CN104871583A - 近场多输入多输出无线测试系统、架构以及方法 - Google Patents

近场多输入多输出无线测试系统、架构以及方法 Download PDF

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Abstract

系统、方法和架构允许对于MIMO(多输入多输出)无线设备(DUT)的上行链路和/或下行链路的性能进行增强近场测试，例如是为了任何的产品开发、产品验证和/或产品测试。信号信道可以优选地被模拟，以在近场测试环境下，在模拟的距离内测试被测设备(DUT)的性能。增强的方法提供了在无线网络上，例如但不限于无线局域网(WLAN)，对于DUT的自动检测。增强型MIMO信道模拟器可以被优选地操作在高度动态范围上。

Description

近场多输入多输出无线测试系统、架构以及方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年10月8日提交的，申请号为13/647,250的美国专利申请的优先权。上述申请以引用形式全部被合并于此。
本发明的背景
技术领域
本发明涉及对于无线或者RF(无线射频)通讯系统的测试架构与方法。具体地，本发明涉及提供对于多输入多输出无线设备和系统的近场测试的架构和方法。
背景技术
单输入单输出(SISO)无线设备被开发与使用多年，用于向其他组件发送和/或从其他组件接收需要的信号，在无线设备之间，例如无线PAN(个人区域网络)、无线LAN(局域网络)、无线WAN(广域网络)、蜂窝网络或者其他任何实质上的无线电网络或系统，提供无线连接和通信。此类单输入单输出设备可以在广泛的不同频段上操作，例如但不限于2.4GHz以及5.0GHz频段。对于单输入单输出设备的测试系统以及标准测试模型同样也发展并且被使用了多年。
然而，不断增长的对于更高带宽的需求，例如更多数据传输的需求，推动了多输入多输出(MIMO)设备的开发。
对于单输入单输出设备的测试而开发的设备与标准模型有许多，然而，目前并没有能够充分地测试多输入多输出设备的性能的标准系统与模型。
因此，提供一种能够提供对于多输入多输出设备在多种操作条件下的操作的性能进行充分测试的系统、架构以及方法是非常有益的。这样的系统以及方法可以形成巨大的技术进步。
发明内容
允许对于多输入多输出无线设备(DUT)的上行链路和/或下行链路的性能进行增强近场测试的系统、方法和架构，例如是为了任何的产品开发、产品验证和/或产品测试。信号通道可以被优选地被模拟，以在近场测试环境下，在一定距离内测试被测设备(DUT)的性能。增强的方法提供了在无线网络上，例如但不限于无线局域网(WLAN)，对于被测设备的自动检测。增强的多输入多输出近场测试架构、系统以及方法可以在高度动态范围内被优选地操作。
附图说明
图1是示例SISO系统的示意图。
图2是示例MIMO系统的示意图。
图3是示例增强近场MIMO无线测试系统的示意图。
图4是近场MIMO无线测试系统的示例射频衰减单元的示意图。
图5是位于能够和一条通道或者信道天线相连接的进口与能够和黄金被测单元(GUT)模块相连接的出口之间的射频衰减单元中的一条通道的详细部分示意图。
图6是近场MIMO无线测试系统的示例校准模块的示意图。
图7是近场MIMO无线测试系统的示例GUT模块的示意图。
图8是模拟系统性能的示例性方法的流程图。
图9是表示作为2GHz信道6上行链路(具有基站(STA)/客户端)的通道损耗的函数的吞吐量的图表。
图10是表示作为2GHz信道6上行链路(具有基站(STA)/客户端)的通道损耗的函数的吞吐量的第二张图表。
图11是射频自动化系统(RAS)的测试数据的图表。
图12是第一QC单元的测试数据的图表。
图13是第二QC单元的测试数据的图表。
图14是表示作为2GHz信道6RAS以及QC上行链路(具有基站(STA)/客户端)的通道损耗的函数的吞吐量的图表。
图15是RAS单元的测试数据的图表。
图16是第一QC单元的测试数据的图表。
图17是表示作为2GHz信道6RAS以及QC下行链路(具有基站(STA)/客户端)的通道损耗的函数的吞吐量的图表。
图18是表示作为2GHz信道6下行链路(具有基站(STA)/客户端)的通道损耗的函数的吞吐量的图表。
图19是Netgear接入点(AP)路由器的测试数据的图表。
图20是第一接入点(AP)QC单元的测试数据的图表。
图21是第二接入点(AP)QC单元的测试数据的图表。
图22是示例增强MIMO测试室的部分剖视图。
具体实施例
图1是示例单输入单输出(SISO)系统10的简易示意图。第一设备12，例如发射器12，将无线信号16从天线14发射出去。无线信号16在与第二接收设备20相关联的天线18处被接收，所述第二接收设备处理信号16，例如使用信号处理电路以及微处理器。在如图1所示的SISO系统10中的发送设备12与接收设备16都具有单一的天线14、18。并且被操作用来发送或者接收信号16。
在如图1所示的示例SISO系统10中，设备12、20中的一个或者二者可以相对于另一个设备20，12移动，这样，在天线14与18之间的距离22可以不同，例如在传输无线信号16的时机之间，或者在传输无线信号16的过程中。当距离22改变了无线信号飞行的时间，第二设备20仍然可以接收并且处理信号16，只要信号16不丢失，例如因为但是不限于通道损耗，即通道衰减。通道损耗可以是因为很多种不同的情况而产生的，例如但是不限于距离、反射、折射、衍射和/或吸收。
不同SISO设备的实施例已经被使用多年，例如在设计、开发以及生产中的任何一个过程中。此类测试可以在任何距离22下被准备执行，例如在近场和远场之间的任何范围。因为SISO设备12、20包括单一SISO信道24，以发送和/或接收单一无线信号22，所以除了常规的信号衰减之外，并没有因为距离产生什么不同。
与如图1所示的SISO系统10对比，图2是示例多输入多输出(MIMO)系统40的简易示意图。第一MIMO设备42从各个天线44，例如44a-44d，发送多个无线信号46，例如46a-46d。无线信号46，例如46a-46d，通常在对应的多个天线48处，例如48a-48d，被接收，所述天线48与第二MIMO设备50相关联，所述设备50处理信号46a-46n，例如使用信号处理电路64以及至少一个微处理器60.如图2所示的MIMO系统40中的MIMO设备42、50都具有多个天线44、48，其中这些设备被设置为发送或者接收多个信号46，比如46a-46d。
在如图2所示的示例MIMO系统40中，设备42、50的其中一个或两者可以相对于另一个设备50、42移动，这样天线44、48之间的距离52，52a-52d，可以不同，例如在传送无线信号46的时机之间，和/或在传送无线信号46的过程中。当距离52改变了无线信号46飞行的时间，接收设备50仍然可以接收并且处理信号46，例如46a-46n，只要信号46不丢失，因为例如但不限于通道损耗，即通道衰减。通道损耗可能是应为很多种不同的情况产生的，例如但不限于距离、反射、折射、衍射和/或吸收。
与SISO设备相比，例如12、20，MIMO设备(例如42、50)的性能唯一取决于通过多个MIMO信道54，例如54a-54d，在距离52上，例如52a-52d，同时对于多个信号46的传送。例如，在一个具有两个信道54a和54d的简易MIMO系统中，每一个设备42、50包括两个相互独立的无线电信道54。然而，在接收端，天线48a和48d接收到复合信号46a和46d，其中包括了信号46a和46d两者的数据，例如第一信号46a的“数据A”以及第二信号46d的“数据B”被接收到，并且“数据A加B”在天线48a以及48d处。因此，需要接收器50来处理信号46a和46d以分开数据，在每一个相应信道54a和54d的基础上，重新获取数据，例如在第一信道54a处获取“数据A”，在第二信道54d处获取“数据B”，并且防止信道54a和54d间的干扰。
因为多个信号52a和52d在MIMO系统40中被同时传送，所以带宽被增加，例如与相当的SISO系统10相比，带宽是倍增的。类似地，另外更多的信道，例如3×3或4×4MIMO系统40，提供了增加的带宽，与此同时，进一步需要为多个信道54a-54d分割被合并以及相加的信号。
避免信道54a-54d间的干扰和/或消除是很重要的，因为信号52a-52d通常具有相同的频率和振幅。同时，因为接收设备，例如50，同时接收多个信号，例如52a以及52d，接收设备，例如50，无法鉴别哪一个信号52是从哪一个天线44，例如44a或者44d，发出的。
对于MIMO信号52的传送和/或接收的信号处理通常是由一个以上的处理器60完成的，即在MIMO设备42、50中的芯片组60，其中独立芯片组供应商，通常提供芯片组以及所有内部组件。
图3是示例增强近场MIMO无线测试系统100的示意图。测试室102包括第一区域104a，第二区域104b，以及第三区域104c。被测设备(DUT)106被放置于第一区域104a中。第一区域最好包括射频屏蔽，例如但不限于双层金属、网格、织物、涂料和/或泡沫。
增强近场MIMO无线测试系统提供了标准系统以及模拟模型以充分地测试MIMO设备106的性能，所述性能既是近场性能也是远场性能。例如，在一些实施例100中，MIMO设备106的远场性能最好在近场MIMO测试系统100中被模拟。
天线矩阵108包括多个测试天线110，例如110a-110d，这些天线被置于第一测试室104a中并从中延伸出118。天线矩阵108通过118与射频衰减单元120相连接。进一步，参考天线(REF)112被放置于第一测试区域104a中并从中延伸出116，并且被连接到在射频衰减单元中的仪表122。在目前的系统实施例中，仪表122包括射频与微波功率计122，为增强近场MIMO无线测试系统100的自校准提供同时多通道扫描测量。
天线矩阵108中的天线110中的每一个，例如110a-110d最好包括时分双工(TDD)天线110，可以应用时分多路复用，例如分离向外(上行链路)信号52和返回(下行链路)信号52。
例如，在4×4的设置中，每一个DUT106包括四个时分多路复用(TDM)天线44，其中设备天线44a-44d中的每一个被设置为既传送上行链路信号46也接收被合并的下行链路信号46。对于这样的一个4×4的设置而言，测试DUT106的MIMO性能，测试系统100中的四个测试天线110a-110d中的每一个被设置为同时接收被合并的上行链路信号46，以及传送下行链路信号46，最好是被衰减的并且被合并以模拟一个或多个测试天线110和设备天线44a-44d的距离52。测试天线110a-110d包括测试系统100的部分以及通常包括在DUT测试区域104a中的标准MIMO天线。
天线矩阵108提供了输入通道118(图5)，例如4×4DUT106与4×4MIMO测试系统100的四条通道118a-118d，所述通道被连接到信号处理电路121，例如通过输入信号处理组件123，其中信号处理电路121包括可编程的衰减器组件124。
可编程衰减器组件124通常包括多个可编程衰减器，例如124-124d(图4、图5)，对应于多个天线通道118中的每一个。
可编程衰减器126中的每一个被设置为为多个天线通道118a-118d中的每一个模拟现实时间中的距离。例如，在目前的MIMO测试系统实施例100中，可编程衰减器126最好被设置为从0米到1千米或更多的范围中的任何距离。
可编程衰减器124被连接到至少一个巴特勒矩阵126，被设置为合并多个MIMO信号，以模拟一个或多个现实世界的情况，例如模拟多个距离上的合并的MIMO信号。在一些系统实施例100中，系统100被设置为提供在巴特勒矩阵组件126间可选择的切换，例如在2.4千兆赫组件126a(图4、图5)与5.0千兆赫组件126b(图4、图5)间。
因此系统100最好被设置为调节衰减，模拟被测设备106与测试天线110之间的距离52，例如52a、52b。衰减最好是被电子编程的，并且最好是不同的，例如独立的或者串联的。
巴特勒矩阵组件126的输出，例如通过输出信号处理组件130，被连接到输出口236(图4)，可以连接的150、146到校准模块138，或者到GUT模块140，例如被放置于第三测试区域14c中。
信号源136，例如被放置于射频衰减单元120中，同样是可连接137到校准模块138。在一些目前的系统实施例10中，信号源136包括LabBrick LSG系列信号发生器，例如LSG-02型，能够通过马萨诸塞州Haverhill的Vaunix Technology Corporation公司得到，具有范围从20MHz到6GHz的频率。为了校准，信号源136被设置为在需要的频率上产生连续波(CW)信号，并被输送入天线矩阵118，即天线链118，并且接下来相应地使用功率计192、122。
如图3所示的示例测试系统100，包括4×4Q C测试基站100，用以测试4信道MIMO设备106的近场性能。当模拟环境显著更大时(即远场)，增强系统100与相关方法340(图8)提供了在在小(即近场)形状因数中的测试，其中系统100准确地确定DUT106在现实世界MIMO环境中的性能。
在图3所示的示例测试系统100中，在组件间的，例如116、118、137、146等，一根或多根电缆最好包括同轴射频同轴电缆，具有合适的连接器，例如但是不限于小型版本A(SMA)连接器。其他电连接，例如但不限于在位于测试室102的第三区域14c中的组件之间的信号连接，可以包括RJ45连接线和连接器。
图4是示例射频衰减单元120的示意图180，例如是针对于近场MIMO无线测试系统100的。如图4所示的射频衰减单元120被安装在外壳181内。图5是位于能够和天线矩阵108连接的进口183与能够和校准模块138和GUT模块140连接的出口236之间的，射频衰减单元120中的一条通道118的具体部分示意图240。
如图4所示，信号源136的输入被188连接到USB接口190。信号源136的输出被连接到射频放大器182，流入PS组件184。在目前的示例系统100中，射频放大器182包括宽带功率放大器182。PS组件184被连接到输出186，输出186可以通过137连接到校准模块138(图2、图6)。PS组件184同样可以连接到功率计192，被194连接到相应的USB接口196。
同样如图4所示，参考天线电缆116是可以连接到参考输入接口198，该接口198被连接到参考信号功率计122。参考信号功率计122同样通过200被连接到相应的USB接口202。在目前的系统实施例中，功率计122以及192包括射频与微波功率计。
如图4和图5所示的示例信号处理电路121包括位于输入口183与可编程衰减器124之间的输入信号处理组件123。在一些实施例中，输入信号处理组件123包括相应于测试天线矩阵108的每一个天线110的，例如110a-110d，垫242以及直流锁(DC block)244，被连接到相应的每一个信号通道的衰减模块。在一些目前的实施例中，可编程衰减器124，例如124a-124d，包括固态可编程衰减器，例如可以从印第安纳州印第安纳波利斯的JFW Industries，Inc公司得到的No.50P-1857型。
如图4和图5所示的示例信号处理电路121同样也包括位于可编程衰减组件124，例如124a，与一个或多个相应的巴特勒矩阵模块126之间的后衰减处理组件125。在一些实施例中，后衰减处理组件125包括直流锁246、垫248以及8个射频切换组件250。在一些目前的实施例中，射频切换组件250包括单极多投(SPnT)射频开关。
如图4与图5所示，在信号处理电路121中的每一个信号通道240可以包括一个或多个巴特勒矩阵模块126，例如126a、126b。例如第一巴特勒矩阵模块126a包括用于2G操作的4×4模块。在当前的实施例中，第一巴特勒矩阵模块326a包括BC44-30型模块，能够通过蒙大拿州贝尔格莱德的Emhiser Tele-Tech，Incorporated公司得到。同时，如图5所示的第二巴特勒矩阵模块126b最好包括用于5G操作的4×4模块，在一个目前的实施例中包括BC44-31型模块，同样能够通过Emhiser Tele-Tech，Incorporated公司得到。此外，信号处理电路121可以进一步包括射频衰减垫组件252和/或矩阵支路连接253。
如图4和图5所示的示例信号处理电路121同样包括输出信号处理组件130，位于巴特勒矩阵组件126与输出口236之间，例如包括但不限于8个射频切换组件254、垫组件256以及PS组件258。在一些目前的实施例中，射频切换组件254包括单极多投(SPnT)射频开关。垫组件256通常包括射频衰减垫，这样可以将输出信号的等级降低到可以接受的等级，用以输入到任何校准模块138或者GUT模块140中。
射频切换组件250与254允许如图4和图5所示的示例100实施例，对于每一个天线通道118而言，在每一个天线通道的巴特勒矩阵组件126的模块之间，例如在第一巴特勒矩阵模块126a、第二巴特勒矩阵模块126b、射频衰减垫组件252或者矩阵支路连接253中任何两个之间，可以控制地切换。
如图4进一步所示，射频衰减模块120进一步包括控制板230，具有一个或多个电源输入232，例如5伏直流电源232a、24伏直流电源232b和/或12伏直流电源232c。控制板230控制多个射频衰减模块124内的模块，例如包括继电器、衰减器124和在组件与通道118之间需要的任何切换组件中的任何一个或几个。
在一些系统实施例100中，控制板230被设置为提供在巴特勒矩阵组件126之间的可选择的切换，例如在2.4千兆赫组件126a(图4、图5)以及5千兆赫组件126b(图4、图5)之间。同样的，控制板230最好可以被设置为提供在多个频率上同时操作，例如同时的2.4千兆赫以及5千兆赫操作。
图6是用于近场MIMO无线测试系统100的示例校准模块138的示意图280，通常包括金属外壳282。4路功率分配器284，即功率梳284，被安装在外壳282内部，并被137连接到衰减模块124的信号源136。在目前的示例系统实施例100中，4路功率分配器284包括射频功率分配器/组合器，额定频率在2GHz到8GHz之间。输出286，例如4×4系统的286a-286d，从功率分配器284延伸出来到对应的分离器/组合器模块288，例如288a-288d。在目前的系统实施例100中，分离器/组合器模块288a-288d包括射频功率分配器/组合器。
校准模块138允许对于增强测试系统100的自动校准，使用从频率源136得到的已知的样本信号。已知的信号通过功率梳284以及分离器/组合器288被传送到146、150进入所有的四条通道118，例如118a-118d。射频开关250和254(图5)被控制以停用或关闭除了一个以外的所有通道118。例如，3条通道118b-118d被“关闭”以终止相应的信号，而通道118a仍然保持“开启”。被选中的“开启”通道118，例如118a，载有从频率源136得到的信号，通过在测试室104a中的开关250、巴特勒矩阵126、垫248、相应的衰减器124，例如124a，以及向上到达相应的天线110，例如110a。
利用功率计192(图4)，信号在通过137进入校准模块138的信号源处被测量。利用同一个功率计192，或者第二功率计22，信号在测试室104a的参考天线112处被测量。这两个测量方法，当被加入时，提供了被测试通道118的，例如118a，通道损耗。因为信号已经已知了，被发送以及接收的信号可以被与被用来作为参考的原始信号比较。
同样的方法对于其他三条通道118，例如118b-118的，被重复，通过调节频率源136到需要的信道频率，选择要被校准的通道118。
图7是近场MIMO无线测试系统100的示例GUT模块的示意图，包括金属外壳302，具有被确定的内部区域304。黄金受测单元(GUT)306包括无线MIMO设备306，一致可以满足所有需要的性能参数，因此能够提供吞吐量屏蔽，包括每一个数案件或范围层级的最小的以Mbps为单位的允许的吞吐量，通过该屏蔽可以比较被测设备106的性能。
如图7所示，黄金受测单元(GUT)306被放置在GUT模块外壳的内部区域304。信号电缆308被连接到GUT306，比如将146，例如通过8个SMA连接器146，连接到射频衰减单元120。在一些实施例中，信号电缆308包括射频电缆308，例如射频干扰电缆。其他连接也被实施到GUT设备306，例如功率连接310，例如12伏特DC、RJ45连接器312以及USB连接314。
增强MIMO测试系统100可以被设置为很多种大小，例如但不限于测试3×3或4×4MIMO设备106。举例来说，被设置为涉及和/或开发的增强MIMO测试系统100可以拥有相对大的第一区域104a，例如具有约27立方米的体积，例如，具有3米的边长。增强MIMO测试系统100可以随时模拟现实世界环境，并同样也可以补偿测试环境中的不同。因此，对于生产测试来说，增强MIMO测试系统100可以随时被设置具有较小的，即近场，形状因数，以降低所述室的成本和/或复杂程度。
增强MIMO测试系统100的每一个实施例提供在干扰被降低的物理环境中，足够的多部分功能以最大化对于被测设备106的性能检验。
图8是模拟被测设备DUT106的系统性能的示例方法的流程图。在步骤342中，增强MIMO测试系统100被提供了，被设置为模拟DUT106在多个距离上任何的上行链路或者下行链路操作，例如从近场到远场。
在步骤344，要被检测的MIMO设备DUT106被放置在测试室102的第一区域104a中，并被连接到功率供应和其他导线，例如但不限于测试信号输入和/或信号输出。DUT和/或系统100的一个或多个操作模式可以在步骤346被设置，例如基于频率模式、模拟的距离或者其他操作模式。
在步骤350，系统100确定DUT106被测量到的性能是否对于测试模式来说是可接受的，例如通过测量DUT106的通道损耗402(图9)以及吞吐量404(图9)。如果性能确定350在测试模式346下是否定的352，例如，如果所测量到的性能并不满足及格标准，系统100可以提供输出354以表示失败，例如但是不限于打印出来的输出、显示的输出、灯、声音或者其他指示方式。
在一些系统实施例100中，例如原型设计和/或产品开发或故障排除，设备106可能被需要在一个测试348中失败后继续到355进行其他模式测试，或者被修改或者维修与重置。在生产中，如果DUT106不能通过一个测试，进一步的测试可以被终止，其中单元可以是被转移、被标记或者被拒绝中的任何一种。
如果性能确定350在测试模式346下是正面的356，例如如果测量到的性能满足及格标准，可以做出是否由其他的测试或者需要在DUT106上执行的模式的决定358。如果是360，方法340最好回到362，例如去选择346并且测试348另一个模式。如果所有的测试被完成了364，系统100可以提供输出366以之时成功，例如但不限于打印出来的输出、等、声音或者其他指示方式。
图9是表示第一示例被测设备106a的作为通道损耗402的函数的吞吐量404与所期望的性能数据的对比的图表400，其中第一示例被测设备106a包括N750无线双频Gigabit路由连接点(AP)，可以通过加利福尼亚州圣何塞的Netgear Inc.公司得到，被设置为同时既运行2.4GHz波段也运行5GHz波段。图9中的第一曲线406表示RAS参考设备，例如GUT306，期望的作为通道损耗402(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量404，以Mb/s为单位)，或数据。图9中的第二曲线408a表示被测设备106作为通道损耗402(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量404，(以Mb/s)为单位，例如是为了最好在生产地进行的质量控制(QC)测试。
图10是表示第二示例被测设备106b的作为通道损耗402的函数的吞吐量404与所期望的性能数据的对比的第二图表440，其中第二示例被测设备106b也包括N750无线双频Gigabit路由。图10中的第一曲线406表示RAS参考设备，例如GUT306，期望的作为通道损耗402(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量404，以Mb/s为单位)，或数据，在图9中也被表示出来。图10中的第二曲线408b表示第二被测设备106作为通道损耗402(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量404，(以Mb/s为单位)，例如是为了最好在生产地进行的质量控制(QC)测试。
如图9与图10所示，可比较的被测设备106之间的结果性能产生了可以和参考数据406对比的测试数据，以确定哪个被测设备106满足，或者不满足，性能的门槛水准。图11是射频自动系统(RAS)，例如GUT306，的测试数据图表460。图12是第一被测设备106a的，例如是为了质量控制(QC)测试，测试数据图表480。图13是第二被测设备106b的，例如是为了质量控制(QC)测试，测试数据图表500。在一些实施例中，曲线406、408或者数据中的任何都是可以被提供的，例如为了输出、存储或者显示中的任何一个。如在上文中已讨论的，自动的结果，例如通过或失败，可以在一个或多个测试的基础上被提供。
图14是表示第三示例被测设备106，例如106c，的作为通道损耗402的函数的吞吐量404与所期望的性能数据的对比的第二图表520，其中第二示例被测设备106c也包括Netgear N750无线双频Gigabit路由。图14中的第一曲线406表示RAS参考设备，例如GUT306，期望的作为通道损耗402(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量404，(以Mb/s为单位)，或数据。图14中的第二曲线408c表示第三被测设备106，例如106c，作为通道损耗402(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量404，(以Mb/s为单位)，例如是为了最好在生产地进行的质量控制(QC)测试。图15是RAS参考设备，例如GUT306，的测试数据的图表540。图16是第三被测设备106c的测试数据图表560，例如是为了质量控制(QC)测试。
图17是表示示例被测设备106d的作为通道损耗602的函数的下行链路吞吐量604与所期望的性能数据的对比的图表600，其中示例被测设备106d包括N900无线双频Gigabit路由连接点(AP)，可以通过加利福尼亚州圣何塞的Netgear Inc.公司得到，被设置为提供最高到900Mbps的合并吞吐量(每个信道额定为450Mbps)。图17中的第一曲线606表示RAS参考设备，例如GUT306，期望的作为通道损耗602(以dB为单位)的函数的下行链路吞吐量604，以Mb/s为单位)，或数据。图17中的第二曲线608a表示示例被测设备106d作为通道损耗602(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量604，(以Mb/s)为单位，例如是为了最好在生产地进行的质量控制(QC)测试。
图18是表示替代的示例被测设备106e的作为通道损耗4602的函数的下行链路吞吐量4604与所期望的性能数据的对比的图表640，其中示例被测设备106e包括N900无线双频Gigabit路由。图18中的第一曲线606表示RAS参考设备，例如GUT306，期望的作为通道损耗602(以dB为单位)的函数的下行链路吞吐量604，以Mb/s为单位)，或数据。图17中的第二曲线608b表示可替代示例被测设备106e作为通道损耗602(以dB为单位)的函数的上行链路吞吐量604，(以Mb/s)为单位，例如是为了进行质量控制(QC)测试。
如图17与图18所示，可比较的被测设备106d、106e之间的结果性能产生了可以和参考数据606对比的测试数据608a、608b，以确定哪个被测设备106满足，或者不满足，性能的门槛水准。
图19是Netgear N900无线双频Gigabit路由RAS参考装置，例如GUT306的测试数据的图表700。图20是第一NetgearN900无线双频Gigabit路由的测试数据图表720，例如是为了质量控制(QC)测试。图21是第二Netgear N900无线双频Gigabit路由的测试数据图表740，例如是为了质量控制(QC)测试。在一些系统实施例中，曲线606、608或者数据中的任何都是可以被提供的，例如为了输出、存储或者显示中的任何一个。距离来说，如图18所示，第二NetgearN900无线双频Gigabit路由DUT106e提供了近场和远场下行链路性能608b，如在增强测试系统100中模拟的，该数据可能与参考数据606相对一致。相反，第一DUT106d提供了近场以及远场下行链路性能608a，如在增强测试系统100中模拟的，该数据表示与参考数据606相比，在通道损耗较高的情况下吞吐量的下降。如在上文所讨论的，自动的数据，例如通过或失败，可以在一个或多个测试的基础上被提供。
增强近场MIMO无线测试系统100可以在一个相对小的形状因数中被呈现，被设置为测试很多种MIMO设备，对多个无线电信道54a-54d的每一个，一直到其执行上行和下行操作的最大带宽。信道的操作最好是持续活跃的，这样每一个传送的信号可以在他们的目的地被合理地接收。
增强近场MIMO无线测试系统100被设置为在近场测试环境中操作，当模拟性能和/或提供与提供反映被测设备(DUT)106在真实事件环境下的性能的结果的关联。因此增强系统100以及方法340提供了在小，即近场，形状因数中，而模拟非常大，即远场，环境的测试环境。其中系统准确地确定DUT在真实MIMO环境下的性能。
增强近场MIMO无线测试系统100最好被设置为提供一下任何的近场测试：
●产品开发；
●产品检验；和/或
●产品生产和运输，例如质量控制。
同样的，近场MIMO无线测试系统100的相对形状因数，即尺寸，可以被适当地调整以适合进行测试的类型。例如，产品开发测试最好在较大的测试室中进行，比如但不限于：
●较大的测试天线110；
●对于不同或者额外的仪器和/或传感器的空间；
●对于工程师和/技术人员的空间；
●对于较大原型设备的空间；和/或
●增加的到DUT106、天线、110、122、电缆或连接中任何东西的连接。
为了产品生产和运输的MIMO设备的测试可以最好在一个或多个设备提供商处进行，例如与一个或多个原始设备制造商(ODM)一起，例如合约制造商和/或芯片组提供商。近场MIMO无线测试系统100的相对形状因数，即尺寸，是与在生产环境中对DUT106进行测试相适应的，例如，在ODM厂商处，其中空间、成本以及测试速度变得更加重要。在这样的测试环境下，小规模测试室102可以被使用，具有相对小的DUT区域104a，其中近场MIMO无线测试系统100可以提供在DUT106的全频带宽度上的性能测试，其利用了与可以精确地反映DUT106对于不同程度的通道损耗402、602的下行链路和/或上行链路的性能，即反映在不同距离52上DUT的性能有关的信号模拟以及数据。
对于特定的DUT106的集合来说，近规模MIMO性能追踪最好使用不同的测试室10，例如既在较大的近规模室102也在较小的近规模室102，其中性能结果可以在两个不同的室102间比较。举例来说，已知的被测设备DUT106的性能可以被用来与在不同的室102中的同样的设备DUT106的性能比较，例如为了确认新的近规模室102对于接下来的测试340的适用性。在一些实施例中，比较最好是在一个或多个数据点之间，和/或在全部性能图表，例如408、608，之间。
在另一个例子中，一个或多个无线MIMO DUT106的性能，比如新的MIMO产品系列的代表，可以在第一(即已知并且信任的)较大的近场室102中测试，例如为了建立产品系列的基准规范，同时建立上行链路和/或下行链路吞吐量204、404在不同通道损耗402、602上可以接受的容忍限度，其中通道损耗与设备在不同距离上(即范围)的衰减有关。
紧接着，质量控制测试340可以在任何相同的或者不同的测试系统100上执行，例如被设置为用于有时间和成本效率生产测试，其中产品DUT的性能被检验并在350被用于与一个或多个之前确立的值和容忍度相比较。
因此，在产品开发中，无线MIMO设备可以在一开始在全规模室中被测试。在之后的开发阶段或者之后的阶段，即批量生产，测试可以在增强，即小规模，测试系统100中进行，这样会提供对于质量控制测试优化的组织，以及较少的时间和成本。
图22是增强MIMO测试室100的示例测试室102的部分剖面图800。在一些测试室102的实施例中，DUT106或者天线110的矩阵108，例如110a-110d，中的任一，相对于对方而言是可移动的804。例如，如图22所示，移动机构806最好提供被测设备DUT106在一个或多个方向802上的可控制的移动804，例如包括在x轴向上的802x、在y轴向上的802y和/或在z轴向上的802z。
如图22所示的天线110，例如110a-110d，的矩阵108，最好是基于特定的MIMO测试系统100进行的测试类型而确定的。例如，在被设置为用于最初产品开发的大规模系统100，天线110的选择的尺寸和/或花费的限制较少，而在需要的精准度和/或灵敏度上有更多限制。在目前的被设置为进行这种测试的系统中，测试天线费用为将近每一个$10,000。相反，对于被设置为用于之后的质量控制的较小规模的系统，天线110在尺寸和/或花费的选择上有更多的限制。在当前被设置为用于这些质量控制测试的系统中，测试天线的花费将近每一个$100。
一些组件被选择以降低一些增强测试系统100的成本，例如为了需要，在有限数量的衰减水平上的吞吐量、其他部分和组件，例如但不限于任何一个标准部分、电缆、仪器、处理器、控制器或存储，的性能的基本确认。
如图22所示，测试天线110a-110d的矩阵108包括增强MIMO测试系统100的一部分，以及通常包括在DUT测试区域104a内部的标准MIMO天线。天线连接118(图18，通常包括电缆，例如SMA电缆，所述电缆从DUT测试区域延伸出来，例如直接，或通过接头，例如同轴电缆接头，所述接头能够连接到一个或多个向射频衰减单元120延伸的电缆连接，例如通过连接区域104。
相似地，被测设备DUT106是，例如通过DUT测试区域内的接头，可连接到任何电源，同样也到输入和输出信号连接134(图3)。在测试中，一个或者多个输入信号134，例如从控制器132(图3)得到的，被发送到DUT，为了测试方法以及上行链路性能。相似地，接收到的MIMO无线MIMO下行链路信号被DUT接收并且处理，其中结果下行链路信号134被传送134并在测试过程中被分析。
如同样在图22中所示一样，测试天线110的矩阵108，例如110a-110d，最好可以被设置在靠近彼此，例如在他们之间具有一致的距离812。在一个目前系统实施例100中，天线距离812是1cm，允许天线110在近场环境104a中操作，当在自由空间中模拟任何需要的范围是，这个环境可以从近场到长距离。
如图22进一步所示，DUT测试区域104a最好可以包括吸收组件810，例如以显著地降低或者消除反射的射频信号，例如可以位于DUT区域104的所有内表面上，例如顶部、底部、边，以及包括进入门814。
一旦DUT106被放置于DUT测试区域内部并被连接到电源和信号连接134，进入门被关闭，而且系统100启动DUT106，以检查和测试DUT106的所有被测参数和/或模式。
当如图22所示的示例DUT测试区域104a包括门814，DUT测试区域的入口814最好是被设置于相对于内区域104a的任意位置。例如，在一些为执行生产测试340的系统设置100中，入口814可以被设置在DUT区域104a的顶部，其中被测试的DUT106在DUT区域104a的脚底的位置，例如在包括快速电源、输入以及输出信号连接的测试夹具上，例如RJ45连接器。在这样的设置中，一旦DUT106连接并启动，进入门814就被关闭，那么测试就能够开始。
如图3和图22所示，一大部分的与多输入多输出(MIMO)有关的控制、硬件和连接可以最好位于远离DUT区域104的地方，例如在中间区域104b和/或后端控制区域104c内。举例来说，测试天线矩阵108的后端和天线电缆118最好被规划为穿过中间区域，例如通过板侧舱壁114激活室。无线信号的发送和接收是混合的，这是与真实世界的TDM被测设备106的操作一致的，这是为了实施恰当地反映设备106被需要如何操作的近场MIMO测试340。MIMO测试的测试结构和方法的设计是可以扩展适用到不同的系统实施例100中，甚至可能被要求做生产测试的小形状因数中。
因此，增强近场MIMO无线测试系统100被设置为既实施上行链路测试也实施下行链路测试，以模拟不同距离上的多通路操作，针对于多个模式和/或步骤，例如确定被测设备106的作为通道损耗(以dB为单位)的函数的吞吐量(以megabits每秒为单位)。
在一些系统实施例100中，例如为了产品开发，测试340可以在广泛的上行链路和/或下行链路通道损耗402、602下被实施，这样所有的曲线都指向吞吐量404、604归为0的点。在另一些实施例100中，例如为了产品质量控制，测试340可以在特定的范围内实施，例如为了确定性能在一部分范围内符合所期望的及格标准。此类测试可以不要求测试远的范围，即，所有的曲线都指向吞吐量404、604归为0的点，因为此类测试会花费过多的时间并不能够得出对于生产环境而言有用的信息。
一些增强MIMO无线测试系统100于此被描述以进行对MIMO设备的近场测试，应当了解许多结构和方法可以优先被用来进行组件的远场测试，例如为了测试天线。举例来说，增强无线测试系统100可以最好被设置为提供远场测量，例如为了被动天线测试。此类系统100最好提供二维图、模拟性能和/或正视图，例如从一个或多个天线处得到频谱效率。
虽然本发明引用最佳实施例在此被描述，本领域技术人员会注意到其他的应用在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以被用来替代这里已经被描述的应用。相应地，本发明应当制备以下包括的的权利要求限制。

Claims (20)

1.一种测试系统，用于测试多输入多输出(MIMO)设备，包括：
测试室，具有内部区域定义于其中，用来安装待测试MIMO设备，所述测试室包括至少一个电源连接器和至少一个信号连接器用于所述MIMO设备；
位于所述测试室中的天线矩阵，其中所述天线矩阵包括多个测试天线，其中每一个所述测试天线对应所述MIMO中的信道；和
与所述天线矩阵连接的衰减模块，其中所述衰减模型包括具有至少一个处理器的控制器和多个信号处理通道，其中每一个所述测试天线对应所述MIMO中的一个信道，其中每一个所述信号处理通道包括：
可编程衰减器，和
至少一个巴特勒矩阵，
其中所述控制器被设置为可通过操作每一个所述可编程衰减器来控制所述对应信号处理通道的衰减，并且控制每一个所述巴特勒矩阵以可控地合并信号；
其中多个信号处理通道可操控去仿真位于所述MIMO设备和所述测试天线之间的一个或多个距离。
2.如权利要求1所述的测试系统，其中所述衰减模块可切换于多个频率模式。
3.如权利要求1所述的测试系统，其中所述可切换的频率模式包括2.4千兆赫或5.0千兆赫中的任一种操作模式。
4.如权利要求1所述的测试系统，其中所述衰减模块被设置来同时操作于多个频率模式。
5.如权利要求1所述的测试系统，进一步包括：
信号源；和
与信号源相连的校准模块；
其中所述信号源被设置为在需要的频率上产生校准信号；和
其中所述校准模块被设置将所述校准信号输送进所述天线矩阵，其中所述系统被设置为通过所述天线矩阵来测量接收的信号。
6.如权利要求5所述的测试系统，进一步包括：
至少一个功率计；
其中一个信号通过所述天线矩阵被接收，且所述校准信号通过至少一个功率计被测量。
7.如权利要求1所述的测试系统，进一步包括：
具有一个或多个已知性能参数的参考MIMO设备。
8.如权利要求7所述的测试系统，其中所述系统被设置为比较所述被测设备(DUT)和所述参考MIMO设备之间的性能。
9.如权利要求7所述的测试系统，其中所述系统被设置为从所述参考MIMO设备发送信号至所述被测设备(DUT)。
10.如权利要求1所述的测试系统，其中所述测试室进一步包括一个吸收信号的机制。
11.一种方法，包括以下步骤：
在测试室里启动一个无线多输入多输出设备；
从每一个设备天线发送一个上行链路的信号；
在所述测试室中每一个测试天线处接收一个合并的信号，其中每一个测试天线进一步包括一个关联的天线通道；
于对应的可编程衰减器内，使每一个所述天线通道衰减；和
在巴特勒矩阵组件里处理每一个所述衰减的信号，其中所述处理包括合并所述信号以模拟所述设备天线和所述测试天线间的距离。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
确定在程控距离内的所述MIMO设备的吞吐量是否在可接受的程度内；和
提供指示DUT是否符合可接受程度或未达到可接受程度的输出。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
确定所述MIMO设备在一个或多个仿真的距离时的吞吐量，其为通道损耗之函数。
14.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
控制所述衰减信号的频率。
15.如权利要求11所述的方法，进一步包括：
提供校准信号；
从频率源传送所述校准信号；
接收所述传送的校准信号；
测量所述信号源处的所述校准信号和参考天线处接收到的所述校准信号；和
通过所述测量到的校准信号和所述接收到的校准信号来计算通道损耗。
16.一种方法，包括以下步骤：
在测试室里启动无线多输入多输出设备；
提供多通道信号；
可操控地通过多个信号通道处理所述信号，其中所述处理过的信号被衰弱以仿真测试天线的矩阵和所述无线MIMO设备之间的距离；
从所述测试室中多个测试天线处传送所述处理过的信号；
在所述设备中的每个所述MIMO天线处接收合并的下行链路信号；
在所述MIMO设备里处理所述接收到的下行链路信号；
从所述设备输出一个或多个的所述处理过的接收到的下行链路信号；
分析输出的所述处理过的下行链路信号；和
提供反应DUT下行链路性能的输出。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：
确定在程控距离内的所述MIMO设备下行链路的性能是否在可接受的程度内；
提供指示DUT是否符合下行链路性能的可接受程度或未达到其可接受程度的输出。
18.如权利要求16所述的方法，进一步包括：
确定所述MIMO设备在一个或多个仿真的距离时的吞吐量，其为通道损耗之函数。
19.如权利要求16所述的方法，进一步包括：
控制所述衰减信号的频率。
20.如权利要求16所述的方法，进一步包括：
提供校准信号；
从所述MIMO设备处传送所述校准信号；
接收所述传送的校准信号；
比较所述校准信号和所述接收到的校准信号；和
基于比较以调整一个或多个所述的天线通道。
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