CN103812802B

CN103812802B - 用于多输入多输出系统的测试设备和方法

Info

Publication number: CN103812802B
Application number: CN201310549128.9A
Authority: CN
Inventors: 小林武史; 北川和则; 樋诘昌树
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-11-07
Also published as: US8867643B2; US20140126618A1; DE102013111777B4; JP5650706B2; CN103812802A; DE102013111777A1; JP2014093758A

Abstract

从传送信息生成单元（21）向线性变换单元（28）输出四个（＝M）传送信息信号，其中通过与具有复数作为元素的2×4矩阵相乘所表达的线性变换，将所述传送信息信号变换为合成信号（Sa和Sb）。信号处理器（251和252）对合成信号（Sa和Sb）执行与测试目标（1）的调制技术对应的信号处理。2×2信道处理单元（26）对得到的信号（Sa’和Sb’）执行2×2伪信道处理，由此形成等效的M×N信道。参数设置单元（27）设置获取作为线性变换单元（28）和N×N信道处理单元（26）的合成特性的期望M×N信道特性所必需的信息。

Description

用于多输入多输出系统的测试设备和方法

技术领域

本发明涉及用于MIMO系统的测试设备和方法。特别是，本发明涉及用于以下M×NMIMO（多输入多输出）系统的测试设备和方法，所述M×N MIMO系统生成与通过M×N个传播信道传送的信号等效的信号，并向作为测试目标的移动终端（诸如利用MIMO方案的移动电话、或其中包括的电路板、或该板上安装的集成电路）施加所生成的信号，以便检查它们。更具体地，本发明涉及用于MIMO系统的测试设备和方法，其中在理论上维持M×N MIMO方案的同时，应用用于降低该测试目标的调制技术所必需的信号处理电路的电路规模的技术。

背景技术

在诸如移动电话和智能电话的移动终端中，存在对于诸如图像信息的大量信息的高速通信的需求。为了满足该需求，利用MIMO方案作为基站和移动终端之间的通信方案。

MIMO方案已知为这样的方案，用于通过M个天线从基站侧同时传送L个数据序列（L是称为层数目的数据序列的数目）作为通过预定调制技术（例如，OFDM、OFDMA或WCDMA）调制的传送信号，并在移动终端侧通过N个天线接收该传送信号，以由此从该传送信号分离（解调）L个数据序列。

在该MIMO方案中，可实现作为标准1×1通信方案的传送数据速率的L（L至多是min{M,N}的值）倍的传送数据速率，其中“min{M,N}”指示M和N之一，所述M和N之一小于M和N中的另一个，并且L至多是它们中的较小数。

在该MIMO方案中，基站的M个天线中的每一个通过M×N个传播信道连接到移动终端的N个天线。每一传播信道的状态取决于例如基站和移动终端之间的地点、和它们的偏位角（attitude）而不同。根据每一传播信道的状态，通过N个天线接收的信号改变。

在该MIMO方案中，为了从根据传播信道的状态改变电平的N个接收信号中正确分离L个数据序列，通过从基站侧传送已知信号（导频信号）、并使用该已知信号和在移动终端侧实际接收的信号执行特定计算，来估计传播信道的状态。此外，使得发射机侧能在估计的信道状态中执行最高质量的信息传送的数据被确定并发送到基站侧。

用于在发射机侧的信号处理的数据被称为预编码向量。在使用基于码本的预编码的MIMO方案中，在基站侧预先准备被假定用于M×N个传播信道的预编码向量的集合，并且使用从移动终端侧报告的预编码向量来处理传送信息，由此改进在接收机侧（移动终端）接收的信号的质量（例如，信号强度）。

考虑到此，在用于诸如利用M×N MIMO方案的移动终端、其中合并的电路板、或该板上安装的集成电路的测试目标的测试方法中，当将参考信号施加到其特性已知的M×N个传播信道时，必须确定该测试目标是否选择了与M×N个传播信道的特性对应的适当预编码向量，并将它们的输出施加到该测试目标。

作为用于上述测试的设备，能设想具有图9所示配置的终端测试设备10。

终端测试设备10符合M=4并且N=2的MIMO方案，并且其中合并的传送信息生成单元11生成并输出四个（＝M）传送信息信号s0-s3。传送信息信号是该调制技术唯一的源信号。例如，在LTE中使用的OFDMA调制或无线LAN中使用的OFDM调制技术的情况下，传送信息信号是每一副载波的码元数据。传送信息生成单元11直接输出该码元数据，或者使用码本中（未示出）预先存储的预编码向量之一来处理码元数据，并输出得到的数据。

这四个传送信息信号s0-s3被分别输入到信号处理单元12₁-12₄，其中它们经受该调制技术唯一的信号处理。例如，如果该调制技术是前述OFDM，则通过傅立叶逆变换（IFFT）12a将（频域中的）与副载波对应的传送信息信号s0-s3变换为时域中的信号。将得到的信号发送到CP（循环前缀）插入单元12b，其中其自己的信号的一部分的拷贝被插入到这些信号中。插入单元12b的输出信号被发送到带通滤波器（BPF）12c，其中通过频带限制处理将信号变换为OFDM调制信号s0’到s3’。而且，在其他调制技术中，需要对于每一信号序列执行与其对应的信号处理。

将这些四个调制信号s0’到s3’发送到4×2信道处理单元13，其中定义将四个输入端口与两个输出端口连接的八个伪传播信道，并且定义指示这些伪传播信道的特性的传播信道信息项h11-h24。通过参数设置单元14来定义这些传播信道信息项。

4×2信道处理单元13通过两个输出端口之一输出通过将输入信号s0’到s3’乘以关于与所述一个输出端口相连的四个传播信道的四个传播信道信息项h11-h24而获得的信号r1。类似的，4×2信道处理单元13通过另一输出端口输出通过将输入信号s0’到s3’乘以关于与所述另一输出端口相连的四个传播信道的四个传播信道信息项h11-h24而获得的信号r2。这两个信号r1和r2被施加到测试目标1。

即，信号r1和r2如下表达：

r1=h11·s0’+h12·s1’+h13·s2’+h14·s3’

r2=h21·s0’+h22·s1’+h23·s2’+h24·s3’

测试目标1具有基于输入信号r1和r2来测量传播信道特性、选择与测量的特性对应的适当预编码向量、并输出和报告与该预编码向量对应的码本索引值的功能。因此，其被看作测试方法中的测试目标1的操作确认之一，以检查测试目标1是否选择了用于其特性已知的目标传播信道的适当预编码向量。

例如，日本专利申请KOKAI公开号2009-171502公开了利用MIMO方案来测试移动终端的技术。

为了形成该4×2MIMO方案的传播信道，以上公开中公开的测试设备需要与四个传送天线对应的逻辑电路资源，更具体地，需要对从传送信息生成单元11输出的四个信息信号执行对应于调制技术的信号处理技术的四个信号处理单元121到124。在需要降低成本的这些设备中，不能忽略这四个信号处理单元121到124所需的成本。

此外，难以修改具有与2×2MIMO方案对应的测试功能的现有测试设备，以便符合例如其中使用较大数目传送天线的4×2MIMO方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种测试设备，其克服上述问题以由此实现具有低成本结构的M×N MIMO系统的测试，并能容易地改变以处置具有较大数目传送天线的MIMO系统。

为了达到该目的，提供了一种测试设备，用于测试测试目标，该测试目标包括终端、该终端中合并的电路板、或该电路板上安装的集成电路，该终端利用M×N（M>N）MIMO方案，其中在基站侧提供M个天线，并在终端侧提供N个天线，该测试设备包括传送信息生成单元（21），被配置为输出要向该测试目标发送的M个系列信号的传送信息。

该测试设备包括：

线性变换单元（28），被配置为接收M个系列信号的传送信息和指定的参数信息，并通过与包括复数作为元素的N行M列的矩阵相乘所表达的线性变换，将接收的M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号；

N个信号处理单元（25），被配置为对所述N个合成信号执行与该测试目标的调制技术对应的信号处理；

N×N传播信道处理单元（26），被配置为基于指定的传播信道信息对从所述N个信号处理单元输出的N个信号执行N×N伪传播信道处理，并将得到的N个信号供应到该测试目标；和

参数设置单元（27），被配置为在该线性变换单元和该N×N传播信道处理单元中设置信息，以获取期望的M×N传播信道特性作为该线性变换单元和该N×N传播信道处理单元的合成特性。

权利要求2提供了根据权利要求1的测试设备，其中该线性变换单元接收指定的N×M个复数，以将M个系列信号的传送信息与N行M列的矩阵相乘，以由此将M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号。

权利要求3提供了根据权利要求1的测试设备，其中该线性变换单元包括：

组合选择单元（22），被配置为根据指定的组合信息将M个系列信号的传送信息分类为N组；

相移单元（23），被配置为通过根据指定的相位信息在复平面上旋转，来移位所述N个分类的传送信息信号之间的相对相位关系；和

相加合成单元（24），被配置为将所述N组的每一组中包括的并且相位彼此移位的信号相加，以形成N个合成信号，和

该参数设置单元在该组合选择单元、该相移单元和所述N×N传播信道处理单元中设置信息，以获取与M×N个传播信道的特性等效的特性，利用所述特性，期望该测试目标确定对于所述M×N个传播信道预先定义的预编码向量的集合中包括的期望预编码向量是最佳的，如果该测试目标是正常的话。

权利要求4提供了根据权利要求3的测试设备，其中该参数设置单元当执行指示由该组合选择单元、该相移单元、该相加合成单元和所述N×N传播信道处理单元形成的M×N传播信道模型的特性的N行M列传播信道矩阵的奇异值分解时，将作为M行M列单位矩阵、N行M列对角矩阵、和N行N列单位矩阵的乘积中的因数之一获得的M行M列单位矩阵，指定作为包括与期望预编码向量对应的矩阵的矩阵，由此对于该组合选择单元、该相移单元和所述N×N传播信道处理单元设置适当值，使得合成传播特性等效于M×N个传播信道的特性，利用所述特性，期望该测试目标确定对于所述M×N个传播信道预先定义的预编码向量的集合中包括的期望预编码向量是最佳的，如果该测试目标是正常的话。

此外，权利要求5提供了根据权利要求4的测试设备，其中当从不限于预定义预编码向量的任意向量选择最佳预编码向量时，该参数设置单元被配置为将该参数信息的部分从适当值移位，使得该最佳预编码向量不包括在该预定义的预编码向量中。

权利要求6提供了一种用于测试测试目标的测试方法，该测试目标包括终端、该终端中合并的电路板、或该电路板上安装的集成电路，该终端利用M×N（M>N）MIMO方案，其中在基站侧提供M个天线，并在终端侧提供N个天线，该测试方法包括为输出要向该测试目标发送的M个系列信号的传送信息的步骤。

该测试方法包括以下步骤：

基于指定的参数信息，通过与包括复数作为元素的N行M列的矩阵相乘所表达的线性变换，将M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号；

对所述N个合成信号执行与该测试目标的调制技术对应的信号处理；

基于指定的传播信道信息对经受该信号处理的N个信号执行N×N伪传播信道处理，并将得到的N个信号供应到该测试目标；和

在输出M个系列信号的传送信息之前，设置用于该线性变换和该N×N伪传播信道处理所必需的信息，以获取期望的M×N传播信道特性作为该线性变换单元和该N×N伪传播信道处理的合成特性。

在权利要求7所阐明的根据权利要求6的测试方法中，所述变换M个系列信号的传送信息的步骤包括接收指定的N×M个复数的步骤，以将M个系列信号的传送信息与N行M列的矩阵相乘，以由此将M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号。

权利要求8提供了根据权利要求6的测试方法，其中所述变换M个系列信号的传送信息的步骤包括步骤：

基于指定的组合信息将M个系列信号的传送信息分配为N组；

通过基于指定的相位信息在复平面上旋转，来执行相移，以改变分类为N组的传送信息信号之间的相对相位关系；和

执行相加合成，以将所述N组的每一组中包括的并且相位关系改变的信号相加，以形成N个合成信号，

所述设置信息的步骤包括对于组合M个系列信号的传送信息的步骤、执行相移的步骤、执行相加合成的步骤和执行N×N伪传播信道处理的步骤设置信息的步骤，使得该合成传播特性与M×N个传播信道的特性等效，利用所述特性，期望该测试目标确定对于所述M×N个传播信道预先定义的预编码向量的集合中包括的期望预编码向量是最佳的，如果该测试目标是正常的话。

权利要求9提供了根据权利要求8的测试方法，其中所述设置信息的步骤包括：当执行指示通过利用分配步骤、执行相移的步骤、执行相加合成的步骤和执行N×N伪传播信道处理的步骤而设置的M×N传播信道模型的特性的N行M列传播信道矩阵的奇异值分解时，将作为M行M列单位矩阵、N行M列对角矩阵、和N行N列单位矩阵的乘积中的因数之一获得的M行M列单位矩阵，指定作为包括与期望预编码向量对应的矩阵的矩阵，由此对于组合M个系列信号的传送信息的步骤、执行相移的步骤和执行相加合成的步骤设置适当值，使得合成传播特性等效于M×N个传播信道的特性，利用所述特性，期望该测试目标确定对于所述M×N个传播信道预先定义的预编码向量的集合中包括的期望预编码向量是最佳的，如果该测试目标是正常的话。

权利要求10提供了根据权利要求9的测试方法，其特征在于，当从不限于预定义预编码向量的任意向量选择最佳预编码向量时，所述设置信息的步骤包括将该参数信息的部分从适当值移位的步骤，使得该最佳预编码向量不包括在该预定义的预编码向量中。

如上所述，MIMO系统的测试设备通过根据指定的信息，使得M个系列信号的传送信息经受与具有复数作为元素的N行M列的矩阵相乘所表达的线性变换处理，以由此将M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号，通过对N个合成信号执行与测试目标的调制技术对应的信号处理，并根据指定的信息对处理的N个信号执行N×N伪传播信道处理，而提供等效的M×N个传播信道。由此，设置线性变换处理和N×N伪传播信道处理所必需的信息，以便获得期望的M×N传播信道特性，作为线性变换处理和N×N伪传播信道处理的合成特性。

结果，需要相应大规模硬件结构的信号处理单元的数目可从M降低为N。

此外，当线性变换单元被配置为接收指定的N×M个复数并将M个系列信号与N行M列的矩阵相乘以由此将M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号时，能实现任意特性的M×N传播信道，作为线性变换单元和N×N传播信道处理单元的合成特性。

此外，当线性变换单元由组合选择单元、相移单元和相加合成单元形成时，可通过使用开关的特别简单的选择处理、乘法处理和加法处理，来运行线性变换。这意味着可利用比执行诸如IFFT的复杂处理的电路小很多的电路规模来实现变换处理，由此显著降低需要的设备成本。

而且，当传送信息生成单元由现有MIMO系统测试设备中的可编程处理器形成时，能简单通过重新编程来容易地添加组合选择单元、相移单元和相加合成单元中的每一个的功能。结果，N×N MIMO测试设备可基本上被扩展为M×N（M>N）MIMO测试设备。

另外，当从不限于预定义预编码向量的任意向量中选择最佳预编码向量时，如果参数信息的部分从适当值移位以便不在该预定义的预编码向量中包括该最佳预编码向量，则能实现与实际传播信道环境接近的状态下的测试。

附图说明

说明书中合并并构成说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并连同上面给出的一般描述和下面给出的实施例的详细描述，用来解释本发明的原理。

图1是示出了根据本发明实施例的用于测试MIMO系统的测试设备的配置的框图；

图2A、2B和2C是在解释图1的测试设备中合并的组合选择单元的操作时有用的连接图；

图3是代表通过关注信息的流动而简化的图1的测试设备的框图；

图4是示出了预编码向量索引值和用于实现传播信道矩阵的设置参数的组合的表格，该传播信道矩阵使得每一索引的预编码向量对于波束形成最佳；

图5是示出了预编码向量索引值和用于实现传播信道矩阵的设置参数的其他组合的表格，该传播信道矩阵使得每一索引的预编码向量对于波束形成最佳；

图6是在解释图1的测试设备中合并的用户接口时有用的框图；

图7是示出了根据相移φ的改变确定为最佳的索引值的改变的表格；

图8是示出了根据本发明另一实施例的用于测试MIMO系统的测试设备的配置的框图；和

图9是示出了传统M×N传播信道测试设备的配置的框图。

具体实施方式

其后将参考附图来描述各个实施例。

图1示出了根据本发明实施例的用于M×N（M>N）MIMO系统的测试设备20的配置。该实施例的测试设备20是M×N（M＝4，N＝2）类型。

测试设备20包括传送信息生成单元21、组合选择单元22、相移单元23、相加合成单元24、两个（＝N）信号处理单元25₁和25₂、2×2（=N×N）传播信道处理单元26和参数设置单元27。

传送信息生成单元21生成并输出要向测试目标1传送的四个（＝M）传送信息信号s0到s3。传送信息信号s0到s3是调制技术唯一的源信号。例如，在LTE中使用的调制技术OFDMA或无线LAN中使用的调制技术OFDM的情况下，传送信息信号s0到s3对应于每一副载波的码元数据。传送信息生成单元21可直接输出码元数据，或者可以在使用码本（未示出）中预先存储的预编码向量之一对其预编码之后输出修改后的码元数据。

如图2A到2C中示出的，组合选择单元22根据指定的组合信息P（#1 到#3）将四个（＝M）传送信息信号s0到s3分类为两（＝N）组，并将得到的信号输出到相移单元23。

相移单元23利用复平面上的旋转，根据指定的相位信息（包括增益信息），对分类为两组的传送信息信号之间的相对相位关系进行移位。更具体地，相移单元23包括被配置为将四个输入信息序列与相应系数g0、g1、g2ejθ2和g3ejθ3相乘的乘法器23a到23d，并将通过将这些系数与组合选择单元22所选择的相应信号相乘而获得的信号输出到相加合成单元24。参数g0到g3、θ2和θ3由参数设置单元27设置。

相加合成单元24包括加法器24a和24b，并通过将已被相移的两（＝N）组的每一组的信号相加来形成两个合成信号。

通过这样对四个（＝M）传送信息信号的每一对的相位进行移位，并通过相加合成将得到的四个信号变换为两个合成信号Sa和Sb，发射机侧信号数目可从4（＝M）改变为2（＝N）。

组合选择单元22、相移单元23和相加合成单元24执行线性变换，其中多对输入信号被选择并经受相位旋转和相加合成。所以，将这些元素的组合看作稍后描述的线性变换单元28的一个示例。

将两个合成信号Sa和Sb分别输入到两个信号处理单元25₁和25₂，其中它们经受与测试目标1的调制技术对应的信号处理。

例如，如果调制技术是OFDMA或OFDM，则信号处理单元25₁和25₂中的每一个包括傅立叶逆变换器（IFFT）25a、CP插入单元25b和带通滤波器（BPF）25c，如同上述传统情况那样。

从两个信号处理单元25₁和25₂输出的两个信号Sa’和Sb’被输入到2×2传播信道处理单元26，其中信号经受基于指定的传播信道信息的2×2伪传播信道处理。通过该处理获得的两个信号r1和r2被施加到测试目标1。

如果测试目标1是被配置为执行使用射频（RF）信号的通信的诸如移动终端的终端，则在2×2传播信道处理单元26之后提供用于执行正交调制处理和频率变换处理的传送单元（未示出）。

2×2传播信道处理单元26具有将两个输入端口与两个输出端口中的每一个连接的四个路径。对于各个路径定义传播信道特性h11、h12、h21和h22。

如果假设已从传播信道处理单元26接收到两个信号r1和r2的测试目标1是正常的，则参数设置单元27指定用于组合选择单元22的信息P、用于相移单元23的相位信息（系数信息）、和用于2×2传播信道处理单元26的传播信道信息，使得能获取与以下4×2传播信道的特性等效的特性，所述4×2传播信道用于选择对于所述4×2传播信道预先定义的预编码向量的集合中包括的期望预编码向量作为最佳预编码向量。

即，在测试设备20中，由于组合选择单元22、相移单元23、相加合成单元24、和2×2（=N×N）传播信道处理单元26提供与传统4×2传播信道等效的4×2传播信道。这使得大规模硬件的信号处理单元的数目能够减少为两个（即，信号处理单元25₁和25₂），同时实现4×2MIMO方案。结果，能实现显著成本降低。

此外，由于如果组合选择单元22、相移单元23和相加合成单元24执行诸如选择、相乘和相加的特别简单的处理就是足够的，所以能通过比执行诸如IFFT的复杂处理的电路具有小很多的电路规模的电路，来实现这些元件。

而且，如果在现有2×2MIMO测试设备中，传送信息生成单元21包括例如现场可编程门阵列（FPGA），则组合选择单元22、相移单元23和相加合成单元24的功能能通过改变程序而容易地添加，由此基本上能将2×2MIMO测试设备扩展为4×2MIMO测试设备。

然而，在上述配置的测试设备20中，由于传送信号的数目从4减少为2，所以原则上不能实现其中能对于每一路径任意指定特性的传统设备的4×2传播信道，而仅在某一约束下，能对于传播信道设置参数。即，不能使用如传统4×2传播信道中那样对于每一路径设置任意特性的简单用户接口。这可使得用户难以设置参数。

考虑到以上情况，在本发明中，应在正常测试目标侧判断为最佳的预编码向量自己被设置为用于传播信道的设置参数之一。为此目的，M×N传播信道矩阵将被表达为奇异值分解形式。如果采用被配置为使用有限数目参数的组合对于每一奇异值分解矩阵指定传播信道特性的用户接口，则其能设置用户能直观理解的参数。现在将描述这一点。

首先，将对于当使用两个物理天线运行通过四个天线的两个层的空间复用传送时、如何限制传播信道特性给予考虑。

将描述图3中所示的模型，其中仅关注信息的流动，并省略图1的信号处理单元25₁和25₂。

在该模型中，通过以下等式（1）给出这两个输入信号R（＝r1和r2）：

或或

其中四行一列的矩阵S代表从传送信息生成单元21输出的传送信息信号，四行四列的矩阵P代表组合选择单元22，两行四列的矩阵G代表相移单元23和相加合成单元24，而两行两列的矩阵H代表2×2传播信道处理单元26。

此外，如果已将第一矩阵（＃1）（最左边一个）选择为矩阵P，则组合选择单元22的输入和输出成为如图2A所示那样。类似地，如果已将第二矩阵（＃2）（中间一个）选择为矩阵P，则组合选择单元22的输入和输出成为如图2B所示那样，并且如果已将第三矩阵（＃3）（最右边一个）选择为矩阵P，则组合选择单元22的输入和输出成为如图2C所示那样。

现在将使用LTE作为示例来给出描述。如果预编码向量W被包括在两层空间复用传送中，则没有CDD的情况（TM3：闭环空间复用）由以下等式（2）给出，并且大延迟CDD的情况（TM4：开环空间复用）由以下等式（3）给出：

其中等式（3）中的[D]和[U]是TS36.211的表格6.3.4.2.2-1中定义的2×2矩阵。

在以上等式（2）和（3）中，传播信道矩阵H的等级是1或2，而等式（3）中的[D][U]的等级总是2。该矩阵等级不大于每一矩阵的最小等级。 “矩阵等级”指示能复用的独立信息信道的数目，假设每一矩阵所代表的传播信道经受空间复用。

因此，整个传播信道的等级取决于通过以下算术表达式给出的矩阵W_2×2的等级：

例如，如果矩阵W_2×2的等级是1，则整个传播信道的等级是0或1，而如果矩阵W_2×2的等级是0，则整个传播信道的等级是0。

此外，如果矩阵G的元素固定，例如使得g0=g1=g3=1、θ2=θ3=0、P=I4（四行四列的单位矩阵），则某一码本索引中的矩阵W_2×2的等级成为0或1。所以，这些参数不能固定。

假设将以上等式（2）和（3）中包括的以下部分定义为4×2传播信道H_4×2，如下面给出的那样：

此外，假设如果以上等式经受奇异值分解，则获得以下等式（4）：

[V]、[U]：单位矩阵 [D]：对角矩阵

在以上等式（4）中，被包括在四行四列的单位矩阵V的四列向量中、并且包括和与除了0之外的两个奇异值对应的两个列向量相同的列向量的4×2矩阵代表用于实现最佳波束形成的预编码向量。表述“与除了0之外的两个奇异值对应的两个列向量”意味着当获得[D][V^H]时、与奇异值相乘的两个列向量。

当测试该测试目标1中合并的选择最佳预编码向量的功能时，认为需要其中能设置用于使得与码本索引0到15对应的每一预编码向量能成为最佳的传播信道特性的环境作为测试环境（在该情况下，仅其中使用平坦频率特性的静态传播信道的情况）。

现在将对于以下事实给予描述，其中如果使用通过以上等式（4）给出的传播信道模型，则能设置使得在LTE标准下定义的用于四个天线和两层的每一预编码向量最佳的传播信道。

[U]、[V₀]：2×2单位矩阵

[D₀]：2×2对角矩阵

如果满足以上等式（5），则等式（4）能被重写为以下等式（6），假设g0到g3被设置为1：

其中，

如果[P]是单位矩阵，则建立以下等式（7）：

（#1）

如果

则

此外，[P]满足以下，建立等式（8）：

（#2）

如果

则

此外，[P]满足以下，建立等式（9）：

（#3）

如果

则

图4和5示出了LTE标准中定义的用于四个天线和两层的预编码向量分量的相位、以及基于上述等式（角度的单位是“度”）获得用于生成以下传播信道矩阵的设置的尝试结果作为示例，该传播信道矩阵使得预编码向量对应于相位对于波束形成是最佳的。

由此，当通过操作单元（未示出）指定与期望预编码向量对应的码本索引值k时，能通过预先在存储器（未示出）中存储图4和5中示出的信息，并且促使参数设置单元27进行以下动作，来检测测试目标1的操作。即，当指定码本索引值k时，参数设置单元27从存储器读取选择矩阵P和与索引值k对应的每一相位信息项θ11到θ22、θ2、θ3，在组合选择单元22中设置选择矩阵P，并在相移单元23中设置θ2、θ3、g0到g3（＝1）。

这时，如果测试目标1已报告了与指定的码本索引值k相同的索引值，则测试目标1可被确定为正常，而如果测试目标1已报告了不同的索引值，则其操作可被确定为异常。

将描述执行以上传播信道设置的用户的便利性。

可最直观理解的是，如果作为4×2传播信道的奇异值分解的形式，基于在LTE标准下规定的16类预编码向量来设置传播信道的输入级的单位矩阵部分。即，设置应用作波束形成向量的表格号。

然而，假设在前一级提供以下矩阵，以便使能与实际传播信道环境接近的状态下的测试，其从以下设置移位，在该设置中，总是在3GPP标准的TS36.211的表格6.3.4.2.3-2中规定的4行和两列的预编码向量表格中发现最佳预编码向量（如果在该处理中，在每一情况下，执行从图4和5中示出的角度θ11到θ22、θ2和θ3的角度移位，则可实现上述移位）。

基于φ的移位处理通过以下算术表达式给出：

（#1）

如果

（#2）

如果或者

（#3）

如果

该处理由参数设置单元27执行，由此用得到的θ11’到θ22’、θ2’和θ3’来替换θ11到θ22、θ2和θ3。此外，还通过将g0到g3设置为除了1之外的不同值，设置可从其中能检测到最佳预编码向量的设置移位。

图6示出了用于实现以上情况的用户接口。该用户接口被示出为指示用户通过指定单元（未示出）所要指定的参数。在该用户接口中可采用任意指定方法。

例如，如果在显示单元（未示出）的屏幕上显示图6的内容以使得用户能在屏幕上设置期望的参数和g0到g3、码本索引值、奇异值λ1和λ2、以及单位矩阵U，则用户接口将是方便的。作为选择，可从预置参数组合中选择任意组合。

如果重新安排组合选择单元22中的路线，则图6中示出的系数g0到g3的设置将与图1和3中示出的相同系数的设置不同。

将描述图6中示出的用户接口的技术含义。

如果使用用户接口对于传播信道指定参数，则可容易地指定要用于这些传播信道的最佳预编码向量。术语“最佳预编码向量”意味着通过波束形成的效应使得测试目标1的接收信号功率最大的预编码向量。

假设g0到g3＝0dB并且移位的相位φ＝0度，则4×2传播信道矩阵通过以下算术表达式（10）来给出：

如果以上表达式（10）中包括的以下矩阵指示通信标准中规定的用于四个天线和两层的预编码向量的码本索引k，

则可测试通过传播信道连接的测试目标1是否通知合适码本索引。

如果测试目标1通知码本索引＝i，并且如果使用预编码向量来发送两层信息，则建立以下等式：

其中，

其中<a,b>代表两个向量a和b的内积。

由于列向量w、x和y是单元向量，所以如果两个向量相等，则这两个向量的内积最大。即，以上等式（11）中要由正常测试目标1选择的码本索引与用于传播信道的矩阵中包括的k相同。

换言之，图6的用户接口具有与通过使得4×2传播信道经受奇异值分解而获得的等式（10）对应的形式，并且可从发射机侧上使用的码本中选择发射机侧的单位矩阵中的一个（W^H）。此外，作为对角矩阵（D₀）的元素的奇异值λi可被设置为代表两个信号流中的每一个的增益的系数，并且可从预置单位矩阵中选择接收机侧的单位矩阵U，这是接口的一个示例。

此外，由于准备用于在发射机侧的单位矩阵中合并位移的参数和g0到g3，所以可从码本中存储的值移位最佳预编码向量。

将使用简单示例来示出图6中的改变相位φ的优点。

假设这里满足以下：

g₀～g₂＝1

在该情况下，传播信道模型可被表达为以下算术表达式（12）。该传播信道模型将取决于码本索引k和移位的相位φ的改变而变化。

在例如LTE的TM4一层（一层的空间复用操作模式）的情况下，使得最大信号功率能由测试目标1接收的预编码向量可通过以下等式（13）来检测：

图7的表格示出了该计算结果。

在等式（13）中，如果φ＝0，则指定的索引值k与接收机侧确定为最佳的索引值相同，这意味着在码本中发现最佳预编码向量。相反，当移位的相位φ从0开始变化时，可获得其中指定的索引值k与接收机侧确定为最佳的索引值不同的状态，即，其中在码本中没有发现精确最佳的预编码向量的一般状态。

如上所述，在图6中示出的用户接口中，使得4×2传播信道对应于奇异值分解表达式，以便指定作为每一传播信道的最佳预编码向量的、正常测试目标1应报告的索引值，作为设置参数。这促进参数设置。此外，由于能容易地比较指定的索引值和测试目标1实际报告的索引值，所以能容易地确认测试目标1的操作。

另外，由于移位的相位φ使能其中在码本中没有发现精确最佳预编码向量的一般传播状态的设置，所以能在与实际传播信道环境接近的状态下运行测试。

尽管在以上实施例中，将测试设备20配置为向M×N MIMO测试目标1施加N个测试信号，但是其可具有响应于测试信号来接收和解码测试目标1所发送的信号、并从解码的信号中提取从测试目标1报告的预编码向量的索引值的功能。在该情况下，传送信息生成单元21从码本读取与提取的索引值对应的预编码向量，并基于读取的预编码向量来生成经受预编码的信息信号。由此，能实现基于使用测试目标1所指定的预编码向量而处理的信号的测试。

尽管在以上实施例中，已描述了M=4并且N=2的MIMO系统的测试，但是本发明也可应用于其他M×N MIMO系统（M>N≥1，例如，4×1、8×2、8×4等）（尽管在能设置的传播信道上强加限制）。按照广泛的意义，MIMO方案包括其中终端侧仅具有一个天线的情况。

关于调制技术，该实施例不仅可应用到LTE中使用的OFDMA和无线LAN中使用的OFDM，而且可应用到使用W-CDMA的MIMO方案。在后一情况下，如果采用该调制技术必需的信号处理结构就是足够的。

在以上实施例中，通过处理从传送信息生成单元21输出的传送信息信号s0到s3，处理组合选择单元22、相移单元23和相加合成单元24，来生成N（＝2）个合成信号Sa和Sb。

组合选择单元22、相移单元23和相加合成单元24的处理等效于通过前述等式（1）中包括的矩阵P和G的相乘所表达的线性处理。

如果用以下表达式代替该线性处理，并重写图1和等式（1），

则可获取图8的配置和以下等式（14）：

即，也可以解释，通过从传送信息生成单元21向线性变换单元28输出传送信息信号s0到s3，来生成N（＝2）个合成信号Sa和Sb，其中这些信号经受与复矩阵相乘所表达的变换。

在图8中，如果可将线性变换单元28中的t11到t14和t21到t24设置为任意复数，则可运行与前述传播信道（图1中所示）中的处理相同的处理，并且还可以合并进一步扩展的处理。

在前述配置中，不能构造由N行M列（在以上实施例中，N=2和M=4）的任意复矩阵表达的传播信道，并且可仅在某一约束下设置传播信道参数。相反，在图8的配置中，可构造由N行M列的任意复矩阵表达的传播信道。

然而，应注意的是，尽管在图1中所示和等式（1）中表达的配置中，不能构造由N行M列的任意复矩阵表达的传播信道，但是可以利用比等式（14）给出的配置具有更少数目的复数乘法器来构造它们。

将对于以下事实给出描述，能通过等式（14）中表达的并且图8中所示的配置来实现由N行M列的任意复矩阵表达的传播信道。

这里假设通过以下传播信道矩阵[F]来给出由两行四列的复矩阵表达的4×2MIMO传播信道。在该情况下，测试设备的用户通过用户接口在用户设备中如下设置某些复数f11-f14以及f21到f24的组合，由此指定用于测试的传播信道的特性。

以上矩阵[F]通过经受奇异值分解而被变换为以下形式：

其中λ1和λ2是实奇异值，并且以下矩阵是包括复数作为元素的单位矩阵：

和

在图8中，参数设置单元27在线性变换单元28中设置由以下表达式计算的t11到t14以及t21到t24：

此外，参数设置单元27在2×2传播信道处理单元26中设置由以下表达式给出的h11到h22：

依靠图8的该配置，与当在图9中示出的传统4×2传播信道处理单元13中设置传播信道矩阵[F]时获得的信号等效的N（＝2）个信号r1和r2可被供应到测试目标，这使得信号处理单元25的数目能够从M（＝4）降低为N（＝2）。

本领域技术人员将容易地想到其他优点和变型。所以，在其较宽方面的本发明不限于这里示出和描述的特定细节和代表实施例。因此，可进行各种变型，而不脱离所附权利要求及其等效所限定的一般发明构思的精神或范围。

Claims

1.一种测试设备，用于测试测试目标，该测试目标包括终端、该终端中合并的电路板、或该电路板上安装的集成电路，该终端利用M×N MIMO方案，其中M>N，其中在基站侧提供M个天线，并在终端侧提供N个天线，该测试设备包括传送信息生成单元(21)，被配置为输出要向该测试目标发送的M个系列信号的传送信息，该测试设备的特征在于包括：

线性变换单元(28)，被配置为接收指定的参数信息、和M个系列信号的传送信息，并通过与包括复数作为元素的N行M列的矩阵相乘所表达的线性变换，将接收的M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号；

N个信号处理单元(25)，被配置为对所述N个合成信号执行与该测试目标的调制技术对应的信号处理；

N×N传播信道处理单元(26)，被配置为基于指定的传播信道信息对从所述N个信号处理单元输出的N个信号执行N×N伪传播信道处理，并将得到的N个信号供应到该测试目标；和

参数设置单元(27)，被配置为在该线性变换单元和该N×N传播信道处理单元中设置信息，以获取期望的M×N传播信道特性作为该线性变换单元和该N×N传播信道处理单元的合成特性。

2.根据权利要求1的测试设备，其特征在于，该线性变换单元接收指定的N×M个复数，以将M个系列信号的传送信息与N行M列的矩阵相乘，以将M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号。

3.根据权利要求1的测试设备，其特征在于

该线性变换单元包括：

组合选择单元(22)，被配置为根据指定的组合信息将M个系列信号的传送信息分类为N组；

相移单元(23)，被配置为通过根据指定的相位信息在复平面上旋转，来移位所述N个分类的传送信息信号之间的相对相位关系；和

相加合成单元(24)，被配置为将所述N组的每一组中包括的并且相位彼此移位的信号相加，以形成N个合成信号，和

4.根据权利要求3的测试设备，其特征在于，该参数设置单元当执行指示由该组合选择单元、该相移单元、该相加合成单元和所述N×N传播信道处理单元形成的M×N传播信道模型的特性的N行M列传播信道矩阵的奇异值分解时，将作为M行M列单位矩阵、N行M列对角矩阵、和N行N列单位矩阵的乘积中的因数之一获得的M行M列单位矩阵，指定作为包括与期望预编码向量对应的矩阵的矩阵，由此对于该组合选择单元、该相移单元和所述N×N传播信道处理单元设置适当值，使得合成传播特性等效于M×N个传播信道的特性，利用所述特性，期望该测试目标确定对于所述M×N个传播信道预先定义的预编码向量的集合中包括的期望预编码向量是最佳的，如果该测试目标是正常的话。

5.根据权利要求4的测试设备，其特征在于，当从不限于预定义预编码向量的任意向量选择最佳预编码向量时，该参数设置单元被配置为将该参数信息的部分从该适当值移位，使得该最佳预编码向量不包括在该预定义的预编码向量中。

6.一种用于测试测试目标的测试方法，该测试目标包括终端、该终端中合并的电路板、或该电路板上安装的集成电路，该终端利用M×N MIMO方案，其中M>N，其中在基站侧提供M个天线，并在终端侧提供N个天线，该测试方法包括输出要向该测试目标发送的M个系列信号的传送信息的步骤，该测试方法的特征在于包括以下步骤：

7.根据权利要求6的测试方法，其特征在于所述变换M个系列信号的传送信息的步骤包括接收指定的N×M个复数的步骤，以将M个系列信号的传送信息与N行M列的矩阵相乘，以由此将M个系列信号的传送信息变换为N个合成信号。

8.根据权利要求6的测试方法，其特征在于所述变换M个系列信号的传送信息的步骤包括步骤：

基于指定的组合信息将M个系列信号的传送信息分配为N组；

9.根据权利要求8的测试方法，其特征在于，所述设置信息的步骤包括：当执行指示通过利用分配步骤、执行相移的步骤、执行相加合成的步骤和执行N×N伪传播信道处理的步骤而设置的M×N传播信道模型的特性的、N行M列传播信道矩阵的奇异值分解时，将作为M行M列单位矩阵、N行M列对角矩阵、和N行N列单位矩阵的乘积中的因数之一获得的M行M列单位矩阵，指定作为包括与期望预编码向量对应的矩阵的矩阵，由此对于组合M个系列信号的传送信息的步骤、执行相移的步骤和执行相加合成的步骤设置适当值，使得合成传播特性等效于M×N个传播信道的特性，利用所述特性，期望该测试目标确定对于所述M×N个传播信道预先定义的预编码向量的集合中包括的期望预编码向量是最佳的，如果该测试目标是正常的话。

10.根据权利要求9的测试方法，其特征在于，当从不限于预定义预编码向量的任意向量选择最佳预编码向量时，所述设置信息的步骤包括将该参数信息的部分从适当值移位的步骤，使得该最佳预编码向量不包括在该预定义的预编码向量中。