CN105071873A - 基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统及方法，其中，该方法包括：构造人体模型，其中，所述模型的上肢将待测设备持于所述模型的头部前一定距离处；以待测设备的天线为原点构建球面坐标系，并在球面坐标系中选择测试点；将模型置于全暗波室环境下，使待测设备在数据模式下工作，利用测量天线在球面放置系统中采集测试点处的接收功率，并由此获得待测设备的总功率接收灵敏度。本发明还公开了一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统。通过使用本发明，能够真实反映真人在数据模式下中人体耦合对移动终端的性能影响，具有高的真实性，并且易于使用。

Description

基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统及方法

本申请是对申请号为：200810100249.4，申请日为：2008年05月15日，发明名称为《基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统及方法》的原申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统及方法。

背景技术

近年来，无线终端射频性能测试越来越受到关注。整机接收灵敏度性能的测试可以客观反映无线终端的最终发射性能和接收性能。目前，主要有两种方法对无线终端的接收灵敏度性能进行考察：一种方法是从天线的接收灵敏度性能进行判定，侧重从无线终端天线的增益、效率、方向图等天线的辐射方面考察无线终端的接收灵敏度性能，称为无源测试，另一种方法是在特定微波暗室内，测试无线终端的诸如接收灵敏度等的空间射频性能，称为有源测试。

目前，只有通过FTA(FullTypeApproval)认证测试的无线终端才能上市销售。在FTA测试中，射频性能测试主要进行无线终端在电缆连接模式下的射频性能测试；至于无线终端整机的空间射频性能，在FTA测试中没有明确的规定，但空中接口测试(OTA)测试恰好能够弥补FTA测试在这方面测试的不足。同时，无线终端生产厂家需要对所生产的无线终端的接收灵敏度性能有清楚的了解，并且需要通过各种措施来提高无线终端辐射的发射和接收指标，接收灵敏度性能差的无线终端将给用户的使用带来诸多不便。尤其在使用无线终端进行通话时，由于人体靠近无线终端天线，这将降低无线终端的发射和接收性能，无线终端整机辐射的发射和接收性能都会降低。因此，在无线终端研发过程中，应定量测量人体对无线终端的发射和接收性能的影响，进行优化设计，使得发射和接收性能不能太大地降低，即，减少人体和天线的电磁耦合效应。发射参数包括总辐射功率(TotalRadiatedPower，简称为TRP)，接收参数包括总辐射灵敏度(TotalRadiatedSensitivity，简称为TRS)。

移动终端的TRS反映在整个辐射球面无线终端接收灵敏度指标的情况，其反映了无线终端整机的接收灵敏度情况，与无线终端的传导灵敏度和天线的接收灵敏度性能有关。

公式(1)

这里，有效等方向性灵敏度(简称为EIS)定义了可用的天线输出功率，例如，每个极化都达到了可接收的门限。Ω是描述方向的立体角,f是频率，θ和是正交极化的角度参数。

(2)

其中，N和M是对θ和的多个采样间隔。θ_n和是测量角。

EIS_θ(θ_i,φ_j)为角度为θ_i、φ_j的测试点的等效全向接收功率水平极化分量值，单位为毫瓦。

EIS_θ(θ_i,φ_j)为角度为θ_i、φ_j的测试点的等效全向接收功率垂直极化分量值，单位为毫瓦。

目前采用的空间射频性能中TRP测量的装置和方法都是针对语音模式的，仅涉及自由空间或者人头，在实现本发明的过程中，本申请的发明人发现上述方案至少存在如下问题：没有充分反映数据模式下人手乃至于人体和天线的电磁耦合的影响，因此，采用上述的方案进行测量的结果并不准确。

发明内容

考虑到相关技术中存在的目前的空间射频性能中TRS测量方案没有充分反映数据模式下人手乃至于人体和天线的电磁耦合的影响，因此测试结果不准确的问题而提出本发明。为此，本法明旨在提供一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统及方法，用以解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法。

根据本发明实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法包括：构造人体模型，其中，模型的上肢将待测设备持于模型的头部前一定距离处；以待测设备的天线为原点构建球面坐标系，并在球面坐标系中选择测试点；将模型置于全暗波室环境下，使待测设备在数据模式下工作，利用测量天线在球面放置系统中采集测试点处的接收功率，并由此获得待测设备的总功率接收灵敏度。

优选地，构造模型的处理进一步包括：在模型中填充仿真的人体组织液。

优选地，测量天线为双极化天线。

其中，在每个测试点采集到的接收功率包括水平极化分量和垂直极化分量。

优选地，在采集到水平极化分量和垂直极化分量之后，获得待测设备的功率接收灵敏度的处理具体为：通过公式(1)分别获得每个测试点处的总接收灵敏度，之后对每个测试点处的总接收灵敏度进行归一化：

公式(1)，

其中，TRS为当前测试点处的总接收灵敏度，θ和为测量角，EIS_θ和分别为水平极化分量和垂直极化分量，Ω为当前测试点在球面坐标系中的立体方向角，f为待测设备的当前工作频率；

通过公式(2)获得待测设备的总接收灵敏度：

公式(2)，

其中，TRS为待测设备的总接收灵敏度，N和M为分别对θ和的多个采样间隔，为测量角为θ_i和φ_j的测试点的接收功率的水平极化分量，和为测量角为θ_i和φ_j的测试点的接收功率的垂直极化分量，f为待测设备的当前工作频率。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统。

根据本发明的实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统包括：全电波暗室，用于为无线终端提供测试的环境；人体模型，其中，模型的上肢将待测设备持于模型的头部前一定距离处球面坐标建立和测试模块，用于以待测设备的天线为原点构建球面坐标系，并在球面坐标系中选择测试点；球面放置系统，用于在球面坐标系内控制无线终端与测量天线的角度位置；测量天线，用于在球面放置系统的控制下，采集测试点处在数据模式下无线终端的接收功率；处理单元，用于根据测试点处在数据模式下无线终端的接收功率获得待测设备的功率接收灵敏度。

优选地，模型中填充有仿真的人体组织液。

优选地，测量天线为双极化天线。

优选地，在每个测试点采集到的接收功率包括水平极化分量和垂直极化分量。

通过本发明的上述技术方案，能够真实反映真人在数据模式下中人体耦合对移动终端的性能影响，具有高的真实性，并且易于使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明方法实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法的流程图；

图2是根据本发明方法实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法中所采用的人体模型的示意图；

图3是根据本发明方法实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法在执行测试过程中放置人体模型的示意图；

图4是根据本发明方法实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法的处理实例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明。

方法实施例

根据本发明实施例，提供了一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法。

图1是根据本发明实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102，构造人体模型，其中，模型的上肢将待测设备持于模型的头部前一定距离处，其中，图2示意性地示出了本发明可以采用的人体模型，如图2所示，该模型可以为人体的上半身模型；

步骤S104，以待测设备的天线为原点构建球面坐标系，并在球面坐标系中选择测试点；

步骤S106，将模型置于全暗波室环境下，使待测设备在数据模式下工作，利用测量天线在球面放置系统中采集测试点处的接收功率

，并由此获得待测设备的总功率接收灵敏度。

图3是在球面坐标系中通过改变终端与测量天线的相对角度，使得测量天线在测试电进行采样的示意图。其中，持有终端的模型能够在水平面旋转，天线(probeantenna)能够在垂直于水平面的平面内沿球面移动进行采样，从而得到每个测试点的采样结果。当然，还可以采用其它的旋转和/或移动的方式，这里不再一一列举。

优选地，构造模型的处理进一步包括：在模型中填充仿真的人体组织液。

优选地，测量天线为双极化天线。

其中，在每个测试点采集到的接收功率包括水平极化分量和垂直极化分量。

优选地，在采集到水平极化分量和垂直极化分量之后，获得待测设备的功率接收灵敏度的处理具体为：通过公式(1)分别获得每个测试点处的总接收灵敏度，之后对每个测试点处的总接收灵敏度进行归一化：

公式(1)，

其中，TRS为当前测试点处的总接收灵敏度，θ和为测量角，EIS_θ和分别为水平极化分量和垂直极化分量，Ω为当前测试点在球面坐标系中的立体方向角，f为待测设备的当前工作频率；

通过公式(2)获得待测设备的总接收灵敏度：

公式(2)，

其中，TRS为待测设备的总接收灵敏度，N和M为分别对θ和的多个采样间隔，为测量角为θ_i和φ_j的测试点的接收功率的水平极化分量，和为测量角为θ_i和φ_j的测试点的接收功率的垂直极化分量，f为待测设备的当前工作频率。

如图4所示，在实际应用当中，该方法可以具体包括以下步骤：

步骤S1，在数据模式下人体模型模具设置用户设备的位置，构建测试系统；

步骤S2，以无线终端天线所在位置为中心建立球面坐标系统，并选取测试点；

步骤S3，设置用户设备的无线链路，并使其处于正常工作状态，满足测试条件；

步骤S4，连续发送UP功率控制命令到用户设备，当用户设备直到BER到达使用至少一定目标值，实现约定最大功率，开始发送数据模式；

步骤S5，在设定测试点进行采样测试，分别在水平和垂直方向采集等效全向接收功率水平极化分量EiS_θ(θ_i,φ_j)和等效全向接收功率垂直极化分量EiS_φ(θ_i,φ_j)；

步骤，S6将在各个测试点所测量的数据进行线性平均得到需要的总接收灵敏度TRS。

下面将对上述步骤S1至S6进行详细描述。

步骤S1，根据人体模型模具设置用户设备的位置，构建测试系统。如图2所示，其中对于人体模型要求模拟真人通常用在单手或双手持机状态下进行数据模式。真人模型中包含人头，和手持无线终端单手和躯干上半部分或全部。在上述测试情境中，球面坐标系的原点就转移到了当前的设备位置上，即，在人体模型的胸部附近。人体模型中充盈人体组织液，组织液配方符合标准相关规定，例如可以采用以下配方：水(45.3％)，糖(54.3％)，羟乙基纤维素(0.3％)和防腐剂(0.1％)，以上配比均为重量百分比。并且，人手相对头部距离取一定距离，例如，可以是40cm；此外，人手距离模型胸部也有一定距离，例如，可以是20cm。并且，构造的人体模型的上肢的关节是可以活动的，因此，模型手持的无线终端相对头部和胸部的距离是可以调节的；

步骤S2，以无线终端天线所在位置为中心建立球面坐标系统，并选取测试点，具体地，基于球面测试方法，可以定义两种定位系统：组合轴系统和分布轴系统。其中，组合轴系统是指两个旋转轴相互独立，此时是在Theta轴定位器基础上加装Phi轴定位器，这样，DUT可同时绕两个轴旋转；分布轴系统的两个旋转轴相互结合在一起。此时，测量天线可以围绕Theta轴转动，DUT可以围绕Phi轴转动；

步骤S3，设置用户设备的无线链路，并使其处于正常工作状态，满足测试条件；优选地，在步骤S3中DUT在所支持的频段应该选取DUT所支持的所有频段中的高、中、低三个信道进行建立链路进行测试。对于伸缩天线DUT应在伸展和收缩两种状态进行测试。在TRS测试中，在满足最大间隔条件下对中间信道还要进行相对灵敏度测试。相对灵敏度测试要求找到完整测试信道的最佳接收灵敏度的测量点，调整定位器的位置及测试的极化与最佳接收灵敏度点一致，调节基站模拟器的输出功率大于最佳接收灵敏度一定值如+5dB，测试在此功率条件下DUT在中间信道的灵敏度，中间信道的灵敏度不应超过完整测试信道的误码率/误帧率。

步骤S4，连续发送UP功率控制命令到用户设备，直到用户设备的误码率(BER)到达至少20000bits1.0％±0.2％目标值，达到约定最大功率时，开始发送数据模式；

步骤S5，在设定测试点进行采样测试，分别在水平和垂直方向采集等效全向发射功率水平EiRP_θ(θ_i,φ_j)和等效全向发射功率垂直极化分量EiRP_φ(θ_i,φ_j)。通过控制DUT和测试天线的相对位置，能够在三维空间有效采样和测量每个点的接收灵敏度。之后，通过公式(3)对测量的EIS数据进行归一化：

$\mathrm{\Δ}\stackrel{\‾}{EIS}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{EISstd}}_i-{\mathrm{EISnstd}}_i$ 公式(3)

其中，EISstd_i是标准敏感测量，EISnstd_i是非标准调制的功率测量。n是参考测量点的数目；

步骤S6，将在各个测试点所测量的数据利用公式(1)和(2)，得到移动终端设备或者其他无线通信产品的空间射频性能接收灵敏度指标TRS。

尽管之前以上半身模型为例描述了本发明，但是本发明同样可以采用全身人体模型进行测量。

系统实施例

根据本发明的实施例的基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统包括：全电波暗室，用于为无线终端提供测试的环境；人体模型，其中，模型的上肢将待测设备持于模型的头部前一定距离处球面坐标建立和测试模块，用于以待测设备的天线为原点构建球面坐标系，并在球面坐标系中选择测试点；球面放置系统，用于在球面坐标系内控制无线终端与测量天线的角度位置；测量天线，用于在球面放置系统的控制下，采集测试点处在数据模式下无线终端的接收功率；处理单元，用于根据测试点处在数据模式下无线终端的接收功率获得待测设备的功率接收灵敏度。

优选地，上述人体模型可以为上半身模型或全身模型，并且其中填充有仿真的人体组织液。

在实际应用中，全电波暗室能够充分隔离来自外部环境的电磁干扰，全电波暗室的屏蔽效能在800Hz到4GHz范围内满足EN50147-1标准要求。全电波暗室的静区空间大小需要满足测试要求。

球面坐标系建立和测试模块可用于建立球面坐标系，对于无线通信产品以其为原点建立具有x、y、z轴所定义的球面坐标系。θ角为测试点与z轴正方向的夹角，角为x轴正向与测试点在x、y平面上的投影点的夹角，并在该球面坐标系下选取测试坐标点；

球面放置系统：为了覆盖整个球面，所搭建的测试环境的最终结构由支撑结构和用于放置DUT并相对于测量天线来操控他的测试放置器组成，该系统是可以移动DUT/模型、和/或测量天线以覆盖DUT的整个球面的辐射模型，从而在每个测试点进行采样。

双极化天线：用于获得球面上每一点处电场向量的两个正交分量。此时，在每个测试点采集到的接收功率包括水平极化分量和垂直极化分量。

在上文中所述待测设备(DUT)可以包括单模式终端，单模式包括时分同步码分多址(TD-SCDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(Globlesystemformobilecommunication，GSM)、个人无线接入系统(PHS，也可称为小灵通)、蓝牙(BLUETOOTH)、无线局域网(WirelessLAN)、全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)、射频ID(RFID)和微波接入全球互通(WiMAX)等通信制式或其组合。

综上所述，借助于本发明的技术方案，能够真实反映真人在数据模式下中人体耦合对移动终端的性能影响，具有高的真实性，并且易于使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试方法，其特征在于，包括：

构造人体模型，其中，所述模型的上肢将待测设备持于所述模型的头部前一定距离处；

以所述待测设备的天线为原点构建球面坐标系，并在所述球面坐标系中选择测试点；

将所述模型置于全暗波室环境下，使所述待测设备在数据模式下工作，利用测量天线在所述球面放置系统中采集所述测试点处的接收功率，并由此获得所述待测设备的总功率接收灵敏度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构造所述模型的处理进一步包括：

在所述模型中填充仿真的人体组织液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量天线为双极化天线。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述测试点采集到的接收功率包括水平极化分量和垂直极化分量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在采集到所述水平极化分量和所述垂直极化分量之后，获得所述待测设备的功率接收灵敏度的处理具体为：

通过公式(1)分别获得所述每个测试点处的总接收灵敏度，之后对所述每个测试点处的总接收灵敏度进行归一化：

公式(1)，

其中，TRS为当前测试点处的总接收灵敏度，θ和为测量角，EIS_θ和分别为水平极化分量和垂直极化分量，Ω为所述当前测试点在球面坐标系中的立体方向角，f为所述待测设备的当前工作频率；

通过公式(2)获得所述待测设备的总接收灵敏度：

公式(2)，

其中，TRS为所述待测设备的总接收灵敏度，N和M为分别对θ和的多个采样间隔，为测量角为θ_i和φ_j的测试点的接收功率的水平极化分量，和为测量角为θ_i和φ_j的测试点的接收功率的垂直极化分量，f为所述待测设备的当前工作频率。

6.一种基于数据模式的无线终端接收灵敏度性能测试系统，其特征在于，包括：

全电波暗室，用于为所述无线终端提供测试的环境；

人体模型，其中，所述模型的上肢将待测设备持于所述模型的头部前一定距离处；

球面坐标建立和测试模块，用于以所述待测设备的天线为原点构建球面坐标系，并在所述球面坐标系中选择测试点；

球面放置系统，用于在所述球面坐标系内控制所述无线终端与测量天线的角度位置；

所述测量天线，用于在所述球面放置系统的控制下，采集所述测试点处在数据模式下所述无线终端的接收功率；

处理单元，用于根据所述测试点处在数据模式下所述无线终端的接收功率获得所述待测设备的功率接收灵敏度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模型中填充有仿真的人体组织液。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述测量天线为双极化天线。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述测试点采集到的接收功率包括水平极化分量和垂直极化分量。