基于大规模天线技术的5G网速检测系统的制作方法

本发明属于面向大规模天线波束状态的无线通信网络检测，具体为基于大规模天线技术的5g网速检测系统。

背景技术：

1、5g网络中，大规模天线通常通过多阵元协同形成定向波束，并通过波束赋形、波束扫描、波束切换和空分复用完成无线接入与数据传输。现有网速检测系统一般在终端与检测服务器之间建立上传或下载测速流，在设定检测时间窗内统计传输字节量、传输时延、丢包情况和重传情况，再计算得到上行速率或下行速率。对于无线侧状态，常规方案通常仅记录服务小区、信号强度、参考信号质量、信道质量指示等基础参数，并将上述参数作为检测结果的附属说明，而未将大规模天线的波束编号变化、波束质量波动、空分复用层数变化与吞吐率采样过程进行同时间粒度关联。

2、在较接近的常规实现中，网速检测系统会按照固定采样周期获取吞吐率采样值，并在检测结束后对多个采样值进行平均、峰值统计或异常值剔除。部分方案会结合无线链路重传次数、调度资源占用比例或信号质量变化，对低速率采样点进行过滤或加权，以降低随机抖动对检测结果的影响。但上述处理通常基于端到端速率序列本身进行判断，或者基于单一无线质量指标进行修正，未区分稳定波束传输、波束切换过渡和波束失配等不同状态。由于大规模天线场景下的波束状态变化具有短时性和空间相关性，单纯依据速率突降或信号质量变化难以准确识别速率异常来源。

3、现有技术的核心问题在于，网速检测结果与大规模天线波束运行状态之间缺少解耦关系。当检测时间窗内发生波束编号变更、波束参考信号质量阶跃、调度资源连续性中断或空分复用层数突变时，吞吐率采样序列会出现短时下降、零速率点或重传集中片段。常规检测方法容易将上述由波束切换、切换保护间隔、调度空窗或波束失配造成的片段性速率变化纳入整体网速计算，使检测值偏离稳定无线承载状态下的传输能力。由此导致同一位置、同一服务小区在相近无线条件下的检测结果离散度较高，且难以判断速率下降属于真实网络承载能力下降还是波束状态扰动造成的检测失真。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于大规模天线技术的5g网速检测系统，可以解决上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、基于大规模天线技术的5g网速检测系统，包括检测数据同步采集模块、波束状态解耦模块和速率修正输出模块；

4、所述检测数据同步采集模块用于在网速检测时间窗内同步采集吞吐率采样序列、波束编号变化序列、波束参考信号质量、空分复用层数、调度资源占用比例和无线链路重传信息；

5、所述波束状态解耦模块用于根据所述波束编号变化序列和所述波束参考信号质量将所述网速检测时间窗划分为稳定波束片段、切换过渡片段和波束失配片段；

6、所述速率修正输出模块用于按照片段类型对所述吞吐率采样序列进行加权修正，生成经波束状态解耦的5g网速检测结果，形成基于大规模天线技术的5g网速检测系统。

7、优选的，所述检测数据同步采集模块包括检测任务标识生成子模块、无线侧参数采集子模块和测速流参数采集子模块；

8、所述检测任务标识生成子模块为同一网速检测时间窗内的吞吐率采样序列和大规模天线波束状态数据分配统一检测任务标识；

9、所述无线侧参数采集子模块按照所述统一检测任务标识记录服务小区、波束编号、波束参考信号质量、调制编码等级、空分复用层数和调度资源占用比例；

10、所述测速流参数采集子模块按照所述统一检测任务标识记录上传或下载方向、采样时刻、采样字节量和传输层重传次数。

11、优选的，所述波束状态解耦模块包括波束变化检测子模块和片段边界确定子模块；

12、所述波束变化检测子模块根据相邻采样时刻的波束编号变更、波束参考信号质量阶跃、调度资源连续性中断和空分复用层数突变生成波束事件序列；

13、所述片段边界确定子模块将所述波束事件序列与吞吐率采样序列的速率斜率变化进行时间对齐，并将相邻波束事件之间的采样区间标记为稳定波束片段、切换过渡片段或波束失配片段。

14、优选的，所述速率修正输出模块包括采样可信度计算子模块和异常采样筛除子模块；

15、所述采样可信度计算子模块依据片段类型、波束参考信号质量平稳度、调度资源占用连续度、无线链路重传密度和空分复用层数保持时长生成每个吞吐率采样点的可信度权重；

16、所述异常采样筛除子模块按照所述可信度权重对切换保护间隔内的速率突降点、调度空窗内的零速率点和重传集中片段的失真点进行筛除或降权处理。

17、优选的，所述速率修正输出模块还包括归一化修正子模块；

18、所述归一化修正子模块根据波束参考信号质量基准区间、空分复用层数基准状态、调度资源占用比例基准区间和无线链路重传基准区间建立速率修正因子集合，并将所述速率修正因子集合与根据所述可信度权重处理后的吞吐率采样序列进行逐片段映射，得到稳定波束片段对应的主速率值、切换过渡片段对应的补偿速率值和波束失配片段对应的低可信速率值。

19、优选的，所述检测数据同步采集模块还包括自适应采样粒度配置子模块；

20、所述自适应采样粒度配置子模块根据历史网速检测时间窗内的波束事件密度、调度周期长度、波束参考信号质量波动频率和吞吐率采样离散度，生成当前网速检测时间窗的基础采样粒度和事件增强采样粒度；

21、当所述波束编号变化序列出现波束编号变更或所述波束参考信号质量出现阶跃变化时，所述无线侧参数采集子模块按照所述事件增强采样粒度补采波束状态数据和测速流参数。

22、优选的，所述波束状态解耦模块还包括状态转移约束子模块；

23、所述状态转移约束子模块根据连续采样区间内的波束编号保持比例、波束参考信号质量回落幅度、空分复用层数回稳时间和吞吐率斜率反转次数构建片段状态转移矩阵，并在所述片段状态转移矩阵中设置由稳定波束片段进入切换过渡片段、由切换过渡片段进入波束失配片段以及由波束失配片段返回稳定波束片段的转移约束。

24、优选的，所述速率修正输出模块还包括结果标注子模块；

25、所述结果标注子模块根据所述可信度权重的分布、所述主速率值与所述补偿速率值之间的偏差、所述低可信速率值在所述网速检测时间窗内的占比、无线链路重传密度和调度资源占用连续度，生成检测结果置信区间、波束稳定度标识以及异常原因标签；

26、所述异常原因标签包括波束切换干扰标签、波束失配标签、调度空窗标签和重传集中标签。

27、优选的，还包括修正参数校准模块；

28、所述修正参数校准模块按照服务小区、频段、检测方向、波束编号组合和空分复用层数组合建立历史检测样本库，并从所述历史检测样本库中提取同类检测任务的稳定波束片段速率分布、切换过渡片段持续时间分布、波束失配片段重传分布和异常原因标签分布；

29、所述修正参数校准模块根据所述同类检测任务的分布结果更新所述可信度权重、所述速率修正因子集合和所述异常原因标签的判定参数。

30、优选的，还包括检测一致性复核模块；

31、所述检测一致性复核模块根据相邻网速检测时间窗之间的波束编号变化序列相似度、基础采样粒度下的吞吐率差异、事件增强采样粒度下的波束参考信号质量差异和无线链路重传差异，将当前网速检测时间窗标记为一致窗口、需重测窗口或需加密采样窗口；

32、对于所述需加密采样窗口，所述检测一致性复核模块向所述自适应采样粒度配置子模块发送缩短基础采样粒度和延长事件增强采样持续时间的配置指令。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

34、1.在网速检测时间窗内同步采集吞吐率采样序列、波束编号变化序列、波束参考信号质量、空分复用层数、调度资源占用比例和无线链路重传信息，并通过统一检测任务标识将无线侧参数与测速流参数进行时间关联，使网速检测数据与大规模天线波束状态处于同一分析基础。通过根据波束编号变更、波束参考信号质量阶跃、调度资源连续性中断和空分复用层数突变生成波束事件序列，再结合吞吐率采样序列的速率斜率变化确定稳定波束片段、切换过渡片段和波束失配片段，能够将检测时间窗内不同波束状态对应的速率采样区分处理。通过对不同片段配置可信度权重，并对切换保护间隔内的速率突降点、调度空窗内的零速率点和重传集中片段的失真点进行筛除或降权，能够减少波束状态扰动对整体网速检测值的影响，使输出的检测结果更接近稳定波束承载条件下的传输状态。

35、2.根据波束参考信号质量基准区间、空分复用层数基准状态、调度资源占用比例基准区间和无线链路重传基准区间建立速率修正因子集合，并分别得到稳定波束片段对应的主速率值、切换过渡片段对应的补偿速率值和波束失配片段对应的低可信速率值，使网速检测结果具备分片段来源依据。通过自适应采样粒度配置，在波束编号变更或波束参考信号质量阶跃时补采波束状态数据和测速流参数，可提高短时波束事件下的数据完整性。通过状态转移约束、结果标注、历史检测样本校准和检测一致性复核，可形成检测结果置信区间、波束稳定度标识和异常原因标签，并根据同类检测任务的历史分布更新可信度权重、速率修正因子和异常原因判定参数。上述处理能够降低相邻检测时间窗之间因采样粒度、波束事件密度和重传差异造成的结果离散，使检测结果便于用于第五代移动通信网络中大规模天线波束状态下的速率分析。