NB-IOT基站信号测量设备及其测量处理方法技术

本发明专利技术涉及一种NB‑IOT基站信号测量设备，包括信号采集装置，用于采集射频信号，并对信号进行增益控制；信号滤波处理装置，与所述的信号采集装置相连接，用于对信号进行滤波处理；信号计算处理装置，与所述的信号滤波处理装置相连接，用于将模拟信号转换为数字信号，并进行计算处理。本发明专利技术还涉及一种基于该设备实现针对NB‑IOT基站信号的测量处理方法。采用了该NB‑IOT基站信号测量设备及其测量处理方法，具有以下优点：用户通过单个仪表直接测量结果，而不需要额外的附件；电路结构简洁，针对性强，电路的功耗较低，成本大幅降低；本方案具有一定可可扩展性，以实现其它网络制式的信号测量；可以在软件和FPGA中进行处理，进一步简化了硬件的复杂度。

NB-IOT Base Station Signal Measuring Equipment and Its Measuring Processing Method

The present invention relates to a NB_IOT base station signal measuring device, which includes a signal acquisition device for collecting radio frequency signals and controlling the gain of signals; a signal filtering processing device, which is connected with the signal acquisition device for filtering signals; a signal computing processing device, which is connected with the signal filtering processing device for transferring analog signals. It is converted into digital signal and processed by calculation. The invention also relates to a measurement and processing method for NB_IOT base station signal based on the device. The NB_IOT base station signal measurement equipment and its measurement processing method are adopted, which has the following advantages: users can directly measure the results by a single instrument without additional accessories; the circuit structure is concise, pertinent, low power consumption and low cost; the scheme has certain scalability to achieve other network-based signal measurement in software; Processing with FPGA further simplifies the hardware complexity.

【技术实现步骤摘要】
NB-IOT基站信号测量设备及其测量处理方法
本专利技术涉及物联网领域，尤其涉及NB-IOT窄带物联网领域，具体是指一种NB-IOT基站信号测量设备及其测量处理方法。
技术介绍
NB-IOT窄带物联网近年得到广泛推广，相关的运营和业务已逐步展开。NB-IOT广泛应用于物流、家居、医疗、农业、水电网、智慧城市等各种行业，具有网络覆盖广、链接数量大、低速率、低成本、低功耗等特点，是未来万物互联时代的硬件基础。在行业应用中，现场安装和维护是日常的主要工作，由于采用的是无线空口传输连接，一些特定场景下的安装维护需要一些基本测试手段，以确定该位置的网络覆盖是否有效，设备的安装位置能够正常工作，比如地下室、地下管井等。但由于NB-IOT的技术特点，在现有网络应用中存在以下一些问题：由于行业渗透客户广泛，不是所有行业客户对射频和无线网络有概念性的了解。这些客户在现场作业和施工时，缺乏有效的、简洁直观的测试工具进行现场的网络环境评估以进行现场安装和维护。现有的网络测试手段主要是采用扫频仪和测试模组，具有设备庞大、操作复杂、专业性强的特点，且价格较为昂贵，对于行业客户来说不可接受。NB-IOT的网络具有广覆盖的特点，其工作模组具有极高的接收灵敏度，3GPP标准要求-140dBm左右，这对现场测试设备来说，要求具有更高的测量灵敏度和整机噪声系数，普通仪表无法满足。不同运营商的给定的NB-IOT频点不同，要求设备同时能够满足所有运营商的网络，这要求设备具有多频点调谐能力，因此仪表的频段覆盖范围较宽。综上所述，从技术、价格和可操作性上，目前还没有满足此类工程测试的NB-IOT现场测试仪表，对现场网络环境质量进行评估测试，给出现场施工和维护定量分析。本专利技术结合上述需求，提出了一种结构简单、低成本、低功耗、手持式NB-IOT测试仪，频率范围从500MHz～2700MHz，可实时测量指定运营商的最强小区及其网络信号质量，直接给出评估结果，并且具有操作简单的特点，适合各种行业用户直接使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种具有针对性、功耗低、成本低的NB-IOT基站信号测量设备及其测量处理方法。为了实现上述目的，本专利技术的NB-IOT基站信号测量设备及其测量处理方法如下：该NB-IOT基站信号测量设备，其主要特点是，所述的设备包括：信号采集装置，用于采集射频信号，并对信号进行增益控制；信号滤波处理装置，与所述的信号采集装置相连接，用于对信号进行滤波处理；信号计算处理装置，与所述的信号滤波处理装置相连接，用于将模拟信号转换为数字信号，并进行计算处理。较佳地，所述的信号采集装置包括：天线，用于接收射频信号；耦合器，与所述的天线相连接，用于耦合部分信号功率，进行系统的自动增益控制；检波器，与所述的耦合器和信号计算处理装置相连接，用于对信号功率进行检波，将信号幅度转化成电压。较佳地，所述的天线的频率范围覆盖通信频段的600MHz～2700MHz。较佳地，所述的信号滤波处理装置包括：第一低噪声放大器，与所述的耦合器相连接，用于对信号进行放大；带通滤波器组，与所述的第一低噪声放大器相连接，用于对输入信号进行预选，滤除系统无用的杂波；第二低噪声放大器，与所述的带通滤波器组相连接，用于对信号进行放大；混频器，与所述的第二低噪声放大器相连接，用于将射频信号下变频到适合处理的中频信号；本振，与所述的混频器相连接，用于提供下变频所需的射频本振信号；中频带通滤波器，与所述的混频器相连接，用于滤除混频后产生的其它杂波信号。较佳地，所述的带通滤波器组包括第一带通滤波器、第二带通滤波器和第三带通滤波器，所述的第一带通滤波器、第二带通滤波器和第三带通滤波器均并联接于所述的第一低噪声放大器和第二低噪声放大器之间，用于对输入信号进行预选，滤除系统无用的杂波。较佳地，所述的信号计算处理装置包括：压控增益放大器，与所述的中频带通滤波器相连接，用于控制放大器的增益；自动增益控制电路，与所述的压控增益放大器和检波器相连接，用于提供放大器的增益控制电压，自动调节整个链路的增益；模数转换器，与所述的压控增益放大器相连接，用于将中频模拟信号变换成数字信号；数字下变频器，与所述的模数转换器相连接，用于将数字中频信号正交下变频，产生正交的I/Q基带信号，并对信号速率进行抽取降速；中央处理器，与所述的数字下变频器相连接，用于对I/Q信号进行计算，同时控制硬件电路和系统配置。较佳地，所述的模数转换器的位数不小于16bits。该基于上述设备实现针对NB-IOT基站信号的测量处理方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：(1)对所述的数字下变频器的数字信号进行连续捕获与存储；(2)对存储的数据进行搜索和同步；(3)提取参考信号，计算RSRP和SNR的值并显示，重复步骤(1)直至处理完毕。较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：(2.1)对存储的数据进行主同步搜索；(2.2)进行频偏估计与校准，补偿本地时钟与基站信号的参考时钟频率误差；(2.3)进行辅同步和精细同步，对最强相关值的小区进行PCI搜索，得到最强小区的PCI值。采用了本专利技术的NB-IOT基站信号测量设备及其测量处理方法，与其它设备相比，具有以下优点：(1)用户通过单个仪表直接测量结果，而不需要额外的附件。(2)本方案电路结构简洁，针对性强，电路的功耗较低，而成本大幅降低。非常适合NB-IOT现场测试的低成本测试需求。(3)本方案具有一定可可扩展性，根据算法不同，可以实现其它网络制式的信号测量。(4)本方案的信号处理采用了大量数字信号处理技术，可以在软件和FPGA中进行处理，进一步简化了硬件的复杂度。附图说明图1为本专利技术的NB-IOT基站信号测量设备的电路结构图。图2为本专利技术的NB-IOT基站信号测量设备的实施例一电路结构图。图3为本专利技术的NB-IOT基站信号测量设备的实施例二电路结构图。图4为本专利技术的实现针对NB-IOT基站信号的测量处理方法的流程图。具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。该NB-IOT基站信号测量设备，其中，所述的设备包括：信号采集装置，用于采集射频信号，并对信号进行增益控制；信号滤波处理装置，与所述的信号采集装置相连接，用于对信号进行滤波处理；信号计算处理装置，与所述的信号滤波处理装置相连接，用于将模拟信号转换为数字信号，并进行计算处理。作为本专利技术的优选实施方式，所述的信号采集装置包括：天线，用于接收射频信号；耦合器，与所述的天线相连接，用于耦合部分信号功率，进行系统的自动增益控制；检波器，与所述的耦合器和信号计算处理装置相连接，用于对信号功率进行检波，将信号幅度转化成电压。作为本专利技术的优选实施方式，所述的天线的频率范围覆盖通信频段的600MHz～2700MHz。作为本专利技术的优选实施方式，所述的信号滤波处理装置包括：第一低噪声放大器，与所述的耦合器相连接，用于对信号进行放大；带通滤波器组，与所述的第一低噪声放大器相连接，用于对输入信号进行预选，滤除系统无用的杂波；第二低噪声放大器，与所述的带通滤波器组相连接，用于对信号进行放大；混频器，与所述的第二低噪声放大器相连接，用于将射频信号下变频到适合处理的中频信号；本振，与所述的混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NB‑IOT基站信号测量设备，其特征在于，所述的设备包括：信号采集装置，用于采集射频信号，并对信号进行增益控制；信号滤波处理装置，与所述的信号采集装置相连接，用于对信号进行滤波处理；信号计算处理装置，与所述的信号滤波处理装置相连接，用于将模拟信号转换为数字信号，并进行计算处理。

【技术特征摘要】
1.一种NB-IOT基站信号测量设备，其特征在于，所述的设备包括：信号采集装置，用于采集射频信号，并对信号进行增益控制；信号滤波处理装置，与所述的信号采集装置相连接，用于对信号进行滤波处理；信号计算处理装置，与所述的信号滤波处理装置相连接，用于将模拟信号转换为数字信号，并进行计算处理。2.根据权利要求1所述的NB-IOT基站信号测量设备，其特征在于，所述的信号采集装置包括：天线，用于接收射频信号；耦合器，与所述的天线相连接，用于耦合部分信号功率，进行系统的自动增益控制；检波器，与所述的耦合器和信号计算处理装置相连接，用于对信号功率进行检波，将信号幅度转化成电压。3.根据权利要求1所述的NB-IOT基站信号测量设备，其特征在于，所述的天线的频率范围覆盖通信频段的600MHz～2700MHz。4.根据权利要求1所述的NB-IOT基站信号测量设备，其特征在于，所述的信号滤波处理装置包括：第一低噪声放大器，与所述的耦合器相连接，用于对信号进行放大；带通滤波器组，与所述的第一低噪声放大器相连接，用于对输入信号进行预选，滤除系统无用的杂波；第二低噪声放大器，与所述的带通滤波器组相连接，用于对信号进行放大；混频器，与所述的第二低噪声放大器相连接，用于将射频信号下变频到适合处理的中频信号；本振，与所述的混频器相连接，用于提供下变频所需的射频本振信号；中频带通滤波器，与所述的混频器相连接，用于滤除混频后产生的其它杂波信号。5.根据权利要求4所述的NB-IOT基站信号测量设备，其特征在于，所述的带通滤波器组包括第一带通滤波器、第二带通滤波器和第三带通滤波器，所述的第一带通滤波器、第二带通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爽，王志，白皓，
申请(专利权)人：上海创远仪器技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31