CN106034308B - 用于测试多用户多入多出系统的系统和方法 - Google Patents

Abstract

在此公开用于测试多用户多入多出系统的系统和方法。用于测试待测试设备的测试系统包括：信号处理器，其配置为生成多个独立信号并且将第一衰落信道特征应用于所述独立信号中的每一个以生成多个第一衰落测试信号；测试系统接口，其配置为：将所述多个第一衰落测试信号提供给所述待测试设备(DUT)的一个或多个信号输入接口；第二信号处理器，其配置为将第二衰落信道特征应用于所述DUT的多个输出信号以生成多个第二衰落测试信号，其中，根据第一衰落信道特征推导出第二衰落信道特征；一个或多个测试仪器，其配置为根据所述多个第二衰落测试信号测量所述DUT的至少一个性能特征。

Description

用于测试多用户多入多出系统的系统和方法

技术领域

本公开涉及用于测试多用户多入多出系统的系统和方法。

背景技术

通信需求，尤其是无线通信需求，持续增长。正在开发通常称为“5G通信系统”的下一代无线通信系统以满足这些需求。5G通信系统要采用的一种重要技术涉及使用具有大量输入和输出的基站(有时称为大型MIMO系统)以服务于大量通信用户。大型MIMO使用大量额外的天线和时分双工操作以同时服务于多个有源用户终端。额外天线将能量集中到比以往更小的空间区域中以带来吞吐量和辐射能量效率方面的巨大改进。这些大型MIMO系统可能具有几百个发送(Tx)和接收(Rx)信道以及对应的RF天线。

在普通通信系统和设备中，类似于其它电子设备，需要测试，并且在一些情况下，需要校准。然而，在包括大量输入和输出的多用户大型MIMO通信系统或终端的情况下，测试和校准可能提出挑战。例如，系统性能估计取决于无线信道特性，其在相同的时间对于不同的用户以及不同的输入和输出可能是不同的。因此需要用于测试多用户大型MIMO性能的正确解决方案。

因此，期望提供更方便并且更可靠的方法和系统以测试并且校准多用户多入/多出通信系统或设备的性能。

发明内容

在一个方面中，提供一种用于测试多入多出(MIMO)待测试设备(DUT)的方法。所述方法包括：生成多个独立上行链路信号；将对应上行链路衰落信道特征应用于所述独立上行链路信号中的每一个，以生成多个衰落独立上行链路信号；响应于至少一个控制信号有选择地将所述多个衰落独立上行链路信号连接到多个RF端口，所述多个RF端口被配置为将RF信号发送到MIMO DUT的多个输入中的至少一个；在所述多个RF端口处从所述MIMO DUT接收多个下行链路信号；将下行链路衰落信道特征应用于所述下行链路信号中的至少一个，以据此产生至少一个衰落下行链路信号；以及据所述至少一个衰落下行链路信号测量所述MIMO DUT的至少一个性能特征。

在一些实施例中，所述方法还包括：将不同的上行链路衰落信道特征应用于所述独立上行链路信号中的每一个，以生成多个衰落独立上行链路信号。

在一些实施例中，所述方法还包括：经由对应多个RF缆线将所述多个衰落独立上行链路信号从所述多个RF端口供应给多个探针天线；以及以无线方式将所述多个衰落独立上行链路信号从所述探针天线发送到所述MIMO DUT。

在一些实施例中，所述方法还包括：将所述多个衰落独立上行链路信号中的第一个供应给所述多个探针天线中的第一组，并且将所述多个衰落独立上行链路信号中的第二个供应给所述多个探针天线中的第二组，其中，所述第一组中所包括的所述探针天线中的至少一个未包括在所述第二组中。

在一些实施例中，所述MIMO DUT部署在消声腔室内，所述方法还包括：在所述消声腔室内以无线方式将所述多个衰落独立上行链路信号从所述探针天线发送到所述MIMODUT。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述探针天线处接收在所述消声腔室内从MIMO DUT以无线方式发送的所述多个下行链路信号；以及经由所述对应多个RF缆线将所述多个下行链路信号从所述多个探针天线供应给所述多个RF端口。

在一些实施例中，应用于所述下行链路信号中的至少一个的所述下行链路衰落信道特征与应用于所述独立上行链路信号中的对应一个的所述上行链路衰落信道特征相同。

在一些实施例中，所述方法还包括：从所述下行链路信号中的至少一个提取数据；以及响应于所提取的数据而调整所述多个独立上行链路信号中的对应一个的至少一个特征。

在一些实施例中，所述多个独立上行链路信号中的对应一个的所述至少一个特征包括用于生成所述多个独立上行链路信号中的对应一个的调制类型。

在一些实施例中，测量所述MIMO DUT的至少一个性能特征包括：对于所述下行链路信号中的至少一个测量以下项中的至少一个：信干噪比(SINR)、信噪比、比特出错率(BER)、块出错率(BLER)、数据吞吐量和分组出错率。

在一些实施例中，所述多个独立上行链路信号是基带信号，并且其中，将对应上行链路衰落信道特征应用于所述独立上行链路信号中的每一个以生成多个衰落独立上行链路信号包括：将所述多个基带独立上行链路信号转换为多个独立RF上行链路信号；以及将所述对应上行链路衰落信道特征应用于所述多个独立RF上行链路信号中的每一个，以生成多个衰落独立上行链路信号。

在另一方面中，提供一种用于测试多入多出(MIMO)待测试设备(DUT)的测试系统。所述测试系统包括：一个或多个信号处理器，其配置为生成多个衰落独立上行链路信号；开关网络，其包括：多个第一端口，其连接到所述一个或多个信号处理器并且配置为接收所述多个衰落独立上行链路信号，至少一个开关，以及多个第二端口，其配置为将RF上行链路信号发送到所述MIMO DUT，以及至少一个控制输入，其配置为接收至少一个控制信号，以用于控制所述至少一个开关有选择地向所述第二端口供应在所述多个第一端口处所接收到的所述多个衰落独立上行链路信号，其中，所述开关网络进一步被配置为在所述多个第二端口处经由所述多个探针天线从所述MIMO DUT接收多个下行链路信号，并且响应于至少一个控制信号有选择地将所述下行链路信号提供给所述第一端口，并且其中，所述一个或多个信号处理器进一步配置为将对应下行链路衰落信道特征应用于所述下行链路信号中的至少一个，以据此产生至少一个衰落下行链路信号，并且根据所述至少一个衰落下行链路信号测量所述MIMO DUT的至少一个性能特征。

在MIMO DUT具有多个天线的一些实施例中，所述测试系统还包括多个探针天线，所述多个探针天线布置为将RF上行链路信号发送到所述MIMO DUT的所述多个天线中的至少一个。

在这些实施例的一些版本中，所述多个探针天线布置为在消声腔室内将所述RF信号发送到所述MIMO DUT的所述多个天线。

在一些实施例中，所述一个或多个信号处理器包括：多用户信号仿真器，其配置为生成多个独立基带上行链路信号；以及信道仿真器，其配置为将所述独立基带上行链路信号转换为独立RF上行链路信号，并且将对应上行链路衰落信道特征应用于所述独立RF上行链路信号中的每一个，以生成所述多个衰落独立上行链路信号。

在一些实施例中，所述一个或多个信号处理器包括：多用户信号仿真器，其配置为生成多个独立基带上行链路信号；以及信道仿真器，其配置为将对应上行链路衰落信道特征应用于独立基带上行链路信号，以生成所述多个衰落独立基带上行链路信号，并且将所述衰落独立基带上行链路信号转换为RF频率，以产生所述多个衰落独立上行链路信号。

在一些实施例中，所述一个或多个信号处理器包括：多用户信号仿真器，其配置为生成多个独立基带上行链路信号，其中，所述多用户信号仿真器包括：信号生成器，其配置为生成多个独立基带上行链路信号；信号接收机，其配置为接收所述至少一个衰落下行链路信号；以及性能测量子系统，其配置为据所述至少一个衰落下行链路信号测量所述MIMODUT的至少一个性能特征。

在一些实施例中，所述多用户信号仿真器还包括：侦听信号生成器，其配置为生成待发送到所述MIMO DUT的侦听信号，所述侦听信号可由所述MIMO DUT用于确定用于所述衰落独立上行链路信号中的至少一个的上行链路衰落信道特征。

在一些实施例中，所述测试系统还包括：控制器，包括：处理器；以及存储器，其存储指令，以用于使得所述处理器控制所述一个或多个信号处理器的至少一个操作参数以及所述开关网络的至少一个操作参数。

在一些实施例中，所述控制器还包括：图形用户接口，其配置为：从用户接收用户输入，并且响应于所述用户输入而控制所述一个或多个信号处理器的所述至少一个操作参数以及所述开关网络的所述至少一个操作参数。

在MIMO DUT具有多个RF输入/输出端子的一些实施例中，所述测试系统还包括RF耦合网络，其连接到所述开关网络的所述第一端口和第二端口，并且还配置为连接到所述MIMO DUT的RF输入/输出端子，其中所述RF耦合网络配置为将来自开关网络的多个上行链路信号耦合到MIMO DUT的RF输入/输出端子，并且还配置为将来自MIMO DUT的多个下行链路信号耦合到所述开关网络。

在这些实施例的一些变型中，所述RF耦合网络包括：RF耦合器子系统，其包括多个RF耦合器，用于将上行链路信号和下行链路信号彼此隔离；RF组合器/分割器与相移网络，其具有多个RF组合器/分割器与相移元件，用于将所选择的相移应用于上行链路信号和下行链路信号。

附图说明

当结合附图阅读时，示例实施例根据以下具体实施方式得到最佳地理解。实际上，为了讨论的清楚性，尺寸可以任意增加或减少。只要适用和可行，相同附图标记就指代相同要素。

图1示出用于测试多用户多入多出(MIMO)通信系统或待测试设备(DUT)的测试系统的示例实施例。

图2是可以在图1的测试系统中包括的多用户仿真器的示例实施例的功能框图。

图3是可以在图1的测试系统中包括的信道仿真器的示例实施例的功能框图。

图4是可以在图1的测试系统中包括的控制和分析子系统的示例实施例的功能框图。

图5图示用于测试多用户多入多出(MIMO)通信系统或待测试设备(DUT)的测试系统的另一示例实施例。

图6图示图5中的测试系统中可以包括的RF分割器相移网络的示例实施例。

图7是测试MIMO通信系统或DUT的方法的示例实施例的流程图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，为了解释而非限制的目的，阐述公开具体细节的示例实施例以提供对于根据本教导的实施例的透彻理解。然而，对于已经受益于本公开的本领域技术人员明显的是，根据本教导的脱离在此所公开的具体细节的另一些实施例仍然在所附权利要求的范围内。此外，可以省略公知装置和方法的描述，以便不会使示例实施例的描述模糊。这些方法和装置显然在本教导的范围内。

除非另外说明，否则当第一设备被称为连接到第二设备时，这囊括可以采用一个或多个中间设备将这两个设备彼此连接的情况。然而，当第一设备被称为直接连接到第二设备时，这仅囊括在没有任何中间或介入设备的情况下这两个设备彼此连接的情况。相似地，当信号被称为耦合到设备时，这囊括可以采用一个或多个中间设备以将信号耦合到设备的情况。然而，当信号被称为直接耦合到设备时，这仅囊括在没有任何中间或介入设备的情况下信号直接耦合到设备的情况。

图1示出用于测试多用户多入多出(MIMO)通信系统或待测试设备(DUT)10的测试系统100的示例实施例。即，在接下来的描述中，DUT 10是MIMO DUT。

在此，DUT 10包括MIMO收发机(具体地，MIMO无线RF收发机)以及多个天线。在一些实施例中，DUT 10可以包括用于无线通信系统(例如移动电话系统)的基站或转发器。DUT10可以包括与DUT 10的一个或多个基带接口进行通信的MIMO基带模块以及与DUT 10的RF输入/输出进行通信的MIMO RF模块，DUT 10的RF输入/输出进而连接到对应多个RF探针天线用于无线通信。在示例实施例中，基带接口可以包括一个或多个电和/或光接口。

在一些实施例中，DUT 10包括具有大量天线的大型MIMO系统。在一些实施例中，DUT 10可以具有至少N＝64个天线。在一些实施例中，DUT 10可以具有至少N＝400或更多个天线。

系统100包括：多用户仿真器110、信道仿真器子系统120以及二向或双向开关网络130。还提供的是N个RF探针天线140-1、140-2、140-3……140(N-1)、140-N以及其中RF探针天线140-1……140-N被配置为辐射并且接收RF信号的消声腔室50。在一些实施例中，RF探针天线140-1……140-N安装或固定到消声腔室50的各壁的内表面。

如图1所示，测试系统100还包括控制和分析子系统150，其可以加载配置和/或控制多用户仿真器110、信道仿真器子系统120和双向开关网络130的操作。控制和分析子系统150可以包括一个或多个数字微处理器和存储器，存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器，包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器—例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、FLASH存储器等。在一些实施例中，存储器可以存储待由数字微处理器运行以使得数字微处理器执行用于控制测试系统100的操作的一种或多种算法的指令。在一些实施例中，控制和分析子系统150可以包括通用计算机(例如个人计算机(PC))，其运行用于对DUT 10执行一个或多个测试的软件算法的指令，包括测量或探知DUT 10的一个或多个性能特征。

如图1所示，控制和分析子系统150包括一个或多个处理器152、存储器154以及用户接口156。用户接口156可以包括显示器、键盘、键区、触摸屏、鼠标、轨迹球、麦克风等中的一个或多个。虽然图1中未示出，但控制和分析子系统150还包括一个或多个输入/输出端口或通信端口，用于传送控制信号153、155、157和159。虽然为了易于图示，图1示出控制信号153、155、157和159是经由分离的接口而传送的，但应理解，在一些实施例中，多用户仿真器110、信道仿真器子系统120、双向开关网络130以及控制和分析子系统150可以例如使用标准协议(例如以太网)经由共享通信总线进行通信。

可选地，测试系统100包括可移动安装结构或可移动平台55，DUT 10安装或固定至所述可移动安装结构或可移动平台55，并且通过可移动安装结构或可移动平台55，可以调整或控制消声腔室50内的DUT 10的位置和方位。在一些实施例中，可移动平台55可以配置为响应于一个或多个控制信号(例如来自控制和分析子系统150的一个或多个控制信号159)而在二维或三维中转变、旋转和/或轴转DUT 10。

在测试系统100的一些实施例中，可以省略可移动平台55。

此外，测试系统100的一些潜在用户可已经拥有消声腔室，其用于通过测试系统100的组件以外的各种测试系统和装备来测试各种设备。在此情况下，制造商或卖家可以在没有消声腔室50的情况下将测试系统100提供给用户或消费者，同时理解用户或消费者已经具有测试系统100可以连接到的消声腔室。相似地，在一些情况下，用户的消声腔室可已经包括适合于与双向开关网络130互连的多个RF探针天线。在此情况下，制造商或卖家可以在没有消声腔室50的情况下以及在没有RF探针天线140-1……140-N的情况下将测试系统100提供给用户或消费者，同时理解用户或消费者已经具有测试系统100可以连接到的消声腔室以及RF探针天线。

多用户仿真器110仿真可以与DUT 10同步通信的多个用户终端的发送和接收操作。

多用户仿真器110可以包括一个或多个数字微处理器和存储器，存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器，包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器—例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、FLASH存储器等。在一些实施例中，存储器可以存储待由数字微处理器运行的指令，以使得数字微处理器执行一个或多个算法用于生成待提供给DUT 10的多个衰落基带上行链路信号，如以下更详细讨论的那样。多用户仿真器110可以还包括固件、一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程门阵列等。

在功能上，多用户仿真器110可以被看作包括多个单用户仿真器112-1、112-2……112-M，用于仿真M个独立用户终端，如图1所示。为了易于图示，图1中分离地示出单用户仿真器112-1、112-2……112-M中的每一个的上行链路和下行链路部分。

应理解，可以通过各种具体实施方案以各种方式实现分到多个(例如M个)单用户仿真器112的多用户仿真器110的功能描绘。在一些实施方案中，每个单用户仿真器112可以包括其自身的专用单独硬件、固件和/或软件元件—例如其自身的微处理器、其自身的易失性和/或非易失性存储器等。在另一些实施例中，一些或所有单用户仿真器112可以共享资源(例如微处理器、存储器等)。在一些实施例中，每个单用户仿真器112可以表示在公共微处理器或公共微处理器集合上运行的软件模块，并且可以共享公共存储器。

图2是多用户仿真器110的示例实施例的功能框图。多用户仿真器110包括多个单用户仿真器112。每个单用户仿真器112包括信号生成器210、侦听信号生成器212、信号接收机220和性能测量子系统222。多用户仿真器110还包括控制和处理单元230以及配置接口240。

多用户仿真器110配置为从控制和分析子系统150接收一个或多个控制信号153，用于加载配置和/或控制多用户仿真器110的操作，如以下更详细讨论的那样。

如图1和图2所示，多用户仿真器110(具体地，信号生成器210)配置为生成并且输出多个独立上行链路信号113。在所示实施例中，各独立上行链路信号113中的每一个表示用于DUT 10的多个用户上行链路信号之一，其在操作中可以经由一个或多个RF信道以无线方式从对应用户终端(例如移动电话和其它无线通信设备)传送到DUT 10。由于在操作中，来自各个用户终端的用户上行链路信号是独立于彼此而生成的，因此在测试模式下，测试系统100(具体地，多用户仿真器110)生成独立上行链路信号113以具有通常彼此独立的特征(例如数据序列)。例如，在一些实施例中，独立上行链路信号113可以包括多个不同的伪随机比特流。在一些实施例中，各独立上行链路信号113中的每一个可以构造为符合DUT 10所采用的通信协议的一系列数据分组。在此情况下，各独立信号中的每一个可以包括开销数据和净荷数据。开销数据可以包括分组头，其格式可以由DUT 10采用的通信协议的标准加以定义。在此情况下，头格式对于所有独立上行链路信号113可以是相同的。如上所述，净荷数据可以包括伪随机比特流。在一些实施例中，多用户仿真器110可以通过数字微处理器运行软件算法来生成独立上行链路信号113。在此情况下，所述软件算法可以包括用于生成多个伪随机比特流作为净荷数据的一个例程，并且可以包括用于将净荷数据封装到DUT10所识别并且使用的预定义分组格式中的另一例程。

在一些实施例中，独立上行链路信号113可以是RF信号。在另一些实施例中，独立上行链路信号113可以是由信道仿真器子系统120转换为RF信号的基带信号。

在一些实施例中，多用户仿真器110(具体地，信号生成器210)可以经由从控制和分析子系统150接收到的一个或多个控制信号153配置为创建具有符合DUT 10所采用的通信协议的格式的独立上行链路信号113。在一些实施例中，多用户仿真器110(具体地，信号生成器210)可以经由从控制和分析子系统150接收到的一个或多个控制信号153而配置有用于定义DUT 10所采用的通信协议的OSI七层通信模型的一个多个不同层的信息。DUT 10可以采用各种通信协议，包括可以采用时分双工、频分双工、码分多址、各种类型的调制(例如，QPSK、QAM、OFDM)、各种分组格式、各种所定义的命令和响应等的协议。在一些实施例中，多用户仿真器110(具体地，信号生成器210)可以配置为仿真用于支持这些协议中的一个或多个的用户装备，其中，用于配置多用户仿真器110(具体地，信号生成器210)的细节是经由从控制和分析子系统150接收并且例如由配置接口240接收到的一个或多个控制信号153传送的。

多用户仿真器110(具体地，信号接收机220)进一步配置为接收并且处理从DUT 10接收并且经受信道仿真器子系统120对于下行链路衰落信道特征的应用的一个或多个衰落下行链路信号115，如以下更详细讨论的那样。如以上关于信号生成器210所讨论的那样，信号接收机220可以配置为接收并且处理具有符合DUT 10所采用的通信协议的格式的一个或多个衰落下行链路信号115。在一些实施例中，多用户仿真器110(具体地，信号接收机220)可以经由从控制和分析子系统150接收到的一个或多个控制信号153而配置为仿真用于支持这些协议中的一个或多个的用户装备，其中，用于配置多用户仿真器110(具体地，信号接收机220)的细节是经由从控制和分析子系统150接收并且例如由配置接口240接收的一个或多个控制信号153传送的。

在一些实施例中，多用户仿真器110可以经由从控制和分析子系统150接收到的一个或多个控制信号153而配置为仿真包括多个用户终端的用户装备，由此多用户仿真器110所创建的一个或多个独立上行链路信号113和多用户仿真器110所接收到的一个或多个所接收到的衰落下行链路信号115彼此依赖。例如，多用户仿真器110可以响应于一个或多个所接收到的衰落下行链路信号115而创建一个或多个独立上行链路信号113。例如，一个或多个独立上行链路信号113的一个或多个参数(例如时隙、调制格式、发送频率、功率级别、净荷数据等)可以由单用户仿真器112的信号生成器210响应于同一单用户仿真器112的信号接收机220所接收到的衰落下行链路信号115中所包括的净荷数据(例如一个或多个命令或请求)而设置。

在一些实施例中，多用户仿真器110(具体地，信号接收机220)从信道仿真器子系统120接收衰落下行链路信号115作为衰落RF下行链路信号，并且将所接收到的衰落下行链路信号115转换为衰落基带下行链路信号。在另一些实施例中，多用户仿真器110(具体地，信号接收机220)从信道仿真器子系统120接收衰落下行链路信号115作为衰落基带下行链路信号。在此情况下，在一些实施例中，信道仿真器子系统120可以首先将从双向开关网络130接收到的下行链路信号125从RF信号转换为基带下行链路信号，然后应用下行链路衰落信道特征以产生衰落下行链路信号115。

多用户仿真器110(具体地，性能测量子系统222)进一步配置为从信号接收机220接收已处理的下行链路数据，以测量DUT 10的一个或多个性能特征。这些性能特征可以包括：用于一个或多个所仿真的用户终端的信干噪比(SINR)、信噪比、比特出错率(BER)、块出错率(BLER)、峰值和/或平均数据吞吐量和/或分组出错率，和/或DUT 10的总体系统吞吐量以及不同的所仿真用户终端之间的干扰。应理解，在一些实施例中，可以从所接收到的衰落下行链路信号115中所包括的净荷数据获得DUT 10的其它特征的测量或确定。例如，在一些实施例中，DUT 10所创建的并且在一个或多个所接收到的衰落下行链路信号115中所包括的净荷数据信息可包括可以指示根据DUT 10所采用的协议的DUT 10的一个或多个性能特征的数据。例如，在一些实施例中，在操作中，DUT 10可以经由DUT 10发送到用户装备的下行链路信号的净荷中所包括的命令而针对用户装备实行某种功率级别控制。在此情况下，可以根据在多用户仿真器110所接收到的衰落下行链路信号115中DUT 10包括的功率级别命令来确定响应于多个独立上行链路信号113的DUT 10的一个或多个性能特征。

DUT 10的一些实施例可以根据通信协议而操作，其中，与之通信的用户终端可以例如周期性地或以所定义的重复速率发送预定训练或侦听序列。在此情况下，DUT 10可以对经由未知多径信道从用户终端接收到的训练或侦听序列与已知预定序列进行比较，由此可以推导出未知多径信道的一个或多个特征。相应地，多用户仿真器110可以还包括侦听信号生成器212，用于根据DUT 10所采用的协议来发送训练或侦听序列。

信道仿真器子系统120可以包括一个或多个数字微处理器和存储器，存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器，包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器——例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、FLASH存储器等。在一些实施例中，存储器可以存储待由数字微处理器运行的指令，以使得数字微处理器执行一个或多个算法，用于将所选择的衰落特征应用于独立上行链路信号113和下行链路信号125，如以下更详细讨论的那样。信道仿真器子系统120可以还包括固件、一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程门阵列等。信道仿真器子系统120可以还包括RF电路，例如放大器、衰减器、移相器、信号组合器等，以将所选择的衰落特征应用于独立上行链路信号113和下行链路信号125，如以下将更详细讨论的那样。

信道仿真器子系统120可以配置作为多对单向信道仿真器(每对包括上行链路信道仿真器将下行链路信道仿真器)，或可以配置作为多个双向信道仿真器，用于多用户仿真器110的单用户仿真器112所仿真的用户终端中的每一个。无论配置如何，都应同步用于每个单用户仿真器112的上行链路和下行链路信道仿真器。一对信道仿真器或双向信道仿真器用于仿真单用户仿真器112的上行链路和下行链路信道效果。对于TDD测试的情况，用于每个用户仿真器112的上行链路和下行链路信道模型可以是互易的。对于FDD测试的情况，用于每个用户仿真器112的上行链路和下行链路信道模型可以配置为彼此相同或彼此不同。

图3示出信道仿真器子系统120的示例实施例。信道仿真器子系统120包括上行链路信道仿真器310、下行链路信道仿真器320、同步模块330和配置接口340。

信道仿真器子系统120(具体地，配置接口340)配置为从控制和分析子系统150接收一个或多个控制信号153，用于加载配置和/或控制信道仿真器子系统120的操作，如以下将更详细讨论的那样。

信道仿真器子系统120(具体地，上行链路信道仿真器310)配置为将所选择的上行链路衰落信道特征应用于独立上行链路信号113，以生成多个衰落独立上行链路信号(例如，RF上行链路信号)123。

在一些实施例中，上行链路衰落信道特征可以由控制和分析子系统150(即控制和分析子系统150的用户经由用户接口156)确定或选择，并且从其提供给多用户仿真器110。上行链路衰落信道特征可以表示根据实验或计算机模型确定以表示当从用户终端(例如移动电话)以无线方式传送到DUT10时用户数据所暴露于的典型衰落特征的数据。例如，在一些实施例中，一些或所有上行链路衰落信道特征可以反映用于用户终端(例如移动电话或其它无线通信设备)的发送天线与接收信号的DUT 10的天线之间的通信信道的瑞利衰落模型。在一些实施例中，多个不同的可能衰落信道特征可以存储在信道仿真器子系统120中的存储器中，信道仿真器子系统120可以从存储器中所存储的衰落信道特征选择待应用于独立上行链路信号113中的每一个的上行链路衰落信道特征。在一些实施例中，信道仿真器子系统120可以从控制和分析子系统150接收所选择的上行链路衰落信道特征。

在一些实施例中，对于每对信道仿真器或每个双向信道仿真器，配置接口340可以用于配置待使用的信道模型。在一些实施例中，可以经由配置接口340配置信道模型参数(例如路径数量、功率延迟分布、功率级别、SNR等)。在一些实施例中，该配置可以基于从控制和分析子系统150接收到的一个或多个控制信号155中所包括的参数。可以独立地配置用于每个用户仿真器112的每对信道仿真器或每个双向信道仿真器的信道模型配置。

在一些实施例中，独立上行链路信号113可以是RF信号。在此情况下，信道仿真器子系统120(具体地，上行链路信道仿真器310)可以通过RF信号处理器来处理独立上行链路信号113中的每一个，所述RF信号处理器可以包括一个或多个信号分离器、可编程衰减器或放大器、可编程移相器和一个或多个信号组合器的组合，以生成多个衰落独立上行链路信号123。

在另一些实施例中，独立上行链路信号113可以是由信道仿真器子系统120转换为RF信号的基带信号。在此情况下，信道仿真器子系统120(具体地，上行链路信道仿真器310)可以通过基带信号处理器来处理独立上行链路信号113中的每一个，基带信号处理器处理独立上行链路信号113以仿真衰落信道的效果，然后转换处理过的独立基带上行链路信号以生成多个衰落独立上行链路信号123。

在一些实施例中，用户可以运行控制和分析子系统150的存储器和/或数据存储部中所存储的一个或多个软件算法，以设计或设置用于独立上行链路信号113、上行链路衰落信道特征、下行链路衰落信道特征、下行链路信号125以及待对于多个衰落独立上行链路信号和对于DUT 10发送的下行链路信号所采用的RF探针天线140-1……140-N或RF端口132的各种组合的参数。

在一些实施例中，控制和分析子系统150可以按需传送多用户仿真器110、信道仿真器子系统120和双向开关网络130的操作所必须的任何或所有数据和参数。在一些实施例中，多用户仿真器110、信道仿真器子系统120和双向开关网络130的操作所必须的所有数据和参数可以分别存储在多用户仿真器110、信道仿真器子系统120和双向开关网络130中的非易失性存储器中。

有利地，信道仿真器子系统120可以(例如通过控制和分析子系统150)配置为使得根据信道仿真器子系统120应用于独立上行链路信号113的上行链路衰落信道特征推导出下行链路信道仿真器320应用于下行链路信号125的下行链路衰落信道特征。具体地，在一些情况下，信道仿真器子系统120应用于DUT 10的输出信号的下行链路衰落信道特征可以是第一衰落信道特征的互易或逆。为此，信道仿真器子系统120包括同步模块330，其同步上行链路信道仿真器310和下行链路信道仿真器320所采用的衰落信道特征。

信道仿真器子系统120将一个或多个衰落下行链路信号115输出到多用户仿真器110。

控制和分析子系统150可以连接到基带测试仪器142、RF测试仪器144以及可选基带测试仪器146中的每一个，由此可以在测试模式下控制这些仪器仪器的一个或多个操作参数，例如包括对仪器仪器编程以按期望执行各种操作，以实现一个或多个测试，从而测量DUT 10的一个或多个性能特征。控制和分析子系统150可以运行一个或多个软件例程，以使得测试系统100对DUT 10执行期望的测试。

在一些实施例中，多用户仿真器110和信道仿真器子系统120的一些或所有元件可以组合为单个物理单元，其可以共享一些公共元件或组件，例如一个或多个共享数字微处理器、共享存储器、共享固件元件等。在此情况下，通常，多用户仿真器110和信道仿真器子系统120可以看作包括一个或多个信号处理器，其配置为：生成多个衰落独立上行链路信号；将对应下行链路衰落信道特征应用于下行链路信号中的至少一个，以据此产生至少一个衰落下行链路信号，并且根据至少一个衰落下行链路信号测量DUT 10的至少一个性能特征。

双向开关网络130包括多个RF端口132，用于经由多个RF接口(例如包括RF缆线)135连接到对应RF探针天线140-1……140-N。在不同的实施例中，双向开关网络130可以包括各种不同种类的用于与信道仿真器子系统120连接的接口(例如RF接口、光接口或基带接口)。对于不同的接口，正确的信号转换模块包括于双向开关网络130中，以将衰落独立上行链路信号123转换为待提供给RF端口132的适当RF信号。

在操作中，双向开关网络130接收衰落独立上行链路信号123，并且按来自控制和分析子系统150的一个或多个控制信号157所确定的所选级别,将衰落独立上行链路信号123中的每一个提供给RF端口132中的一个或多个的组。也就是说，双向开关网络130响应于来自控制和分析子系统150的一个或多个控制信号157经由RF端口132中的对应那些将衰落独立上行链路信号123中的每一个提供给RF探针天线140-1……140-N的组。在此应理解，分配为处于用于衰落独立上行链路信号123中的每一个的组中的RF端口132和RF探针天线140-1……140-N并非互斥的。也就是说，RF端口132和RF探针天线140-1……140-N中的任何一个或多个可以通常发送衰落独立上行链路信号123中的两个或三个或更多个。此外，通常，任何衰落独立上行链路信号123提供给各个RF端口132的级别可以并非都是相同的，而是可以从RF端口132到RF端口132并且相应地从RF探针天线到RF探针天线加以变化。

测试系统100可以对于多个用户仿真从不同方向到达DUT 10的上行链路信号。DUT10基于从RF探针天线140-1……140-N接收到的所接收的上行链路信号来执行预编码处理，并且响应于此而生成RF探针天线140-1……140-N接收的一个或多个下行链路信号。

有利地，双向开关网络130配置为使得下行链路开关配置具有与用于将每个下行链路信号映射到对应用户仿真器112的上行链路开关配置相同的配置。例如，如果从来自单用户仿真器112-1的独立上行链路信号113产生的衰落独立上行链路信号123馈送到RF探针天线140-1、140-2和140-5，则选择在相同RF探针天线140-1、140-2和140-5处的接收到的RF下行链路信号，以经由双向开关网络130和信道仿真器子系统120馈送到用于单用户仿真器112-1的衰落下行链路信号115中。

图4是可以在图1的测试系统中包括的控制和分析子系统150的示例实施例的功能框图。控制和分析子系统150包括测试控制软件410、开关网络控制/配置接口420、信道仿真器控制/配置接口430和多用户仿真器控制/配置接口440。开关网络控制/配置接口420、信道仿真器控制/配置接口430和多用户仿真器控制/配置接口440配置为分别与双向开关网络130、信道仿真器子系统120和多用户仿真器110进行接口，例如以提供控制信号157、155和143。测试控制软件410包括开关网络控制和配置模块412、信道仿真器配置模块414以及多用户仿真器控制模块416。

在一些情况下，可能需要或者期望在不使用消声腔室的情况下测试多用户多入多出(MIMO)通信系统。

图5图示用于测试多用户多入多出(MIMO)通信系统或待测试设备(DUT)10的测试系统500的另一示例实施例。测试系统500与测试系统100类似，所以仅讨论它们之间的不同。

代替测量系统100通过其操作的消声腔室50，测试系统500包括RF耦合网络560，用于耦合双向开关网络130和DUT 10的RF输入/输出(I/O)端子12之间的RF信号。这里，RF I/O端子12可以包括连接器，DUT 10通所述连接器可操作地连接到RF天线。然而，对于测试系统500，用于DUT 10的RF天线未被采用，代之RF上行链路信号和RF下行链路信号经由RFI/O端子12耦合到DUT 10以及从DUT 10耦合。

此外，测试系统500包括代替双向开关网络130的多向开关网络530。代替双向开关网络130的多向开关网络530之间的重要差异在于，多向开关网络530包括代替RF端口132的分立RF输出端口532和RF输出端口534。

RF耦合网络560包括RF循环器子系统562和RF组合器/分割器与相移网络568。RF耦合网络560还包括：多个RF输入端口562，其连接到双向开关网络530的RF输出端口532；以及多个RF输出端口564，其连接到双向开关网络530的RF输入端口534。

在操作上，RF耦合网络560经由DUT接口端口565，将从双向开关网络530的RF输出端口532接收到的RF上行链路信号533耦合到DUT 10的一个或多个RF输入/输出(I/O)端子12，其中RF组合器/分割器与相移网络568将所选择的相移应用于每个RF上行链路信号以仿真将会在信号通过空气经由天线提供给DUT 10的情况下出现的不同相移。RF耦合网络560经由一个或多个RF输入/输出(I/O)端子12，还将在DUT接口端口565从DUT 10接收到的RF信号耦合到双向开关网络530的RF输入端口534作为RF下行链路信号535，其中RF组合器/分割器与相移网络568将所选择的相移应用于每个RF下行链路信号以仿真将会在通过空气经由天线从DUT 10接收到各信号的情况下出现的不同相移。控制和分析子系统150配置或控制RF耦合网络560，特别是RF组合器/分割器与相移网络568，以经由控制信号559选择应用于各种RF上行链路和RF下行链路信号的相移。

图6图示可以是测试系统500的RF耦合网络560的一个实施例的RF耦合网络600的示例实施例。RF耦合网络600包括RF循环器子系统610和RF组合器/分割器与相移网络620。RF循环器子系统610包括多个三端口RF循环器612。RF组合器/分割器与相移网络620包括多个三端口RF组合器/分割器与相移元件622，每一个具有与三端口RF循环器612中对应一个的一个端口连接的第一端口，并且具有与DUT接口端口665连接的两个额外端口。每个RF组合器/分割器与相移元件622包括一个双向RF组合器(也称为RF分割器或RF分离器)624和两个单独可控的RF相移器623。同时，三端口RF循环器612中每一个的另外两个端口连接到对应的RF输入端口662和RF输出端口664。RF循环器612用于将在RF输入端口662接收到的RF上行链路信号与输出到RF输出端口664的RF下行链路信号相隔离。RF相移器、RF组合器和RF循环器的构造和操作对于本领域技术人员而言是公知的，将不在这里详述。

在操作上，RF耦合网络600将经由RF输入端口662接收到的RF上行链路信号耦合到RF组合器/分割器和相移元件662，其将所选择的相移应用于信号并且然后将相移的RF上行链路信号提供给DUT接口端口665。RF耦合网络560还将在DUT接口端口665接收到的RF信号耦合到RF组合器/分割器和相移元件662，其将所选择的相移应用于信号并且然后将相移的RF下行链路信号提供给RF输出端口664。

可预期图6中图示的那些以外的RF耦合网络560的结构配置的许多变型，同时保持相同的功能。例如，在其他实施例中，每个RF组合器/分割器和相移元件662可以组合和应用所选择的相移到超过两个RF上行链路和下行链路信号。在又一些实施例中，RF循环器子系统与RF组合器/分割器和相移网络的顺序可以翻转，其中DUT接口端口连接到RF循环器子系统，并且RF输入端口和RF输出端口耦合到RF组合器/分割器和相移网络。

图7是测试MIMO通信系统或DUT(如DUT 10)的方法700的示例实施例的流程图。

在操作710中，测试系统(例如测试系统100或测试系统500)生成多个独立上行链路信号(例如独立上行链路信号113)。

在操作720中，测试系统(例如测试系统100或测试系统500)将多个上行链路衰落信道特征应用于独立上行链路信号113。例如，在一些实施例中，控制和分析子系统150例如经由控制和分析子系统150的用户接口156在用户控制下或在控制和分析子系统150所运行的软件例程的控制下自动地选择多个上行链路衰落信道特征并且将它们传送到信道仿真器子系统120。在另一些实施例中，多个可能的上行链路衰落信道特征可以存储在信道仿真器子系统120的存储器中，运行软件算法的信道仿真器子系统120的数字微处理器可以从存储器中所存储的上行链路衰落信道特征选择用于独立上行链路信号113中的每一个的上行链路衰落信道特征。

在操作730中，测试系统(例如测试系统100)有选择地将所述多个衰落独立上行链路信号连接到多个RF端口，所述多个RF端口配置为响应于至少一个控制信号将RF信号发送到DUT 10。例如，在测试系统100的一些实施例中，控制和分析子系统150经由控制信号157配置或控制双向开关网络130以将多个衰落独立上行链路信号中的每一个路由到所选择的RF端口132的组合，从而连接到RF探针天线140-1……140-N中的对应那些。

在操作740中，测试系统(例如测试系统100)在多个RF端口处从DUT 10接收多个下行链路信号。例如，在测试系统100的一些实施例中，RF探针天线140-1……140-N接收DUT10所发送的RF信号，并且将所接收到的RF信号提供给双向开关网络130的RF端口132。

在操作750中，测试系统(例如测试系统100)将下行链路衰落信道特征应用于下行链路信号中的至少一个，以据此产生至少一个衰落下行链路信号。例如，在一些实施例中，控制和分析子系统150例如经由控制和分析子系统150的用户接口156在用户控制下或在控制和分析子系统150所运行的软件例程的控制下自动地选择多个下行链路衰落信道特征并且将它们传送到信道仿真器子系统120。在另一些实施例中，多个可能的下行链路衰落信道特征可以存储在信道仿真器子系统120的存储器中，运行软件算法的信道仿真器的数字微处理器可以从存储器中所存储的下行链路衰落信道特征选择用于独立上行链路信号113中的每一个的下行链路衰落信道特征。在此，可以根据上行链路衰落信道特征推导出下行链路衰落信道特征。在一些实施例中，下行链路衰落信道特征可以是上行链路衰落信道特征的互易或逆。

在操作760中，测试系统(例如测试系统100)根据所述至少一个衰落下行链路信号测量DUT 10的至少一个性能特征。在一些实施例中，所述至少一个性能特征可以包括DUT10的输出信号的输出功率电平、所占据的带宽、信噪比(SNR)、谐波输出电平、谐波失真、信干噪比(SNIR)、比特出错率(BER)等。

通过上述测试系统100和测试系统500，所需的信道仿真器的数量可以受限为合理的数量。例如，如果DUT 10具有256个天线元件(和/或256个对应的RF I/O端子12)，则如果我们使用传统测试方法来仿真DUT 10与仅配备有单单一个天线的每个用户终端之间的单向信道，那么信道仿真器的数量对于每个用户终端应为256个。如果测试目的在于仿真当存在12个单独用户终端时的DUT 10的性能，则所需的信道仿真器的数量应为256×12＝3072个。这种大量的信道仿真器将提出显著的实现复杂度挑战。与之对比，例如在使用RF探针天线140-1……140-N经由RF辐射将衰落信号从每个用户终端耦合到DUT 10的测试系统100中，可以通过受仿真的用户终端的数量(N)和RF探针天线140-1……140-N的数量来确定所需的信道仿真器的数量，这并不使得信道仿真器的数量随着DUT 10所采用的天线的数量增加而增加。例如，在假设仅存在朝向DUT 10发送的来自每个用户终端的一个簇的情况下，于是上行链路信道仿真器的数量仅为12，这显著小于3072。

虽然在此公开了示例实施例，但本领域技术人员应理解，根据本教导的很多变形是可能的，并且仍然在所附权利要求的范围内。因此，除了在所附权利要求范围内之外，本发明并不受限。

Claims (9)

1.一种测试多入多出(MIMO)待测试设备(DUT)的方法，所述方法包括：

生成多个独立上行链路信号；

将对应上行链路衰落信道特征应用于所述独立上行链路信号中的每一个，以生成多个衰落独立上行链路信号；

响应于至少一个控制信号有选择地将所述多个衰落独立上行链路信号连接到多个RF端口，所述多个RF端口配置为将RF信号发送到所述MIMO DUT的多个输入中的至少一个；

在所述多个RF端口处从所述MIMO DUT接收多个下行链路信号；

将下行链路衰落信道特征应用于所述下行链路信号中的至少一个，以据此产生至少一个衰落下行链路信号；以及

根据所述至少一个衰落下行链路信号测量所述MIMO DUT的至少一个性能特征，

其中，所述多个独立上行链路信号是基带信号，并且其中所述“将对应上行链路衰落信道特征应用于所述独立上行链路信号中的每一个，以生成多个衰落独立上行链路信号”包括：将所述多个基带独立上行链路信号转换为多个独立RF上行链路信号；以及将所述对应上行链路衰落信道特征应用于所述多个独立RF上行链路信号中的每一个，以生成多个衰落独立上行链路信号。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：将不同的上行链路衰落信道特征应用于所述独立上行链路信号中的每一个，以生成所述多个独立上行链路信号。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：

经由对应多个RF缆线，将所述多个衰减独立上行链路信号从所述多个RF端口提供到多个探针天线；以及

将所述多个衰减独立上行链路信号从所述探针天线无线地发送到所述MIMO DUT。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：将所述多个衰减独立上行链路信号中的第一个提供到所述多个探针天线中的第一组，并且将所述多个衰减独立上行链路信号中的第二个提供到所述多个探针天线中的第二组，其中，所述第一组中包括的探针天线中的至少一个未包括在所述第二组中。

5.如权利要求3所述的方法，其中，所述MIMO DUT布置在消声腔室内，所述方法还包括：在所述消声腔室内将所述多个衰减独立上行链路信号从所述探针天线无线地发送到所述MIMO DUT。

6.一种用于测试多入多出(MIMO)待测试设备(DUT)MIMO DUT的测试系统，所述测试系统包括：

一个或多个信号处理器，其配置为生成多个衰落独立上行链路信号，其中所述一个或多个信号处理器包括：

多用户信号仿真器，其配置为生成多个独立基带上行链路信号；以及

信道仿真器，其配置为将所述独立基带上行链路信号转换为独立RF上行链路信号，并且将对应上行链路衰落信道特征应用于所述独立RF上行链路信号中的每一个，以生成多个衰落独立上行链路信号；

开关网络，包括：

多个第一端口，其连接到所述一个或多个信号处理器，并且配置为接收所述多个衰落独立上行链路信号，

至少一个开关，以及

多个第二端口，其配置为将RF上行链路信号发送到所述MIMO DUT，

至少一个控制输入部，其配置为接收至少一个控制信号，用于控制所述至少一个开关有选择地向所述第二端口供应在所述多个第一端口接收到的所述多个衰落独立上行链路信号，

其中，所述开关网络进一步配置为在所述多个第二端口处从所述MIMO DUT接收多个下行链路信号，并且响应于至少一个控制信号有选择地将所述下行链路信号提供给所述第一端口，以及

其中，所述一个或多个信号处理器进一步配置为将对应下行链路衰落信道特征应用于所述下行链路信号中的至少一个，以据此产生至少一个衰落下行链路信号，并且根据所述至少一个衰落下行链路信号测量所述MIMO DUT的至少一个性能特征。

7.如权利要求6所述的测试系统，其中，所述MIMO DUT具有多个天线，所述测试系统还包括多个探针天线，所述多个探针天线布置为将所述RF上行链路信号发送到MIMO DUT的所述多个天线中的至少一个。

8.如权利要求7所述的测试系统，其中，所述多个探针天线布置为在消声腔室内将所述RF信号发送到所述MIMO DUT的所述多个天线。

9.如权利要求6所述的测试系统，其中，所述一个或多个信号处理器包括：

多用户信号仿真器，其配置为生成多个独立基带上行链路信号；以及

信道仿真器，其配置为将对应上行链路衰落信道特征应用于独立基带上行链路信号，以生成所述多个衰落独立基带上行链路信号，并且将所述衰落独立基带上行链路信号转换为RF频率，以产生所述多个衰落独立上行链路信号。

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