CN102468893A - 测试多输入多输出设备性能的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试多输入多输出设备性能的方法，模拟测试系统的基站模拟器具有至少两根发送天线，所述基站模拟器利用至少两根天线发送测试信号；其特征在于，所述方法包括：多输入多输出设备在对接收到的所述基站模拟器发送的测试信号进行处理后，针对每根发送天线发送的测试信号进行信道质量指示符(CQI)上报；所述基站模拟器根据当前接收的CQI确定下一数据包的发送方式并发送所述下一数据包；所述基站模拟器对持续接收的CQI进行统计，并根据统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试。本发明同时公开了一种实现上述方法的系统。本发明技术方案简单且实现成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)设备的测试技术，尤其涉及一种测试多输入多输出设备性能的方法及系统。
背景技术
多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技术已经成为无线通信领域的关键技术之一，在第三代移动通信系统(如通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)以及时分同步码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access))以及下一代的无线宽带移动通信系统中会采用MIMO技术，相对于传统的单天线系统来说，MIMO技术能够大大提高频谱利用率，抵抗无线环境中的多径效应，利用有限的无线资源达到传输更高速率的数据业务的有益效果。
现有技术中存在着对无线单天线装置数据传输性能的测试方法，其主要是通过测试接收数据的吞吐率来体现出该装置的性能。理论上，MIMO系统的容量会随着天线数的增大而线性增大，但实际系统的性能往往与理论分析存在着差距，那么究竟在实际工程中，带有MIMO的无线设备能够获得怎样的系统性能提升，就需要通过可靠的测试方法来进行验证。而目前，还缺少这样的测试方法或系统，尤其是对于MIMO无线设备在数据传输时的反馈性能测试方面是一个很大的空白。
这里所谓的MIMO无线设备在数据传输时的反馈是指MIMO无线设备在初次接收到数据信号后，利用基带运算，可以估计出实际无线信道的质量，然后将其反馈给基站。基站将根据反馈调整下次数据发送的功率、数据块大小、编码和调制方式等配置。MIMO无线设备在数据传输时的反馈性能对于整体的MIMO系统性能起着至关重要的影响。但目前还缺少针对MIMO无线设备的测试方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测试多输入多输出设备性能的方法及系统，能快速便捷地测试出多输入多输出设备是否达到相应的性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种测试多输入多输出设备性能的方法，模拟测试系统的基站模拟器具有至少两根发送天线，所述基站模拟器利用至少两根天线发送测试信号；所述方法包括：
多输入多输出设备在对接收到的所述基站模拟器发送的测试信号进行处理后，针对每根发送天线发送的测试信号进行信道质量指示符CQI上报；
所述基站模拟器根据当前接收的CQI确定下一数据包的发送方式并发送所述下一数据包；
所述基站模拟器对持续接收的CQI进行统计，并根据统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试。
优选地，所述CQI至少包括：推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包长度、推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包的调制方式、接收本次发送数据的状态。
优选地，所述接收本次发送数据的状态包括正确接收(ACK)、未正确接收(NACK)；或包括ACK、NACK以及DTX状态指示(statDTX)。
优选地，所述基站模拟器对持续接收的CQI进行统计，并根据统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试具体为：
对于每个发送天线，确定出持续接收的CQI中的推荐传输块大小RTBS的中位数或平均值，根据RTBS的中位数或平均值确定RTBS的测试范围；
对于每个发送天线，落入测试范围的RTBS比例均大于各自设定阈值时，所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
优选地，所述基站模拟器对持续接收的CQI进行统计，并根据统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试具体为：
对于每个发送天线，持续接收的CQI中的未正确接收发送信号的比例均小于各自设定阈值时，所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
优选地，所述基站模拟器发送测试信号时，关闭自身的重传功能。
一种测试多输入多输出设备性能的系统，应用于模拟测试系统中，其中，模拟测试系统包含基站模拟器，所述基站模拟器具有至少两根发送天线，所述基站模拟器利用至少两根天线发送测试信号；所述系统包括设于多输入多输出设备中的第一接收单元、处理单元和上报单元，以及，设于所述基站模拟器中的第二接收单元、发送单元、统计单元和确定单元，其中，
第一接收单元，用于接收所述基站模拟器发送的测试信号；
处理单元，用于对所述接收单元接收的测试信号进行处理；
上报单元，用于根据所述处理单元的处理结果对每根发送天线发送的测试信号进行CQI上报；
第二接收单元，用于接收所述多输入多输出设备上报的CQI；
发送单元，用于根据当前接收的CQI确定下一数据包的发送方式并发送所述下一数据包；
统计单元，用于对持续接收的CQI进行统计；
确定单元，用于根据所述统计单元的统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试。
优选地，所述CQI至少包括：推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包长度、推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包的调制方式、接收本次发送数据的状态；其中，所述接收本次发送数据的状态包括正确接收(ACK)、未正确接收(NACK)；或包括ACK、NACK以及DTX状态指示(statDTX)。
优选地，所述确定单元进一步地，对于每个发送天线，确定出持续接收的CQI中的RTBS的中位数或平均值，根据RTBS的中位数或平均值进一步确定RTBS的测试范围；
对于每个发送天线，进一步确定落入测试范围的RTBS比例均大于各自设定阈值时，所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
优选地，所述确定单元进一步地，对于每个发送天线，在持续接收的CQI中的未正确接收发送信号的比例均小于各自设定阈值时，确定所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
优选地，所述基站模拟器发送测试信号时，关闭自身的重传功能。
本发明中，基站模拟器通过至少两根天线向待测试的多输入多输出设备发送测试信号，多输入多输出设备接收到测试信号后，进行基带处理后将向基站模拟器反馈CQI，基站模拟器根据多输入多输出设备反馈的CQI信息，确定下次发送测试信号的方式，如发送的数据包的大小以及编码方式等，同时，当基站发送测试信号达到足够的次数时，基站模拟器根据对上报的CQI统计结果确定当前多输入多输出设备是否达到测试性能标准；本发明基于RTBS或多输入多输出设备正确接收发送信号的正确率来确定多输入多输出设备是否到达设定性能，不需要特别的测试设备即可准确确定出多输入多输出设备是否达到测试性能，实现成本较低。
附图说明
图1为本发明测试多输入多输出设备性能使用的测试系统的组成结构示意图；
图2为本发明测试多输入多输出设备性能的方法的流程图；
图3为本发明测试多输入多输出设备性能的系统的组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想为，基站模拟器通过至少两根天线向待测试的多输入多输出设备发送测试信号，多输入多输出设备接收到测试信号后，进行基带处理后将向基站模拟器反馈CQI，基站模拟器根据多输入多输出设备反馈的CQI信息，确定下次发送测试信号的方式，如发送的数据包的大小以及编码方式等，同时，当基站发送测试信号达到足够的次数时，基站模拟器根据对上报的CQI统计结果确定当前多输入多输出设备是否达到测试性能标准。
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为本发明测试多输入多输出设备性能使用的测试系统的组成结构示意图，如图1所示，本发明测试多输入多输出设备性能所使用的测试系统包括有基站模拟器、衰减器、衰落器、混合器和AWGN噪声发生器等；其中，基站模拟器是模拟实际工程中基站的设备，其所模拟基站功能主要包括发送无线信号，接收MIMO无线设备回复的CQI等反馈信息并进行处理、重传等。本发明中的基站模拟器至少包括有2根发送天线(可以有多根)用以发送信号；以及，1根或多根的接收天线；图1中，接收天线以接收模块来示意(实际工程中可以对应多根接收天线)，用以接收MIMO无线设备的反馈信息。
待测的MIMO无线设备在实际工程中可以是移动终端、固定台、无线模块等设备，只要其具有多天线发送/接收的功能即可。也就是说，MIMO无线设备只要是普通的多天线无线收发设备即可。
衰减器、衰落器和AWGN噪声发生器用以模拟无线信号在实际无线环境中所遭受的衰落和叠加噪声。其中，每个器件都是独立的，其相互之间没有依赖关系，也就是说，每个衰减器都有一个衰减系数对输入信号进行缩小(或放大)，每个衰落器都独立地产生模拟衰落，每个模拟的衰落可以是瑞利衰落、莱斯衰落、或者是没有衰落；其衰落的统计特性相互间没有依赖关系，每个AWGN噪声发生器产生高斯白噪声，每个噪声的功率独立地设置。
本发明的测试系统中还有若干辅助设备，包括分路器、混合器和开关。分路器的作用是将一路输入信号分成若干路输出，混合器的作用是将多路输入信号叠加后输出。
在利用上述测试系统执行对MIMO无线设备的测试之前，首先需要对上述的测试系统进行初始化，具体包括以下处理：
1)将图1所示的各设备按照图1所示方式连接，并设置每个衰减器的衰减系数、每个衰落器的衰落模型(比如是瑞利衰落、莱斯衰落、或者是没有衰落)和衰落参数以及每个AWGN噪声发生器的噪声功率；
2)关闭基站模拟器的重传功能，具体是混合自动重传请求(HARQ，HybridAutomatic Repeat reQuest)，也就说，对于基站模拟器而言，当接收到MIMO无线设备的ACK/NACK/statDTX后，不会响应这些消息，即在接收到MIMO无线设备的未正确接收数据或数据信号接收失败时，不会重传这些数据信号，这样，能保证基站模拟器每次发送的数据信号都是初次传送，这将有利于测试的进行。
本发明中，进行测试的业务，可以是语音业务或者是数据业务。
图2为本发明测试多输入多输出设备性能的方法的流程图，如图2所示，本发明测试多输入多输出设备性能的方法具体包括以下步骤：
步骤201，基站模拟器在每根发送天线上同时向待测的MIMO无线设备发送数据；这里每根天线上发送的数据信号称为一个数据流，每个数据流上数据包长度(TB size)是任意值，实现中由基站模拟器随意选取。
步骤202，待测的MIMO无线设备在每根天线上都会收到基站模拟器发送的流。每个流所经历的无线信道都不相同，待测的MIMO无线设备接收每个流后并经过其自身的基带运算，会向基站模拟器反馈针对每个数据流的CQI报告。
具体到图1中所描述的测试系统，基站模拟器具有2根发送天线，因此就有2个数据流发送到待测MIMO无线设备，相应地，待测MIMO无线设备应该反馈2个CQI报告。本发明中，CQI报告应至少包含以下内容：推荐基站之后发送信号的数据包长度(recommended TB size)、推荐基站之后发送信号的调制方式(modulation scheme)。接收本次发送数据的状态包括：正确接收(ACK)、未正确接收(NACK)；或者包括正确接收(ACK)、未正确接收(NACK)以及非连续发送(DTX，DiscontinuousTransmission)状态指示(statDTX)。
步骤203，基站模拟器接收待测MIMO无线设备的CQI报告，记录下推荐的数据包长度(RTBS，Recommended Translation Block Size)值和接收状态值(ACK、NACK或statDTX)。基站模拟器按照RTBS值和推荐的调制方式进行下个数据包的发送，但忽略接收状态值，即关闭重传功能。
重复步骤201到步骤203N次(N为预先定义的次数，如1000次、2000次、5000次、10000次等)。由于基站模拟器的HARQ功能关闭，相当于每次基站模拟器发送的数据都是初次传送，因此在实际操作中只需要让基站模拟器重复发送N次数据，记录下每次的反馈CQI报告，并按照每个数据流的CQI报告中推荐的RTBS值、调制方式来调整下次该流的数据包大小和调制方式。
步骤204，经过201到203基站模拟器共计获得m×N个CQI报告，对这些CQI报告进行统计，并确定待测MIMO无线设备是否达到测试标准。这里m表示m个数据流，本实施例中m＝2。
本步骤中通过上述的CQI报告数据对待测MIMO无线设备反馈性能进行评估，具体的，评估方式如下：
对于每个数据流具有N个CQI报告，对N个CQI报告中的RTBS值，取其中位数Median(RTBS)，同时定义一个偏差范围x，该x值可以是预先定义的一个常数，或者RTBS值的统计量比如方差、均方差等；从而获得一个范围[Median(RTBS)-x，Median(RTBS)+x]。统计落在这个范围内的RTBS比例，若该比例大于预先给定门限值，则判定对该数据流的测试达到测试性能。如果所有的数据流测试都达到测试性能，则判定待测MIMO无线设备达到设定测试性能，否则未达到设定测试性能。
上述RTBS值的中位数，也可以以RTBS值的平均值来代替，如可以是RTBS值总和的平均值等。
当然，本步骤中通过上述的CQI报告数据对待测MIMO无线设备反馈性能进行评估，也可以是如下评估方式：
对于每个数据流：计算待测MIMO无线设备没有正确接收数据包的比例，计算的公式是：(NACK+statDTX)/(ACK+NACK+statDTX)，若该比例小于预先给定门限值，则判定对该数据流的测试达到测试性能。如果所有的数据流测试都达到测试性能，则判定待测MIMO无线设备达到设定测试性能，否则未达到设定测试性能。
上述的两个性能测试评估方式可以单独使用，也可以同时使用。
图3为本发明测试多输入多输出设备性能的系统的组成结构示意图，如图3所示，本发明测试多输入多输出设备性能的系统应用于图1所示的模拟测试系统中，本发明测试多输入多输出设备性能的系统包括设于多输入多输出设备中的第一接收单元30、处理单元31和上报单元32，以及，设于所述基站模拟器中的第二接收单元33、发送单元34、统计单元35和确定单元36，其中，
第一接收单元30，用于接收所述基站模拟器发送的测试信号；
处理单元31，用于对接收单元30接收的测试信号进行处理；
上报单元32，用于根据处理单元31的处理结果对每根发送天线发送的测试信号进行CQI上报；处理单元31的处理主要是基带处理。
第二接收单元33，用于接收所述多输入多输出设备上报的CQI；
发送单元34，用于根据当前接收的CQI确定下一数据包的发送方式并发送所述下一数据包；
统计单元35，用于对持续接收的CQI进行统计；
确定单元36，用于根据统计单元35的统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试。
上述CQI至少包括：推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包长度、推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的调制方式、接收本次发送数据的状态；其中，所述接收本次发送数据的状态包括正确接收(ACK)、未正确接收(NACK)；或包括ACK、NACK以及DTX状态指示(statDTX)。
上述确定单元36进一步地，对于每个发送天线，确定出持续接收的CQI中的推荐传输块大小(RTBS)的中位数或平均值，根据RTBS的中位数或平均值进一步确定RTBS的测试范围；
对于每个发送天线，进一步确定落入测试范围的RTBS比例均大于各自设定阈值时，所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
或者，上述确定单元36进一步地，对于每个发送天线，在持续接收的CQI中的未正确接收发送信号的比例均小于各自设定阈值时，确定所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
上述基站模拟器发送测试信号时，关闭自身的重传功能。
本领域技术人员应当理解，本发明测试多输入多输出设备性能的系统是为实现前述的本发明测试多输入多输出设备性能的方法而设计的，上述各处理单元以及子处理单元的实现功能可参照前述方法的相关描述而理解。上述各处理单元以及子处理单元的功能，可通过相应的集成电路来实现，也可通过相应的计算机程序在具有程序执行功能的处理器上而实现。
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 (11)
1.一种测试多输入多输出设备性能的方法，模拟测试系统的基站模拟器有至少两根发送天线，所述基站模拟器利用至少两根天线发送测试信号；其特征在于，所述方法包括：
多输入多输出设备在对接收到的所述基站模拟器发送的测试信号进行处理后，针对每根发送天线发送的测试信号进行信道质量指示符CQI上报；
所述基站模拟器根据当前接收的CQI确定下一数据包的发送方式并发送所述下一数据包；
所述基站模拟器对持续接收的CQI进行统计，并根据统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CQI至少包括：推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包长度、推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包的调制方式、接收本次发送数据的状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接收本次发送数据的状态包括正确接收(ACK)、未正确接收(NACK)；或包括ACK、NACK以及DTX状态指示(statDTX)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站模拟器对持续接收的CQI进行统计，并根据统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试具体为：
对于每个发送天线，确定出持续接收的CQI中的推荐传输块大小RTBS的中位数或平均值，根据RTBS的中位数或平均值确定RTBS的测试范围；
对于每个发送天线，落入测试范围的RTBS比例均大于各自设定阈值时，所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基站模拟器对持续接收的CQI进行统计，并根据统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试具体为：
对于每个发送天线，持续接收的CQI中的未正确接收发送信号的比例均小于各自设定阈值时，所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述基站模拟器发送测试信号时，关闭自身的重传功能。
7.一种测试多输入多输出设备性能的系统，应用于模拟测试系统中，其中，模拟测试系统包含基站模拟器，所述基站模拟器具有至少两根发送天线，所述基站模拟器利用至少两根天线发送测试信号；其特征在于，所述系统包括设于多输入多输出设备中的第一接收单元、处理单元和上报单元，以及，设于所述基站模拟器中的第二接收单元、发送单元、统计单元和确定单元，其中，
第一接收单元，用于接收所述基站模拟器发送的测试信号；
处理单元，用于对所述接收单元接收的测试信号进行处理；
上报单元，用于根据所述处理单元的处理结果对每根发送天线发送的测试信号进行CQI上报；
第二接收单元，用于接收所述多输入多输出设备上报的CQI；
发送单元，用于根据当前接收的CQI确定下一数据包的发送方式并发送所述下一数据包；
统计单元，用于对持续接收的CQI进行统计；
确定单元，用于根据所述统计单元的统计结果确定所述多输入多输出设备是否通过测试。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述CQI至少包括：推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包长度、推荐所述基站模拟器发送下一发送信号的数据包的调制方式、接收本次发送数据的状态；其中，所述接收本次发送数据的状态包括正确接收(ACK)、未正确接收(NACK)；或包括ACK、NACK以及DTX状态指示(statDTX)。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述确定单元进一步地，对于每个发送天线，确定出持续接收的CQI中的RTBS的中位数或平均值，根据RTBS的中位数或平均值进一步确定RTBS的测试范围；
对于每个发送天线，进一步确定落入测试范围的RTBS比例均大于各自设定阈值时，所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述确定单元进一步地，对于每个发送天线，在持续接收的CQI中的未正确接收发送信号的比例均小于各自设定阈值时，确定所述多输入多输出设备通过测试，否则未通过测试。
11.根据权利要求7至10任一项所述的系统，其特征在于，所述基站模拟器发送测试信号时，关闭自身的重传功能。
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| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20160413 Termination date: 20211117 |
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