测试地点进行测试的测试效率。本实施例中，整个测试过程自动完成，并且由定位装置12以及测距测角装置13确保了测试仪表运载工具11飞行路线及测试点位的精确性，避免了人工操作带来的测试误差，从而能极大的提高测试的准确性和客观性。
进一步地，在进行测试时，所述方法还包括：
利用可调衰减器进行信道插损的模拟，这样可以模拟室内信道的插损，完成对室内的覆盖评估。
进一步地，在进行测试时，所述方法还包括：
利用所述地面控制装置控制被测基站发射固定波束；或
利用辅助运载工具上的辅助终端与被测基站不间断通信来固定被测波束，这样可以固定被测波束以便于测试。
进一步地，所述利用所述地面控制装置根据所述定位装置获得的位置信息和所述测距测角装置获得的测量数据控制所述测试仪表运载工具的运动，并对所述测试仪表获得的测试数据进行处理包括：
根据所述测距测角装置获得的被测基站天线的位置信息建立球坐标系，所述被测基站天线位于所述球坐标系的中心位置；
根据所述被测基站天线的尺寸及测试频段判定远场条件；
确定所述测试仪表运载工具的空中飞行路线及测试点位，以便所述测试仪表在所述测试点位进行测试，所述空中飞行路线的球坐标半径l满足所述远场条件；
接收所述测试仪表的测试数据，对所述测试数据进行处理。
进一步地，所述远场条件r为：
进一步地，所述确定所述测试仪表运载工具的空中飞行路线及测试点位包括：
根据以下公式确定所述测试点位：
其中，p为被测基站天线在空中辐射总功率，eirp为空中任意点的有效全向辐射功率，(θ，φ)为测试点位在所述球坐标系中的坐标，θ从0度到180度有n个取值，φ从0度到360度有m个取值。
下面结合附图以及具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步介绍。
本发明提出一种自动化、高效，准确的massivemimo外场测试系统，该测试系统主要包括：测试无人机(即上述测试仪表运载工具)、定位装置、测距测角装置、测试仪表、地面控制装置。其中测试无人机主要用于搭载测试仪表在空中完成测试；定位装置主要完成测试仪表的经纬度等位置信息的获取；测距测角装置主要完成被测基站天线位置，无人机与被测基站天线之间距离及角度的测量；测试仪表主要完成信号强度、小区信息、beam(波束)信息等的测试；进一步地，该测试系统还包括可调衰减器，主要用于信道插损的模拟；地面控制装置主要通过控制通道和数据通道完成无人机飞行控制以及测试数据(包括位置信息、距离及角度数据、信号强度、小区信息、beam信息等)的获取及处理。
由于实际工作中，基站的massviemimo广播波束在空中采用扫描的方式工作，业务波束则根据终端位置实时变化，而测试过程中往往需要固定被测波束以便于测试。本实施例中固定被测波束采用两种方法：一种通过地面控制装置控制基站发射固定波束，第二种方式采用另一架或多架辅助无人机，每架无人机携带辅助终端通过不间断与被测基站通信来固定被测波束，且该一架或多架辅助无人机和测试无人机均由地面控制装置进行控制和协调。
如图4所示，本实施例的massivemimo外场测试方法包括以下步骤：
首先建立如图5所示的球坐标系。地面控制装置控制测试无人机升空，在空中通过带有摄像设备的测距测角装置确定被测基站天线的位置、尺寸以及高度，建立相关的球坐标系，其中，被测基站天线位于球坐标系的中心位置，phi定义为沿z轴方向。
并通过地面控制装置控制基站发射固定波束或者通过辅助无人机搭载辅助终端不间断与被测基站通信来固定波束。
其次确立远场条件以及测试距离。具体地，根据被测基站天线尺寸及测试频段判定远场条件，测试距离l需满足远场条件。
根据电磁场理论，远场条件r为：
第三步根据测试精度及测试时间要求确定测试点位。即确定θ和φ的最小间隔，设定无人机飞行路线，并根据设定的测试点位进行测试，测试仪表将测试数据实时传回地面控制装置。
假设被测基站天线在空中辐射总功率为p，空中任意点的有效全向辐射功率为eirp，则根据球坐标积分计算得公式1：
实际测试中需对连续的球坐标进行离散化处理，假设θ从0度到180度分为n个间隔，φ从0度到360度分为m个间隔，则得公式2：
根据公式2，例如：假设θ取3度为最小间隔则n＝180/3＝60，φ取6度为最小间隔则m＝360/6＝60。也即无人机在空中测试的点位为59*60＝3540个点。图6为本发明实施例无人机空中飞行路线及测试点位的示意图。
飞行中通过定位装置以及测距测角装置确保飞行路径及测试点位保持准确。飞行中的球坐标半径l需确保满足远场条件，测试仪表获得的测试数据实时回传地面控制装置。
第四步地面控制装置完成测试数据的处理，并生成三维的覆盖图形。地面控制装置进行测试数据的处理及判断，若要完成对高楼室内覆盖的评估，可以通过预设可调衰减器的衰减值模拟室内信道的插损，完成对室内的覆盖评估。
本实施例中，提供了一种massivemimo外场测试系统，包括测试无人机，定位装置，测距测角装置，测试仪表，地面控制装置，相互配合能够高效地完成massivemimo外场测试。其中测试无人机主要用于搭载测试仪表在空中完成测试；定位装置主要完成经纬度等位置信息的获取；测距测角装置主要完成被测基站天线位置，无人机与被测基站天线距离及角度的测量；测试仪表主要完成信号强度、小区信息、beam信息等的测试；可调衰减器主要用于信道插损的模拟；地面控制装置主要通过控制通道和数据通道完成无人机飞行控制以及测试数据(包括位置信息、距离及角度数据、信号强度、小区信息、beam信息等)的获取及处理。在整个测试过程中设定测试无人机的飞行路线和测试点位后，测试无人机便可按照设定好飞行路线飞行，测试仪表自动完成所有测试，并把测试数据实时传回地面控制装置，地面控制装置实时判定测试数据的准确性及有效性，最终得出massivemimo三维覆盖图，大大优于人工携带测试仪表抵达测试地点进行测试的测试效率。本实施例中，整个测试过程自动完成，并且由定位装置以及测距测角装置确保了测试无人机飞行路线及测试点位的精确性，避免了人工操作带来的测试误差，从而能极大的提高测试的准确性和客观性。
本发明实施例还提供了一种massivemimo外场测试设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的massivemimo外场测试方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的massivemimo外场测试方法中的步骤。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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