CN102026217A - 无线通信装置验证系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线通信装置验证系统及方法，该方法在隔离箱容纳待测的无线通信装置，利用设置在隔离箱内的噪声探测单元探测无线通信装置的噪声，且由量测装置接收噪声，据此进行噪声分析。还可通过隔离箱内的无线收发单元接收或发射无线电波信号，与无线通信装置建立无线通信连接，且由量测装置据此进行无线通信效能分析。

Description

无线通信装置验证系统及方法

技术领域

本发明是涉及一种无线通信装置验证系统及方法，特别是涉及一种简化大型测试设备以及取得待测无线通信装置的效能及噪声分析的无线通信装置验证系统及方法，适用于无线通信产品在设计阶段的设计验证和工厂验证组装质量。

背景技术

目前，无线通信领域，特别是应用于泛欧数字移动电话系统(Global System for Mobile Communications，GSM)、全球互通微波存取系统(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)、宽带分码多任务系统(Wide band Code Division Multiple Access，WCDMA)、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、蓝牙系统(Bluetooth，BT)、无线局域网络系统(Wireless LAN，WLAN)、个人手持式电话系统(Personal Handy-phone System，PHS)、数字影像广播系统(Digital Video Broadcasting-Terrestrial-，DVB-T)、分时-同步分码多任务存取系统(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)、分码多任务系统(Code Division Multiple Access，CDMA)或长期演进技术系统(Long Term Evolution，LTE)等各式系统的无线通信装置，无论于设计阶段或生产线制造阶段的通信质量，都是各家无线通信装置制造厂商所极为重视的。

为确保各家厂商所生产制造的无线通信装置皆能具备一定水平的兼容性及稳定性，无线通信装置须通过遵循无线通信协议标准所制定的测试，以及出货前各家厂商自订的质量测试等，因此如何简化测试以及降低测试随之产生的成本，是各家厂商需要解决的问题。

以传统的无线通信装置所使用的无线通信模块为例，一般需要测试此无线通信模块的电特性及功能特性。现有技术就电特性而言，使用频谱仪检测感应无线通信模块所使用的天线中心频率或射频功率值，或者是使用电流计来检测感应无线通信模块最大消耗电流值，以期无线通信模块电特性可符合电磁兼容的安全规范。

此外，就功能特性而言，通常是将待测无线通信模块设置于室外空旷场所，再利用天线测试设备来实际验证远距离的传输状况与接收信号灵敏度的大小及范围。

但因现有空间与周遭环境因无线通信的发展随之复杂度增加，四周存在着各式各样信号辐射干扰源或是信号传递时的阻隔物，要寻找到无干扰的场所进行测试变得相当困难。此外，室外测试还须受限于天气状态，由于天气状态不稳定，导致无线通信模块检测结果会因环境变因，产生误差。于是，现有无线通信装置通常会利用外测实验室所使用的电波暗室(Anechoic Chamber)，进行开放空间的模拟测试。电波暗室主要可将外来电磁干扰加以屏蔽，另一方面亦可对发射源加以屏蔽，不向外界造成电磁波干扰。

就电波暗室结构而言，为能达到上述目的，亦即达到高吸波性及高阻隔性，过去会在电波暗室六个壁面上加装吸波材料以防止内部信号反射以及增加与外界隔离程度。以便于将电波暗室模拟成室外开放测试场所。

以无线通信模块实际使用电波暗室测试而言，首先使用第一电波暗室对无线通信模块电特性，即天线中心频率、射频功率值或消耗电流等静态电特性进行检测，接着使用第二电波暗室进行如接收灵敏度的动态功能特性检测。

然而，上述已知的测试流程必须分段、分项进行，导致整体测试时间较长，电波暗室所需空间较大及设置成本昂贵。综合上述可知，现有技术具有下述缺点：

(1)测试用电波暗室所需费用昂贵、测试时间需事先预约，测试设备占用空间大，测试所需时间较长。

(2)一般载体噪声量测系统(Noise floor)仅限于验证天线布局被系统噪声干扰的程度，无法完整验证无线通信装置于整体组装后，对通信质量的影响。

(3)测试设备体积过大，无法应用于生产线产品出货前质量管理(OQC，Out-going Quality Control)，亦即无法针对生产线组装时所引起的问题做正确且有效的筛选。

发明内容

有鉴于上述现有技术问题，本发明目的就在提供一种无线通信装置验证系统，以解决上述各项问题。

本发明的无线通信装置验证系统，包含：隔离箱、噪声探测单元、无线收发单元、量测装置。其中，隔离箱，用于容纳待测的无线通信装置。噪声探测单元，设置于隔离箱内，用于探测无线通信装置的噪声。无线收发单元，设置于隔离箱内，用于接收或发射无线电波信号。量测装置，电连接于噪声探测单元，量测装置通过噪声探测单元接收噪声，并进行噪声分析。

再者，进一步通过设置于隔离箱内的无线收发单元，以量测装置通过无线收发单元与无线通信装置建立无线通信连接，从而进行无线通信效能分析。

此外，本发明的无线通信装置验证方法，首先，将待测的无线通信装置容置于隔离箱中，通过设置于隔离箱内的噪声探测单元，探测无线通信装置的噪声，利用量测装置对噪声进行噪声分析，还可通过设置于隔离箱内的无线收发单元，接收或发射无线电波信号，使用量测装置通过无线收发单元与无线通信装置建立无线通信连接，并据此进行无线通信效能分析。

其中，噪声探测单元可以为传输线、探测棒、天线型探测器或圆型探测棒。

其中，量测装置可包括：放大器及频谱仪。放大器，耦接于噪声探测单元，用于接收并补偿噪声在传输过程中的强度损耗。频谱仪，耦接于放大器，用于接收补偿后的噪声，并分析噪声的频谱，从而完成噪声分析。无线收发单元可以为天线。

其中，量测装置还可包括基站仿真装置，此基站仿真装置用于与无线通信装置的间建立无线通信连接。

本发明的无线通信装置验证系统及方法，还可用于验证无线通信装置与基站仿真装置间的总辐射功率(Total Radiated Power，TRP)、各方向(总全向)灵敏度(Total Isotropic Sensitivity，TIS)、传输量(throughput)或切换(handover)。

其中，基站仿真装置可以是仿真泛欧数字移动电话系统、全球互通微波存取系统、宽带分码多任务系统、全球定位系统、蓝芽系统、无线局域网络系统、个人手持式电话系统、数字影像广播系统、分时-同步分码多任务存取系统、分码多任务系统或长期演进技术系统。

本发明的无线通信装置验证系统及方法的隔离箱更包含固定治具，用于固定无线通信装置。

综上所述，本发明的无线通信装置验证系统及方法，具有一或多个下述优点：

(1)本发明的系统及方法可通过设备简单化、占用空间小、架设费用低廉、测试时间短，提高设计阶段中的工作效率并降低设计、验证无线通信装置所需的花费。

(2)本发明的系统及方法无须受限于外部测试认证实验室的预约，且无须增购昂贵的测试设备，能够有效针对生产线组装时所引起的问题进行正确且有效的筛选，确保生产质量。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1为本发明无线通信装置验证系统的示意图；

图2为本发明无线通信装置验证系统的示意图；

图3为本发明无线通信装置验证系统的示意图；

图4为本发明无线通信装置验证系统的示意图；

图5为本发明无线通信装置验证方法的流程图；以及

图6为本发明无线通信装置验证系统应用于无线传输系统测试的流程图。

主要符号说明：100：无线通信装置验证系统；110：隔离箱；112：无线通信装置；114：无线收发单元；130：量测装置；132：放大器；134：频谱仪；136：基站仿真装置；214：噪声探测单元；S501～S505：各流程步骤；以及S601～S609：各流程步骤。

具体实施方式

请参阅图1，本发明无线通信装置验证系统的示意图，图中，无线通信装置验证系统100包含隔离箱110、无线收发单元114及量测装置130。隔离箱110，用于容纳待测的无线通信装置112。无线收发单元114电连接量测装置130，用于接收或发射无线电波信号，并与无线通信装置112建立无线通信连接，据此进行无线通信效能分析。

请参阅图2，本发明无线通信装置验证系统的示意图，为便于理解，图1及图2中的相同组件以相同符号标示说明。以下仅就与图1相异的实施方式予以说明，噪声探测单元214电连接量测装置130，用于探测无线通信装置112的噪声，并据此进行噪声分析。本图中，噪声探测单元214以传输线的方式来实施，此传输线电连接于无线通信装置112时，用于量测无线通信装置112内部的噪声。该传输线可以为阻抗30Ω或45Ω的射频传输线，但不以此为限。

请参阅图3，本发明无线通信装置验证系统的示意图，噪声探测单元214以探测棒的方式来实施，此探测棒可探测无线通信装置112特定区域噪声，进而找出噪声干扰源，以便于设计工程师发现问题症结，进而可缩短解决问题所需时间以及可作为验证是否已解决问题的依据。

请参阅图4，本发明无线通信装置验证系统的示意图，噪声探测单元214以圆型探测棒的方式来实施。噪声探测单元214除圆型探测棒外，亦可为天线型探测器，可用于量测无线通信装置112整体噪声的探测器或探测棒皆适用。

量测装置130可包括放大器132及频谱仪134。放大器132，耦接噪声探测单元214，用于接收并补偿噪声在传输过程中的强度损耗。频谱仪134，耦接放大器132，可接收补偿后的噪声，并分析噪声频谱，以完成噪声分析。无线收发单元114可以为天线。

量测装置130亦可包括基站仿真装置136，用于与无线通信装置112建立无线通信连接，在本实施例中，基站仿真装置136可以使用罗德史瓦兹(ROHDE&SCHWARZ，R&S)有限公司所生产的通信测试仪(CMU200)，但不以此为限。

无线通信装置验证系统100可用来验证无线通信装置112与基站仿真装置136间的总辐射功率、各方向(总全向)的灵敏度、传输量或切换，但不以此为限。基站仿真装置136可以是仿真泛欧数字移动电话系统、全球互通微波存取系统、宽带分码多任务系统、全球定位系统、蓝芽系统、无线局域网络系统、个人手持式电话系统、数字影像广播系统、分时-同步分码多任务存取系统、分码多任务系统或长期演进技术系统。

该隔离箱110还包含固定治具，用于固定无线通信装置112。

请参阅图5，本发明的无线通信装置验证方法流程图。图中，本实施例所提出的无线通信装置验证方法，包含下列步骤：

步骤S501：将待测的无线通信装置112容纳于隔离箱110中；

步骤S502：通过设置于隔离箱110内的噪声探测单元214，探测无线通信装置112的噪声；

步骤S503：通过设置于隔离箱110内的无线收发单元114，接收或发射无线电波信号；

步骤S504：利用量测装置130对噪声进行噪声分析；以及

步骤S505：使用量测装置130通过无线收发单元114与无线通信装置112建立无线通信连接，并据此进行无线通信效能分析。

此外亦可按实际情况不同，例如仅需测试无线通信装置112噪声时，可实行上述步骤S501、步骤S502及步骤S504；当仅需测试无线通信装置112的无线通信效能分析时，则可实行上述步骤S501、步骤502及步骤S505来加以实现。

其中，量测装置130所包括的放大器132、频谱仪134及基站仿真装置136，其连接方式及功能与上述相同，在此不再赘述。

本发明的无线通信装置验证方法，用来验证无线通信装置112与基站仿真装置136间的总辐射功率、各方向(总全向)灵敏度、传输量或切换。其中，在具体实施本发明时，假设在夹角ψ的角度为0°的条件下执行本实施例的无线通信装置验证方法，在检测总辐射功率及各方向(总全向)灵敏度时可分别采用下列式(1)及式(2)来计算取得。

式(1)

式(2)

其中，计算总辐射功率时，可按N＝12与M＝24代入取得，计算各方向(总全向)灵敏度时，可按N＝6且M＝12代入取得。上述式(1)及式(2)中所使用的有效辐射功率EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)及接收灵敏度EIS(Effective Isotropic Sensitivity)分别如式(3)及式(4)所示。

$\mathrm{EIRP}=\sqrt{[{\left(\mathrm{EIRP\Φ}\right)}^2+{\left(\mathrm{EIRP\θ}\right)}^2]}$ 式(3)

$\mathrm{EIS}\sqrt{[{\left(\mathrm{EIS\Φ}\right)}^2+{\left(\mathrm{EIS\θ}\right)}^2]}$ 式(4)

上述基站仿真装置136可以用来仿真如上所述的各类无线通信系统，在此不再赘述。

本发明的隔离箱110还包含固定治具，用于固定无线通信装置112。

请参阅图6，本发明无线通信装置验证系统应用于无线传输系统测试的流程图。图中，在步骤S601中，确认功率噪声是否合乎标准值，若合乎标准值则进入步骤S602确认系统整体噪声是否合乎标准值；若不合乎标准值则进入步骤S606，进行除错。接下来，当在步骤S602中，确认系统整体噪声是否合乎标准值时，若合乎标准值则进入步骤S603确认是否通过无线传输网络测试；若不合乎标准值则进入步骤S607，进行除错。

接着，在步骤S603中，进行无线传输网络测试时，若合乎标准值则进入步骤S604确认是否通过空中下载(Over the Air，OTA)进行测试；若不合乎标准值则进入步骤S609，进行除错后，并回到步骤S601重新执行验证流程。

接着，在步骤S604中，确认进行空中下载测试时，若通过空中下载测试则进入步骤S605将通过这些测试的样品做为最完美样品；若不通过空中下载测试则进入步骤S609，进行除错后，并回到步骤S601重新执行验证流程。

最后，以在步骤S605通过这些测试的样品做为最完美样品的原本，进入步骤S608复制其它样品后，并对这些复制样品进行无线传输网络测试，即进入步骤S603，以确认在最完美样品上除错所使用的解决问题的手段是否有效。

以上所述仅为举例性，而非为限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等同修改或变更，均应包含于后附的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种无线通信装置验证系统，包含：

隔离箱，用于容纳待测的无线通信装置；

噪声探测单元，设置于所述隔离箱内，用于探测所述无线通信装置的噪声；

无线收发单元，设置于所述隔离箱内，用于接收或发射无线电波信号；以及

量测装置，电连接于所述噪声探测单元或所述无线收发单元；

其中，所述量测装置通过所述噪声探测单元接收所述噪声，据此进行噪声分析；且所述量测装置进一步通过所述无线收发单元与所述无线通信装置建立无线通信连接，并据此进行无线通信效能分析，所述噪声探测单元及所述无线收发单元是选择性设置于所述隔离箱内。

2.如权利要求1所述的无线通信装置验证系统，其特征在于所述噪声探测单元由传输线构成，所述传输线电连接于所述无线通信装置，量测所述无线通信装置内部噪声。

3.如权利要求1所述的无线通信装置验证系统，其特征在于所述噪声探测单元由探测棒构成，探测所述无线通信装置特定区域的噪声，进而找出噪声干扰源。

4.如权利要求1所述的无线通信装置验证系统，其特征在于所述噪声探测单元由天线型探测器或圆型探测棒构成，量测所述无线通信装置整体噪声。

5.如权利要求1至4任一项所述的无线通信装置验证系统，其特征在于所述量测装置包括：

放大器，耦接于所述噪声探测单元，接收并补偿所述噪声在传输过程中的强度损耗；以及

频谱仪，耦接于所述放大器，接收补偿后的所述噪声，并分析所述噪声的频谱，从而完成所述噪声分析。

6.如权利要求1所述的无线通信装置验证系统，其特征在于所述量测装置包括基站仿真装置，所述基站仿真装置是与所述无线通信装置建立所述无线通信连接。

7.如权利要求1所述的无线通信装置验证系统，其特征在于所述无线通信效能分析是验证所述无线通信装置与所述基站仿真装置间的总辐射功率、各方向灵敏度、传输量或切换。

8.一种无线通信装置验证方法，用于无线通信装置验证系统，包含下列步骤：

将待测的无线通信装置容纳于隔离箱中；

通过设置于所述隔离箱内的噪声探测单元，探测所述无线通信装置的噪声；以及

利用量测装置对所述噪声进行噪声分析。

9.如权利要求8所述的无线通信装置验证方法，其特征在于还包含下列步骤：

通过设置于所述隔离箱内的无线收发单元，接收或发射无线电波信号；以及

利用所述量测装置通过所述无线收发单元与所述无线通信装置建立无线通信连接，并据此进行无线通信效能分析。

10.一种无线通信装置验证方法，用于无线通信装置验证系统，包含下列步骤：

将待测的无线通信装置容纳于隔离箱中；

通过设置于所述隔离箱内的无线收发单元，接收或发射无线电波信号；以及

利用量测装置通过所述无线收发单元与所述无线通信装置建立无线通信连接，并据此进行无线通信效能分析。

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