CN102577484B - 用于并行测试多个数字信号收发器的系统和方法 - Google Patents

用于并行测试多个数字信号收发器的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种方法，所述方法通过下列方式使用同步数据分组的预定义UL测试序列，同时测试多个数字数据分组收发器：预配置测试测量，并对被测设备(DUT)的数据分组的各部分进行多路复用和交错。

Description

用于并行测试多个数字信号收发器的系统和方法
相关专利申请的交叉引用 
本专利申请要求提交于2009年10月19日的美国临时专利申请No.61/252,893的优先权，该专利申请以引用方式全文并入于此。 
技术领域
本发明涉及用于并行测试多个数字信号收发器的系统和方法，其利用预定的上行链路(UL)测试序列，针对UL测试序列的不同片段配置测试设备测量值，从而减少总测试时间。 
背景技术
目前的许多手持设备利用“无线连接”用于电话技术、数字数据传送、地理定位等。尽管频谱范围、调制方法和功率谱密度存在差异，无线连接标准采用同步数据分组传输和接收数据。 
通常，所有这些无线连接功能(如WiFi、WiMAX、蓝牙等)均通过行业认可的标准(如IEEE802.11和IEEE802.16)进行限定，所述标准指定了具有上述连接功能的设备必须遵循的参数和限制。 
在设备开发连续过程的任何时间点，可能需要测试和验证设备是否在其标准规范内运行。测试需要花费时间，需要专门的仪器，因此增加了制造此类设备的成本。因此，非常期望获得可减少总测试时间而不影响所需完全性的发明。 
同时(即并行)测试设备时，每个单元的测试时间随设备数量而减少。例如，如果测试单个设备需要100秒，并且使用基本上相同的测量设备可在120秒内同时测试其中四个，那么现在每个设备的测试时间为30秒。 
发明内容
根据本发明，可通过下列方法使用同步数据分组的预定UL测试序列，同时测试多个数字数据分组收发器：预配置测试测量值，并对被测设备(DUT)的数据分组的各部分进行多路复用和交错。 
根据所要求保护的本发明的一个实施例，使用数据信号分析器测试多个数据信号发送器的方法包括： 
从对应的多个(N个)数据信号发送器同时接收多个(N个)分组数据信号，其中 
多个(N个)分组数据信号中的每一个具有相应的多个连续信号间隔， 
多个连续信号间隔中的每一个具有信号间隔持续时间I，并且 
多个分组数据信号中的每一个在相应的多个连续信号间隔的每一个中具有相应的分组数据信号特征； 
从多个(N个)分组数据信号中的每一个捕获相应的多个连续信号间隔的相应部分，从而得到相应的多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分，其中相应的多个(N个)连续信号间隔的多个被捕获部分中的每一个具有被捕获信号持续时间C；以及 
根据信号测试(具有与其相关的测试持续时间T)处理多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分的每一个； 
其中捕获的信号持续时间C 
在测试持续时间T大于信号间隔持续时间I的I/N部分时，大于或等于测试持续时间T，并且 
在测试持续时间T小于或等于信号间隔持续时间I的I/N部分时，小于或等于信号间隔持续时间I的I/N部分。 
根据所要求保护的本发明的另一个实施例，使用数据信号分析器测试多个数据信号发送器的方法包括： 
从对应的多个(N个)数据信号发送器同时接收多个(N个)分组数据信号，其中 
多个(N个)分组数据信号中的每一个具有相应的多个连续信号 间隔， 
多个连续信号间隔中的每一个具有信号间隔持续时间I，并且 
多个(N个)分组数据信号中的每一个在相应的多个连续信号间隔的每一个中具有相应的分组数据信号特征； 
从多个(N个)分组数据信号中的每一个捕获相应的多个连续信号间隔的相应部分，从而得到相应的多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分，其中相应的多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分中的每一个具有被捕获信号持续时间C；以及 
根据信号测试(具有与其相关的测试持续时间T)处理多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分的每一个； 
其中当测试持续时间T大于信号间隔持续时间I的I/N部分，被捕获信号持续时间C大于或等于测试持续时间T。 
根据所要求保护的本发明的另一个实施例，使用数据信号分析器测试多个数据信号发送器的方法包括： 
从对应的多个(N个)数据信号发送器同时接收多个(N个)分组数据信号，其中 
多个(N个)分组数据信号中的每一个具有相应的多个连续信号间隔， 
多个连续信号间隔中的每一个具有信号间隔持续时间I，并且 
多个(N个)分组数据信号中的每一个在相应的多个连续信号间隔的每一个中具有相应的分组数据信号特征； 
从多个(N个)分组数据信号中的每一个捕获相应的多个连续信号间隔的相应部分，从而得到相应的多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分，其中相应的多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分中的每一个具有被捕获信号持续时间C；以及 
根据信号测试(具有与其相关的测试持续时间T)处理多个连续信号间隔的多个(N个)被捕获部分的每一个； 
其中当测试持续时间T小于或等于信号间隔持续时间I的I/N部分，被捕获信号持续时间C小于或等于信号间隔持续时间I的I/N部 分。 
附图说明
图1为示出用于测试采用无线标准(如WCDMA)的被测设备(DUT)的传输(TX)功能的常规方法示意图，其中将发送的序列发送到矢量信号分析器(VSA)进行分析。 
图2为示出预定义测试序列的示意图，其中以最大功率发送了5个时间间隙；以中等范围功率发送了5个时间间隙；以及以较低功率发送了5个时间间隙。然后，对于接下来的75个单间隙时间持续时间，信号功率以相等增量从高功率限值逐步降低至低功率限值。 
图3为示出UL数据分组中不同预定义序列的示意图。此处，以最大功率发送了5个时间间隙，以中等功率发送了5个时间间隙，以及发送了一系列单时间间隙功率水平，其在两个指定功率限值之间首先降低然后升高。 
图4为示出从矢量信号发生器(VSG)发送触发信号的一种方法示意图，矢量信号发生器启动发送的序列，该序列被发送到VSA用于分析。 
图5为示出多个发送相同预定义TX序列的DUT的示意图。 
图6为示出多个DUT的示意图，其中VSG同时向每个DUT发送触发信号，其同步TX预定义序列。 
图7为示出用于图6的配置的时分多路复用的示意图。 
图8为示出允许并行测试多个DUT的预定义TX序列的示意图。 
图9A-9C示出了频分双工(FDD)捕获用信号的频分多路复用。 
图10A-10C示出了用于测试多个DUT的时分双工(TDD)和FDD捕获。 
具体实施方式
以下具体实施方式是结合附图的所要求保护的本发明的示例性实施例。相对于本发明的范围，此类描述旨在进行示例而非加以限制。 已对此类实施例加以详尽的描述，使得本领域的普通技术人员可以实施该主题发明，并且应当理解，在不脱离本主题发明的精神或范围的前提下，可以实施具有一些变化的其他实施例。 
在本发明全文中，在没有明确指示与上下文相反的情况下，应当理解，所述单独的电路元件可以是单数或复数。例如，术语“电路”可以包括单个部件或多个部件，所述部件为有源和/或无源，并且连接或换句话讲耦合到一起(如成为一个或多个集成电路芯片)，以提供所述功能。另外，术语“信号”可指一个或多个电流、一个或多个电压、或数据信号。在图中，相似或相关的元件将具有相似或相关的α、数字或数字字母混合的指示。此外，虽然在具体实施的上下文中已讨论了本发明使用分立的电子电路(优选地为一个或多个集成电路芯片形式)，但作为另一种选择，根据待处理的信号序列或数据速率，此类电路的任何部分的功能可以是使用一个或多个适当程序化的处理器的具体实施。 
参见图1，用于测试无线标准(如WCDMA)的常规测试系统将通过把信号发送到VSA进行分析，来测试DUT101发送的序列。在典型的情况下，VSA102通过一个或多个控制信号(未示出)控制DUT101。或者，DUT101和VSA102可由控制器(未示出，如个人计算机(PC))通过一个或多个相应控制信号(未示出)控制。 
参见图2，可预配置如先前段落中所述的DUT101提供给VSA102的TX数据分组，以允许根据一些行业标准(如WCDMA)进行特定参数测试。UL序列201的第一部分将在最大功率下的特定持续时间内发送信号。在这种情况下，以WCDMA为例，UL可细分为时间间隙，其中在10毫秒持续时间内，15个相等间隙表示每个间隙的时间为0.67毫秒。例如5间隙持续时间将为5*0.67毫秒，并且时长将足以进行功率谱密度(PSD)掩码评估。相似地，在下一组5间隙中，发送中等功率信号202，在下一个5间隙持续时间203中将发送较低功率信号部分。然后，根据内环功率控制(ILPC)测试，在1dBm步骤中发送+25dBm至-50dBm的单间隙功率水平序列。应当指出的是， 如果没有预定义UL序列，这些1dBm功率水平的持续时间通常长于1间隙时间，并且测试设备(如VSG或VSA)和DUT将在每个步骤前进行通信，从而对总测试时间而言增加了延迟时间。 
显而易见，每个时间间隙将具有其相应的分组数据信号特征(如峰值功率、平均功率、功率谱密度、调制等)，根据需要进行测试的量，这些特征的每一个可在某一时间间隙到另一时间间隙间保持不同或相似，或与任何其他先前或后续的时间间隙的特征保持不同或相似。这对于在任何时间间隙由任何DUT发送的信号也可以如此。 
参见图3，显示了不同的预定TX序列，其中在连续的5间隙信号持续时间301、302中仅发送两个功率水平(高和中)，随后是单间隙信号功率水平序列，其从+25dBm至-50dBm逐步降低，然后从-50dBm至+25dBm逐步升高。测量功率的逐步降低和逐步升高是识别设备的方法之一，所述设备的一者相对于另一者产生不同的结果。对于此类设备，可能的结果是下降功率步长的测试可以符合规范，而上升功率步长的测试可能不符合规范。因此，该序列可用于测试例如标准ILPC规范的符合性。再次重申，应当指出的是，测试设备和DUT之间不需要中间通信以支持整个序列301、302、303。需要的只是测试设备和DUT同步，以使得UL序列符合适当的测试测量配置。 
参见图4，该图显示了采用VSA401和VSG402的组合的测试系统可用于向DUT403发送触发信号并引出预定义TX序列404的方式。 
参见图5，除非加以适当控制，例如通过(例如)从VSA(未示出)或PC(未示出)向每个DUT501提供一个或多个相应控制信号(未示出)，否则DUT发送的相应TX序列将不同步，甚至可能基本上不同时。根据所要求保护的本发明，多个TX序列优选为同步的，从而在时间上保持一致。 
参见图6，此处将一组多个DUT连接到测试系统，其中VSG通过信号路由电路602(如信号转换或组合电路)向所有DUT同时发送触发信号，从而同步它们的预定义TX序列。如果这些序列以不同频 率发送，可以使用数字信号处理(例如，可将信号分为多个单独信号并分别对其进行分析，或使用其他熟知的技术)对结果进行求和602，并获得可靠的测试结果。如果以相同频率发送序列，使用熟知的时分多路复用、或时分双工(TDD)技术，可捕获来自每个DUT的信号的各部分，并且可并行测试所有DUT，例如通过将时间交错的信号部分输入VSA601进行分析(下文有更详细的描述)。 
参见图7，使用图6中的DUT604形成的同时TX数据分组707a-dUL3a、UL3b、UL3c、UL3d可被转换电路708多路复用，通过控制器(未示出)(如VSA或PC)提供的一个或多个控制信号(未示出)控制，以使得四个TX数据分组的每一个中只有一部分在单个数据分组的总持续时间内被连续地实际地转换。因此，例如采用100微秒的转换采样间隔，每个TX数据分组的某些部分将依次被转换器708转换，形成交错数据分组709，其信号由初始TX数据分组707a-d的100微秒部分t1、t2、t3、t4序列组成。此处，再次重申，该转换方法为示例性的，而非排他性的。例如，可使用1：4转换器，或者可使用一对1：2转换器，或者可对可编程序衰减器编程以实现相同结果。VSA710接收时间交错数据分组709，并且可通过同步(例如根据控制器(未示出)(如VSA或PC)提供的一个或多个控制信号(未示出))判断所接收数据分组的哪一部分由哪一个TX数据分组707a-d提供。例如对于功率的测量而言，仅需要测量数据分组的一小部分。通过交错四个TX数据分组707a-d的一小部分，VSA能够在一个0.67毫秒间隔内测试所有四个DUT的功率输出。功率测量是DUT校准的关键要素，并且通常是最耗时的测试工序之一。在并行测试中省去校准测试的主要部分以及时间交错捕获可对测试时间效率具有显著影响。 
参见图8，该图示出了一种方法，其中可预定义TX数据分组以允许同时测试四个DUT，如图7中的说明所述。间隔801的持续时间为20间隙时间，允许足够的时间捕获和处理每个DUT的信号部分，以满足漫长的PSD测试的要求。在间隔802中，出于相同原因，持续时间也为20间隙时间。然而，可能不需要20时间间隙。如果可在例 如4.25时间间隙内测得频谱特性，则只需要17时间间隙(即4*4.25)。相似地，如果待执行的测试需要小于整个但大于一半的时间间隙(如0.75)，则需要更少但仍为多个时间间隙(如4*0.75＝3时间间隙)。在间隔803中，其中对ILPC进行验证，单间隙时间足以允许所有四个DUT在该单间隙时间持续时间内得以测试。由于通常不能细分时间间隙，在单个DUT测试中，将需要为PSD测量分配5时间间隙，因此即使在信息超出最小时隙的情况下，发送时间不一定随并行测试的设备数线性增加。该预定义TX序列与频分多路复用或时分多路复用的组合将使测试时间减少。 
因此，对于时分多路复用、或时分双工(TDD)方式的测试而言，N个发送信号的DUT在执行需要时间T完成的测试(如PSD)时具有时间间隙持续时间I，被捕获信号持续时间C的持续时间C将：在测试时间T大于时间间隙持续时间I的I/N部分时，大于或等于测试时间T；并且在测试时间T小于或等于时间间隙持续时间I的该I/N部分时，小于或等于时间间隙持续时间I的该I/N部分。 
此外，根据所要求保护的本发明，上述TDD、或连续捕获技术可与FDD捕获组合，其中多个DUT并行但以不同频率运行。 
参见图9A，在FDD操作中执行频谱测量时，来自(频率上)相邻DUT的信号通常将在频率范围上交叠，其中进行测量以用于测试目的。然而，参见图9B-9C，通过对所接收信号(图9B)应用过滤功能，例如通过使用硬件过滤器过滤信号或使用数字滤波器处理信号，可得到已过滤的信号(图9C)用于评估带内信号特性，如误差矢量幅度(EVM)等。如下文更详细地描述，这可用于进一步减少测试时间。 
如上所述，可在单个时间间隙内使用TDD执行功率测量。虽然还可以使用FDD通过过滤信号来测量各个DUT的信号功率，但由于过滤信号所需分析将通常比简单的功率测量更复杂，并且测试持续时间不变(一个时间间隙)，因此它相对于TDD可能并不具有优势。 
然而，对于EVM测试而言，其中由于典型的信号质量，通常需要完整的时间间隙或更多以执行必要的测量，可使用FDD通过在不同 频率下并行运行DUT来执行此类测量。(然而，其他测量，如掩码测量，将通常需要使用如上所述TDD，所述TDD提供在多个时间间隙上运行的潜在优势。) 
参见图10A，例如，示出了在频率f1和f3下各自需要3.5时间间隙的两次掩码测量，和在频率f1、f2、f3和f4下各自需要一个完整时间间隙的四次EVM测量。出于下列实例的目的，四个DUT：DUT1、DUT2、DUT3、DUT4(未示出)正在运行，并且在第一个实例中连续运行。如上所述，掩码测量将需要四个时间间隙。 
参见图10B，使用如上所述的TDD技术可将每个掩码测量减少到14个时间间隙(4*3.5)，但每个EVM测量将需要与完整的连续测量相同的时间。然而，尽管如此，可通过现在执行下游并行分析的能力实现一些优势，如上所述。 
参见图10C，可组合上述TDD和FDD技术。使用TDD技术测量掩码，从而占用14个时间间隙(4*3.5)。采用频率循环(f1、f2、f3、f4、f1、f2、f3、f4、...)，使用FDD技术测量EVM。例如，DUT1将首先在f1下，然后在f2下，然后在f3下，然后在f4下测量EVM。同时，DUT2将首先在f2下，然后在f3下，然后在f4下，然后在f1下测量EVM。相似地，DUT3将首先在f3下，然后在f4下，然后在f1下，然后在f2下测量EVM，并且DUT4将首先在f4下，然后在f1下，然后在f2下，然后在f3下测量EVM。容易理解的是，只要每个DUT不在相同频率、相同时间发送，即可对这些频率序列进行不同的实施。 
这些实例描述了优选的情况，其中所需的EVM测量数等于DUT数。如果所需的EVM测量数小于DUT数，则需要较大数(即，等于DUT数)的EVM测量以获得更少频率的EVM(假设所有DUT的EVM均在相同频率下测量)。例如，如果测试四个DUT时需要三次EVM测量，例如在频率f1、f2和f3下，那么仍将需要四次EVM测量以获得三个频率的EVM。 
而实施上述FDD技术时可对DUT硬件带来更多压力。例如，向 仪器发送四个高端口频率通常将使功率水平增加大约6dB，并且除非可维持较高的仪器线性，否则将可能产生互调制(inter-modulation)产物。然而，通过为EVM测量选择最合适的频率，可处理在频率计划中最差的互调制产物。或者，可减少待测同时发送器的数目。因此，组合如上所述FDD和TDD技术，可得到更低的测试时间(前提条件是过滤时间不长于其他方式(如使用硬件过滤)获得的时间优势)，虽然可能需要更复杂的测试序列(每个DUT运行不同的序列)并且应当进行频率计划以防止互调制产物影响所测发送质量或其他要求高的测量。 
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，本发明的结构和操作方法的各种其他修改形式和替代形式对本领域的技术人员将是显而易见的。虽然本发明结合具体的优选实施例加以描述，但应当理解，所要求保护的本发明不应不当地限于此类具体实施例。其意图是，以下权利要求限定本发明的范围，并且由此应当涵盖这些权利要求范围内的结构和方法及其等同物。 

Claims (6)

1.一种使用数据信号分析器测试多个数据信号发送器的方法，包括：
从对应的N个数据信号发送器同时接收N个分组数据信号，所述N个是多个，其中
所述N个分组数据信号中的每一个具有相应的多个连续信号间隔，
所述多个连续信号间隔中的每一个具有信号间隔持续时间I，并且
所述N个分组数据信号中的每一个在所述相应的多个连续信号间隔的每一个中具有相应的分组数据信号特征；
从所述N个分组数据信号中的每一个捕获所述相应的多个连续信号间隔的相应部分，从而得到所述相应的多个连续信号间隔的N个被捕获部分，其中所述相应的多个连续信号间隔的所述N个被捕获部分中的每一个具有被捕获信号持续时间C；以及
根据具有测试持续时间T的信号测试，处理所述多个连续信号间隔的所述N个被捕获部分中的每一个；
其中所述被捕获信号持续时间C
在所述测试持续时间T大于所述信号间隔持续时间I的I/N部分时，大于或等于所述测试持续时间T，并且
在所述测试持续时间T小于或等于所述信号间隔持续时间I的所述I/N部分时，小于或等于所述信号间隔持续时间I的所述I/N部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述相应的多个连续信号间隔包括相应的多个连续信号时间间隙。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括通过所述N个数据信号发送器引发对应的N个分组数据信号的同时发送。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括通过所述N个数据信号发送器引发对应的N个分组数据信号的同步发送。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括由所述N个数据信号发送器响应于接收到同时发送到所述N个数据信号发送器中的每一个的触发信号，来引发对应的N个分组数据信号的发送。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述相应的多个连续信号间隔的所述N个被捕获部分包括所述相应的多个连续信号间隔的N个时间交错部分。
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