CN104380618A - 用于测试收发器装置的方法、设备和计算机程序 - Google Patents

用于测试收发器装置的方法、设备和计算机程序 Download PDF

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Abstract

实施例涉及一种用于测试可耦合到天线阵列(312)的收发器装置(302)的概念，所述天线阵列(312)包括至少两个天线元件。提供天线参考或所述天线阵列(312)及所述天线阵列的至少一个天线元件的空间辐射特性(204)。基于所述空间辐射特性及用于所述收发器装置(302)的空间上未感知接收器或发射器测试的预定义测试量来确定空间上感知测试量以用于基于所述所确定空间上感知测试量使用所述空间上未感知接收器或发射器测试来测试所述收发器装置(302)(206)。

Description

用于测试收发器装置的方法、设备和计算机程序
技术领域
本发明的实施例大体上涉及无线通信，且更明确地说，涉及测试结合天线阵列而使用的无线通信系统的发射器及/或接收器。
背景技术
对移动服务的较高数据速率的要求正稳定地增加。同时，例如比如通用移动电信系统(UMTS)的蜂窝式第3代系统(3G)及比如长期演进(LTE)的第4代系统(4G)等现代无线通信系统提供增强型技术，其实现较高频谱效率且达成较高数据速率及小区容量。
此等这些增强型技术的一个实例为在基站(其根据3GPP(第3代合作伙伴计划)技术还可被称作NodeB或eNodeB)处及/或移动终端机(其还可被称作用户装备(UE))处使用多个天线。在本说明书的上下文中，基站及移动终端机还将大体上被称为收发器装置。在发射器及/或接收器侧处的多个天线通常可用于空间信息处理，包括例如空间多工及分集编码等空间信息编码，以及波束成形。在此上下文中，多输入多输出(MIMO)技术已在无线通信中引起注意，因为其可提供数据输送量及链路范围的显著增大，而无额外带宽或提高的发射功率。这是通过如下操作来达成：经由多个天线传播相同总功率以达成阵列增益(其改进频谱效率)及/或达成分集增益(其改进链路可靠性)。由于这些属性，MIMO为例如LTE等现代无线通信标准的重要部分。
智能天线技术的一种形式，有源或无源天线阵列可用于波束成形以获得极具指向性的天线波束，其可有利于改进频谱效率及/或减轻干扰。此可通过如下操作来达成：以在处于特定空间方向(角度)的信号经历相长性干扰而同时其它信号经历相消性干扰的方式来组合阵列的多个(即，≥2个)紧密间隔与共极化的天线元件。可通过控制各种天线元件的信号相位来执行所述组合，其中可在射频(RF)域中类比地进行所述控制或在数字基带域中数字地进行所述控制。换句话说，波束成形可通过所谓相控阵列来达成，相控阵列为天线元件阵列，其中馈入天线元件的相应信号的相对相位以如下方式变化：使得所述阵列的有效辐射图在所要方向上得以增强且在非所要方向上得以抑制。天线阵列可为线性的(即，1维)、平面的(即，2维)，或甚至3维的。为了达成邻近天线元件之间的相关信号，邻近天线元件的相互间隔通常在λ/2或大于λ/2的范围内，其中λ表示无线通信系统的系统中心波长。
为了测试天线阵列与用于无线通信系统的给定规格(例如，UMTS或LTE)的相符性，存在两种已知做法，每一做法具有其自有缺点：
根据定义RF传导测试的现有3GPP测试规范(参见(例如)3GPP TS 36.141V10.5.0)，适合用于天线阵列操作的基站接收器或发射器或更一般来说收发器取决于RX(接收器)或TX(发射器)状况必须经由分裂器或组合器而耦合到测试端口。通过将一或多个RF信号直接注入到连接到被测装置(Device-Under-Test，DUT)的功率、接口及通信缆线中来执行传导测试。归因于测试原理，可能未适当地仿真供天线阵列经历的空中接口的空间行为。
图1a说明传导接收器(Rx)测试的测试设置100。包括Rx天线接口106与多个天线连接器的基站102经由分裂网络104而耦合到测试输入端口108。对于每一Rx测试，施加到天线接口106的Rx天线连接器的测试信号应使得所施加信号的功率的和Pi等于测试中所指定的测试信号的功率Ps。
图1b说明传导发射器(Tx)测试的测试设置110。包括Tx天线接口116与多个天线连接器的基站102经由组合网络114而耦合到测试输出端口118。对于每一测试，施加到天线接口116的Tx天线连接器的测试信号应使得所施加信号的功率的和Pi等于测试中所指定的测试信号的功率Ps。此可通过独立地测量由每一天线连接器发射的信号且对结果求和或通过组合所述信号且执行单个测量来评估。
可以相当少的工作量进行这些RF传导测试。然而，如果在相关联于单个天线连接器(或元件)的信号i之间的固定相位关系的情况下进行测试信号的分裂/组合，则此种测量未考量天线阵列的全空间行为(即，辐射或波束图)，其表示归因于借助于(例如)复合波束成形权重进行的波束成形而随空间中的方向(例如，角度)而变的辐射功率的相对分布。因此，与测试规范(例如，根据3GPP TS 36.104V10.5.0)的相符性针对空间上感知测试情境(即，想要及/或非想要(干扰)信号意欲在某些空间方向上辐射的情境)未被完全地证实。设定单个信号之间的所有可能相位关系将提高准确度，但也将显著地增加测试工作量。
导致天线阵列及/或耦合到其的收发器装置的准确测试的方法(其还考量辐射图)将为考量空中接口的“空中”(OTA)测试。可在消声腔室中或在自由场中进行此OTA测试。此处，用探针(在某距离处的测试天线)来俘获电磁场。然而，此方法导致显著多于使用分裂器/组合器的前述传导测试的工作量。此为在用于天线阵列的收发器装置的大量生产期间尤其在性能测量方面的极严重缺点。
因此，需要改进RF测试的意义性且同时，将针对大量生产或产品鉴定的测试工作量保持于合理限度内。
发明内容
本发明的一个发现为以如下方式来组合两个前述测试方法：在鉴定及大量生产期间限制性能测量的工作量的同时可获得有意义结果。
因此，本发明的实施例提议双级RF测试概念。在第一步骤(天线验证)中，可(例如)借助于根据特定空间测试情境的OTA测试来提供天线阵列及其个别天线元件的空间辐射属性。可对天线阵列设计的一或若干样本(例如，≤10个)进行此天线验证，因为其将在大量或大规模生产及/或鉴定中再现。一般来说，所述验证可考量天线阵列及其个别元件的所有可能的波束成形能力。在天线阵列直接耦合到有源收发器元件的状况下，具有天线阵列的所有无源部分的实际模型可用于OTA验证。
第一步骤的结果可变换成测试要求，所述测试要求可在后续另一步骤中得以测试。在所述另一步骤(例如在大量生产及/或鉴定期间相关联于天线元件的单个收发器的验证)中，收发器的输入/输出(即，天线连接器)可连接到分裂器/组合器，如已参考图1a、1b所解释，且针对给定空间上感知测试情境的收发器性能可借助于使用第一步骤的结果的传导测试予以俘获。举例来说，可在天线阵列及/或关联收发器装置(即，基站或移动终端机)的大量生产或鉴定中进行此经修改RF传导测试。
换言之换句话说，根据本发明的实施例，例如包括在某一空间方向上的干扰者的空间上感知测试情境可通过经修改空间上未感知RF传导测试予以测试。出于此目的，传导测试的预定义空间上未感知测试量(例如，在针对在天线元件之间具有固定相位关系的单个天线或静态无源天线阵列的相符性测试规范中所定义的空间上未感知Tx或Rx功率电平)可考量用于自适应性天线阵列的空间测试情境而变换成用于传导测试的新空间上感知测试量。
根据本发明的第一方面，提供一种用于测试可耦合到天线阵列的收发器装置的方法。所述天线阵列包括至少两个天线元件。所述方法包括提供天线参考或天线阵列及所述天线阵列的至少一个天线元件的空间辐射特性的步骤。另外，所述方法包括基于所述空间辐射特性及用于收发器装置的空间上未感知接收器(Rx)或发射器(Tx)测试的预定义测试量来确定空间上感知测试量以用于基于至少一个所确定空间上感知测试量使用空间上未感知Rx或Tx测试来测试所述收发器装置的步骤。
换言之换句话说，可通过将空间辐射特性(或从其导出的量)与预定义(空间上未感知)测试量组合而将RF传导测试的至少一个预定义空间上未感知测试量(例如，适用或干扰信号的Tx或Rx信号功率电平)变换成用于所述RF传导测试的至少一个空间上感知测试量。术语“空间上未感知测试量”应被理解为未考量对应于个别天线元件的信号之间的变化相位关系且因此未考量根据不同空间测试情境的天线阵列的变化波束图的测试量。取而代之，预定义空间上未感知传导测试量依赖于天线元件之间的固定相位关系，或假定单个Tx或Rx天线不具有波束成形能力。相比之下，经修改空间上感知传导测试量取决于空间测试情境，且考量参考天线与个别天线元件的波束图之间的差或在某一空间方向上整个天线阵列与其个别天线元件的波束图之间的差。
取决于是考虑Tx还是Rx测试，测试量可为收发器装置的RF传导测试的输入测试量或输出测试量。举例来说，对于Rx测试，测试量可为干扰信号平均功率或想要信号平均功率。取而代之，对于Tx测试，测试量可为(例如)(最大)输出功率电平。
根据一些实施例，待测试的收发器装置可位于基站中或耦合到基站。基站可位于无线通信网络或系统的固定或静止部分中。借此无线通信系统可(例如)对应于如下各者中的一者：由第3代合作伙伴计划(3GPP)标准化的无线通信系统，如全球移动通信系统(GSM)、GSM演进的增强型数据速率(EDGE)、GSM/EDGE无线电接入网络(GERAN)、通用陆地无线电接入网络(UTRAN)或演进型UTRAN(E-UTRAN)、长期演进(LTE)或进阶型LTE(LTE-A)、多标准无线电(MSR)；或具有不同标准的无线通信系统，例如，微波接入全球互通(WIMAX)IEEE 802.16或无线局域网(WLAN)IEEE 802.11，大体上基于时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分多址(OFDMA)、码分多址(CDMA)的任何系统，等等。在下文中，术语无线通信系统及移动通信网络可被同义地使用。基站可对应于远程无线电装置前端、发射点、接入点、宏小区、小型小区、微型小区、超微型小区、都会小区，等等。基站可为有线网络的无线接口，其使得能够将无线电信号发射到UE或移动终端机。此无线电信号可遵守如(例如)由3GPP标准化或大体上符合上文所列出的系统中的一或多者的无线电信号。因此，基站可对应于NodeB、eNodeB、BTS、接入点，等等。基站可耦合到包括多个天线(即，≥2个天线)的天线阵列。
根据其它实施例，待测试的收发器装置还可位于多天线移动终端机中或耦合到多天线移动终端机。移动终端机可对应于智能电话、移动电话、用户装备、膝上型计算机、笔记型计算机、个人计算机、个人数字助理(PDA)、通用串列总线(USB)-棒、卡，等等。借此移动终端机可配备有形成相关或不相关天线元件的天线阵列的多个共极化或交叉极化天线。如之前所提及，根据3GPP技术，移动终端机还可被称作用户装备(UE)。
因此，在本上下文中，“收发器装置”应被理解为接收器装置、发射器装置或并有接收器及发射器功能性两者的装置，例如，用于无线通信系统的基站或移动终端机。因此，收发器装置根据一些实施例可为发射器或接收器。然而，还可将发射器及接收器两者组合于共同装置内，此通常为针对无线通信系统的基站或移动终端机的状况。
为了可连接到具有多个个别天线元件的天线阵列，待测试的收发器装置可包括具有与多个天线连接器的天线接口。借此，未必需要使天线元件的数目Nelem对应于Rx/Tx信号路径或天线连接器的数目NPA，因为在收发器装置的收发器元件(包括功率放大器PA)与天线元件之间可能不存在1:1映射(即，Nelem＝NPA)。另一实例为一个天线连接器或收发器元件可映射到两个或两个以上辐射天线元件，即，Nelem>NPA。又另一实例(最一般状况)为存在将加权无线电信号从NPA个天线连接器映射到Nelem个天线元件的无源集体馈线网络(Corporate Feeder Network，CFN)。此馈线网络可通过(Nelem×NPA)矩阵来表达。在使用此馈线网络的情况下，每一天线连接器或关联收发器元件可映射到某数目个物理天线元件(当在馈线网络中存在组合器时，一些天线元件可由不同功率放大器共享)。在RF传导测试期间，借助于组合器/分裂器网络来测试收发器装置的NPA个收发器元件中的每一者以达成正确且相符的性能。
根据本发明的实施例，可耦合到待测试的收发器装置的天线阵列为有源天线阵列。当使用有源天线阵列时，包含例如功率放大器等有源装置的NPA(≥2)个完整RF收发器元件可耦合到所述阵列的Nelem(Nelem≥NPA)个天线元件。因此，当无源天线阵列仅需要一个收发器装置时，有源阵列需要多个收发器元件，即，NPA≥2。相比于无源天线阵列，可在耦合到相关联于有源天线阵列的至少两个收发器元件的数字基带处理器中自适应性地且数字地进行用于有源天线阵列的波束成形。因此，对于有源天线阵列，在数字基带域中自适应性地确定相关联于个别天线元件的不同信号之间的空间情境特定相位关系。对于无源阵列此情形不同，其中在关联收发器装置外部在RF域中确定不同信号之间的相位关系。此外，对于本发明的无线通信系统中的许多无源天线阵列，波束图配置为静态的。换句话说，针对无源天线阵列在收发器外部进行多个天线元件的相长性或相消性组合，而针对有源阵列在收发器内部(在数字基带域中)进行多个天线元件的相长性或相消性组合。此情形导致相比于耦合到具有固定相位关系的无源阵列或甚至具有固定波束图的单个天线的收发器的针对耦合到有源天线阵列(自适应性天线阵列)的收发器的不同传导测试量。然而，用于RF传导测试的可用测试规范确实仅处理天线阵列的天线元件之间的固定相位关系，此情形在测试应耦合到有源天线阵列且因此在数字基带域中执行波束成形的收发器装置时可导致错误且混淆的结果。本发明的实施例因此可提供在经设计以用于固定相位关系的当前空间上未感知传导测试规范与用于有源阵列及空间测试情境的传导测试之间的映射。
提供天线参考或天线阵列及其至少一个天线元件的空间辐射特性的步骤可包括提供表示整个阵列的天线或波束图的样本数据，天线或波束图(例如)呈天线增益值的形式，天线增益值取决于由表示(例如)在球面座标系统中的方位角及仰角的角度、θ定义的空间方向。或者，可提供表示用于相符性测试的(虚拟)参考天线的波束图的数据。另外，提供空间辐射特性的步骤还可包括提供表示阵列的一或多个天线元件的天线图的样本数据。即，提供的步骤还包括提供每收发器天线图，其中每收发器天线图相关于由收发器装置的个别收发器分支“看到”的天线图，所述收发器分支耦合到阵列的一或多个天线元件。
来说，在已产生用于一或多个空间测试情境的空间辐射特性之后，可通过存取例如半导体存储器装置或光学存储装置(例如，CD、DVD或蓝光光盘)等存储媒体来提供表示空间上感知辐射特性的数据。在一些实施例中，可将表示(阵列、个别天线元件及/或参考天线的)空间辐射特性的数据提供到无线电测试器装置以用于借助于经修改空间上感知传导测试来测试被测收发器装置(即，DUT)的发射量及/或接收量。如之前所提及，可通过(例如)相应天线或波束图的先前OTA测量来获得空间辐射特性。因此，提供的步骤还可包括测量天线阵列及其至少一个天线元件的相关空间辐射特性的步骤。
判定确定(至少一个)空间上感知测试量(即，考量空间测试情境的测试量)的步骤可包括将空间辐射特性与预定义或预定Rx或Tx测试信号电平相关联，此情形不考量用于给定空间测试情境的天线阵列及/或其个别天线元件的空间行为。即，预定义或预定测试信号规范独立于天线阵列的空间测试情境特定天线增益，且确定的步骤提供预定义且空间上未感知测试信号量的修改。即，实施例可使得能够借助于通常用于RF装备的相符性测试的空间上未感知导体测试来进行收发器装置(其可耦合到(有源)天线阵列)的空间上感知测试。出于此目的，可考量针对给定空间测试情境的实际OTA天线图与每收发器天线图之间的差以用于传导测试。
根据一些实施例，所述方法另外可包括基于至少一个所确定空间上感知测试量通过空间上未感知接收器或发射器测试(RF传导测试)来测试收发器装置的步骤，取决于考虑了至少一个收发器装置的Rx抑或Tx测试，所述至少一个所确定空间上感知测试量可为输入或输出测试量(例如，信号电平)。举例来说，可在天线阵列及/或关联收发器装置(例如，基站或移动终端机)的大量生产或鉴定期间进行所述测试。
根据本发明的又一方面，提供一种用于测试可耦合到(有源)天线阵列的收发器装置的设备。所述设备包括用于提供天线参考或天线阵列及所述天线阵列的至少一个天线元件的空间辐射特性的构件。另外，所述设备包括用于基于所述空间辐射特性及用于收发器装置的空间上未感知(即，未感知到空间测试情境)Rx或Tx测试的预定义测试量来确定空间上感知测试量以用于基于所述所确定空间上感知测试量(即，考量空间测试情境)使用空间上未感知Rx或Tx测试来测试收发器装置的构件。在一些实施例中，用于测试的设备可并入于无线电通信测试器中或耦合到无线电通信测试器以用于测试收发器装置与某标准化无线通信系统的相符性。即，所述设备还可包括用于基于(至少一个)空间上感知测试量来测试收发器装置的构件。
一些实施例包括安装于设备内以用于执行用于测试的方法的数字控制电路。因此需要编程此数字控制电路，例如，数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)。因此，另外实施例还提供一种计算机程序，所述计算机程序具有程序代码，所述程序代码用于在所述计算机程序执行于计算机或数字处理器上时执行所述方法的实施例。
本发明的实施例允许以高准确度(甚至在空间域中)鉴定且测试耦合到有源天线阵列的收发器，同时将在大量生产期间的性能测量的工作量保持为低的。实施例可提供相比于仅应用常规传导测试的情况较高的准确度。同时，相比于一直应用OTA测试的情况，实施例可导致在大量生产期间的性能测量的显著较低工作量。
附图说明
将在下文中仅借助于实例且参看附图来描述设备及/或方法的一些实施例，在所述附图中：
图1a、1b分别展示根据3GPP规范的典型接收器及发射器测试设置；
图2展示根据本发明的实施例的用于测试至少一个收发器装置的方法的示意性流程图；以及
图3展示用于接收器装置的断断测试设置。
具体实施方式
现在将参看附图更全面地描述各种实例实施例，在所述附图中，说明了一些实例实施例。在所述图中，为清楚起见，可夸示线、层及/或区的厚度。
尽管将参看特定传导接收器测试来描述本发明的实施例，但应注意，本发明不限于这些接收器测试。以相同方式，本发明的原理可应用于传导发射器测试以用于确定(例如)E-UTRA(演进型UMTS陆地无线电接入网络)基站的RF特性及最小性能要求。
因此，虽然实例实施例能够有各种修改及替代形式，但其实施例借助于实例而展示于诸图中且将在本文中予以详细描述。然而，应理解，并不意欲将实例实施例限制于所揭示的特定形式，而是相反地，实例实施例将涵盖所有在本发明的范围内的修改、等效物及替代物。类似数字在诸图的整个描述中指代类似或相似元件。
应理解，当一元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，所述元件可直接地连接或耦合到另一元件，或可存在介入元件。相比之下，当一元件被称作“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在介入元件。应以相同方式来解释用以描述元件之间的关系的其它词(例如，“在…之间”对“直接在…之间”、“邻近”对“直接邻近”，等等)。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，且不意欲限制实例实施例。除非上下文另有清楚指示，否则如本文所用的单数形式“一”及“所述”意欲还包含复数形式。应进一步理解，术语“包括”及/或“包含”当用于本文中时指定所陈述特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件的存在，但不排除一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件及/或其群组的存在或添加。
除非另有定义，否则本文所使用的所有术语(包含技术术语及科学术语)具有与一般熟悉实例实施例所属技术者通常理解的意义相同的意义。应进一步理解，术语(例如，常用字典中所定义的那些术语)应被解释为具有与其在相关技术的上下文中的意义一致的意义，且不应以理想化或过度正式化的意义来解释，除非本文中明白地如此定义。
图2说明用于测试至少一个收发器装置(例如，基站或移动终端机)的方法200的示范性实施例的示意性流程图，所述至少一个收发器装置可耦合到具有Nelem个天线元件的有源天线阵列。即，天线阵列可为可耦合到收发器装置的NPA(≥2)个收发器(收发器元件)的有源天线阵列。即，至少两个元件收发器中的每一者可(例如)借助于CFN而耦合到至少一个天线元件。可在耦合到至少两个元件收发器的数字基带处理器中通过熟知的数字波束成形概念来执行波束成形。此意味着在数字基带处理器中通过将复合波束成形权重应用于相应信号而调整天线元件之间的相位关系且因此调整波束图。对于Rx状况，在天线接口下游在数字基带部分中确定有源阵列的自适应性波束图，而在Tx状况下，在天线接口上游在数字基带部分中调整自适应性波束图。此情形不同于单个天线或无源天线阵列，在单个天线或无源天线阵列中在RF域中进行波束成形。
测试方法200可包括多个步骤202、204、206及208，其中一些可为任选的。
举例来说，在任选初始步骤202中，可借助于OTA测量来测量有源天线阵列及其至少一个个别天线元件的空间辐射特性。借此可(例如)在消声腔室中或在自由场中执行OTA测量。在OTA测量期间，可针对所关注的给定空间测试情境通过数字波束成形机制来获得整个天线阵列的2维或3维波束图举例来说，在一个示范性测试情境中，可在某一空间方向上出现非想要干扰者或阻断者，而可在另一方向上放置所要或想要用户。在此状况下，可获得提供朝向所要用户具有强主瓣及在非想要干扰者的方向上具有弱天线增益的波束图的数字波束成形权重。此外，可测量阵列的一或多个个别天线元件的天线或波束图(即，每收发器天线图)。如果预见每元件收发器一个天线元件(即，Nelem＝NPA)，则将考虑个别天线元件的波束图。在特定状况下，个别天线元件的波束图可为全向的，此意味着其在每一空间方向上提供相等增益。然而，对于实际天线来说，并非为此状况。
在另一步骤204中，可将(参考天线或)天线阵列及天线阵列的至少一个天线元件(全部皆用于至少一个给定空间测试情境)的先前测量或确定的空间辐射特性提供到收发器测试设置以用于RF传导测试。举例来说，可借助于文件传送及/或存储器查找而将空间辐射特性从某来源提供到无线电测试器装置。举例来说，可由无线电测试器设备的对应提供装置(或用于提供的构件)来执行步骤204。举例来说，此提供装置可包括用于接收空间辐射图数据的相应配置的接口。
在方法200的后续步骤206中，基于空间辐射特性及用于收发器装置的Rx或Tx传导测试的预定义空间上未感知测试量来确定经修改空间上感知测试量，以用于基于至少一个所确定空间上感知测试量使用Rx或Tx传导测试来测试收发器装置。换句话说，将可(例如)从RF传导测试规范(例如，3GPP TS 36.104V10.5.0)导出的(至少一个)预定空间上未感知测试量变换成(至少一个)空间上感知测试量，所述(至少一个)空间上感知测试量接着可用于收发器装置(DUT)的传导测试。即，根据给定空间测试情境来修改预定测试量(如(例如)功率电平)，从而导致经修改(空间上感知)新测试量，其可用于收发器装置的传导Rx或Tx测试。举例来说，可由无线电测试器设备的对应处理装置(或用于确定的构件)来执行步骤206。举例来说，此处理装置可包括相应编程的数字确定电路。
方法200的另一任选步骤208包括使用常规(空间上未感知)传导Rx或Tx测试，但现在基于新确定(经修改)空间上感知测试量来测试(例如，基站或移动终端机的)至少一个收发器装置，所述新确定(经修改)空间上感知测试量已根据从预定(空间上未感知)测试量开始的空间测试情境而修改。举例来说，可在基站或移动终端机的大量生产或鉴定期间进行此测试步骤208。以此方式，可确保所生产通信装置与相应无线通信标准的某版本(例如，UMTS或LTE标准)相符。
如之前已提及，本发明的实施例结合有源天线阵列可特别适用，有源天线阵列根据某些经定义空间测试情境可用于自适应性数字波束成形。有源天线阵列可耦合到收发器装置的至少两个(NPA个)元件收发器，其中所述至少两个元件收发器中的每一者可耦合到所述天线阵列的至少一个天线元件。接着在耦合到所述至少两个元件收发器的数字基带处理器中执行用于空间上感知测试情境的有源天线阵列的波束成形。举例来说，此情形意味着，针对Rx状况，个别天线元件将Rx输入功率提供到关联元件收发器，Rx输入功率不对应于在给定空间方向上整个阵列的天线增益，但对应于在所述方向上一或多个个别天线元件的天线增益，即，对应于相应每收发器天线图。因此，可针对一或多个空间上感知测试情境提供整个阵列的空间辐射特性以及每收发器天线图，其中可将不当用户及想要用户放置于某些位置处，从而导致整个天线阵列的情境特定波束图相比来说，每收发器天线图将不取决于空间情境或设置。通常，整个天线阵列的波束图将不同于用于空间测试情境的每收发器天线图
在下文中，将基于接收器阻断的要求的实例来解释本发明的特定示范性实施例。借此接收器的阻断特性为接收器的用以在存在非想要干扰者的情况下接收在其经指派信道处的想要信号的能力的量度，所述想要信号可为用于频带内阻断的1.4MHz、3MHz或5MHz E-UTRA信号或用于频带外阻断的连续波(CW)信号(针对LTE的示范性状况)。
在(例如)在3GPP TS 36.104V10.5.0章节7.6中针对LTE所定义的此空间上未感知传导Rx测试中，用以在存在大干扰者(阻断者)的情况下接收弱想要或所要信号的接收装置的能力必须被证实。当测试“经典”接收器设计(其中一个接收器连接到无源天线阵列且其中由个别天线元件接收的信号的组合是在RF域中进行，之后将其馈入到接收器输入)时，想要信号及阻断者信号必须在相应标准中所定义的某一功率电平下同时地施加于天线连接器处。对于LTE，在天线连接器处阻断者功率电平被定义为-43dBm，其在图3中被示意性地说明。
图3展示具有呈接收器302的形式的收发器装置的传导测试设置300。应注意，根据其它实施例，接收器装置302还可为发射器装置，因此，一般为收发器装置。在相关联于接收器302的测试端口308处，空间上未感知阻断者功率电平被定义为-43dBm。如果接收器302应与有源天线阵列312一起使用，则CFN 310将用以将接收器装置302耦合到阵列312。即，收发器装置302的至少一个天线连接器可耦合到馈线网络310以便将天线阵列312连接到收发器装置302。馈线网络310可包括缆线及导致馈线网络的损失的其它实体。然而，在空间上未感知阻断者功率电平中，未考量天线阵列312与接收器装置302之间的馈线网络310的损失。然而，应注意，馈线网络310及天线阵列312将不针对接收器装置302的空间上未感知传导测试而呈现。在假定为3dB的示范性馈线损失的情况下，此情形导致在测试端口308处-40dBm的经修改阻断者功率电平。
在所述场中(即，在空间上感知测试情境中)，可从某一空间方向(其中天线阵列312具有某一天线增益)接收阻断信号。在下文中，我们假定在此给定空间方向上的天线增益为约3dBi。使用“dBi”而非仅仅“dB”以强调此为根据基本定义(其中比较天线与各向同性辐射器)的增益。我们进一步假定相应天线阵列312的单个天线元件在同一方向上具有约5dBi的增益。应注意，天线阵列的单个天线元件或天线元件的群组通常在“非想要方向”上具有比整个天线阵列的增益高的增益。在考量在非想要阻断信号的空间方向上高出2dB的天线元件增益的情况下，此意味着相关联于有源阵列的相应天线元件的元件接收器必须处理如之前所提及的高出2dB的阻断者功率电平。出于此原因，预定义空间上未感知阻断者功率电平必须适应于空间测试情境以获得用于传导RF测试的新空间上感知阻断者功率电平。应注意，在考虑有源天线阵列时在RF域中(在天线连接器之前)不执行接收波束成形。
总地来说，相关联于有源阵列的天线元件的元件接收器或接收器元件必须处理新空间上感知阻断者功率电平，其可由如下方程式给出：
新空间上感知阻断者功率电平的值(dBm)＝
现有空间上未感知阻断者功率电平的值(dBm)
+馈线损失(dB)
+在阻断信号的方向上天线元件的较高增益(dB)，
                                (1)
其中在本实例中，“现有空间上未感知阻断者功率电平的值”为作为空间上未感知测试量的-43dBm的阻断者功率电平，馈线损失为3dB，且“在阻断信号的方向上天线元件的较高增益”表示整个天线阵列的辐射图与在干扰者(阻断者)的空间方向上每接收器天线图之间的天线增益差或其绝对值。此情形意味着步骤204或206中的任一者可包括对于至少一个空间方向获得整个天线阵列的辐射图与整个天线阵列的至少一个天线元件的辐射图之间的差(或其绝对值)。换句话说，在传导测试期间可考量实际OTA天线图与每收发器天线图之间的差，此意味着步骤206可包括：对于给定空间收发器测试情境，确定天线阵列312的辐射图与相关联于至少两个元件收发器中的一者的至少一个天线元件的个别辐射图之间的差，且使用所述差以从所述预定义测试量确定空间上感知测试量。
当关于阻断测试实例时，变得显而易见的是，对于确定至少一个空间上感知测试量的步骤206，可将针对空间测试情境的至少一个天线增益差(例如，5dBi-3dBi＝2dB)与在至少一个收发器装置302的测试端口308处的预定测试信号电平(例如，-43dBm)组合。借此预定空间上未感知测试信号电平(即，在示范性状况下为-43dBm)可对应于天线阵列的天线元件之间的固定相位关系。即，-43dBm的预定测试信号电平可假定无源天线阵列将其天线元件与在根本不能够波束成形的天线连接器或单个接收天线之前在RF域中的固定相位关系组合。换句话说，常规传导测试仅仅假定在-43dBm的单个功率电平的情况下对干扰者的接收，而未感知任何空间设置或波束成形。
然而，如果在待测试的Rx装置302中施加数字波束成形，则Rx装置302将包括一个以上元件接收器。取而代之，其将包括NPA个元件接收器分支，其中每一接收器分支可耦合到仅一个天线元件或阵列312的天线元件的子群组。因此，Rx装置302的每一接收器分支将经历其关联天线元件的个别(尚未组合)所接收信号，其比在已执行数字波束成形之后的复合信号大(例如)5dBi-3dBi＝2dB。因此，Rx装置302的每一个别天线元件特定收发器必须馈入有较大(所述实例中大2dB)信号功率电平以便获得与“经典”空间上未感知接收器测试相当的结果。根据一些实施例，可将至少一个天线增益差或其绝对值与预定空间上未感知测试信号电平(例如，-43dBm)相加以获得空间上感知测试信号电平。
如从上文的方程式(1)可看出，确定至少一个空间上感知测试量(例如，阻断者功率电平)另外可包括考量馈线网络310的插入损失，其通常结合有源或无源天线阵列而用于场中。根据实施例，可将插入损失的绝对值与预定空间上未感知测试信号电平相加以获得空间上感知测试信号电平。然而，此插入损失还可已被(隐含地)考量以用于所提供的OTA数据。
现在假定被测Rx装置302包括相关联于有源天线阵列的Nelem个天线元件的NPA个个别接收器元件，其中Nelem≥NPA。如果对于传导测试，NPA个个别接收器元件连接到分裂器网络104(如图1a所示)，则必须被插入于分裂器输入108处的空间上感知阻断信号的所需功率电平必须进一步增大10log(NPA)dB。因此，根据一些实施例，可根据如下方程式确定新空间上感知测试量的值：
新空间上感知测试量的值(dBm)＝现有空间上未感知测试量的值(dBm)+馈线损失(dB)+在阻断信号的方向上天线元件的较高增益(dB)+10log(NPA)(dB)
                               (2)
概括地说，根据实施例，可关于单个天线元件(或元件群组)的图及整个阵列的图验证天线阵列的一或若干样本。即，可关于同一天线阵列布局的有限数目个(例如，≤10个)天线阵列提供所述空间辐射特性，以获得对所述同一天线阵列布局的所述有限数目个天线阵列平均化的空间辐射特性。此情形可在大量生产或鉴定之前进行。可确定在每一所关注方向上在这些图之间的增益差。在下一步骤中，如由3GPP传导测试要求给出的预定义传导Rx或Tx测试量的功率电平可以此增益差及已知馈线损失增大(或减低)。另外，考量用于测试的分裂器网络的损失且还将用于测试的分裂器网络的损失与预定测试量的功率电平相加以获得新空间上感知测试量以测试能够数字波束成形的收发器装置。在此新测试量或功率电平的情况下，接着可在性能测量中使用分裂器或组合器以传导方式进行相应接收器或发射器测试，其可发生于(例如)收发器装置的大量生产中。
实施例大体上可应用以证实与许多要求的相符性。在“易于使用”方面提供实施例的清楚优点：如果将在空中测量每一有源天线，则此情形将导致极长测量时间(天线阵列必须被安装于转子上且以高数目个方位角及仰角而翻转)，此情形又导致高成本。此情形还意味着不再可能进行实验室中的收发器部分的快速鉴定。每次需要测试与要求的相符性，有源天线将必须被装运到测试场地或消声腔室且以许多方位角及仰角进行测量。另一方面，如果天线元件的辐射图为我们所知且计算出对于收发器部分的所得要求(作为后处理的结果)，且可相当容易在实验室中用组合器进行测试。
描述及图式仅仅说明本发明的原理。因此应了解，所属领域的技术人员应能够设计各种配置，所述配置尽管本文未明确地描述或展示，但体现了本发明的原理且包含于本发明的精神及范围内。此外，本文所叙述的所有实例主要意欲明白地仅出于教育目的以帮助读者理解本发明的原理及由本发明的发明人所促成的概念来促进所述技术，且应被解释为不限于这些特定叙述的实例及条件。此外，本文中叙述本发明的原理、方面及实施例以及本发明的特定实例的所有陈述意欲涵盖本发明的等效物。
表示为“用于…的构件”(执行某一功能)的功能块应被理解为分别包括经调适以用于执行某一功能的电路的功能块。因此，“用于某事物的构件”还可被理解为“经调适以用于某事物或适于某事物的构件”。经调适以用于执行某一功能的构件因此不暗示此构件必要地执行所述功能(在给定时间瞬时)。
硬件(如(例如)处理器)以及能够与适当软件联合执行软件的硬件来提供诸图所示的各种元件的功能(包含任何功能块)。当由处理器提供时，所述功能可由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个个别处理器(其中一些可共享)提供。此外，明确使用术语“处理器”或“控制器”不应被解释为排他地指代能够执行软件的硬件，且可隐含地包含(但不限于)数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)，及非易失性存储装置。还可包含其它常规的及/或定制的硬件。
熟习此项技术者所属领域的技术人员应了解，本文的任何框图表示体现本发明的原理的说明性电路的概念图。相似地，应了解，任何流程表、流程图、状态转换图、伪码及其类似物表示可实质上表示于计算机可读媒体中且因此由计算机或处理器(不管是否明确地展示了此计算机或处理器)执行的各种过程。
此外，所附权利要求书据此并入到【具体实施方式】中，其中每一请求项可将自身作为独立实施例。虽然每一请求项可将自身作为独立实施例，但应注意——尽管附属项在权利要求书中可指代与一或多个其它请求项的特定组合，但其它实施例还可包含附属项与每一其它附属项的标的物的组合。除非认为特定组合并非为预期的，否则在本文中提议这些组合。此外，意欲还将请求项的特征包含到任何其它独立项，即使此请求项不直接地依附于独立项也如此。
另外应注意，本说明书或权利要求书中所揭示的方法可由具有用于执行这些方法的相应步骤中的每一者的构件的装置来实施。
另外，应理解，本说明书或权利要求书中所揭示的多个步骤或功能的揭示内容可未被解释为限于特定次序。因此，多个步骤或功能的揭示内容将不将这些步骤或功能限于特定次序，除非出于技术原因这些步骤或功能不可互换。此外，在一些实施例中，单个步骤可包含多个子步骤或可分裂成多个子步骤。除非明确地被排除，否则这些子步骤可包含于此单个步骤的揭示内容中且为此单个步骤的揭示内容的部分。

Claims (15)

1.一种用于测试可耦合到天线阵列(312)的收发器装置(302)的方法(200)，所述天线阵列(312)包括至少两个天线元件，所述方法(200)包括以下步骤：
提供天线参考或所述天线阵列(312)及所述天线阵列的至少一个天线元件的空间辐射特性(204)；及
基于所述空间辐射特性及用于所述收发器装置(302)的空间上未感知接收器或发射器测试的预定义测试量来确定空间上感知测试量以用于基于所述所确定空间上感知测试量使用所述空间上未感知接收器或发射器测试来测试所述收发器装置(302)(206)。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中提供所述天线阵列(312)及其所述至少一个天线元件的所述空间辐射特性(204)包括针对预定义空间接收器或发射器测试情境提供所述空间辐射特性。
3.根据权利要求2所述的方法(200)，其中提供所述天线阵列(312)及其所述至少一个天线元件的所述空间辐射特性(204)包括在耦合到所述收发器装置(302)的数字基带处理器中针对所述预定义空间接收器或发射器测试情境进行所述天线阵列(312)的波束图的数字波束成形。
4.根据权利要求1所述的方法(200)，其中提供所述空间辐射特性(204)包括基于所述天线阵列(312)的辐射图及至少一个个别天线元件的辐射图的空中OTA测量(202)来获得辐射图数据。
5.根据权利要求1所述的方法(200)，所述收发器装置(302)包括相关联于所述天线阵列(312)的至少两个天线元件的至少两个收发器，其中所述空间辐射特性包括相关联于所述至少两个收发器的天线元件的个别辐射图，且其中确定所述至少一个空间上感知测试量(206)包括：对于给定空间收发器测试情境，所述天线阵列(312)的辐射图与相关联于所述至少两个收发器中的一者的至少一个天线元件的个别辐射图之间的差，且使用所述差以从所述预定义测试量确定所述空间上感知测试量。
6.根据权利要求1所述的方法(200)，其中提供所述空间辐射特性(204)包括对于至少一个空间方向，获得所述天线阵列(312)的辐射图与其至少一个天线元件的辐射图之间的天线增益差或其绝对值。
7.根据权利要求1所述的方法(200)，其中针对同一天线阵列布局的有限数目个天线阵列提供所述空间辐射特性，以获得对所述同一天线阵列布局的所述有限数目个天线阵列平均化的空间辐射特性。
8.根据权利要求6所述的方法(200)，其中为了确定所述空间上感知测试量，将至少一个天线增益差与在相关联于所述收发器装置(302)的测试连接器(308)处的预定测试信号电平组合，其中所述预定测试信号电平对应于所述天线阵列的所述天线元件之间的固定相位关系。
9.根据权利要求8所述的方法(200)，其中将所述至少一个天线增益差或其所述绝对值与所述预定测试信号电平相加或相减以获得空间上感知测试信号电平。
10.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述收发器装置(302)的天线连接器可耦合到馈线网络或缆线(310)以用于将所述收发器装置耦合到所述天线阵列(312)，且其中确定所述空间上感知测试量包括考量所述馈线网络或所述缆线的插入损失及到所述馈线网络(310)的输入信号的数目。
11.根据权利要求10所述的方法(200)，其中将取决于所述收发器装置(302)中的收发器路径的数目(NPA)的所述插入损失及校正值加到在相关联于所述收发器装置(302)的测试连接器(308)处的预定测试信号电平。
12.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述预定义测试量与存在于相关联于所述收发器装置(302)的测试连接器(308)处的干扰信号相关，所述干扰信号具有预定义干扰信号功率电平。
13.根据权利要求1所述的方法(200)，其进一步包括：
基于所述所确定空间上感知测试量使用所述空间上未感知接收器或发射器测试来测试所述收发器装置(302)(208)，其中所述空间上未感知接收器或发射器测试为RF传导测试。
14.一种计算机程序，其具有用于在所述计算机程序执行于计算机或处理器上时执行根据权利要求1所述的方法的程序代码。
15.一种用于测试可耦合到天线阵列(312)的收发器装置(302)的设备，所述天线阵列(312)包括至少两个天线元件，所述设备包括：
用于提供天线参考或所述天线阵列(312)及所述天线阵列的至少一个天线元件的空间辐射特性的构件；及
用于基于所述空间辐射特性及用于所述收发器装置(302)的空间上未感知接收器或发射器测试的预定义测试量来确定空间上感知测试量以用于基于所述所确定空间上感知测试量使用所述空间上未感知接收器或发射器测试来测试所述收发器装置(302)的构件。
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