一種便攜wcdma無線信號場強測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜WCDMA無線信號場強測量裝置，包括基帶單元和射頻單元，其中，射頻單元采用精簡的超外差結構，既可以減小體積，又可以達到和基站射頻單元相同的接收靈敏度；基帶單元將多個板卡的功能裁剪，在一塊基帶處理板卡上形成一個嶄新的無線便攜基帶處理架構；射頻單元與基帶單元采用帶鎖扣的射頻電纜連接，不同制式的場強測量裝置只需要通過更換射頻單元即可實現(xiàn)切換；同時，增加了便攜終端對鋰離子電池的充放電管理單元，即支持電池供電工作方式，增加了場強測量裝置的機動性。本發(fā)明便攜WCDMA無線信號場強測量裝置可以滿足在各種復雜無線環(huán)境下靈活的場強測量要求。
【專利說明】-種便攜WCDMA無線信號場強測量裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線領域，特別是涉及WCDMA上、下行無線信號功率測量領域。

【背景技術】
[0002] 隨著WCDMA無線商用網(wǎng)絡趨于穩(wěn)定和成熟，WCDMA無線通信終端、無線上網(wǎng)等業(yè)務 的普及率大大提高。針對用戶對WCDMA上下行無線信號場強的測量需求，需要研制一種行 之有效的WCDMA上、下行無線信號測量處理裝置。
[0003] 在無線通信領域，目前用于測量WCDMA無線信號場強的裝置有商用基站和無線終 端，還沒有完整的針對終端發(fā)射功率(上行)、基站發(fā)射功率(下行)測量的便攜解決方案。商 用基站的原始用途是用于無線終端設備的無線接入，只能測量無線終端上行場強，不能測 量基站自身發(fā)射場強，即不能完成本設備直接測量上、下行無線信號場強的功能。針對無線 終端的發(fā)射功率測量多數(shù)都是通過簡單修改微基站裝置，修改軟件及接口，再進行結構加 工集成形成需求的裝置。由于是拼湊的集成基站裝置，體積龐大、笨重，不利于在交通不便、 高層樓宇環(huán)境實施測量服務。從另一個方面講，現(xiàn)有裝置至今沒有一個標準化的硬件平臺， 從而造成系統(tǒng)開發(fā)、管理和維護工作增加很多難度。
[0004] 由于現(xiàn)有WCDMA上行場強測量便攜裝置沒有統(tǒng)一的硬件平臺方案，數(shù)字和射頻板 是借用現(xiàn)有成型商用板卡，使用數(shù)據(jù)線和射頻線與射頻單元連接，使用電源線連接電源模 塊，并固定在機箱里，幾部分拼湊集成形成產品。這種基站結構功耗大、體積大、笨重，只能 放在高端四驅SUV車中，給另外在散熱設計和功率分布往往具有不合理性。
[0005] 而現(xiàn)有WCDMA下行場強測量裝置一般是利用無線終端實現(xiàn)，接收靈敏度低，測量 速度慢。
[0006] 針對當前WCDMA網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展，特別是對WCDMA上下行無線信號功率測量急迫 需求，需要研制一種能夠同時測量WCDMA上、下行無線信號的測量處理裝置。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種便攜WCDMA無線信號場強測量裝置，包括基帶單元、射 頻單元兩大部分，該裝置能夠同時測量WCDMA上、下行無線信號，支持鋰離子電池和交流電 源適配器供電，通過改變射頻板卡和基帶軟件可直接支持其他無線制式的場強測量，從而 可以取代現(xiàn)有集成場強測量裝置，價格低廉，充分體現(xiàn)攜帶方便，機動性強的特點。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0009] 一種便攜WCDMA無線信號場強測量裝置，包括基帶單元和射頻單元，所述基帶單 元與射頻單元通過射頻電纜連接，所述射頻單元雙路接收上、下行信號，并將上、下行信號 輸出到基帶單元進行場強測量。
[0010] 所述射頻單元采用超外差結構設計，將空間的無線信號經(jīng)功分器從上、下行兩路 分別進行濾波、放大、混頻、濾波送到基帶單元的雙路ADC轉換單元。
[0011] 所述射頻單元，包括天線，功分器，上、下行濾波器，上、下行放大器，上、下行混頻 器和上、下行數(shù)控衰減器。
[0012] 所述天線，用于接收空間的無線信號。
[0013] 所述功分器，用于將接收到的無線信號分成雙路能量輸出相等的上、下行射頻信 號。
[0014] 所述上、下行濾波器，用于濾除空間信號中工作頻帶外的上、下行射頻信號，保留 工作帶寬內的上、下行射頻信號。
[0015] 所述上、下行放大器，用于將輸入的上、下行射頻信號做上、下行放大處理。
[0016] 所述上、下行混頻器，用于將上、下行射頻信號轉換成其他需求的工作信號。下變 頻時將射頻信號轉換成模擬中頻信號，上變頻時將模擬中頻信號轉換成射頻信號。
[0017] 所述上、下行數(shù)控衰減器，用于通過對多個控制線的高低控制，實現(xiàn)輸出不同功率 的上、下行信號。
[0018] 本發(fā)明測量裝置的射頻單元采用精簡的超外差結構，雙路接收上、下行無線信號， 既可以減小體積，又可以達到和基站射頻單元相同的接收靈敏度。
[0019] 所述基帶單兀包括主控處理（CPU)單兀，DSP (Digital Signal Processor)單兀， FPGA (Field-Programmable Gate Array)單兀，雙路ADC轉換單兀，時鐘單兀，以及電源充 放電管理單元。
[0020] 所述CPU單元，用于完成基帶板各部分的程序加載、復位控制、時鐘配置、DSP的消 息交互、FPGA的功能配置、雙路ADC轉換的配置管理、充放電參數(shù)管理、通過射頻接口控制 射頻單元、CPU單元與后臺通信的交互。
[0021] 所述DSP單元，用于實現(xiàn)無線物理層上、下行數(shù)據(jù)的處理，上報功率測量結果。
[0022] 所述FPGA單元，用于實現(xiàn)雙路ADC單元到DSP單元之間的數(shù)據(jù)轉換，將數(shù)字中頻 濾波、下變頻處理，變換成基帶上、下行數(shù)據(jù)送交DSP單元進一步處理。
[0023] 所述雙路ADC轉換單元：完成上、下行模擬中頻數(shù)據(jù)到數(shù)字中頻數(shù)據(jù)的轉換。 [0024]所述時鐘單元，用于產生便攜無線場強測量裝置內部系統(tǒng)工作時鐘。
[0025] 為了拋開測量裝置對電源的依賴性，本發(fā)明增加了便攜終端對鋰離子電池的充放 電管理單元，即支持電池供電工作方式，增加了場強測量裝置的機動性。
[0026] 所述電源充放電管理單元，用于提供便攜無線場強測量裝置內部的工作電源，完 成對鋰離子電池或交流電源的充放電管理。
[0027] 基帶單元將終端測量場強下行和基站測量場強上行兩部分重新設計，在一塊基帶 處理板卡上同時測量WCDMA上下行場強，形成一個嶄新的無線便攜基帶處理架構。
[0028] 硬件架構重新設計后的便攜基帶單元集成度高，能夠同時處理WCDMA上、下行無 線信號場強，處理能力強，能夠避免板間接口帶來的傳輸風險。
[0029] 進一步地，所述射頻單元與基帶單元采用帶鎖扣的射頻電纜連接。這樣既增加了 連接的可靠性，又具備了射頻單元的可更換性，不同制式的場強測量裝置只需要通過更換 射頻單元即可實現(xiàn)切換。
[0030] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：
[0031] 1)同時實現(xiàn)對移動終端設備上行和基站下行基帶信號處理，通過CPU實現(xiàn)軟件業(yè) 務配置等功能，可以滿足在各種復雜無線環(huán)境下靈活的場強測量要求；
[0032] 2)集成電池充放電管理，增強了對外天線接口的防靜電功能，方便工作人員在各 種環(huán)境下實施場強測量的需求，擺脫了原有車載集成裝置只能測量到樓宇的局限性；
[0033] 3)本發(fā)明采用了便攜的結構設計，統(tǒng)一的基帶單元設計方案，該方案可以使便攜 無線場強測量裝置具有一個統(tǒng)一的基帶硬件平臺，只需要更換射頻單元即可實現(xiàn)從WCDMA 制式快速升級到其他的制式。
[0034] 因此，本發(fā)明的便攜WCDMA無線信號場強測量裝置具備很強的通用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明測量裝置在無線網(wǎng)絡中的位置示意圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明測量裝置的射頻單元工作原理示意圖；
[0037] 圖3是本發(fā)明測量裝置的基帶單元工作原理示意圖；
[0038] 圖4是本發(fā)明測量裝置的工作流程示意圖。

【具體實施方式】
[0039] 本發(fā)明便攜場強測量裝置的核心思想是通過改變原有車載集成的基站上行場強 測量方案，重新設計一塊全新的基帶單元，將手機或無線上網(wǎng)卡的上行信號和基站的下行 信號同時送入基帶單元處理，測量接收到的功率變化，實施上報操作。為了達到基站的接收 靈敏度，射頻單元采用超外差方案（即通過混頻技術將上、下行射頻信號下變頻到上、下行 基帶信號)，同時接收上、下行WCDMA無線信號，與基帶單元采用帶鎖扣的射頻電纜連接。這 樣既增加了連接的可靠性，又具備了射頻單元的可更換性，不同制式的場強測量裝置只需 要通過更換射頻單元即可實現(xiàn)切換。
[0040] 本發(fā)明具體實現(xiàn)如下：
[0041] 圖1是本發(fā)明測量裝置在無線網(wǎng)絡中的位置示意圖。被測WCDMA無線終端處在無 線商用基站覆蓋范圍之內，通過使用本便攜WCDMA無線場強測量裝置對空中無線信號進行 上、下行功率測量，實施測量人員通過移動位置得到不同的功率信號，上報測量結果至后臺 顯不。
[0042] 圖2是本發(fā)明測量裝置的射頻單元工作原理示意圖。該射頻單元主要包括天線， 功分器，上、下行濾波器，上、下行放大器，上、下行混頻器和上、下行數(shù)控衰減器。
[0043] 天線：接收空間的無線信號。
[0044] 功分器：用于將接收到的無線信號分成雙路能量輸出相等的上、下行射頻信號。 [0045] 上、下行濾波器：濾除空間信號中工作頻帶外的上、下行射頻信號，保留工作帶寬 內的上、下行射頻信號。
[0046] 上、下行放大器：將輸入的上、下行射頻信號做放大處理。
[0047] 上、下行混頻器：將上、下行射頻信號轉換成其他需求的工作信號。下變頻時將射 頻信號轉換成模擬中頻信號，上變頻時將模擬中頻信號轉換成射頻信號。
[0048] 上、下行數(shù)控衰減器：通過對多個控制線的高低控制，實現(xiàn)輸出不同功率的上、下 行信號。
[0049] 上、下行濾波器包括位于功分器和上、下行放大器之間的預選濾波器，為射頻頻段 濾波器，以及位于上、下行混頻器與下、下行數(shù)控衰減器之間的濾波器，為中頻濾波器。
[0050] 圖3是本發(fā)明測量裝置的基帶單元工作原理示意圖。該基帶單元主要包括CPU單 元，DSP單元，F(xiàn)PGA單元，雙路ADC轉換單元，時鐘單元和電源充放電管理單元。
[0051]CPU單元：完成基帶板各部分的程序加載、復位控制、時鐘配置、DSP的消息交互、 FPGA的功能配置、雙路ADC轉換的配置管理、充放電參數(shù)管理、通過射頻接口對射頻部分控 制、CPU單元與后臺通信的交互。
[0052] DSP單元：實現(xiàn)無線物理層上、下行數(shù)據(jù)的處理，上報功率測量結果。
[0053]FPGA單元：實現(xiàn)雙路ADC單元到DSP之間的數(shù)據(jù)轉換，將數(shù)字中頻濾波、下變頻處 理，變換成基帶上、下行數(shù)據(jù)送交DSP進一步處理。
[0054] 雙路ADC轉換單元：在本實施例中為雙路AD轉換器，完成上、下行雙路模擬中頻數(shù) 據(jù)到數(shù)字中頻數(shù)據(jù)的轉換。
[0055] 時鐘單元：產生無線便攜場強測量裝置內部系統(tǒng)工作時鐘。
[0056] 電源充放電管理單元：提供無線便攜場強測量裝置內部的工作電源，完成對鋰離 子電池或交流電源的充放電管理。
[0057] 圖4是本發(fā)明測量裝置的工作流程示意圖。該流程主要包括以下步驟：
[0058] 1、測量裝置上電；
[0059] 2、測量裝置程序加載和初始化：完成CPU程序加載，DSP程序加載，F(xiàn)PGA程序加載， 初始化配置；
[0060] 3、啟動后臺軟件：啟動電腦上的后臺軟件，配置上、下行場強測量模式，配置射頻 單元上、下行接收鏈路參數(shù)。
[0061] 4、天線接收無線信號；
[0062] 5、濾波器濾除帶外信號，無線信號放大處理；
[0063] 6、混頻處理：將射頻信號搬移到模擬中頻信號；
[0064] 7、中頻濾波放大處理；
[0065] 8、雙路ADC轉換單元將上下行模擬中頻轉換為數(shù)字中頻信號，送入FPGA單元；
[0066] 9、FPGA單元做接口速率匹配，將數(shù)字中頻信號濾波送入DSP單元；
[0067] 10、DSP單元接收來自FPGA單元的上、下行數(shù)據(jù)，計算上行或下行的無線信號場 強，將計算結果上報CPU單元繼續(xù)處理；
[0068] 11、CPU單元將DSP的計算結果上報后臺軟件進行顯示。
[0069] 本發(fā)明便攜場強測量裝置與商用基站、無線終端性能測試結果對比，見表1。
[0070]

【權利要求】
1. 一種便攜WCDM無線信號場強測量裝置，包括基帶單元和射頻單元，所述基帶單元 與射頻單元通過射頻電纜連接，所述射頻單元雙路接收上、下行信號，并將上、下行信號輸 出到基帶單元進行場強測量。
2. 如權利要求1所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述基帶單元 在一塊基帶處理板卡上同時進行WCDMA無線信號的上、下行場強測量。
3. 如權利要求1所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述射頻單元 采用超外差結構設計，將空間的無線數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波、放大、混頻、濾波送到所述基帶單元的 雙路ADC轉換單元。
4. 如權利要求1所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述射頻單 元，包括天線，功分器，上、下行濾波器，上、下行放大器，上、下行混頻器和上、下行數(shù)控衰減 器。
5. 如權利要求4所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述天線， 用于接收空間的無線信號；所述功分器，用于將接收到的無線信號分成雙路能量輸出相等 的上、下行射頻信號；所述上、下行濾波器，用于濾除空間信號中工作頻帶外的上、下行射頻 信號，保留工作帶寬內的上、下行射頻信號；所述上、下行放大器，用于將輸入的上、下行信 號做放大處理；所述上、下行混頻器，用于將上、下行射頻信號轉換成其他需求的工作信號； 所述上、下行數(shù)控衰減器，用于通過對多個控制線的高低控制，實現(xiàn)輸出不同功率的上、下 行信號。
6. 如權利要求1所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述基帶單元 包括CPU單元，DSP單元，F(xiàn)PGA單元，雙路ADC轉換單元，時鐘單元，以及電源充放電管理單 J Li 〇
7. 如權利要求6所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述CPU單 元，用于完成基帶板各部分的程序加載、復位控制、時鐘配置、DSP的消息交互、FPGA的功能 配置、雙路ADC轉換的配置管理、充放電參數(shù)管理、通過射頻接口控制射頻單元、CPU單元與 后臺通信的交互；所述DSP單元，用于實現(xiàn)無線物理層上、下行數(shù)據(jù)的處理，上報功率測量 結果；所述FPGA單元，用于實現(xiàn)雙路ADC單元到DSP單元之間的數(shù)據(jù)轉換，將數(shù)字中頻濾 波、下變頻處理，變換成基帶數(shù)據(jù)送交DSP單元進一步處理；所述雙路ADC轉換單元：完成 上、下行模擬中頻數(shù)據(jù)到數(shù)字中頻數(shù)據(jù)的轉換；所述時鐘單元，用于產生便攜無線場強測量 裝置內部系統(tǒng)工作時鐘。
8. 如權利要求6所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述電源充放 電管理單元，用于提供便攜無線場強測量裝置內部的工作電源，完成對鋰離子電池或交流 電源的充放電管理。
9. 如權利要求1所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，所述射頻單元 與基帶單元采用帶鎖扣的射頻電纜連接。
10. 如權利要求1所述的便攜WCDM無線信號場強測量裝置，其特征在于，通過更換射 頻單元實現(xiàn)便攜WCDM無線信號場強測量裝置不同制式的切換。
【文檔編號】H04W24/08GK104519518SQ201310446275
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】魯雪峰, 馬曉華, 陳艷青 申請人:北京銳安科技有限公司