CN102148648A - 多天线系统中的空间射频性能测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多天线系统中的空间射频性能测试方法，在吸波暗室中设置两根以上的天线；控制基站模拟器通过信道模拟器、天线发送给待天线向待测试设备发送基准测试信号；确定基准测试信号不满足设定要求时，调整基准测试信号直到满足设定要求；根据不同的信道模型确定相应的测试用例；信道仿真器根据信道模型对基站模拟器输出的测试信号进行信道模拟处理，并通过天线发送给待测试设备；按测试用例对应的射频性能测试项，对待测试设备接收测试信号后的各射频性能进行测试；所有射频性能均达标时达标。本发明同时公开了一种多天线系统中的空间射频性能测试系统。本发明实现简单且成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及天线测试技术，尤其涉及一种多天线系统中的空间射频性能测试方法及系统。
背景技术
随着现代工业的发展，各类无线通讯产品只有具备良好的发射和接收性能才能保证通讯质量，衡量发射和接收性能的指标包括总辐射功率(TRP，TotalRadiated Power)、总辐射灵敏度(TRS，Total Radiated Sensitivity)以及空间射频性能(OTA，Over The Air)等，其中，TRP要求必须高于一设定阈值，才能满足相应的通讯要求，而TRS要低于一设定阈值，TRP及TRS均满足设定阈值时，TOA的值就意味着测试指标良好。
蜂窝通讯标准化协会(CTIA)为了保障移动终端设备在网络中的正常使用，制定了移动终端空间射频性能的测试标准即《The test plan for mobile stationOTA performance》。目前，很多运营商都要求进入其网络的移动终端空间射频性能要按照CTIA标准要求进行测试，TRP、TRS要满足一定的限值要求。
对于传统的单天线系统及其移动终端而言，在传统的吸波暗室中进行TRP、TRS等指标的测试，随着目前长期演进(LTE，Long Term Evolution)等系统即将产业化，传统单天线系统和设备将会逐渐过度为带有多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)多天线技术的通讯设备和通讯终端，传统吸波暗室无法对多天线终端的空间性能进行相应通讯性能的评估，需要在传统吸收暗室的基础上添加新设备来组成新的吸波暗室，才能对移动终端进行相关通讯性能的测试，从而评估MIMO系统和移动终端天线的空间性能。遗憾的是，由于目前的多天线系统尚处于研究阶段，并不存在相关的测试系统，相关的测试方法也均停留在理论阶段。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供多天线系统中的空间射频性能测试方法及系统，能对多天线系统的移动终端进行射频性能指标的测试，实现简单且成本较低。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种多天线系统中的空间射频性能测试方法，设置测试用的测试装置，所述测试装置包括测试用的基站模拟器、信道仿真器和吸波暗室；在所述吸波暗室中设置两根以上的测试天线，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的圆周上；所述方法包括：
控制所述基站模拟器通过所述信道模拟器、所述测试天线向待测试设备发送基准测试信号；确定所述基准测试信号不满足设定要求时，调整所述基站模拟器、所述信道仿真器的信号输出参数，直到所述基准测试信号满足设定要求；
根据不同的信道模型确定相应的测试用例；
所述信道仿真器根据信道模型对所述基站模拟器输出的测试信号进行信道模拟处理，并通过所述测试天线发送给所述待测试设备；
按测试用例对应的射频性能测试项，对所述待测试设备接收所述测试信号后的各射频性能进行测试；或者，所述待测试设备对所述测试信号进行解调处理后，根据解调结果确定所述待测试设备的各射频性能是否达标；
所有测试用例对应的射频性能均达标时，所述待测试设备达标，否则不达标。
优选地，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的水平面上的圆周上。
优选地，所述信道模型为空间信道模型SCM，或为扩展空间信道模型SCME，或为，欧洲未来通讯标准Winner I或Winner II定义的信道模型。
优选地，所述两根以上的天线为极化天线时，同一天线位置上置放有相互正交的两根极化天线。
优选地，所述极化天线包括以下的至少一种：
水平极化天线、垂直极化天线、交叉极化天线。
优选地，所述两根以上的天线的数目大于或等于信道模型的径的数目。
一种多天线系统中的空间射频性能测试系统，包括设置单元、第一发送单元、第一确定单元、调整单元、第二确定单元、信道仿真单元、第二发送单元、测试单元和第三确定单元；其中：
设置单元，用于设置测试用的测试装置，所述测试装置包括基站模拟器、信道仿真器和吸波暗室；并在所述吸波暗室中设置两根以上的测试天线，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的圆周上；
第一发送单元，用于将基准测试信号发送给所述待测试设备；
第一确定单元，用于确定所述基准测试信号不满足设定要求时，触发调整单元；
调整单元，用于调整所述基准测试信号，使所述基准测试信号满足设定要求；
第二确定单元，用于根据不同的信道模型确定相应的测试用例；
信道仿真单元，用于根据信道模型对基站模拟器输出的测试信号进行信道模拟处理；
第二发送单元，用于将信道仿真单元处理后的测试信号发送给所述待测试设备；
测试单元，用于按测试用例对应的射频性能测试项，对所述待测试设备接收所述测试信号后的各射频性能进行测试；或者，所述待测试设备对所述测试信号进行解调处理后，根据解调结果确定所述待测试设备的各射频性能是否达标；
第三确定单元，用于确定所有测试用例对应的射频性能是否均达标时，是时所述待测试设备达标，否则不达标。
优选地，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的水平面上的圆周上。
优选地，所述信道模型为SCM，或为SCME，或为，Winner I或Winner II定义的信道模型。
优选地，所述两根以上的天线的数目大于或等于信道模型的径的数目。
本发明中，通过在吸波暗室中设置多根测试天线，并根据信道模型确定出相应的空间射频性能的测试用例，通过对测试信号的信道模拟，通过吸波暗室中的测试天线发送给待测试设备(移动终端)，待测试设备对所接收到的无线信号进行解调，或对所述待测试设备接收所述测试信号后的各射频性能直接进行测试根据解调结果或直接的测试结果，确定待测试设备的空间射频性能是否达标。本发明实现简单且成本较低，能快捷方便地对待测试设备进行通讯性能指标的测试。
附图说明
图1为本发明测试方法用的测试装置的组成结构示意图；
图2为本发明多天线系统中的空间射频性能测试方法的流程图；
图3为本发明多天线系统中的空间射频性能测试系统的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明测试方法用的测试装置的组成结构示意图，如图1所示，本发明测试方法所用的测试装置包括基站模拟器10、信道仿真器11和吸波暗室(Anechoic Chamber)12；吸波暗室12中设置有两根以上(N根)的天线(测试天线)15，各测试天线15通过信道仿真器11连接于基站模拟器10，用于向待测试设备(DUT，Device Under Test)14提供与天线数目相同的无线信号(发射信号)；其中，测试天线15位于以待测试设备14为圆心的圆周上，测试天线15与待测试设备14位于同一平面内，最佳方式为所有的测试天线位于水平平面上；测试天线位于非水平面上时，测试效果略差。这样，测试天线15上的测试信号能同时到达待测试设备14。
本发明中，吸波暗室12的室壁是由吸波材质制成；吸波暗室12为具有一定密闭空间的小室，该密闭空间即作为测试用暗室，该密闭空间不受外在无线信号的干扰，例如吸波暗室12的吸波材质外表面设置有金属罩，以避免外部已存在的无线信号对该吸波暗室12内密闭空间的信号干扰。吸波材质会对到达吸波暗室12的吸波壁上的无线信号基本完全吸收，不会产生信号的反射，以在对待测试设备进行空间射频性能测试时，使对待测试设备14的信号干扰降低到达最小程度。
本发明中，主要是针对多天线系统中的待测试设备进行空间射频性能测试，因此，其中的信道仿真器11具体为MIMO信道仿真器，即能实现多路无线信号的模拟信道，以达到实际无线信号传输中的信道特性。该信道仿真器可通过市售的信道仿真器，由于其不是本发明测试系统的实现重点，因此不作赘述。
本发明中，基站模拟器10可将测试序列(测试用的测试数据)通过基站模拟器10形成相应的测试信号，通过MIMO信道仿真器11输出至吸波暗室12中的测试天线15上，从而实现无线信号的模拟。基站模拟器也可通过市售的基站模拟器来实现。
本发明中，信道仿真器11根据信道模型对基站模拟器10输出的测试信号进行信道模拟处理，并通过测试天线15发送给待测试设备15。这些信道模型包括但不限于空间信道模型(SCM，Space Channel Model)、扩展空间信道模型(SCME，Space Channel Model Extension)、欧洲未来通讯标准Winner I或Winner II定义的信道模型。
测试人员可根据信道模型的空间属性，设定吸波暗室12中的测试天线15位置，具体的，并按设定的较佳的角度排列这些测试天线15。
如图1所示，本发明的测试装置还包括信号映射单元13，用于将信道仿真器11输出的无线信号分别映射到相应的天线上。
吸波暗室12中测试天线15的数目为N，N应该等于或大于所使用的信道模型的径(主径或簇)的数目。测试天线15位于以待测试设备14为球心的球面上，这样，各测试天线15同时发射无线信号时，能保证这些无线信号能同时被待测试设备14所接收，保证了待测试设备多天线接收的通讯性能的测试。
本发明中，对于SCM或SCME而言，其信道模型的径的数目为6或8，所以优化的单极化测试天线数目N为6或8。对于双极化测试天线而言，在同一天线位置上配置有相互正交的两根根极化天线即可，天线的极化方向包括垂直极化、水平极化以及45度角交叉极化等。测试天线为双极化测试天线时，所需要的测试天线数N的优化值对应为6×2或8×2根，即12或16根。暗室中的测试天线数目可以等于但不限于此优化值。具体的，本发明中的双极化天线，可以是垂直极化或水平极化天线或者交叉极(X极化)化天线中的极化方向正交的两天线。本发明中，为满足各种信道模型情形下的空间射频性能测试，将吸波暗室12中测试天线设置为等于或多于各信道模型中所需的最大测试天线数目即可。
本发明中，可将待测试设备14置于吸波暗室12的中心，这样方便测试天线15在吸波暗室12中的分布。本发明图1所示的吸波暗室12的形状并非用于限定，可以是任何具有密闭空间的形状，如半球形等。
本发明中，空间射频性能包括但不限于：信息的吞吐量、TRP、TRS、误码率等。
以下对基于图1所示的测试装置的多天线测试方法及系统分别进行阐述。
图2为本发明多天线系统中的空间射频性能测试方法的流程图，如图2所示，本发明多天线系统中的空间射频性能测试方法是基于图1所示的测试装置进行的测试，本发明测试方法包括以下步骤：
步骤201：控制所述基站模拟器通过所述信道模拟器、所述测试天线向待测试设备发送基准测试信号；确定所述基准测试信号不满足设定要求时，调整所述基站模拟器、所述信道仿真器的信号输出参数，直到所述基准测试信号满足设定要求。
步骤201主要是使用基准测试信号对测试装置进行校准，查验测试装置是否满足测试的相关要求。具体的，基站模拟器发送基准测试信号，通过信道模拟器、测试天线而空间发送给DUT，DUT接收基准测试信号并对其进行解调。根据解调结果或对DUT接收基准测试信号的相关射频性能进行测试，确定DUT接收到的测试信号是否在允许范围内，如果不在允许的范围内，则调整所述基站模拟器、所述信道仿真器的信号输出参数，直到基准测试信号位于允许范围内，从而确定图1所示的测试装置满足设定要求，可以使用该测试装置对DUT进行相关的空间射频性能的测试。对于不同空间射频性能的测试指标，所需要使用的基准测试信号是不同，例如基准测试信号可以是内部数据伪随机模式PN15数据模式。具体的空间射频性能测试及其对应的基准测试信号在相关测试协议中均有明确规定，这里不再赘述。图1所示的测试装置可以用来测试多个性能指标，上述的允许范围均是根据测试标准设定的，不同的性能指标对应的范围不同，本领域技术人员应当理解，根据相关的测试标准设定上述的允许范围是容易实现的。
步骤202：根据不同的信道模型确定相应的测试用例。
根据测试装置当前所存储的信道模型确定出各空间射频性能的具体测试项，从而确定出相应的测试用例。本步骤即根据当前的测试装置确定出对DUT具体测试的空间射频性能的项。
步骤203：所述信道仿真器根据信道模型对所述基站模拟器输出的测试信号进行信道模拟处理，并通过所述测试天线发送给所述待测试设备。
信道仿真器根据当前的信道模型，对基站模拟器发送来的测试信号进行相应的信道模拟，即对测试信号进行相应的信道模拟，以模拟实际的通信信道环境。通过信道模拟器处理后的测试信号通过相应的测试天线发送给DUT。
步骤204：按测试用例对应的射频性能测试项，对所述待测试设备接收所述测试信号后的各射频性能进行测试；或者，所述待测试设备对所述测试信号进行解调处理后，根据解调结果确定所述待测试设备的各射频性能是否达标。
本步骤中，根据具体的测试用例对应的待测试的空间射频性能项，根据DUT对测试信号的解调结果或对相应的空间测试性能直接的测试结果确定是否满足相应的测试指标，并记录测试结果，即记录DUT的各待测试的空间射频性能是否满足测试要求。
步骤205：所有测试用例对应的射频性能均达标时，所述待测试设备达标，否则不达标。
图3为本发明多天线系统中的空间射频性能测试系统的组成结构示意图，如图3所示，图3所示系统是基于图1所示的测试装置、根据图2所示的测试方法设计的测试系统，本发明多天线系统中的空间射频性能测试系统包括设置单元30、第一发送单元31、第一确定单元32、调整单元33、第二确定单元34、信道仿真单元35、第二发送单元36、测试单元37和第三确定单元38；其中，
设置单元30，用于设置测试用的测试装置，所述测试装置包括基站模拟器、信道仿真器和吸波暗室；并在所述吸波暗室中设置两根以上的测试天线，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的圆周上；
第一发送单元31，用于将基准测试信号发送给所述待测试设备；
第一确定单元32，用于确定所述基准测试信号不满足设定要求时，触发调整单元33；
调整单元33，用于调整所述基准测试信号，使所述基准测试信号满足设定要求；
第二确定单元34，用于根据不同的信道模型确定相应的测试用例；
信道仿真单元35，用于根据信道模型对基站模拟器输出的测试信号进行信道模拟处理；
第二发送单元36，用于将信道仿真单元35处理后的测试信号发送给所述待测试设备；
测试单元37，用于按测试用例对应的射频性能测试项，对所述待测试设备接收所述测试信号后的各射频性能进行测试；或者，所述待测试设备对所述测试信号进行解调处理后，根据解调结果确定所述待测试设备的各射频性能是否达标；
第三确定单元38，用于确定所有测试用例对应的射频性能是否均达标时，是时所述待测试设备达标，否则不达标。
本发明测试系统中，测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的水平面上的圆周上。上述的两根以上的天线的数目大于或等于信道模型的径的数目。所述信道模型为空间信道模型SCM，或为扩展空间信道模型SCME，或为，欧洲未来通讯标准Winner I或Winner II定义的信道模型。当两根以上的天线为极化天线时，同一天线位置上置放有相互正交的两根极化天线。极化天线包括以下的至少一种：水平极化天线、垂直极化天线、交叉极化天线。
本领域技术人员应当理解，图3所示的多天线系统中的空间射频性能测试系统是为实现前述的多天线系统中的空间射频性能测试方法而设计的，图3所示的系统中各处理单元的功能可参照前述方法的描述而理解，各处理单元的功能可通过运行于处理器上的程序而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。
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 (10)
1.一种多天线系统中的空间射频性能测试方法，设置测试用的测试装置，所述测试装置包括基站模拟器、信道仿真器和吸波暗室；其特征在于，在所述吸波暗室中设置两根以上的测试天线，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的圆周上；所述方法包括：
控制所述基站模拟器通过所述信道模拟器、所述测试天线向待测试设备发送基准测试信号；确定所述基准测试信号不满足设定要求时，调整所述基站模拟器、所述信道仿真器的信号输出参数，直到所述基准测试信号满足设定要求；
根据不同的信道模型确定相应的测试用例；
所述信道仿真器根据信道模型对所述基站模拟器输出的测试信号进行信道模拟处理，并通过所述测试天线发送给所述待测试设备；
按测试用例对应的射频性能测试项，对所述待测试设备接收所述测试信号后的各射频性能进行测试；或者，所述待测试设备对所述测试信号进行解调处理后，根据解调结果确定所述待测试设备的各射频性能是否达标；
所有测试用例对应的射频性能均达标时，所述待测试设备达标，否则不达标。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的水平面上的圆周上。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述信道模型为空间信道模型SCM，或为扩展空间信道模型SCME，或为，欧洲未来通讯标准WinnerI或Winner II定义的信道模型。
4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述两根以上的天线为极化天线时，同一天线位置上置放有相互正交的两根极化天线。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述极化天线包括以下的至少一种：
水平极化天线、垂直极化天线、交叉极化天线。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述两根以上的天线的数目大于或等于信道模型的径的数目。
7.一种多天线系统中的空间射频性能测试系统，其特征在于，包括设置单元、第一发送单元、第一确定单元、调整单元、第二确定单元、信道仿真单元、第二发送单元、测试单元和第三确定单元；其中：
设置单元，用于设置测试用的测试装置，所述测试装置包括基站模拟器、信道仿真器和吸波暗室；并在所述吸波暗室中设置两根以上的测试天线，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的圆周上；
第一发送单元，用于将基准测试信号发送给所述待测试设备；
第一确定单元，用于确定所述基准测试信号不满足设定要求时，触发调整单元；
调整单元，用于调整所述基准测试信号，使所述基准测试信号满足设定要求；
第二确定单元，用于根据不同的信道模型确定相应的测试用例；
信道仿真单元，用于根据信道模型对基站模拟器输出的测试信号进行信道模拟处理；
第二发送单元，用于将信道仿真单元处理后的测试信号发送给所述待测试设备；
测试单元，用于按测试用例对应的射频性能测试项，对所述待测试设备接收所述测试信号后的各射频性能进行测试；或者，所述待测试设备对所述测试信号进行解调处理后，根据解调结果确定所述待测试设备的各射频性能是否达标；
第三确定单元，用于确定所有测试用例对应的射频性能是否均达标时，是时所述待测试设备达标，否则不达标。
8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述测试天线位于以待测试设备置放位置为圆心的水平面上的圆周上。
9.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述信道模型为SCM，或为SCME，或为，Winner I或Winner II定义的信道模型。
10.根据权利要求7至9任一项所述的测试系统，其特征在于，所述两根以上的天线的数目大于或等于信道模型的径的数目。
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