CN101094488A - 一种mat中rtut接收灵敏度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MAT中RTUT接收灵敏度的测量方法，包括：建立MAT的多个无线链路能够正常工作环境和条件；使MAT的多个无线链路同时处于正常无线链路工作状态；测量MAT的多个无线链路中其中任一个RTUT接收灵敏度。这种方法用开放代替封闭，用多个收发无线电代替一个在一个移动终端物理平台上同时工作，并设电磁散射体，能够引入在实际应用场景中存在的影响因素，从而可以正确测量出MAT中任一种RTUT的接收灵敏度；进一步通过测量空间球面上多个观测点接收灵敏度，然后加权处理得到接收灵敏度的平均值代替使用单个点的直接测量接收灵敏度，更提高了测量正确度。

Description

一种MAT中RTUT接收灵敏度的测量方法

技术领域

本发明涉及移动终端接收灵敏度测量，具体涉及一种MAT中RTUT接收灵敏度的测量方法。

背景技术

蜂窝移动网、无线局域网以及广播电视网通信技术的快速发展，刺激了人们在基于上述通信技术的移动终端上观看多业务内容的需求，出现了多接入终端Multi-Access Terminal，简称MAT，是指同时存在多个无线电接入的一个移动终端。MAT多模共存并可以共同正常工作，MAT接收灵敏度也包括多种待测接收系统Receiving Terminal Under Test，简称RTUT；待测接收系统接收灵敏度法Receiving Sensitivity Over Through Air，简称RS_OTA，是指多模共存、共同正常工作条件下，测量MAT多种RTUT中其中任意一种RTUT接收灵敏度的方法。这种方法主要是针对双模蜂窝移动终端T1、单模或者多模(指三模及以上)蜂窝移动终端T2、无线局域网移动终端T3、广播电视网移动终端T4，在一个移动设备上存在T1或者在T2、T3、T4三种接入制式中至少同时存在两种无线接入的便携式移动终端，测量其中任意一种RTUT接收灵敏度的方法。

目前的无线电接入移动终端，在测量接收灵敏度时，在移动终端和基站模拟器之间采用射频电缆，实现射频链路连接。可见，现有移动终端接收灵敏度的测量，是在射频封闭环境中进行的。在射频封闭测试环境中测量无线电系统的性能指标，特别是测量MAT系统的性能指标，存在技术方案缺陷，即无法考虑在实际应用场景中存在的两个影响因素：①MAT上其它无线电Radio Not Under Test，简称RNUT，对RTUT的影响因素；②MAT附近“人”的影响因素。

(一)其中，影响因素①对RTUT而言，是一个各项异性的有色、电磁近区干扰，它的客观存在导致RTUT的无线电链路不满足电磁波的互易原理，即SNR1≠SNR2，分析如下：

假设1：MAT上存在一个RNUT和一个RTUT，所述RNUT连接天线1为噪声源，所述RTUT连接天线3，MAT的远场区有发射机2，所述发射机连接天线2。

假设2：天线1始终被电压激励，处于发射状态。

所述假设图示，参见附图1。

当天线3被电压激励时，接收天线2上有接收电压信号，其信噪比SNR2为：

$\mathrm{SNR}2=\frac{I_{23}{Z}_{\mathrm{in}2}}{I_{21}{Z}_{\mathrm{in}2}+N_0}---\left(1\right)$

同样，当天线2被电压激励时，接收天线3上有接收电压信号，其信噪比SNR3为：

$\mathrm{SNR}3=\frac{I_{32}{Z}_{\mathrm{in}3}}{I_{31}{Z}_{\mathrm{in}3}+N_0}---\left(2\right)$

其中，Z_in2、Z_in2为MAT上天线2，天线3的输入阻抗；I₂₃、I₂₁为发射天线1、发射天线3在接收天线2负载回路的感应电流。同理，I₃₂、I₃₁为发射天线1、发射天线2在接收天线3负载回路的感应电流。N₀为其它噪声。

保持天线1、天线2、天线3各自阻抗匹配(Z_in2≈Z_in3≈50欧姆)且空间位置、姿态不变，令V₂＝V₃，则互易原理保证，但是I₃₁≠I₂₁，因此，SNR2≠SNR3。

上述分析表明，影响因素①的存在，导致只能将RNUT等效为RTUT的近场有色各项异性噪声源，RTUT的接收灵敏度需要新的噪声模型来表征。

(二)影响因素②的存在，客观要求定义典型应用场景，特别是定义在利用MAT“观看”视频业务时，人体电磁模型与RTUT的空间结构。

根据以上分析可知，使用目前的无线电接入移动终端接收灵敏度测量方法无法测量MAT中RTUT接收灵敏度，采用该方法进行测量的结果是不正确或错误的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种MAT中RTUT接收灵敏度的测量方法，能够考虑在实际应用场景中存在的影响因素，可以正确测量出MAT中任一种RTUT的接收灵敏度。

本发明的技术问题这样解决，提供一种MAT中RTUT接收灵敏度的测量方法，包括以下步骤：

1.1)使用模拟器、天线和MAT来建立MAT的多个无线链路能够正常工作的环境并满足测试条件；

1.2)使MAT通过天线与模拟器建立的多个无线链路同时处于正常无线链路工作状态；

1.3)通过测量MAT的多个无线链路中其中一个RTUT解调后的信号电平和误码率来确定该RTUT的接收灵敏度。

本发明中接收灵敏度的定义是指接收信号误码率小于/等于指标，即预定值E0的时接收机输入端口的最小信号电平。

按照本发明提供的测试方法，所述MAT包括二个或二个以上对应所述无线链路的天线和RTUT，所述无线链路的数目等于所述RTUT的数目。

按照本发明提供的测试方法，MAT和模拟器应满足的测试条件包括：被测RTUT模拟器天线与MAT天线之间的空间距离要大于由MAT或者由MAT加上影响RTUT性能的附近电磁散射体(包括人体等)共同构成的电磁散射尺寸参数以及RTUT工作频率参数确定的天线最小测试距离。

按照本发明提供的测试方法，所述模拟器可以是基站模拟器或RTUT系统模拟器。

按照本发明提供的测试方法，所述MAT的附近设有人体或模拟人体的电磁散射体。

按照本发明提供的测试方法，所述MAT置于与外界无线电屏蔽的电波暗室，用于屏蔽外界干扰。

按照本发明提供的测试方法，所述MAT放置于三维旋转台上，所述步骤1.3)是按规则旋转所述三维旋转台，测量采集MAT针对被测球面各点的接收灵敏度数据并加权平均值作为该RTUT接收灵敏度；通过这种改进方式使测量结果更为正确。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.3)具体包括：

1.3.1)在RTUT远场区被测球面上进行空间角离散化；

1.3.2)采集上述离散化空间角所对应接收灵敏度数据，构成数据矩阵[S_v(m，n)]_M×N；

1.3.3)对所述矩阵，进行加权处理，得到RS_OTA导出值，即

$\mathrm{RS}\_\mathrm{OTA}=\frac{1}{4\mathrm{\π}}\frac{\mathrm{\π}}{M}\·\frac{2\mathrm{\π}}{N}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_v(\frac{\mathrm{\πm}}{M},\frac{2\mathrm{\πn}}{N})\·\sin \left(\frac{\mathrm{\πm}}{M}\right).---\left(3\right)$

s_v为所在空间点(θ_m，φ_n)的接收灵敏度值。

上式中，m＝1，2，…M，n＝1，2，…N，M≥1，N≥1

本领域普通技术人员很容易从上式中得到如出结论：

当m＝常数且n＝常数时，计算所得结果为空间球面上一点的接收灵敏度；

当m＝常数(或n＝常数)时，计算所得结果为空间球面与m＝常数(或n＝常数)的平面截面构成的空间圆周线上的接收灵敏度的加权平均值；

当m＝变数且n＝变数时，计算所得结果为空间球面上的接收灵敏度的加权平均。

按照本发明提供的测试方法，所述MAT中每一RTUT的接收灵敏度可以使用所述步骤1.3)逐个测量。

本发明提供的一种MAT中RTUT接收灵敏度的测量方法，使用开放的测试环境代替封闭的测试环境，使用多个收发无线电代替一个在一个移动终端物理平台上同时工作，并在MAT附近设有人体或模拟人体的电磁散射体，能够引入在实际应用场景中存在的影响因素，从而可以正确测量出MAT中任一种RTUT的接收灵敏度；进一步通过测量空间球面上多个观测点接收灵敏度，然后加权处理，得到一个测量接收灵敏度值代替单个点的直接测量接收灵敏度，更提高了正确度。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1为本发明测试环境RS_OTA无线通信链路示意图；

图2为测量RS_OTA坐标定义。

具体实施方式

本发明所称的MAT包括二种共存模式，该两种共存模式可以是TD-SCDMA、WCDMA、CDMA、GSM、PHS、BLUETOOTH、Wireless LAN、GPS、RFID和广播电视模式中的任意两种的组合。

本发明RTUT接收灵敏度的测量方法，包括以下步骤：

步骤S1，建立MAT的多个无线链路正常工作环境，并使之满足测试条件，使MAT的多个无线链路同时处于正常无线链路工作状态；

步骤S2，测量MAT的多个无线链路中其中一个待测系统的接收灵敏度。

其中，

步骤S1具体包括以下步骤：

步骤S11，将MAT置于与外界无线电屏蔽的电波暗室。参见图1，MAT终端1放置在三维旋转台4上，附近设有电磁散射体3，MAT终端1具有天线11和天线12，分别对应WCDMA和广播电视，模拟器2有两个，分别是RTUT和RNUT模拟器，使用各自天线21和22；天线11和天线22之间的距离r满足远区测试条件；三维旋转台4可以旋转，使得天线11顶点位于被测虚拟球面虚线球5上，同时MAT终端1、三维旋转台4、各天线位于能屏蔽外界环境的电波暗室100中。

步骤S12，使MAT和系统模拟器(或者是基站模拟器)之间建立正常的无线链路，并且使RTUT处于接收灵敏度的测量状态，并要求

MAT和系统模拟器(或者是基站模拟器)满足远区测试条件，即包括MAT天线与被测RTUT模拟器天线之间的空间距离要大于由MAT或者由MAT加上影响RTUT性能的附近电磁散射体(包括人体等)共同构成的电磁散射尺寸参数以及RTUT工作频率参数确定的天线最小测试距离，具体参看文献[1]。

[1]TSG-RAN Working Group 4(Radio)meeting#39 Shanghai，China，May8th-13th，2006 R4-060597(技术规范工作组-无线接入网4组第39次会议，上海，中国2006.05.08-13)

步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S20，保持RNUT处于正常工作状态。

步骤S21，在RTUT远区被测球面上进行空间角离散化。被测球面是指以MAT几何中心为坐标原点，以MAT最大边长为Z轴，以r为半径的球面，参见图1中的虚线球5。所述空间角度离散化具体为：将上述球面沿图2所示相互垂直的θ、φ方向，进行均匀分割，形成网格节点(θ_m，φ_n)矩阵，其中

${\mathrm{\θ}}_m=\frac{\mathrm{\πm}}{M},m=1,...,M---\left(4\right)$

${\mathrm{\φ}}_n=\frac{2\mathrm{\πn}}{N}n=1,...,N---\left(5\right)$

其中，整数M为θ方向最大离散数，整数N为φ方向最大离散数，

M≥1，N≥1。

步骤S22，采集上述离散化空间角所对应接收灵敏度数据，构成数据矩阵[S_v(m，n)]_M×N。采集离散化空间角所对应接收灵敏度数据是指离散化空间角(θ_m，φ_n)所在空间点的接收数据，该数据为被测接收信道接收的数据错误率(误码率)等于预先定义的误码率值E0时，(θ_m，φ_n)点场强折合成RTUT接收机的最小输入功率值S_v(m，n)。

步骤S23，根据所述矩阵[S_v(m，n)]_M×N，计算得到接收灵敏度导出值RS_OTA(以下简称接收灵敏度值或接收灵敏度)。该RS_OTA值可以是空间球面上一点的接收灵敏度，或空间圆周线上各点的接收灵敏度的加权平均值，或空间球面上各点的接收灵敏度的加权平均值。然后，根据上述接收灵敏度值计算RS_OTA_dB值。

RS_OTA_dB＝10×log10(RS_OTA)(6)

当m和n其中一个取常数时，测量只在两个平面上进行，例如在主平面(水平面 $[\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{\π}}{2},{\mathrm{\φ}}_n]$ 或者垂直面[θ_m，φ＝0])上进行。

当m和n均为取常数时，测量进一步简化为只在空间球面上一个点上进行。

无论是哪种情况，测量过程都遵循步骤S1和步骤S2，故此处不再赘述。

下面以WCDMA和广播电视模式为例，并且以WCDMA作为RNUT、以广播电视接收作为RTUT，具体说明在主平面上测量MAT中广播电视接收的接收灵敏度的过程(也可以反转过来测试MAT中WCDMA的接收灵敏度)，包括：

根据步骤S1，保持WCDMA的UE与RNUT收发模拟器建立正常无线连接，RTUT广播电视接收系统与RTUT发射系统建立正常无线连接，如图1。

首先保证RTUT广播电视接收机天线11与RTUT发射天线21间距r大于天线最小距离。然后以MAT几何中心为坐标原点，以MAT最大边长为Z轴，放置MAT。接着在水平面 $[\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{\π}}{2},\mathrm{\φ}]$ 和垂直面[θ，φ＝0]两个主平面离散化空间角度。采集离散化上述两个主平面空间角， $[\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{\π}}{2},{\mathrm{\φ}}_n]$ 以及[θ_m，φ＝0]，所在空间点的接收灵敏度数据，即得到 S_v ^φ(_m，0)。接着，按公式(3)得到主平面的RS-OTA值，即：

$A^{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{2}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_v^{\mathrm{\θ}}(\frac{\mathrm{\π}}{2},n),$ $A^{\mathrm{\φ}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{S}_v^{\mathrm{\φ}}(m,0)---\left(7\right)$

$\frac{1}{\mathrm{RS}\_\mathrm{OTA}}=\frac{1}{A^{\mathrm{\θ}}}+\frac{1}{A^{\mathrm{\φ}}}---\left(8\right)$

最后，得到RS_OTA_dB值。

从上所述，本发明MAT中RTUT接收灵敏度的测量方法具有环境要求低，易测试，简便易行的优点。

以上仅为本发明的优选实施例而已，本发明还可以有各种更改和变化，因此在本领域普通技术人员理解范围内，所作修改、等同替换、改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1、一种MAT即多接入终端中RTUT即待测接收系统接收灵敏度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)使用模拟器(2)、天线和MAT(1)来建立MAT的多个无线链路能够正常工作的环境并满足测试条件；

1.2)使MAT(1)通过天线与模拟器(2)建立的多个无线链路同时处于正常无线链路工作状态；

1.3)通过测量MAT的多个无线链路中其中一个RTUT解调后的信号电平和误码率来确定该RTUT的接收灵敏度。

2、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述MAT(1)包括二个或二个以上对应所述无线链路的天线(11、12)和RTUT，所述无线链路的数目等于所述RTUT的数目。

3、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述模拟器(2)可以是基站模拟器或RTUT系统模拟器。

4、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述MAT(1)的附近设有人体或模拟人体的电磁散射体(3)。

5、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述MAT(1)置于与外界无线电屏蔽的电波暗室(100)。

6、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述测试条件包括：所述MAT与系统仿真器之间空间距离满足远场测试条件。

7、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述MAT(1)放置于三维旋转台(4)上，所述步骤1.3)是按规则旋转所述三维旋转台，测量采集MAT(1)针对被测球面(5)各点的接收灵敏度数据并用加权平均值作为该RTUT接收灵敏度。

8、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述步骤1.3)具体包括：

1.3.1)在RTUT远场区被测球面上进行空间角离散化；

1.3.2)采集上述离散化空间角所对应接收灵敏度数据，构成数据矩阵[S_v(m，n)]_M×N；

1.3.3)根据所述矩阵，按照如下公式得到接收灵敏度值RS_OTA：

$\mathrm{RS}\_\mathrm{OTA}=\frac{1}{4\mathrm{\π}}\frac{\mathrm{\π}}{M}\·\frac{2\mathrm{\π}}{N}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_v(\frac{\mathrm{\πm}}{M},\frac{2\mathrm{\πn}}{N})\·\sin \left(\frac{\mathrm{\πm}}{M}\right)$

上式中，m＝1，2，…M，n＝1，2，…N，M≥1，N≥1。

9、根据权利要求8所述测量方法，其特征在于，所述步骤1.3.3)所得的接收灵敏度值RS_OTA具体为以下情况中的一种：

当m＝常数且n＝常数时，接收灵敏度值RS_OTA为空间球面上一点的接收灵敏度；或者

当m＝常数或n＝常数时，接收灵敏度值RS_OTA为空间球面与m＝常数或n＝常数的平面截面构成的空间圆周线上各点的接收灵敏度的加权平均值；或者

当m＝变数且n＝变数时，接收灵敏度值RS_OTA为空间球面上各点的接收灵敏度的加权平均值。

10、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述步骤1.3)中的接收灵敏度是指空间球面上一点的接收灵敏度。

11、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述步骤1.3)中的接收灵敏度是指空间球面的两个垂直截面构成的空间圆周线上各点的接收灵敏度的加权平均值。

12、根据权利要求1所述测量方法，其特征在于，所述步骤1.3)中的接收灵敏度是指空间球面上各点的接收灵敏度的加权平均值。

13、根据权利要求10至12中任一项所述测量方法，其特征在于，所述MAT(1)中每一RTUT的接收灵敏度可以使用所述步骤1.3)逐个测量。

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