摘要：随着我国的综合国力在快速的发展，社会在不断的进步，智能仪器仪表技术在无线通信系统领域有着重要作用。文章从无线通信系统中的测量参数概念入手，结合3G、LTE等方面的相关测试参数讨论了无线通信系统测量测试中的仪器原理和基本应用，探讨了智能仪器的发展方向和应用前景。
关键词：智能仪器；无线通信；测试测量
引言
当前，5G网络以及AI人工智能是最前沿的技术项目，同时也是时下最火热的、全面讨论的话题。在我国，随着无线通信技术的大规模应用，无论是信息数据传输的速度还是云计算技术，又或者物联网技术。在这些技术从研发测试到最终的市场化中，都需要进行全面的无线通信测试测量，其目的是确保在未来的运维管理中，无线通信系统得以高效畅通的运行。
1无线通信系统中的测量参数
无线通信系统中的测量参数可划分为信号级和应用级。信号级测试测量参数主要包括信纳比、噪声功率、噪声系数、相位噪声、S参数和光回波损耗等;而系统应用级测试测量参数则有端到端呼叫建立时长、最大端到端延迟、传输干扰时长、接通率、掉话率以及忙时无线利用率等。信纳比是指信号功率、噪声功率、失真功率之和与噪声功率、失真功率之和的比值。一般可由无线综合测试仪直接测量无线通信系统的信纳比和信噪比。其中，噪声功率产生自电子元器件的热振荡，利用频谱分析仪可方便地测得。利用增益法或噪声系数测试仪等方法或测量工具，可获得无线通信系统的噪声系数。相位噪声是无线通信系统的重要参数，过高的相位噪声会对无线通信系统性能施加严重的影响，严重时无线通信系统会出现高误码率现象。理想状态下，振荡器的功率应在相对狭窄的频谱范围内集中，避免对相邻频段产生干扰。S参数是天线、混频器等射频元件重要测量参数，通过测量这些元器件传输信号的相位和幅值来对无线通信系统反射和传输性能进行评价。一般可用网络分析仪对无线通信系统的S参数进行测量。光回波损耗是由于菲涅尔反射、向后瑞利散射等因素引起的部分信号光被反射引起的功率损耗。测量光回波损耗的智能仪器主要有光功率计和光时域反射仪。无线通信网络设备的一般具有智能测量模块，可直接测量系统应用级参数。
2无线通信系统测量测试设备
无线通信综合测试仪：是无线通信测试中应用最广泛的智能仪器仪表，特别是在移动终端生产制造、数字通信基站测试等领域，其可以通过网络仿真对发射天线进行设计验证和故障诊断，兼有频谱分析仪和特定无线通信信号源功能，可进行邻道功率泄漏比、频率稳定度、带宽占用、频谱辐射、开环功率测试、误差矢量幅度等多方面的测试。无线通信综合测试仪以其广泛的用途和强大的功能得到了通信技术研发实验室、移动通信运营商以及设备生产商的广泛关注，国内外的主要无线通信综合测试仪厂商有Agilent公司、R&S公司、Anritsu公司等等。频谱分析仪：其基本分析流程：输入信号通过可变衰减器提供不同的测量范围；信号经模拟低通滤波器滤除处于不需要分析的高频分量；经模数转换后得到需要分析的数字信号（通过频率抽取式数字滤波器，不但减小了信号带宽和降低了采样率，并且改善了频率分辨率，避免了频谱混叠）；FFT处理后获得信号的频谱图。频谱分析仪通常分为基于计算机处理的准实时频谱分析仪（或软件频谱分析仪）和基于通用DSP处理器的实时频谱分析仪、基于专用FFT处理芯片的频谱分析系统。在实际工程测试中由于对实时性的需求一般采用嵌入微处理器的便携设备，对实时性需求不高，但对于计算量和计算精度有较高要求的场合，通常使用基于计算机处理的频谱分析仪。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在无线通信系统中通过频谱分析仪可以帮助移动通信运营商严格把控区分不同频段的业务类型，防止相互串扰；有效监管无线通信信号传输质量，分析噪声分布情况；降低无线通信系统中的“呼吸效应”和“远近效应”等。矢量信号分析仪：具有整个微波频段的测量分析能力，可以进行快速、高分辨率的频谱测量、解调以及时域分析，通常用于表征复杂信号。矢量信号分析仪可捕获到信号的幅度与相位信息，因而适合于分析数字调制信号，对复杂数字调制信号进行定性和定量的测试测量，提供矢量图、星座图、眼图、矢量误差曲线等形式的调制参数分析结果。在无线通信系统中矢量信号分析仪可实现无线通信信号的物理信道数据解调，并对信号输出功率、峰值误码误差、邻道泄漏抑制比等参数测试测量。矢量网络分析仪：分析各种射频/微波网络的网络特性，如S参数、传输/反射特性等，分析对象是电路网络。在无线通信系统中衡量电缆组件质量的指标通常是S参数（电压驻波比、插入损耗、相位、延时等），通过用矢量网络分析仪频域测试可以方便获取参数情况。例如可通过矢量网络分析中的时域分析功能，利用激励信号在电缆传输中的反射特性实现同轴电缆故障定位。信令分析仪：具有信令单元的获取、解码以及显示等基本功能，在此基础上过滤获取用户查找的特殊信令消息，并通过实时统计、后台统计等查询方式自动识别错误信令流程判断故障、优化网络。以TD-LTE网络为例，可通过信令流程结合RRC连接成功率、RSRP参考信号接收功率、CarrierRSSI载波接收机信号场强等参数的方式对网络覆盖与传输干扰、频率规划、时隙配置等问题进行分析和处理。
3智能仪器的应用及发展
智能仪器已经成为无线通信设备的主要应用之一，为了升级和工程实践测试的要求达到一定的效果，所以在多个领域都在逐渐的扩展，其中包括虚拟化、网络化、小型化、模块化等领域。虚拟智能仪器已经成为一大亮点。
4智能仪器的发展与应用
无线通信技术的迅猛发展推动了智能仪器向着虚拟化、微型化和模块化的方向发展。虚拟化的智能仪器赋予了传统智能仪器更多的内涵。虚拟智能仪器将测量的数据信息导人计算机，利用计算机对这些数据进行存储、处理等操作，得出相关测量分析结果。虚拟智能仪器功能齐备，使用方便，研发周期短，成本较低，已经获得了各无线通信网络运营商和智能仪器制造商的广泛关注，并在实际无线通信测试测量中得到了应用。微型化和模块化的智能仪器近年来也得到了长足的发展，很大程度上方便了用户在展开户外环境下的无线通信测试和测量工作。无线通信技术的发展给智能仪器的发展带来了挑战，也带来了机遇，涌现出了多种新一代无线通信测试技术，这些技术也必然加速推动智能仪器向着更专业、更轻便和更高效的方向快速发展。
结语
随着3G技术由商用测试到市场化推广，信息数据传输速率的迅猛提升、云计算技术、物联网技术的应用发展均经历了实验室研发、商用测试、市场化网络运营等必经环节，而这些环节均需要全面的测量测试以保证无线通信系统和网络运维管理的畅通高效。智能仪器作为无线通信测量测试的工具和手段也逐步升级换代。智能仪器已由最初的“具有微型计算机/微型处理器的测量仪器，具有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能”向着“以微型计算机系统为核心，具有虚拟化、网络化、自动化、微型化、高可靠特征的测试测量设备”的方向转变。特别是信号处理理论、无线通信技术、微电子技术等理论方法的延伸和扩展，智能仪器也与这些领域间产生相互支撑、共同发展。
参考文献
[1]谭维兵,赵伟.试论智能仪器新定义[J].电测与仪表,2012,49(557): 1-5.
[2]张能.基于TD-LTE通信系统的通信子系统测试平台的研究与开发[D].南京:南京邮电大学,2012
论文作者:吴蓓
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/28
标签：测量论文; 无线通信论文; 测试论文; 智能论文; 信号论文; 通信系统论文; 仪器论文; 《电力设备》2019年第12期论文;