CN102036283B - 一种测试mimo天线相关性指标的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试MIMO天线的相关性指标的方法，该方法包括：分别通过MIMO天线包括的各天线对应的匹配负载连接各天线与测试仪器；生成并发射目标信号；各天线接收所述目标信号，并将接收到的目标信号经自身对应的匹配负载传输至测试仪器；测试仪器采集各天线发来的目标信号，得到各天线的测试信号并存储；根据测试仪器存储的各天线的测试信号，计算MIMO天线的相关性指标。本发明同时还公开了一种测试MIMO天线的相关性指标的装置，包括：匹配负载、信号模块、测试仪器和计算模块。采用本发明所述的方法和装置，能够测得MIMO天线的相关性指标，进而反映出MIMO天线的性能。

Description

一种测试MIMO天线相关性指标的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信中天线指标测试技术，尤其涉及一种测试多入多出(MIMO，Multiple In&Multiple Out)天线相关性指标的方法及装置。

背景技术

随着MIMO技术在3G以后的无线通信技术中的应用，在对移动终端的测评中，增加了对移动终端上实现MIMO的组成部分的性能测评，其中，实现MIMO的组成部分包括：MIMO天线，以及MIMO天线包括的各天线对应的接收电路、基带电路和编解码器，对其性能的测评方法具体为：模拟基站和空间信道，使得移动终端通过模拟出的空间信道与模拟出的基站通信，并测得移动终端的吞吐量，通过测得的吞吐量来衡量移动终端上实现MIMO的组成部分的性能。

但上述测试中，所述实现MIMO的组成部分中MIMO天线、以及MIMO天线包括的各天线对应的接收电路、基带电路和编解码器的性能均会影响所述吞吐量，尤其编解码器会对接收到的信息进行纠错编码，进而改善所述吞吐量，可见，上述方法中测得的吞吐量并不能够严格反映天线的性能、以及接收电路、基带电路与天线阻抗的匹配度，无法得知天线的性能、以及接收电路、基带电路设计的不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测试MIMO天线相关性指标的方法及装置，能够测得MIMO天线的相关性指标，进而反映出MIMO天线的性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种测试MIMO天线的相关性指标的方法，该方法还包括：

分别为MIMO天线包括的各天线设置对应的匹配负载，各匹配负载连接自身对应的天线与测试仪器；

生成并发射目标信号；各天线接收所述目标信号，并将接收到的目标信号经自身对应的匹配负载传输至测试仪器；测试仪器采集各天线发来的目标信号，得到各天线的测试信号并存储；

根据测试仪器存储的各天线的测试信号，计算MIMO天线的相关性指标。

进一步地，所述向各天线发射目标信号前，该方法进一步包括：

将所述MIMO天线设置在电波屏蔽室内，并在该电波屏蔽室内设置全向天线；设置信号发生器，并连接信号发生器与所述全向天线；

所述生成并发射目标信号为：由信号发生器生成目标信号，并通过全向天线发射。

进一步地，所述天线对应的匹配负载为：阻抗特性与该天线的阻抗特性相同的传输线。

进一步地，所述天线对应的匹配负载为：接收电路和基带电路。

进一步地，所述计算MIMO天线的相关性指标为：

a、分别将各天线的测试信号进行离散傅立叶变换，得到各天线的数字频谱；

b、在所述各天线中取两根天线作为一个相关组合；

c、重复步骤b，得出在所述各天线中取两根天线组成的全部相关组合；

d、分别将各相关组合中两根天线的数字频谱相除，得到各相关组合对应的复数数组；分别将各相关组合对应的复数数组中各复数表示为模数组+幅角数组的形式；并将各相关组合对应的模数组中各元素映射到[0，1]，得到各相关组合中两根天线的幅度相关性指标，将各相关组合对应的幅角数组作为各相关组合中两根天线的时间相关性指标；

e、将各相关组合中两根天线的幅度相关性指标求和，得到MIMO天线的幅度相关性指标；将各相关组合中两根天线的时间相关性指标的各元素取绝对值后，得到各相关组合对应的绝对值数组；并对各相关组合对应的绝对值数组求和，得到MIMO天线的时间相关性指标。

本发明还提供一种测试MIMO天线的相关性指标的装置，该装置包括：匹配负载、信号模块、测试仪器和计算模块；其中，

匹配负载，用于连接自身对应的MIMO天线中的天线与测试仪器；

信号模块，用于生成并发射目标信号；

测试仪器，用于采集各天线接收到的目标信号，得到各天线的测试信号并存储；其中，各天线接收到的目标信号经该天线对应的匹配负载传输至测试仪器。

进一步地，所述信号模块包括：信号发生器和全向天线，全向天线和所述MIMO天线设置于该电波屏蔽室内；其中，

信号发生器，用于生成所述目标信号；

全向天线，用于发射生成的目标信号。

进一步地，所述计算模块包括：变换模块、组合模块、第一计算模块和第二计算模块；其中，

变换模块，用于分别将各天线的测试信号进行离散傅立叶变换，得到各天线的数字频谱；

组合模块，用于重复执行在所述各天线中取两根天线作为一个相关组合的操作，得出在所述各天线中取两根天线组成的全部相关组合；

第一计算模块，用于分别将各相关组合中两根天线的数字频谱相除，得到各相关组合对应的复数数组；分别将各相关组合对应的复数数组中各复数表示为模数组+幅角数组的形式；并将各相关组合对应的模数组中各元素映射到[0，1]中，得到各相关组合中两根天线的幅度相关性指标，将各相关组合对应的幅角数组作为各相关组合中两根天线的时间相关性指标；

第二计算模块，用于将各相关组合中两根天线的幅度相关性指标求和，得到MIMO天线的幅度相关性指标；将各相关组合中两根天线的时间相关性指标的各元素取绝对值后，得到各相关组合对应的绝对值数组；并对各相关组合对应的绝对值数组求和，得到MIMO天线的时间相关性指标。

本发明所提供的测试MIMO天线相关性指标的方法及装置，通过将MIMO天线包括的各天线对应的匹配负载连接各天线与测试仪器，测试得到MIMO天线的相关性指标，进而反映出MIMO天线的性能。

附图说明

图1为本发明实施例测试MIMO天线的相关性指标的方法的实现流程图。

具体实施方式

本发明实施例测试MIMO天线相关性指标的方法的实现流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：将所述MIMO天线设置在电波屏蔽室内，并在该电波屏蔽室内设置全向天线；设置信号发生器，并连接信号发生器与所述全向天线；分别为MIMO天线包括的各天线设置对应的匹配负载，各匹配负载连接自身对应的天线与测试仪器。

其中，所述电波屏蔽室能够屏蔽该电波屏蔽室外的无线电波，因而，将所述全向天线和MIMO天线设置于电波屏蔽室内，能够防止外界无线电波对测试的干扰。

所述天线对应的匹配负载为：阻抗特性与该天线的阻抗特性相同的传输线。一般为50欧姆传输线；所述传输线阻抗特性与该天线的阻抗特性并非绝对相同，即该传输线与该天线不是完全匹配，但是实际中可以得到的与该天线最匹配的负载，因而假定该传输线与该天线完全匹配，这样，即认为接收目标信号的过程中，没有能量反射，传输线对天线的性能不会产生负面影响，因此，如果测试出的MIMO天线的相关性指标指示MIMO天线相关性强，则能够认定MIMO天线的设计存在不足，需改进。其中，所述MIMO天线的相关性指标包括：MIMO天线的幅度相关性指标、以及MIMO天线的时间相关性指标。

所述天线对应的匹配负载还可以为该天线设计的接收电路和基带电路，此时，测试出的MIMO天线的相关性指标指示的是MIMO天线、以及其包括的各天线的接收电路和基带电路的综合性能。

这里，通过以所述传输线为匹配负载，测得的MIMO天线的相关性指标指示MIMO天线相关性不强，进而认为MIMO天线的设计不存在不足时，再将为该天线设计的接收电路和基带电路作为匹配负载，测试MIMO天线的相关性指标，而测得的MIMO天线的相关性指标指示MIMO天线、以及其包括的各天线的接收电路和基带电路的综合性能差时，即可认定各天线的接收电路和基带电路存在不足，需改进。

步骤102：信号发生器生成目标信号，并通过所述全向天线发射。

其中，所述目标信号由MIMO天线需要工作的制式确定，例如，MIMO天线工作在LTE制式下，所述目标信号即为LTE信号；MIMO天线工作在LTE制式下。

步骤103：MIMO天线包括的各天线接收所述目标信号，并将接收到的目标信号经自身对应的匹配负载传输至测试仪器。

步骤104：测试仪器采集各天线发来的目标信号，得到各天线的测试信号并存储。

其中，所述测试仪器可以为高带宽数字示波器。

步骤105：根据测试仪器存储的各天线的测试信号，计算MIMO天线的相关性指标。

其中，所述计算MIMO天线的相关性指标具体为：

步骤a、分别将各天线的测试信号进行离散傅立叶变换，得到各天线的数字频谱；

这里，所述进行离散傅立叶变换具体为：将MIMO天线工作制式的通信系统采集所述目标信号的采样频率与该通信系统的频率分辨率的比值，作为离散傅立叶变的点数；例如，MIMO天线工作在LTE制式下时，LTE制式下的通信系统采集所述目标信号的采样频率为S Msps，LTE制式下的通信系统的频率分辨率为C KHz，则离散傅立叶变的点数＝S/C。

采用快速傅立叶变换算法(FFT)，分别对各天线的测试信号进行确定点数的离散傅立叶变换，得到各天线的数字频谱。

步骤b、在所述各天线中取两根天线作为一个相关组合；

步骤c、重复步骤b，得出在所述各天线中取两根天线组成的全部相关组合；

步骤d、分别将各相关组合中两根天线的数字频谱相除，得到各相关组合对应的复数数组；分别将各相关组合对应的复数数组中各复数表示为模数组+幅角数组的形式；并将各相关组合对应的模数组中各元素映射到[0，1]中，得到各相关组合中两根天线的幅度相关性指标，将各相关组合对应的幅角数组作为各相关组合中两根天线的时间相关性指标；

其中，将一个相关组合中两根天线的数字频谱分别表示为f1(k)和f2(k)，两者都是具有S/C个复数元素的数组，则得到该相关组合中两根天线的相关性指标具体为：

将该相关组合中两根天线的数字频谱相除，表示为：co＝f1(k)/f2(k)，其中，co为该相关组合对应的复数数组；

将co表示为模数组+幅角数组的形式为：|co|+＜co，|co|代表模数组，＜co代表幅角数组；遍历数组|co|，将代表幅度相关性的模值映射到[0，1]，得到该相关组合中两根天线的幅度相关性指标，将＜co作为该相关组合中两根天线的时间相关性指标；其中，具体映射操作如下：

If|co|＞1

|co|＝1/|co|

End if

步骤e、将各相关组合中两根天线的幅度相关性指标求和，得到MIMO天线的幅度相关性指标；将各相关组合中两根天线的时间相关性指标的各元素取绝对值后，得到各相关组合对应的绝对值数组；并对各相关组合对应的绝对值数组求和，得到MIMO天线的时间相关性指标。

MIMO天线的幅度相关性指标和时间相关性指标均为数组，MIMO天线的幅度相关性指标中的各元素分别指示该元素相应频点上MIMO天线的幅度相关性的强弱，且元素的数值越大该元素相应频点上MIMO天线的幅度相关性越强；MIMO天线的时间相关性指标中的各元素分别指示该元素相应频点上MIMO天线的时间相关性的强弱，且元素的数值越大该元素相应频点上MIMO天线的时间相关性越弱。

本发明实施例测试MIMO天线的相关性指标的装置，包括：匹配负载、信号模块、测试仪器和计算模块，全向天线和所述MIMO天线设置于该电波屏蔽室内；其中，

匹配负载，用于连接自身对应的MIMO天线中的天线与测试仪器；

信号模块，用于生成并发射目标信号；

测试仪器，用于采集各天线接收到的目标信号，得到各天线的测试信号并存储；这里，各天线接收到的目标信号经该天线对应的匹配负载传输至测试仪器。

其中，所述信号模块包括：信号发生器和全向天线；其中，

信号发生器，用于生成所述目标信号；

全向天线，用于发射生成的目标信号。

进一步地，所述计算模块包括：变换模块、组合模块、第一计算模块和第二计算模块；其中，

变换模块，用于分别将各天线的测试信号进行离散傅立叶变换，得到各天线的数字频谱；

组合模块，用于重复执行在所述各天线中取两根天线作为一个相关组合的操作，得出在所述各天线中取两根天线组成的全部相关组合；

第一计算模块，用于分别将各相关组合中两根天线的数字频谱相除，得到各相关组合对应的复数数组；分别将各相关组合对应的复数数组中各复数表示为模数组+幅角数组的形式；并将各相关组合对应的模数组中各元素映射到[0，1]中，得到各相关组合中两根天线的幅度相关性指标，将各相关组合对应的幅角数组作为各相关组合中两根天线的时间相关性指标；

第二计算模块，用于将各相关组合中两根天线的幅度相关性指标求和，得到MIMO天线的幅度相关性指标；将各相关组合中两根天线的时间相关性指标的各元素取绝对值后，得到各相关组合对应的绝对值数组；并对各相关组合对应的绝对值数组求和，得到MIMO天线的时间相关性指标。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种测试MIMO天线的相关性指标的方法，其特征在于，该方法还包括：

分别为MIMO天线包括的各天线设置对应的匹配负载，各匹配负载连接自身对应的天线与测试仪器；

生成并发射目标信号；各天线接收所述目标信号，并将接收到的目标信号经自身对应的匹配负载传输至测试仪器；测试仪器采集各天线发来的目标信号，得到各天线的测试信号并存储；

根据测试仪器存储的各天线的测试信号，计算MIMO天线的幅度相关性指标和时间相关性指标、或者所述MIMO天线及所述MIMO天线包括的各天线的接收电路和基带电路的综合性能；

其中，所述为MIMO天线包括的各天线设置对应的匹配负载包括：为MIMO天线包括的各天线设置阻抗特性与该天线的阻抗特性相同的传输线；或者为MIMO天线包括的各天线设置为该天线设计的接收电路和基带电路。

2.根据权利要求1所述测试MIMO天线的相关性指标的方法，其特征在于，所述向各天线发射目标信号前，该方法进一步包括：

将所述MIMO天线设置在电波屏蔽室内，并在该电波屏蔽室内设置全向天线；设置信号发生器，并连接信号发生器与所述全向天线；

所述生成并发射目标信号为：由信号发生器生成目标信号，并通过全向天线发射。

3.根据权利要求1所述测试MIMO天线的相关性指标的方法，其特征在于，所述计算MIMO天线的相关性指标为：

a、分别将各天线的测试信号进行离散傅立叶变换，得到各天线的数字频谱；

b、在所述各天线中取两根天线作为一个相关组合；

c、重复步骤b，得出在所述各天线中取两根天线组成的全部相关组合；

d、分别将各相关组合中两根天线的数字频谱相除，得到各相关组合对应的复数数组；分别将各相关组合对应的复数数组中各复数表示为模数组+幅角数组的形式；并将各相关组合对应的模数组中各元素映射到[0，1]，得到各相关组合中两根天线的幅度相关性指标，将各相关组合对应的幅角数组作为各相关组合中两根天线的时间相关性指标；

e、将各相关组合中两根天线的幅度相关性指标求和，得到MIMO天线的幅度相关性指标；将各相关组合中两根天线的时间相关性指标的各元素取绝对值后，得到各相关组合对应的绝对值数组；并对各相关组合对应的绝对值数组求和，得到MIMO天线的时间相关性指标。

4.一种测试MIMO天线的相关性指标的装置，其特征在于，该装置包括：匹配负载、信号模块、测试仪器和计算模块；其中，

匹配负载，用于连接自身对应的MIMO天线中的天线与测试仪器；

信号模块，用于生成并发射目标信号；

测试仪器，用于采集各天线接收到的目标信号，得到各天线的测试信号并存储；其中，各天线接收到的目标信号经该天线对应的匹配负载传输至测试仪器；

计算模块，用于根据测试仪器存储的各天线的测试信号，计算MIMO天线的幅度相关性指标和时间相关性指标、或者所述MIMO天线及所述MIMO天线包括的各天线的接收电路和基带电路的综合性能；

其中，所述该天线对应的匹配负载包括：阻抗特性与该天线的阻抗特性相同的传输线，或者为该天线设计的接收电路和基带电路。

5.根据权利要求4所述测试MIMO天线的相关性指标的装置，其特征在于，所述信号模块包括：信号发生器和全向天线，全向天线和所述MIMO天线设置于该电波屏蔽室内；其中，

信号发生器，用于生成所述目标信号；

全向天线，用于发射生成的目标信号。

6.根据权利要求4或5所述测试MIMO天线的相关性指标的装置，其特征在于，所述计算模块包括：变换模块、组合模块、第一计算模块和第二计算模块；其中，

变换模块，用于分别将各天线的测试信号进行离散傅立叶变换，得到各天线的数字频谱；

组合模块，用于重复执行在所述各天线中取两根天线作为一个相关组合的操作，得出在所述各天线中取两根天线组成的全部相关组合；

第一计算模块，用于分别将各相关组合中两根天线的数字频谱相除，得到各相关组合对应的复数数组；分别将各相关组合对应的复数数组中各复数表示为模数组+幅角数组的形式；并将各相关组合对应的模数组中各元素映射到[0，1]中，得到各相关组合中两根天线的幅度相关性指标，将各相关组合对应的幅角数组作为各相关组合中两根天线的时间相关性指标；

第二计算模块，用于将各相关组合中两根天线的幅度相关性指标求和，得到MIMO天线的幅度相关性指标；将各相关组合中两根天线的时间相关性指标的各元素取绝对值后，得到各相关组合对应的绝对值数组；并对各相关组合对应的绝对值数组求和，得到MIMO天线的时间相关性指标。