CN105182370A - 一种北斗设备的模组间电磁干扰测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种北斗设备的模组间电磁干扰测试方法。北斗模组作为干扰源时，测试被测模组在各个信道上所受电磁干扰的强弱，北斗模组作为被干扰模组时，测试北斗模组受干扰源各个信道的电磁干扰的强弱。在干扰测试时用错误概率或定位失败概率取代总全向灵敏度测试以减小测试时间，并测量得到受扰程度最大的情况下的总全向灵敏度结果，用于反映北斗设备多模并发状态下的电磁干扰程度。本发明解决了含北斗导航定位功能的终端设备，无线模组和北斗模组之间的干扰测试方法尚无标准可参考的问题。
Description
技术领域
目前无线模组间的干扰测试已有标准测试方法可以依据，但是对于含北斗导航定位功能的终端设备，无线模组和北斗模组之间的干扰测试方法尚无标准可参考。本发明即是提供一种北斗设备的模组间电磁干扰测试系统和测试方法。
背景技术
随着北斗导航定位在终端设备中的推广，无线模组和北斗模组在终端中同时工作时会产生干扰，包括邻信道的干扰和频带谐波的干扰，此时干扰的大小会影响北斗模组的性能，如果干扰程度较大，可能会导致北斗模组的接收灵敏度急剧恶化，严重影响用户使用体验。同时，北斗模组的RDSS短报文发射功能会对无线模组产生干扰，影响无线模组的接收性能。
目前，对于终端设备中的无线模组之间的干扰测试可以依据通信行业标准《多模移动终端电磁干扰技术要求和测试方法》、《LTE终端电磁干扰技术要求和测试方法》等，评估干扰模组对被干扰模组的空间性能的影响。空间性能测试是利用全电波暗室来测试设备的三维空间性能，并且通过对自由空间、人头、人手等不同状态的测试，模拟人的操作对空间性能的影响，因此，模组间干扰测试通常基于空间性能测试来评估。
现有的通信行业测试标准仅规定了终端设备中的无线模组之间的干扰测试方法，不涉及带北斗导航定位功能的终端设备的北斗模组与无线模组的干扰测试。
对于传统的蜂窝网络空间性能测试，采用总全向灵敏度(TotalIsotropicSensitivity,TIS)衡量终端的空间接收灵敏度，反映终端的下行接收能力。TIS可以表征终端接收性能，但进行干扰测试时需要对多个信道进行测试，如果对每个信道分别测试其TIS，测试时间成本太大。
发明内容
针对当前缺乏北斗导航定位功能的终端设备的北斗模组与无线模组的干扰测试方法和标准的现状，本发明的目的是提供一种北斗设备的模组间电磁干扰测试系统和测试方法。
本发明的目的是这样实现的：一种北斗设备的模组间电磁干扰测试系统,包括用于模拟自由空间环境的全电波暗室，其特征在于:在全电波暗室内安装一转台，转台上安放被测用户机，同时，在全电波暗室内安装有测量天线和两组通信天线，一组通信天线用于收发北斗卫星信号，另一组通信天线用于收发干扰模组的信号；
北斗卫星综测仪联接用于收发北斗卫星信号一组通信天线，模拟产生北斗卫星导航信号，仿真卫星运行轨道、大气时延误差以及用户运动轨迹，在实验室条件下构建导航接收终端仿真工作环境；
干扰源联接用于收发干扰模组信号的通信天线，用于产生干扰信号；
转台控制器联接转台，用于控制转台转动，测试被测用户机在不同角度上的性能指标；
综合测试终端联接北斗卫星综测仪、干扰源、转台控制器和测试天线，用于控制上述测试仪表和被测用户机，分析测试结果。
本发明一种北斗设备的模组间电磁干扰测试方法，其特征在于:测试系统包括用于模拟自由空间环境的全电波暗室，在全电波暗室内安装一转台，转台上安放被测用户机，同时，在全电波暗室内安装有测量天线和两组通信天线，一组通信天线用于收发北斗卫星信号，另一组通信天线用于收发干扰模组的信号；
北斗卫星综测仪联接用于收发北斗卫星信号一组通信天线，模拟产生北斗卫星导航信号，仿真卫星运行轨道、大气时延误差以及用户运动轨迹，在实验室条件下构建导航接收终端仿真工作环境；
干扰源联接用于收发干扰模组信号的通信天线，用于产生干扰信号；
转台控制器联接转台，用于控制转台转动，测试被测用户机在不同角度上的性能指标；
综合测试终端联接北斗卫星综测仪、干扰源、转台控制器和测试天线，用于控制上述测试仪表和被测用户机，分析测试结果；
测试方法为：使用空间单点错误概率和/或定位失败概率的测试手段来对被测频段进行干扰测试；首先测量被测模组在单发状态的TIS，定位其天线接收灵敏度最强的空间方位和极化；然后在该空间方位和极化上，通过设置合适的下行发射功率，测试被测模组在多模并发工作状态下的错误概率和/或定位失败概率，找到其接收性能最差的情况；最后测试被测模组在多模并发状态最差情况下的TIS性能；通过对比多模并发状态最差情况下的TIS与其在单发状态下的TIS测试结果，评估被测模组受其它模组电磁干扰的程度；
所述的设置合适的下行发射功率的方法是：将每个被测频点上下行功率确定为该频点的参考信道在最优空间灵敏度方向上的单点灵敏度对应的下行功率与一个回退因子之和；如果最优单点灵敏度小于单待场景下的TIS限值，则回退因子等于TIS限值与参考信道最优单点灵敏度之差；否则，回退因子等于零。
本发明具有如下有益效果：解决了含北斗导航定位功能的终端设备，无线模组和北斗模组之间的干扰测试方法尚无标准可参考的问题。提出了一种北斗设备的模组间电磁干扰测试方法。北斗模组作为干扰源时，测试被测模组在各个信道上所受电磁干扰的强弱，北斗模组作为被干扰模组时，测试北斗模组受干扰源各个信道的电磁干扰的强弱。在干扰测试时用错误概率或定位失败概率取代总全向灵敏度测试以减小测试时间，并测量得到受扰程度最大的情况下的总全向灵敏度结果，用于反映北斗设备多模并发状态下的电磁干扰程度。
附图说明
图1干扰测试系统示意图
图2前向链路功率调整示意图
具体实施方式
北斗设备的模组间电磁干扰测试可以借助全电波暗室进行测试，测试系统如图1所示。其中主要包括综合测试终端、测量天线、两组通信天线、北斗卫星综测仪(北斗卫星信号源)、干扰源(可采用移动网络模拟器等)、转台控制器及全电波暗室等。综合测试终端用于控制测试仪表和被测用户机，分析测试结果等，通信天线一个用于收发北斗信号，一个用于收发干扰模组的信号，北斗卫星信号源用于模拟产生北斗卫星导航信号，仿真卫星运行轨道、大气时延误差以及用户运动轨迹，在实验室条件下构建导航接收终端仿真工作环境，干扰源用于产生干扰信号，比如移动网络模拟器用于模拟蜂窝网络基站信号，转台控制器控制转台转动，测试被测用户机在不同角度上的性能指标，全电波暗室用于模拟自由空间环境。
空间性能测试一般用TIS表征接收性能，但测试时需要对被测频段内多个信道进行测试，如果对每个信道分别测试其TIS，测试时间成本太大。空间单点错误概率测试可以反映被测频段各个频点受扰程度的大小，并且大大减小测试时间，因此，本发明所提出的方法使用空间单点错误概率和定位失败概率的测试手段来对被测频段进行干扰测试。
使用空间单点错误概率和定位失败概率测试时，需要在终端最优灵敏度空间方位和极化上，在给定下行发射功率下进行测试，必须确定一个下行发射功率。下行发射功率过高可能导致信道错误概率测试结果全为0％，而过低则可能导致测试结果全为100％，都无法从各个信道中找出性能最恶劣的信道，因此必须要选取一个合适的下行功率。经过大量的测试实验，本发明所提出的测试方法将每个被测频点上下行功率确定为该频点的参考信道在最优空间灵敏度方向上的单点灵敏度对应的下行功率与一个回退因子之和。如果最优单点灵敏度小于单待场景下的TIS限值，则回退因子等于TIS限值与参考信道最优单点灵敏度之差；否则，回退因子等于零。
进行电磁干扰测试时，可以首先测量被测模组在单发状态的TIS，定位其天线接收灵敏度最强的空间方位和极化；然后在该空间方位和极化上，根据前述提出的方法设置合适的下行发射功率，测试被测模组在多模并发工作状态下的错误概率或定位失败概率，找到其接收性能最差的情况；最后测试被测模组在多模并发状态最差情况下的TIS性能。通过对比多模并发状态最差情况下的TIS与其在单发状态下的TIS测试结果，可以估计被测模组受其它模组电磁干扰的程度。具体步骤如下。
如果设北斗模组为被干扰模组，用模组A代称北斗模组，模组B代称其他无线模组。按以下顺序进行测试：
1)测试模组A在当前测试频点上的总全向接收灵敏度，测试过程中，模组B处于空闲模式下；
2)测试完毕后，记录模组A的最佳灵敏度点的位置和极化；
3)定义模组A信号源的下行前向功率BS_DL_PwrA
BS_DL_PwrA(dBm)＝EISPeak(dBm)+ΔRef-TIS(dB)
其中，EISPeak为模组A最佳灵敏度点所对应的信号源下行前向功率，ΔRef-TIS分别为模组A总全向接收灵敏度最大值限值减去模组A的TIS测量结果，如果不满足最大值限值要求则ΔRef-TIS为零；
4)按照模组B相应的产品族空间射频辐射功率和接收机性能测试方法标准要求，建立模组B的连接，并使模组B在低信道上以最大功率发射；
5)设置被测的位置和测量天线极化，使之与步骤2)记录的结果相同，测试模组A在这个状态下的定位误差，如果定位误差超出设定范围，如100m，则判断定位失败，多次定位后记录定位失败概率；
6)建立模组B在中信道以及高信道上的连接，重复步骤4)～5)；
7)将步骤4)～6)中使模组A定位失败概率结果最大情况下的模组B的信道选为干扰最大信道(对于模组A不区分信道)；若定位失败概率测量结果均为零，则选定模组B的中信道为最差信道；在干扰最大信道下，保持模组B的连接，并使其以最大功率发射，测量模组A的总全向接收灵敏度，记录其结果；
8)用步骤7)中干扰最大的情况下模组A的总全向接收灵敏度测量结果与模组A在无干扰状态下的TIS之差来评估干扰的影响。
如果设北斗模组为干扰模组，模组B代称北斗模组，模组A代称其他无线模组。按以下顺序进行测试：
1)测试模组A在被测频段低、中、高信道上的总全向接收灵敏度，测试过程中，模组B处于空闲模式下；
2)测试完毕后，记录模组A在低、中、高信道区间的的最佳灵敏度点的位置和极化；
3)模组A每个频点从低、中、高信道中选择一个最近的信道作为参考信道，参考信道选择方法如图2所示，然后依据参考信道的TIS测试结果确定基站下行功率。定义模组A信号源的下行前向功率BS_DL_PwrA
BS_DL_PwrA(dBm)＝EISPeak(dBm)+ΔRef-TIS(dB)
其中，EISPeak为模组A最佳灵敏度点所对应的信号源下行前向功率，ΔRef-TIS分别为模组A总全向接收灵敏度最大值限值减去模组A的TIS测量结果，如果不满足最大值限值要求则ΔRef-TIS为零；
4)按照模组B相应的产品族空间射频辐射功率和接收机性能测试方法标准要求，建立模组B的连接，并使模组B在工作频率上以最大功率发射。
5)设置被测的位置和测量天线极化，使之与步骤2)记录的结果相同，测试模组A在各个信道上的下行错误概率；
6)将步骤4)～5)中使模组A错误概率结果最大情况下的信道选为干扰最大信道；若错误概率测量结果均为零，则选定模组A的中信道为最差信道；在干扰最大信道下，保持模组B的连接，并使其以最大功率发射，测量模组A的总全向接收灵敏度，记录其结果；
7)用步骤6)中干扰最大的情况下模组A的总全向接收灵敏度测量结果与模组A在无干扰状态下的TIS之差来评估干扰的影响。
通过上述步骤，不仅得到了被测模组在各个信道上所受电磁干扰的强弱，并测试得到了受扰程度最大的情况下的TIS结果，可以用于反映北斗设备多模并发状态下的电磁干扰程度。
本发明北斗设备的模组间电磁干扰测试方法的创新关键要点有：
测试系统的设计。本发明设计了一个北斗设备的电磁干扰测试系统，用以反映北斗设备多模并发状态下的电磁干扰情况。
基站下行功率的确定方法。基站下行功率确定为该频点的参考信道在最优空间灵敏度方向上的单点灵敏度所对应的下行功率与一个回退因子之和。若最优单点灵敏度优于单待场景下的TIS限值，则回退因子等于TIS限值与参考信道最优单点灵敏度之差；否则，回退因子等于零。
用错误概率或定位失败概率取代TIS以减小测试时间。进行干扰测试时，如对每个信道分别测试TIS，时间成本太大，因此我们通过错误概率或定位失败概率测试来间接反映接收性能的优劣。
Claims (5)
1.一种北斗设备的模组间电磁干扰测试系统,包括用于模拟自由空间环境的全电波暗室，其特征在于:在全电波暗室内安装一转台，转台上安放被测用户机，同时，在全电波暗室内安装有测量天线和两组通信天线，一组通信天线用于收发北斗卫星信号，另一组通信天线用于收发干扰模组的信号；
北斗卫星综测仪联接用于收发北斗卫星信号一组通信天线，模拟产生北斗卫星导航信号，仿真卫星运行轨道、大气时延误差以及用户运动轨迹，在实验室条件下构建导航接收终端仿真工作环境；
干扰源联接用于收发干扰模组信号的通信天线，用于产生干扰信号；
转台控制器联接转台，用于控制转台转动，测试被测用户机在不同角度上的性能指标；
综合测试终端联接北斗卫星综测仪、干扰源、转台控制器和测试天线，用于控制上述测试仪表和被测用户机，分析测试结果。
2.根据权利要求1所述的北斗设备的模组间电磁干扰测试系统，其特征在于：所述的干扰源为移动网络模拟器。
3.一种北斗设备的模组间电磁干扰测试方法，其特征在于:测试系统包括用于模拟自由空间环境的全电波暗室，在全电波暗室内安装一转台，转台上安放被测用户机，同时，在全电波暗室内安装有测量天线和两组通信天线，一组通信天线用于收发北斗卫星信号，另一组通信天线用于收发干扰模组的信号；
北斗卫星综测仪联接用于收发北斗卫星信号一组通信天线，模拟产生北斗卫星导航信号，仿真卫星运行轨道、大气时延误差以及用户运动轨迹，在实验室条件下构建导航接收终端仿真工作环境；
干扰源联接用于收发干扰模组信号的通信天线，用于产生干扰信号；
转台控制器联接转台，用于控制转台转动，测试被测用户机在不同角度上的性能指标；
综合测试终端联接北斗卫星综测仪、干扰源、转台控制器和测试天线，用于控制上述测试仪表和被测用户机，分析测试结果；
测试方法为：使用空间单点错误概率和/或定位失败概率的测试手段来对被测频段进行干扰测试；首先测量被测模组在单发状态的TIS，定位其天线接收灵敏度最强的空间方位和极化；然后在该空间方位和极化上，通过设置合适的下行发射功率，测试被测模组在多模并发工作状态下的错误概率和/或定位失败概率，找到其接收性能最差的情况；最后测试被测模组在多模并发状态最差情况下的TIS性能；通过对比多模并发状态最差情况下的TIS与其在单发状态下的TIS测试结果，评估被测模组受其它模组电磁干扰的程度；
所述的设置合适的下行发射功率的方法是：将每个被测频点上下行功率确定为该频点的参考信道在最优空间灵敏度方向上的单点灵敏度对应的下行功率与一个回退因子之和；如果最优单点灵敏度小于单待场景下的TIS限值，则回退因子等于TIS限值与参考信道最优单点灵敏度之差；否则，回退因子等于零。
4.根据权利要求3所述的北斗设备的模组间电磁干扰测试方法，其特征在于:具体测试步骤如下：
第一步，设北斗模组为被干扰模组，用模组A代称北斗模组，模组B代称其他无线模组，按以下顺序进行测试：
1)测试模组A在当前测试频点上的总全向接收灵敏度，测试过程中，模组B处于空闲模式下；
2)测试完毕后，记录模组A的最佳灵敏度点的位置和极化；
3)定义模组A信号源的下行前向功率BS_DL_PwrA
BS_DL_PwrA(dBm)＝EISPeak(dBm)+△Ref-TIS(dB)
其中，EISPeak为模组A最佳灵敏度点所对应的信号源下行前向功率，△Ref-TIS分别为模组A总全向接收灵敏度最大值限值减去模组A的TIS测量结果，如果不满足最大值限值要求则△Ref-TIS为零；
4)按照模组B相应的产品族空间射频辐射功率和接收机性能测试方法标准要求，建立模组B的连接，并使模组B在低信道上以最大功率发射；
5)设置被测的位置和测量天线极化，使之与步骤2)记录的结果相同，测试模组A在这个状态下的定位误差，如果定位误差超出设定范围，则判断定位失败，多次定位后记录定位失败概率；
6)建立模组B在中信道以及高信道上的连接，重复步骤4)～5)；
7)将步骤4)～6)中使模组A定位失败概率结果最大情况下的模组B的信道选为干扰最大信道，对于模组A不区分信道；若定位失败概率测量结果均为零，则选定模组B的中信道为最差信道；在干扰最大信道下，保持模组B的连接，并使其以最大功率发射，测量模组A的总全向接收灵敏度，记录其结果；
8)用步骤7)中干扰最大的情况下模组A的总全向接收灵敏度测量结果与模组A在无干扰状态下的TIS之差来评估干扰的影响；
第二步，设北斗模组为干扰模组，则模组B代称北斗模组，模组A代称其他无线模组；按以下顺序进行测试：
1)测试模组A在被测频段低、中、高信道上的总全向接收灵敏度，测试过程中，模组B处于空闲模式下；
2)测试完毕后，记录模组A在低、中、高信道区间的的最佳灵敏度点的位置和极化；
3)模组A每个频点从低、中、高信道中选择一个最近的信道作为参考信道，然后依据参考信道的TIS测试结果确定基站下行功率；定义模组A信号源的下行前向功率BS_DL_PwrA
BS_DL_PwrA(dBm)＝EISPeak(dBm)+△Ref-TIS(dB)
其中，EISPeak为模组A最佳灵敏度点所对应的信号源下行前向功率，△Ref-TIS分别为模组A总全向接收灵敏度最大值限值减去模组A的TIS测量结果，如果不满足最大值限值要求则△Ref-TIS为零；
4)按照模组B相应的产品族空间射频辐射功率和接收机性能测试方法标准要求，建立模组B的连接，并使模组B在工作频率上以最大功率发射；
5)设置被测的位置和测量天线极化，使之与步骤2)记录的结果相同，测试模组A在各个信道上的下行错误概率；
6)将步骤4)～5)中使模组A错误概率结果最大情况下的信道选为干扰最大信道；若错误概率测量结果均为零，则选定模组A的中信道为最差信道；在干扰最大信道下，保持模组B的连接，并使其以最大功率发射，测量模组A的总全向接收灵敏度，记录其结果；
7)用步骤6)中干扰最大的情况下模组A的总全向接收灵敏度测量结果与模组A在无干扰状态下的TIS之差来评估干扰的影响；
通过上述步骤，得到被测模组在各个信道上所受电磁干扰的强弱，并测试得到了受扰程度最大的情况下的TIS结果，用于反映北斗设备多模并发状态下的电磁干扰程度。
5.根据权利要求3或4所述的北斗设备的模组间电磁干扰测试方法，其特征在于:所述的干扰源为移动网络模拟器。
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