CN102299750B - 用于mimo测试的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于MIMO测试的装置及方法。在上述装置中，第一复合耦合器，用于将来自于第一设备的一路MIMO信号分成第一组两路信号，并使第一组两路信号保持预设相位差，其中，预设相位差满足信道不相关条件；第二复合耦合器，用于将来自于第一设备的另一路MIMO信号分成第二组两路信号，并使第二组两路信号保持预定相位差；第一分/合路器和第二分/合路器，分别用于将第一组两路信号和第二组两路信号中两路不同相位的信号合并为一路信号，并发送至第二设备。根据本发明提供的技术方案，可以有效地验证设备分离MIMO用户的能力，并提高测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用于MIMO测试的装置及方法。
背景技术
随着无线通讯技术的高速发展，可成倍提高吞吐量的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称为MIMO)技术逐步由实验室研究阶段进入了实际应用阶段。但是，MIMO的性能表现与其所处的信道相关性有关，要使MIMO表现出最佳的性能，需要使其所处的信道不相关，以下结合图1的示例进行描述。
图1为基于MIMO技术的无线通信系统的架构图。如图1所示，该系统的发射端TX有两个天线(天线0、天线1)，接收端有两个天线(天线0、天线1)，发射端天线0发射的信号为S0、发射端天线1发射的信号为S1，接收端天线0发射的信号为R0、发射端天线1发射的信号为R1。
在图1中，由于其中，h00、h11、h01、h10为冲激响应系数。
如果使该系统中信道不相关，则上式中的s1和s0有解，信道的冲激响应系数需要满足以下条件：h00h11-h01h10≠0。
相关技术中，在进行MIMO测试时，通常将基站和终端分别接上天线通过空中传播来实现，但由于场地空间受限以及人员的移动等，很难得到稳定的完全不相关的无线信道，而且无限测试也很难得到准确的量化指标，因而降低了测试人员的测试效率。
此外，也有采用多个独立的射频电缆分别连接终端和基站的多个天线，得到稳定的完全不相关的无线信道，但这样的信号没有经过混合，不能有效地验证设备分离MIMO用户的能力。
发明内容
针对相关技术中进行MIMO测试时，不能有效地验证设备分离MIMO用户的能力等问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种改进的用于MIMO测试的装置及方法，以解决上述问题至少之一。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于MIMO测试的装置。
根据本发明的用于MIMO测试的装置包括：第一复合耦合器，用于将来自于第一设备的一路MIMO信号分成第一组两路信号，并使第一组两路信号保持预设相位差，其中，预设相位差满足信道不相关条件；第二复合耦合器，用于将来自于第一设备的另一路MIMO信号分成第二组两路信号，并使第二组两路信号保持预定相位差；第一分/合路器和第二分/合路器，分别用于将第一组两路信号和第二组两路信号中两路不同相位的信号合并为一路信号，并发送至第二设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于MIMO测试的方法。
根据本发明的用于MIMO测试的方法包括：第一复合耦合器将来自于第一设备的一路MIMO信号分成第一组两路信号，并使第一组两路信号保持预设相位差，其中，预设相位差满足信道不相关条件；第二复合耦合器将来自于第一设备的另一路MIMO信号分成第二组两路信号，并使第二组两路信号保持预定相位差；第一分/合路器和第二分/合路器分别将第一组两路信号和第二组两路信号中两路不同相位的信号合并为一路信号，并发送至第二设备。
通过本发明，采用分路移相方案，适当地设定各路径的相位，得到不相关信道。解决了相关技术中进行MIMO测试时，不能有效地验证设备分离MIMO用户的能力等问题，进而可以有效地验证设备分离MIMO用户的能力，并提高测试效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为基于MIMO技术的无线通信系统的架构图；
图2为根据本发明实施例的用于MIMO测试的装置的结构框图；
图3为根据本发明优选实施例的用于MIMO测试的装置以及待测试设备的电路连接图；
图4为根据本发明实施例的用于MIMO测试的方法的流程图；
图5为根据本发明优选实施例的搭建用于MIMO测试的测试系统的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图2为根据本发明实施例的用于MIMO测试的装置的结构框图。如图2所示，该装置主要包括：第一复合耦合器20、第二复合耦合器22、第一分/合路器24和第二分/合路器26。
第一复合耦合器20，用于将来自于第一设备的一路MIMO信号分成第一组两路信号，并使第一组两路信号保持预设相位差，其中，预设相位差满足信道不相关条件；
第二复合耦合器22，用于将来自于第一设备的另一路MIMO信号分成第二组两路信号，并使第二组两路信号保持预定相位差；
第一分/合路器24和第二分/合路器26，分别用于将第一组两路信号和第二组两路信号中两路不同相位的信号合并为一路信号，并发送至第二设备。
相关技术中，在进行MIMO测试时，在发送设备与接收设备上分别接上天线通过空中传播来实现，难以得到稳定的完全不相关的无线信道，或者采用多个独立的射频电缆分别连接发送设备与接收设备的多个天线，不能有效地验证设备分离MIMO用户的能力。采用上述装置，能够有效地验证设备分离MIMO用户的能力，且可以较容易地得到稳定的完全不相关的无线信道，提高了测试效率。
其中，上述信道不相关条件为：h00h11-h01h10≠0，式中h00和h01为对应于第一组两路信号相位的冲激响应系数，h11和h10为对应于第二组两路信号相位的冲激响应系数，h00与h11对应的信号相位相同，h01与h10对应的信号相位相同。
在具体实施过程中，上述预设相位差的设置需要满足上述信道不相关条件，如果设置的相位差满足该条件，则可以得到稳定的不相关信道，从而使MIMO表现出最佳的性能。
优选地，第一分/合路器，还用于将来自于第二设备的一路MIMO信号分成第三组两路信号；第二分/合路器，还用于将来自于第二设备的另一路MIMO信号分成第四组两路信号；第一复合耦合器，还用于使第三组两路信号中的一路信号与第四组两路信号中的一路信号保持预设相位差，并合并为一路信号输出至第一设备；第二复合耦合器，还用于使第三组两路信号中的另一路信号与第四组两路信号中的另一路信号保持预设相位差，并合并为一路信号输出至第一设备。
在优选实施过程中，当第一设备作为发送设备(例如，基站)，第二设备作为接收设备(例如，终端)时，通过第一复合耦合器20第二复合耦合器22、第一分/合路器24和第二分/合路器26相互结合，可以实现单向测试无线通信设备的MIMO性能。
在优选实施过程中，第一设备作为发送设备(例如，基站)，第二设备作为接收设备(例如，终端)；同时，第一设备也可以作为接收设备(例如，基站)，第二设备作为发送设备(例如，终端)。当根据本发明实施例的用于MIMO测试的装置正反向同时工作时，还可以实现双向测试无线通信设备的MIMO性能，从而可以更充分地测试无线通信设备的MIMO性能。
优选实施过程中，图1中所示的第一设备、第二设备、第一复合耦合器、第二复合耦合器、第一分/合路器以及第二分/合路器之间通过射频电缆连接。
优选地，预设相位差可以为90度。以下结合图3的示例进行描述。
如图3所示，虚框内为根据本发明实施例的用于MIMO测试的装置的结构示意图，该装置主要包括：
90°复合耦合器(Hybrid Coupler)101，用于将发送设备(即上述第一设备)发送的一路MIMO信号分成两路，并使这两路保持一个固定的90度相位差。
90°复合耦合器(Hybrid Coupler)102，用于将发送设备(即上述第一设备)的另一路MIMO信号分成两路，并使这两路保持一个固定的90度相位差。
分/合路器103，用于将90°复合耦合器101输出的移相90度的信号与90°复合耦合器102输出的同相信号进行合并后发送给MIMO接收设备(即上述第二设备)的一个输入端。
分/合路器104，用于将90°复合耦合器101发送的同相信号与102发送的移相90度的信号进行合并后发送给MIMO接收设备(即上述第二设备)的另一个输入端。
在上述装置中，由于h00＝h101-104＝1；h11＝h102-103＝1；h01＝h101-103＝j；h10＝h102-104＝j；因而h00h11-h01h10＝2≠0，因此，MIMO接收设备得到的两路信号是互不相关的。
上述过程也是可逆的，即图3中MIMO接收设备(即上述第二设备)也可以同时作为MIMO发送设备，即在发送接收信号的同时也在发送信号；MIMO发送设备(即上述第一设备)也可以同时作为MIMO接收设备，即在发送信号的同时也在接收信号；并且，分/合路器可以是同一个设备，既可以正向实现合路功能，又可以反向实现分路功能，在该装置正反向同时工作时，MIMO发送设备仍然可以得到两路互不相关的信号。
优选实施过程中，图3中所示的MIMO发送设备、MIMO接收设备、90°复合耦合器101、90°复合耦合器102、分/合路器103以及分/合路器104之间可以通过射频电缆连接。即图中所示的连接线可以为射频电缆，但不限于射频电缆。
由此可知，上述用于MIMO测试的装置，以极低的成本、极简的元器件产生稳定可靠的不相关MIMO信道，而且每一路都合成了2路MIMO信号，而且正反向可同时工作，能充分测试无线通讯设备的MIMO性能。
图4为根据本发明实施例的用于MIMO测试的方法的流程图。如图4所示，该方法主要包括以下处理：
步骤S402：第一复合耦合器将来自于第一设备的一路MIMO信号分成第一组两路信号，并使第一组两路信号保持预设相位差，其中，预设相位差满足信道不相关条件；
步骤S404：第二复合耦合器将来自于第一设备的另一路MIMO信号分成第二组两路信号，并使第二组两路信号保持预定相位差；
步骤S406：第一分/合路器和第二分/合路器分别将第一组两路信号和第二组两路信号中两路不同相位的信号合并为一路信号，并发送至第二设备。
采用上述方法，能够有效地验证设备分离MIMO用户的能力，且可以较容易地得到稳定的完全不相关的无线信道，提高了测试效率。
其中，上述信道不相关条件为：h00h11-h01h10≠0，式中h00和h01为对应于第一组两路信号相位的冲激响应系数，h11和h10为对应于第二组两路信号相位的冲激响应系数，h00与h11对应的信号相位相同，h01与h10对应的信号相位相同。
优选地，在执行上述几个步骤的同时，还可以执行以下处理：
(1)第一分/合路器将来自于第二设备的一路MIMO信号分成第三组两路信号；
(2)第二分/合路器将来自于第二设备的另一路MIMO信号分成第四组两路信号；
(3)第一复合耦合器使第三组两路信号中的一路信号与第四组两路信号中的一路信号保持预设相位差，并合并为一路信号输出至第一设备；
(4)第二复合耦合器使第三组两路信号中的另一路信号与第四组两路信号中的另一路信号保持预设相位差，并合并为一路信号输出至第一设备。
由此可知，上述方法不仅可以实现无线通讯设备的MIMO性能的单向测试，在测试装置正反向同时工作时，还可以实现无线通讯设备的MIMO性能的双向测试，从而可以充分测试无线通讯设备的MIMO性能。
优选实施过程中，图4中提到的第一设备、第二设备、第一复合耦合器、第二复合耦合器、第一分/合路器以及第二分/合路器之间可以通过射频电缆连接，但不限于射频电缆连接。
优选地，上述预设相位差可以为90度。即，当第一组两路信号或第二组两路信号保持的相位差设置为90度时，可以满足上述信道不相关条件：h00h11-h01h10≠0。
在优选实施过程中，为了实现上述测试方法，首先需要搭建测试系统，具体搭建方法如下(下面以预设相位差可以为90度的情况为例进行描述，具体可以参见图5)：
步骤S502：将90°复合耦合器(Hybrid Coupler)的2个输出端口分别接2个不同的合路器，2个90°Hybrid Coupler的非同名端接同一个合路器；
步骤S504：将2个90°Hybrid Coupler的输入口分别接MIMO发送设备的输出端口(或MIMO接收设备的输入端口)；
步骤S506：将2个合路器的输出口(或分路器的输入口)分别接MIMO接收设备的输入端口(或MIMO发送设备的输出端口)。
其中，此处合路器和分路器可以是同一个设备(即上面提到的分/合路器)，此同一个设备可以同时实现合路与分路两项功能。
由此可知，在2个合路器的输出口(或2个90°Hybrid Coupler的输入口)能够得到2路完全不相关的MIMO信号。采用上述方法搭建的测试系统具体可以参见图3。
综上所述，通过本发明的上述实施例，提供的用于MIMO测试的方案，以极低的成本、极简的元器件产生稳定可靠的不相关MIMO信道，可以提高测试效率，而且每一路都合成了2路MIMO信号，正反向可同时工作，能充分测试无线通讯设备的MIMO性能，并且可以有效地验证设备分离MIMO用户的能力。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于MIMO测试的装置，其特征在于，包括：
第一复合耦合器，用于将来自于第一设备的一路MIMO信号分成第一组两路信号，并使所述第一组两路信号保持预设相位差，其中，所述预设相位差满足信道不相关条件；
第二复合耦合器，用于将来自于所述第一设备的另一路MIMO信号分成第二组两路信号，并使所述第二组两路信号保持所述预设相位差；
第一分/合路器和第二分/合路器，分别用于将所述第一组两路信号和所述第二组两路信号中两路不同相位的信号合并为一路信号，并发送至第二设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一分/合路器，还用于将来自于所述第二设备的一路MIMO信号分成第三组两路信号；
所述第二分/合路器，还用于将来自于所述第二设备的另一路MIMO信号分成第四组两路信号；
所述第一复合耦合器，还用于使所述第三组两路信号中的一路信号与所述第四组两路信号中的一路信号保持所述预设相位差，并合并为一路信号输出至所述第一设备；
所述第二复合耦合器，还用于使所述第三组两路信号中的另一路信号与所述第四组两路信号中的另一路信号保持所述预设相位差，并合并为一路信号输出至所述第一设备。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信道不相关条件为：h00h11-h01h10≠0，其中，h00和h01为对应于所述第一组两路信号相位的冲激响应系数，h11和h10为对应于所述第二组两路信号相位的冲激响应系数，h00与h11对应的信号相位相同，h01与h10对应的信号相位相同。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述预设相位差为90度。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一设备、所述第二设备、所述第一复合耦合器、所述第二复合耦合器、所述第一分/合路器以及所述第二分/合路器之间通过射频电缆连接。
6.一种用于MIMO测试的方法，其特征在于，包括：
第一复合耦合器将来自于第一设备的一路MIMO信号分成第一组两路信号，并使所述第一组两路信号保持预设相位差，其中，所述预设相位差满足信道不相关条件；
第二复合耦合器将来自于所述第一设备的另一路MIMO信号分成第二组两路信号，并使所述第二组两路信号保持所述预设相位差；
第一分/合路器和第二分/合路器分别将所述第一组两路信号和所述第二组两路信号中两路不同相位的信号合并为一路信号，并发送至第二设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
所述第一分/合路器将来自于所述第二设备的一路MIMO信号分成第三组两路信号；
所述第二分/合路器将来自于所述第二设备的另一路MIMO信号分成第四组两路信号；
所述第一复合耦合器使所述第三组两路信号中的一路信号与所述第四组两路信号中的一路信号保持所述预设相位差，并合并为一路信号输出至所述第一设备；
所述第二复合耦合器使所述第三组两路信号中的另一路信号与所述第四组两路信号中的另一路信号保持所述预设相位差，并合并为一路信号输出至所述第一设备。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述信道不相关条件为：h00h11-h01h10≠0，其中，h00和h01为对应于所述第一组两路信号相位的冲激响应系数，h11和h10为对应于所述第二组两路信号相位的冲激响应系数，h00与h11对应的信号相位相同，h01与h10对应的信号相位相同。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述预设相位差为90度。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第一设备、所述第二设备、所述第一复合耦合器、所述第二复合耦合器、所述第一分/合路器以及所述第二分/合路器之间通过射频电缆连接。
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