CN109617623B - 多探头电波暗室(mpac)空中(ota)测试系统和方法 - Google Patents

多探头电波暗室(mpac)空中(ota)测试系统和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种mpac ota测试系统(100)和方法，其可用于执行5G BS和5G UE的辐射式测试。电波暗室(114)中有效探头天线(118)的布置和数量可以至少部分地基于rc仿真器(102)的信道模型(120)的仿真来选择，以改进测试，同时还减少所需探头天线(118)的总数并减少mpac ota测试系统(100)的rc仿真器(102)的信道资源，从而允许降低mpac ota测试系统(100)的总体复杂性和成本。

Description

多探头电波暗室(MPAC)空中(OTA)测试系统和方法
背景技术
在无线系统中，诸如多输入多输出(MIMO)无线系统中，例如，在基站和移动装置上使用多个天线来利用称为多路径传播的现象，以便实现更高的数据速率。通常，诸如MIMO系统的无线系统在每个无线电信道上同时发送和接收多个数据信号。多路径传播现象是当数据信号在基站与移动装置之间行进时影响数据信号的环境因素的结果，这些环境因素包括例如电离层反射和折射、大气波导、来自地面物体的反射以及来自水体的反射。由于这些因素，数据信号经历多路径干扰，导致相长干涉、相消干涉或衰落、以及数据信号的相移。MIMO技术已经在各种无线通信标准中被标准化，包括电气和电子工程师学会(IEEE)802.11n、IEEE 802.11ac、HSPA+(3G)、WiMAX(4G)和长程演进(LTE)标准。
无线系统的基站和移动装置需要测试。用于测试被测移动装置(DUT)的典型测试系统包括基站或基站仿真器(BS)、无线电信道(RC)、或衰落仿真器、被测移动装置(DUT)、个人计算机(PC)、某种类型的多探头配置、以及用于互连这些部件的各种电缆。当BS是DUT时，这种相同的测试系统配置可用于测试BS。在一些测试系统中，衰落仿真器的输出端口通过电缆连接到DUT的天线端口。这种类型的测试系统被称为传导式测试系统。
另一种用于测试移动DUT的测试系统是多探头电波暗室(MPAC)空中(OTA)测试系统。在典型的MPAC OTA系统中，移动DUT位于包括多天线探头配置的电波暗室内。衰落仿真器的输出端口连接到暗室的相应天线探头。当BS是DUT时，相同的测试系统配置可用于测试BS。
最新一代的无线系统是第5代无线系统，通常缩写为“5G”。预期在30GHz至300GHz之间的毫米波谱(mmWave)中运行的5G无线系统将在BS和用户设备(UE)(例如，移动装置)中均采用具有快速动态波束切换的集成模拟波束形成。虽然目前的信令规范草案并不排除将模拟波束形成器应用于低于6GHz的频率，但这是不期望的。对于5G无线系统，如果每个天线元件处的RF天线连接器不可用，则OTA测试方法和系统将用于测试BS和UE。用于传导性无线电信道仿真的连接器预期将在RF或中频(IF)下基于天线端口而不是基于每个天线元件可用。每个天线端口将连接到多个天线元件，并且具有固定的一组元件加权系数的模拟波束成形将应用于每个天线端口，使得可以为每个正交频分复用(OFDM)符号选择不同的波束状态。
存在对可用于测试5G BS和5G UE的MPAC OTA测试系统的需求。还需要一种可用于测试5G BS和5G UE的MPAC OTA测试系统，该系统减少RC仿真器中所需的RC仿真器资源量，并减少电波暗室中所需的天线探头数量，从而降低MPAC OTA测试系统的复杂性和成本。
发明内容
本发明涉及但不限于以下实施方案：
1.一种多探头电波暗室(MPAC)空中(OTA)测试系统，用于进行设置在该MPAC内部的用户设备(UE)被测装置(DUT)的辐射式测试，该测试系统包括：
基站(BS)，该基站被配置为根据第一波束索引选择性地控制电耦接到N个BS天线端口的BS天线元件，其中N是大于或等于二的正整数，该BS的N个BS天线阵列中的每一个包括多个该BS天线元件，该BS的模拟波束形成器电路基于该第一波束索引对该BS天线元件加权，以分别由该N个BS天线阵列形成N个BS天线阵列波束方向图；
无线电信道(RC)仿真器，该RC仿真器具有至少N个分别电耦接到该N个BS天线端口的RC输入/输出(I/O)端口，并且具有P个RC I/O端口，其中P是大于或等于二的正整数，该RC仿真器具有动态可变信道模型，该动态可变信道模型在RC仿真期间由该RC仿真器根据波束索引信息来动态变化以包括簇式探头天线加权，该波束索引信息至少包括该第一波束索引；和
MPAC，其具有电耦接到该P个RC I/O端口并且处于所选配置的多个天线探头，并且其中该探头天线的簇式加权根据该动态变化的信道模型的动态变化而动态变化。
2.实施方案1的MPAC OTA测试系统，其中该UE具有能够分别生成Q个UE天线阵列波束方向图的Q个UE天线阵列，并且其中，对该探头天线的配置的选择是基于在波束功率仿真期间做出的确定而在测试之前进行的预选，该确定是确定该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的哪些对是该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的M个最强对，其中M是小于N的正整数。
3.实施方案1的MPAC OTA测试系统，其中对该探头天线的配置的选择是基于在波束功率仿真期间做出的确定而在测试之前进行的预选，该确定是确定在N个BS天线阵列波束方向图中的哪些是该M个最强BS天线阵列波束方向图，其中M是小于N的正整数。
4.实施方案1的MPAC OTA测试系统，其进一步包括：
开关器，该开关器电耦接到该P个RC I/O端口和该天线探头，并且其中天线探头的所选配置包括由该RC仿真器经由该开关器动态选择和激活的该天线探头的子集，该动态选择和激活至少部分基于该MPAC OTA测试系统对在该DUT处的当前BS天线阵列波束方向图的功率方位角谱(PAS)的确定。
5.实施方案4的MPAC OTA测试系统，其中该开关器是该RC仿真器的一部分。
6.实施方案4的MPAC OTA测试系统，其中该开关器是该MPAC的一部分。
7.实施方案4的MPAC OTA测试系统，其中该开关器介于该RC仿真器与该MPAC之间。
8.一种多探头电波暗室(MPAC)空中(OTA)测试系统，用于进行设置在该MPAC中的基站(BS)被测装置(DUT)的辐射式测试，该测试系统包括：
用户设备(UE)，该用户设备被配置为根据第一波束索引选择性地控制电耦接到Q个UE天线端口的UE天线元件，其中Q是大于或等于二的正整数，该BS的Q个UE天线阵列中的每一个包括多个该UE天线元件，该UE的模拟波束形成器电路根据该第一波束索引对该UE天线元件加权，以使得分别由该Q个UE天线阵列形成Q个UE天线阵列波束方向图；
无线电信道(RC)仿真器，该RC仿真器具有至少Q个分别电耦接到该Q个UE天线端口的RC输入/输出(I/O)端口并且具有P个RC I/O端口，其中P是大于或等于二的正整数，该RC仿真器具有动态可变信道模型，该动态可变信道模型在RC仿真期间由该RC仿真器根据波束索引信息来动态变化以包括簇式探头天线加权，该波束索引信息至少包括该第一波束索引；和
MPAC，其具有电耦接到该P个RC I/O端口并且处于所选配置的多个天线探头，并且其中该探头天线的簇式加权根据该动态变化的信道模型的动态变化而动态变化。
9.实施方案8的MPAC OTA测试系统，其中该BS DUT具有能够分别生成N个BS天线阵列波束方向图的N个BS天线阵列，并且其中对该探头天线的配置的选择是基于在波束功率仿真期间由该RC仿真器做出的确定而在测试之前进行的预选，该确定是确定该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的哪些对是该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的M个最强对，其中M是小于N的正整数。
10.实施方案8的MPAC OTA测试系统，其中对该探头天线的配置的选择是基于在波束功率仿真期间由该RC仿真器做出的确定而在测试之前进行的预选，该确定是确定在Q个UE天线阵列波束方向图中的哪些是该M个最强UE天线阵列波束方向图，其中M是小于Q的正整数。
11.实施方案8的MPAC OTA测试系统，其进一步包括：
开关器，该开关器电耦接到该P个RC I/O端口和该天线探头，并且其中天线探头的所选配置包括由该RC仿真器经由该开关动态选择和激活的该天线探头的子集，该动态选择和激活至少部分基于该MPAC OTA测试系统对在该DUT处的当前UE天线阵列波束方向图的功率方位角谱(PAS)的确定。
12.实施方案11的MPAC OTA测试系统，其中该开关器是该RC仿真器的一部分。
13.实施方案11的MPAC OTA测试系统，其中该开关器是该MPAC的一部分。
14.实施方案11的MPAC OTA测试系统，其中该开关器介于该RC仿真器与该MPAC之间。
15.一种在多探头电波暗室(MPAC)空中(OTA)测试系统中使用的方法，用于进行设置在该MPAC中的用户设备(UE)被测装置(DUT)的辐射式测试，该方法包括：
利用基站(BS)的模拟波束形成器电路，根据该第一波束索引对BS天线元件进行加权，以分别由该BS的N个BS天线阵列形成N个BS天线阵列波束方向图；其中N是大于或等于二的正整数，该N个BS天线阵列中的每一个包括多个该BS天线元件，
利用无线电信道(RC)仿真器，其具有至少N个分别电耦接到该N个BS天线端口的RC输入/输出(I/O)端口，并且具有P个RC I/O端口，其中P是大于或等于二的正整数，执行RC仿真，该RC仿真器的动态可变信道模型在该RC仿真期间由该RC仿真器根据波束索引信息来动态变化以包括簇式探头天线加权，该波束索引信息至少包括该第一波束索引；和
在具有电耦接到该P个RC I/O端口并且处于所选配置的多个天线探头的MPAC中，使该探头天线的簇式加权根据该动态变化的信道模型的动态变化而动态变化。
16.实施方案15的方法，其中该UE具有能够分别生成Q个UE天线阵列波束方向图的Q个UE天线阵列，并且其中该探头天线的所选配置是在测试之前做出的预选配置，该方法进一步包括：
在执行辐射式测试之前，基于在波束功率仿真期间由该RC仿真器做出的确定来预选该探头天线的配置，该确定是确定该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的哪些对是该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的M个最强对，其中M是小于N的正整数。
17.实施方案15的方法，其中该探头天线的所选配置是在测试之前做出的预选，该方法进一步包括：
在执行辐射式测试之前，基于在波束功率仿真期间由该RC仿真器做出的确定来预选该探头天线的配置，该确定是确定在N个BS天线阵列波束方向图中的哪些是该M个最强BS天线阵列波束方向图，其中M是小于N的正整数。
18.实施方案15的方法，其中根据该波束索引信息，在该动态可变信道模型内动态更新该簇式探头天线加权。
19.实施方案15的方法，其中该探头天线的所选配置是在执行辐射式测试时做出的动态选择的配置，该方法进一步包括：
利用该RC仿真器，使用电耦接到该P个RC I/O端口和该天线探头的开关器来动态选择在辐射式测试期间使用的探头天线的配置。
20.一种在多探头电波暗室(MPAC)空中(OTA)测试系统中使用的方法，用于进行设置在该MPAC中的基站(BS)被测装置(DUT)的辐射式测试，该方法包括：
利用用户设备(UE)的模拟波束形成器电路，根据第一波束索引对UE天线单元加权，以分别由该UE的Q个UE天线阵列形成Q个UE天线阵列波束方向图，其中Q是大于或等于二的正整数，该Q个UE天线阵列中的每一个包括多个该UE天线元件，
利用无线电信道(RC)仿真器，其具有至少Q个分别电耦接到该Q个UE天线端口的RC输入/输出(I/O)端口并且具有P个RC I/O端口，其中P是大于或等于二的正整数，执行RC仿真，该RC仿真器的动态可变信道模型在该RC仿真期间由该RC仿真器根据波束索引信息来动态变化以包括簇式探头天线加权，该波束索引信息至少包括该第一波束索引；和
在具有电耦接到该P个RC I/O端口并且处于所选配置的多个天线探头的MPAC中，使该探头天线的簇式加权根据该动态变化的信道模型的动态变化而动态变化。
21.实施方案20的方法，其中该BS DUT具有能够分别生成N个BS天线阵列波束方向图的N个BS天线阵列，并且其中该探头天线的所选配置是在测试之前做出的预选配置，该方法进一步包括：
在执行辐射式测试之前，基于在波束功率仿真期间由该RC仿真器做出的确定来预选该探头天线的配置，该确定是确定该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的哪些对是该N个BS天线阵列波束方向图和该Q个UE天线阵列波束方向图中的M个最强对，其中M是小于N的正整数。
22.实施方案20的方法，其中该探头天线的所选配置是在测试之前做出的预选配置，该方法进一步包括：
在执行辐射式测试之前，基于在波束功率仿真期间由该RC仿真器做出的确定来预选该探头天线的配置，该确定是确定在Q个UE天线阵列波束方向图中的哪些是该M个最强UE天线阵列波束方向图，其中M是小于N的正整数。
23.实施方案20的方法，其中根据该波束索引信息，在该动态可变信道模型内动态更新该簇式探头天线加权。
24.实施方案20的方法，其中该探头天线的所选配置在执行辐射式测试时被动态选择，该方法进一步包括：
利用该RC仿真器，使用电耦接到该P个RC I/O端口和该天线探头的开关器来动态选择在辐射式测试期间使用的探头天线的配置。
附图说明
当结合附图阅读时，从后面的详细描述中可以最好地理解示例性实施方案。要强调的是，各种特征不一定是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清晰性，尺寸可以任意增大或减小。在适用和实用的地方，相同的附图标记表示相同的元件。
图1是根据代表性实施方案的MPAC OTA测试系统的示意性框图，该系统适用于测试5G DUT并且具有RC仿真器，该RC仿真器能够基于RC仿真器的动态可变信道模型中的变化来动态地改变MPAC的天线探头配置。
图2是根据代表性实施方案的MPAC OTA测试系统的示意性框图，该系统适用于测试5G DUT，并且具有至少部分基于RC仿真器的特定信道模型预选和固定的天线探头配置。
图3是表示根据代表性实施方案的辐射式测试方法的流程图，其中UE是DUT，并且该辐射测试方法被用于测试UE。
图4是表示根据代表性实施方案的辐射式测试方法的流程图，其中BS是DUT，并且该辐射测试方法被用于测试BS。
图5是表示仅基于参考信道模型来选择探头天线的配置的情况下执行辐射式测试的方法的流程图。
图6是表示在基于参考信道模型和DUT来选择探头天线的配置的情况下执行辐射式测试的方法的流程图。
具体实施方式
根据本文描述的代表性实施方案，提供了一种MPAC OTA测试系统，该系统可用于执行5G BS和5G UE的辐射式测试。另外，MPAC中有效探头天线的布置和数量可以至少部分地基于RC仿真器的信道模型的仿真来选择，以改进测试，同时还减少所需探头天线的总数，并减少MPAC OTA测试系统的RC仿真器的信道资源，从而允许降低MPAC OTA测试系统的整体复杂性和成本。
在下文的详细说明中，出于解释而非限制的目的阐述了公开具体细节的示例性实施方案，以更全面地理解根据本教导的实施方案。然而，对于受益于本公开文本的本领域普通技术人员来说显而易见的是，根据本教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施方案仍在所附权利要求的范围内。另外，已知的装置和方法在此不在赘述，以免影响对示例性实施方案的说明。此类方法和装置显然落在本教导的范围内。
本文所用术语仅出于描述具体实施方式的目的且不意图为限制性的。所定义的术语附加于在本教导的技术领域中通常理解和接受的所定义术语的技术和科学含义之上。
如在本说明书和所附的权利要求书中所使用的，术语“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括单数和复数指示物，除非上下文以另外的方式清楚地指明。因此，例如“一个装置(a device)”包括一个装置和复数个装置的情况。
可能使用关系术语来说明如在附图中所示的不同元件之间的关系。这些关系术语意在包含设备和/或元件的除附图中描绘的取向之外的不同取向。
应当理解，当元件被称为与另一个元件“连接”、“耦接”或“电耦接”时，这两个元件能够直接连接或耦接，或者可以存在中间元件。
和其他在本公开文本中使用的术语一样，术语“储存器”或“储存器设备”旨在表示计算机可读储存介质，该计算机可读储存介质可以储存用于由一个或多个处理器执行的计算机指令或计算机代码。本公开文本中提及“储存器”或“储存器设备”时应当被解释为一个或多个储存器或储存器设备。存储器可例如是同一个计算机系统内的多个存储器。存储器也可以是在多个计算机系统或计算设备中分布的多个存储器。
如本文所使用的，术语“处理器”包含能够执行计算机程序或可执行计算机指令的电子部件。本文提及的包括“处理器”的计算机应被解释为具有一个或多个处理器或处理核心的计算机。处理器可例如是多核处理器。处理器也可指单个计算机系统中的或分布在多个计算机系统中的处理器的集合。术语“计算机”也应当被解释为可能指计算机或计算装置的集合或网络，每个计算机或计算装置包括一个或多个处理器。计算机程序的指令可以由多个处理器执行，这些处理器可以在同一台计算机内或者可以分布在多台计算机上。
根据实施方案，MPAC的探头天线的配置是在辐射式测试期间配置的动态选择的配置。根据另一代表性实施方案，MPAC的探头天线的配置是在执行辐射式测试之前预选的半静态配置。
当UE是DUT时，MPAC的探头天线的半静态配置至少部分地基于从N个BS天线阵列波束方向图中选出的M个BS天线阵列波束方向图来预选，其中N和M是正整数，N是BS具有的BS天线阵列波束方向图的总数，并且M小于N。根据代表性实施方案，所选的M个BS天线阵列波束方向图是最强的M个BS天线阵列波束方向图。运行信道建模软件应用程序的RC仿真器或一些其他的计算机执行波束功率仿真，并通过计算每个BS天线阵列波束方向图的波束参考信号接收功率(BRSRP)或UE DUT处的总接收功率来确定M个最强的BS天线阵列波束方向图，其中例如可以应用单位(unity)发射(Tx)功率来观察波束功率之间的相对差异。构建M个最强BS天线阵列波束方向图的合成参考信道模型，并预选针对合成参考信道模型而优化的探头天线配置。
如果可用的探头天线间距足够密集，足以满足暗室中DUT的测试区内合成参考信道模型的功率角谱(PAS)的奈奎斯特采样标准，则可以基于在以下文章中描述的已知方法来计算所需的探头天线数量并优化探头位置：由P.
Figure BDA0001815364910000091
T.
Figure BDA0001815364910000092
和J.-P.Nuutinen在International Journal of Antennas and Propagation，vol.2012，2012中发表的题为“Channel modelling for multiprobe over-the-air MIMO testing(多探头空中MIMO测试的信道建模)”的文章，以及由C.Schirmer、M.H.Landmann、W.A.T.Kotterman、M.Hein,R.S.
Figure BDA0001815364910000093
G.D.Galdo、和A.Heuberger在第8届欧洲天线与传播会议(EuCAP 2014)，2014年4月，pp.3394–3398中发表的题为“3D wave-field synthesis for testing of radiodevices(无线电装置测试的3D波场合成)”的文章，这两篇文章均通过引用并入本文。
如果探头天线间距稀疏，以致不能满足奈奎斯特采样标准，则可以通过使用合成参考信道模型来仿真MPAC OTA系统，对照已知的性能度量，例如测试区域内的空间相关误差，来确定所需的探头天线的数量。探头天线的选择，即给定的探头天线数量下探头天线的位置，可以从仿真中获得，在此期间，可以通过例如应用数值优化方法来搜索探头天线位置，以最小化特定的成本函数，例如空间相关误差或重构的PAS误差。
如现在将要描述的，如果UE DUT天线特性是已知的，则可以将其包括在波束功率仿真中。MPAC的探头天线的半静态配置可以至少部分地基于M个最强BS、UE天线阵列波束方向图对来预选。运行信道建模软件应用程序的RC仿真器或一些其他的计算机执行波束仿真，并通过计算每个BS、UE天线阵列波束方向图对的BRSRP或在DUT处的总接收功率来确定这M个最强的BS、UE天线阵列波束方向图对。构建M个最强BS、UE天线阵列波束方向图的合成参考信道模型，并预选针对合成参考信道模型而优化的探头天线配置。
当BS是DUT时，MPAC的探头天线的半静态配置至少部分地基于Q个UE天线阵列波束方向图中的M个最强UE天线阵列波束方向图来预选，其中Q是UE天线阵列的总数，并且M小于Q。根据该代表性实施方案，RC仿真器或运行信道建模软件应用程序的一些其他的计算机执行波束功率仿真，该波束功率仿真通过计算每个UE天线阵列波束方向图的BRSRP或在BSDUT处的总接收功率来确定这M个最强UE天线阵列波束方向图。构建这M个最强UE天线阵列波束方向图的合成参考信道模型，并预选针对合成参考信道模型而优化的探头天线配置。
如果BS DUT波束方向图是已知的，则BS DUT天线特性可以包括在波束功率仿真中，如现在将要描述的。在探头天线的半静态配置的情况下，可以至少部分基于M个最强BS、UE天线阵列波束方向图对来预选配置。运行信道建模软件应用程序的RC仿真器或一些其他的计算机执行仿真，该仿真通过计算BS、UE天线阵列波束方向图对中的每一个的BRSRP或在BS DUT处的总接收功率来确定这M个最强的BS、UE天线阵列波束方向图对。构建M个最强BS、UE天线阵列波束方向图对的合成参考信道模型，并预选针对合成参考信道模型而优化的探头天线配置。
图1是根据代表性实施方案的MPAC OTA测试系统100的示意性框图，该系统适合但不限于测试5G BS和5G UE(例如，移动装置)。根据该代表性实施方案，测试系统100的MPAC114的天线探头118的配置是测试系统100的RC仿真器102基于RC仿真器102的动态可变信道模型120中的变化经由测试系统100的开关器117在测试期间做出的动态选择的配置。根据该代表性实施方案，测试系统100包括5G BS 101、RC仿真器102、5G UE 103和MPAC 114，出于示例性目的，5G UE被假设为5G移动装置，例如5G智能手机。
BS 101或UE 103可以是DUT。下面对图1的描述假设UE 103是DUT，并且描述了MPACOTA测试系统100用于测试UE 103的方式。当UE 103正在被测试时，BS 101可以是实际的BS或BS仿真器。当BS 101正在被测试时，UE103可以是实际的UE或UE仿真器。本文使用的术语“UE”表示当BS 101正在被测试时的实际UE或UE仿真器。本文使用的术语“BS”表示当UE 103正在被测试时的实际BS或BS仿真器。应当注意，在BS 101是BS仿真器的情况下，RC仿真器102可以是BS仿真器的一部分并且在BS仿真器内部。同样，在UE 103是UE仿真器的情况下，RC仿真器102可以是UE仿真器的一部分，并且在UE仿真器内部。
BS 101具有基带(BB)单元101a，该单元生成无线电帧，根据实施方案，该无线电帧由OFDM符号组成。BB单元101a包括将波束索引映射到符号的波束索引到符号映射逻辑105。所使用的无线电帧的结构取决于实现方式，因此本发明的原理和概念不限于任何特定的无线电帧结构。Verizon 5G空中接口测试计划规定，每个无线电帧的持续时间为10毫秒(ms)，并且具有一百个时隙，每个时隙的长度为T时隙＝15360x TS＝0.1ms，其中TS＝1/(75000x2048)，其中两个连续的时隙形成一个子帧，并且每个时隙包含七个OFDM符号。然而，如本领域技术人员将理解的，可以使用其他框架结构。为了说明的目的，将假设由BS101和由UE 103生成的无线电帧具有上述帧结构。
BB单元101a生成由OFDM符号组成的无线电帧，每个符号具有与其相关联的多个波束索引。应当注意，虽然参考使用OFDM符号描述了代表性实施方案，但是本领域技术人员根据本文中提供的描述将会理解，本发明的原理和概念不限于使用OFDM符号。假设BS 101具有N个BS天线端口106，其中N是大于或等于2的正整数，在每个OFDM符号周期期间，N个不同的波束索引可以分别分配给N个BS天线端口106。BB单元101a使用波束索引到符号映射逻辑105来获得对应于每个OFDM符号的波束索引。分配给每个BS天线端口106的每个波束索引是对应于权重向量的数字，权重向量对于每个天线元件包括一个复系数(表示为复数的幅度值和相位值)。
BS 101的RF单元101b包括数模转换器(DAC)和IF转换器块104、N个BS模拟波束形成器电路107和N个BS天线阵列108。N个BS模拟波束形成器电路107分别位于N个BS天线端口106处。DAC和IF转换器块104将从BB单元101a输出的数字BB信号转换成模拟IF信号，该数字BB信号包括可以从其解码波束索引和波束索引序列的信息。IF信号具有已知的帧结构，并且包括控制信息，该控制信息可以被RC仿真器102提取和解码以获得波束索引和对应的波束索引序列。波束索引或天线元件权重通常经由BS 101的内部接口(未示出)传递到模拟波束形成器电路107。
N个模拟波束形成器电路107使用对应于N个相应波束索引的N个相应权重来加权N个相应BS天线阵列108之一的BS天线元件，以使得N个相应BS天线阵列108分别形成N个时变或非时变BS天线阵列波束方向图109。根据该代表性实施方案，在每个BS天线端口106处形成的BS天线阵列波束方向图109可以被BS 101在每个符号周期至少改变一次。根据该代表性实施方案，在任何给定时刻，在每个BS天线端口106处形成BS天线阵列波束方向图109，并且这些波束方向图109中的每一个可以不同于所有其他波束方向图109。因此，BS 101使用权重来选择性地控制由相应的BS天线阵列108形成的BS天线阵列波束方向图109。
RC仿真器102具有N个RC输入/输出(I/O)端口111，这些端口分别通过相应的电缆112电耦接到N个BS天线端口106。RC仿真器102具有P个RC I/O端口113，这些端口通过各自的电缆116电耦接到开关器117，该开关器电耦接到MPAC 114的探头天线118。RC仿真器102被配置成控制开关器117在辐射式测试期间动态选择探头天线118的具体配置。或者，如下面将参考图2所述，探头天线118的配置可以是在测试之前预选的半静态配置。在任一情况下，RC仿真器102都可以使用开关器117来进行选择，尽管开关器117并不总是需要对探头天线118的半静态配置进行预选。在辐射式测试期间动态选择探头天线的配置的情况下，为每个波束方向图确定最优或最合适的探头天线配置，并且为每个波束方向图(每个OFDM符号)同步执行开关器117的切换。在使用探头天线118的半静态配置的情况下，至少部分地基于这M个最强波束或波束对来预选配置。
应当注意，尽管开关器117在图1中被示为MPAC 114的一部分，但是它可以替代地是RC仿真器102的一部分，或者它可以是插入在RC仿真器102与MPAC 114之间的单独组件。
RC仿真器102具有被配置为根据波束索引而动态变化的动态可变信道模型120。如下面将参照图2描述的，对于天线探头118的配置具有预选的半静态配置的情况，在执行辐射式测试之前对合成参考信道模型进行仿真，以确定探头天线118的最优或最合适的配置，然后定位该探头天线以实现最优或最合适的配置。在图1所示的实施方案中，随着动态可变信道模型120的演化，在辐射式测试期间，开关器117可以动态选择探头天线118的子集。
RC I/O端口111接收从相应的BS天线端口106输出的信号，该信号包含可以从中提取和解码波束索引和波束索引序列的信息。动态可变信道模型120通常被实现为由RC仿真器102执行的硬件和软件和/或固件的组合。例如，RC仿真器102通常包括用于执行计算机指令的一个或多个处理器以及用于存储计算机指令和可能的数据的一个或多个存储装置。动态可变信道模型120被配置为根据从波束索引提取的波束状态信息来动态变化，使得由每个BS天线阵列108形成的天线阵列波束方向图109由耦接到每个相应RC I/O端口111的相应波束建模逻辑121来进行仿真。每个波束索引定义了波束状态，并且每个波束状态定义了具有特定方向性的特定波束方向图。对应于N个仿真的天线阵列波束方向图109的波束状态被嵌入到RC仿真器102的动态可变信道模型120中。
当在RC I/O端口111接收的信号沿着RC仿真器的信道传播到RC I/O端口113时，RC仿真器102还执行典型的RC仿真操作，即衰落操作。因此，在每个RC I/O端口113输出对应于由相应的波束建模逻辑121产生的经衰落的波束方向图的电信号，并通过电缆116之一和开关器117传送到MPAC 114。
RC仿真器102优选地被配置为对从BS天线端口106输出并由相应的一个RC I/O端口111接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使RC仿真器102与BS101同步。这使得由波束建模逻辑121执行的波束方向图的生成与由相应的BS天线阵列108执行的波束方向图的生成同步。在执行帧和符号同步之后，RC仿真器102从自BS天线端口106输出并由相应的RC I/O端口111接收的信号中提取波束状态信息。RC仿真器102被配置为使用所提取的波束状态信息并且使用至少部分基于所提取的波束状态信息计算的信道模型系数在RC仿真器102的一个或多个信道上对动态可变信道模型120进行仿真。
RC仿真器102可以在测试开始时执行一次帧和符号同步，或者通过测量BS 101或(在使用BS仿真器代替BS的情况下)BS仿真器(未示出)的传输而在测试期间连续或周期性地执行帧和符号同步。同步测量可以通过利用从BS天线端口106输出的信号的已知结构来执行。如果BS 101具有RF连接器，则RC仿真器102可以对从BS天线端口106输出并在其每个RC I/O端口111接收的RF信号进行采样和下变频，执行时间和频率同步，并检测和解码信号结构的必要信息以提取帧和符号同步参数。同步过程可以基于类似于与BS通信的典型UE(例如，移动电话)用来执行同步的算法，这通常基于解码主同步信号(PSS)、次同步信号(SSS)和/或利用在每个BS发射天线端口上发射的已知导频序列。
或者，如果不需要在RC仿真器102中解码波束状态信息，则可以通过来自BS 101或来自BS仿真器的触发来同步。波束状态信息用于在由RC仿真器102执行的RC仿真操作期间应用波束状态。对于每个时刻，BS 101和UE 103各自具有定义相应波束状态的有效波束索引。这对有效波束索引在本文中被称为Tx/Rx波束索引对。在一些情况下，RC仿真器102的动态可变信道模型120对由BS 101生成的天线阵列波束方向图109和由UE 103生成的天线阵列波束方向图129进行建模。在这种情况下，术语“波束状态”或“波束状态信息”对应于BS101的有效波束索引和UE 103的有效波束索引。在这种情况下，波束状态由Tx/Rx波束索引对定义，其由RC信道仿真器102嵌入动态可变信道模型120中。在一些情况下，RC仿真器102的动态可变信道模型120对天线阵列波束方向图109或天线阵列波束方向图129建模，但不是两者都建模。在那些情况下，术语“波束状态”或“波束状态信息”对应于BS 101的有效波束索引或UE 103的有效波束索引，这取决于在RC仿真器102中建模的是天线阵列波束方向图109还是天线阵列波束方向图129。
在一些情况下，可以在RC仿真器102中预先固定和预配置波束状态序列。在这种情况下，可以在信道模型/仿真生成阶段预先利用波束状态信息。动态可变信道模型120是在RC仿真器102中运行仿真之前建立的。基于文件的系统和信道建模工具是可用的，可用于构建信道模型120并将信道模型系数写入一个或多个文件。然后，当执行仿真时，RC仿真器102“播放”这些文件。如果波束状态序列是预先已知的，则生成信道模型120并将其写入对应的文件相对容易，但是由于高更新速率要求，在RC仿真器102中回放文件并不容易。因此，下面描述了用于在基于文件的RC仿真器102中执行动态可变信道模型120的多种可能性。
如果波束状态序列不是预先固定的和预配置的，则可以通过检测和解码下行链路控制信息(DCI)或在RC I/O端口111从BS天线端口106接收的信号中包含的其他控制信息来动态调度波束状态序列。在正常下行链路信令中，从BS 101输出的信号包括可以由RC仿真器102和UE 103解码的波束状态信息。DCI或其他控制信息包含波束索引到符号索引映射信息，可以检测和解码该信息以获得波束状态调度信息。波束状态调度信息通常在对应的波束状态之前一到二十个子帧被发送，因此解码几乎实时执行。
动态调度波束状态序列的另一种方式是在BS 101或BS仿真器和RC仿真器102之间提供单独的通信接口，通过该通信接口发送波束状态序列信息。通信接口可以是例如包括快速串行链路的数字通信接口，包括同步和定时信息的信号通过该快速串行链路从BS 101或BS仿真器发送到RC仿真器102。可以在RC仿真器102和UE 103之间提供类似的通信接口。
参考UE 103，UE 103的BB和IF电路124生成由符号组成的无线电帧，为了示例的目的，这些符号被假设为OFDM符号。BB和IF电路124包括将波束索引映射到每个无线电帧内的符号的波束索引到符号映射逻辑125。无线电帧由符号组成，每个符号具有与其相关联的多个波束索引。根据代表性实施方案，在每个符号周期期间，Q个不同的波束索引可以被分配给Q个相应的UE天线端口115四次，其中Q是大于或等于2的正整数。BB和IF电路124使用波束索引到符号映射逻辑125来获得对应于每个符号的波束索引。分配给每个相应UE天线端口115的每个波束索引是对应于权重向量的数字，权重向量对于每个天线元件包括一个复系数(表示为复数的相位值和幅度值)。UE 103具有分别位于Q个UE天线端口115处的Q个UE模拟波束形成器电路127，其使用与Q个相应波束索引相关联的Q个相应权重来对Q个相应UE天线阵列128之一的UE天线元件进行加权，以使得Q个相应UE天线阵列128形成Q个相应的UE天线射线波束方向图129。
根据该代表性实施方案，在每个UE天线端口115处形成的UE天线阵列波束方向图129可以由UE 103在每个符号周期中至少改变四次。在任何给定的时刻，可以在每个UE天线端口115处形成波束方向图129，并且这些波束方向图129中的每一个可以不同于所有其他波束方向图129。因此，UE 103使用权重来选择性地控制由相应的UE天线阵列128形成的UE天线阵列波束方向图129。
当UE 103正在发射时，RC仿真器102对由相应的一个RC I/O端口113从至少一个探头天线118接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使RC仿真器102与UE 103同步。这样做是为了使由波束建模逻辑121执行的波束方向图的生成与由相应的移动装置天线阵列128执行的波束方向图的生成同步。上述用于在BS 101与RC仿真器102之间执行帧和符号同步的所有可能性也可用于在UE 103与RC仿真器102之间执行帧和符号同步。
在执行帧和符号同步之后，RC仿真器102从在RC I/O端口113处从探头天线118接收的信号中提取波束状态信息。RC仿真器102被配置为使用所提取的波束状态信息并且使用至少部分基于所提取的波束状态信息计算的信道模型系数在RC仿真器102的一个或多个信道上对动态可变信道模型120进行仿真。
在上面参考图1描述的代表性实施方案中，虽然是在测试期间动态地执行天线探头118的选择，但是可以对将在测试期间使用的天线探头118进行预选。例如，预选可以是天线探头118的整个阵列的一些子集(例如，特定位置处的天线探头118)。作为另一个例子，天线探头118的数量和位置的预选可以作为设计MPAC 114的步骤来执行，以减少在腔室114中使用的天线探头118的总数，同时优化MPAC 114中天线探头118的位置。在测试期间，RC仿真器102使用开关器117动态地配置(例如，激活、去激活)天线探头118的预选配置。对于这种类型的预选，当UE 103是DUT时，根据对信道模型120的仿真来确定这M个最强BS天线阵列波束方向图109或这M个最强BS、UE天线波束方向图对(如果UE天线特性已知)，并用于预选随后在测试期间将被动态配置(例如，激活、去激活、加权等)的探头天线118的配置(例如，子集)。类似地，对于这种类型的预选，当BS 101是DUT时，在信道模型120的波束功率仿真期间确定这M个最强的UE天线阵列波束方向图129或这M个最强的BS、UE天线阵列波束方向图对109、129(如果DUT的天线特性是已知的)，并用于预选随后在测试期间将被动态配置(例如，激活、去激活、加权等)的探头天线118的配置。
图2是根据代表性实施方案的MPAC OTA测试系统200的示意性框图，该系统适于测试5G DUT并且具有预选的天线探头118的半静态配置。如上所述，预选至少部分地基于M个最强波束方向图或波束方向图对的确定，这取决于参考信道模型是考虑DUT的波束方向图还是仅考虑在链路的与DUT相对端的装置生成的波束方向图。构建这M个最强天线阵列波束方向图或波束方向图对的合成参考信道模型，并预选针对合成参考信道模型优化的探头天线配置。
图2所示的MPAC OTA系统200与图1所示的MPAC OTA测试系统100相同，除了测试系统200不包括图1所示的开关器117。通过选择要在MPAC 114中使用的探头天线118的总数并将探头天线118定位在MPAC 114中来设置天线探头118的预选配置。在辐射式测试期间，动态可变信道模型120仿真这N个BS天线阵列波束方向图109。探头天线加权由RC仿真器102动态执行。
图3是表示根据代表性实施方案的在UE 103上执行辐射式测试的方法的流程图，即UE 103是DUT。将参考系统100和200中示出的组件来描述该方法，但是应当注意，本领域技术人员根据本文提供的描述将理解，该方法不限于图1和图2中示出的系统配置。例如，图1和图2描述了5G BS 101和5G UE 103，但是本发明的原理和概念适用于不是5G BS和UE的BS和UE。
BS 101使用第一波束索引来获得BS天线元件权重，该权重被模拟波束形成器电路107用来选择性地控制由相应BS天线阵列108形成的BS天线阵列波束方向图109，如框301所示。通过具有动态可变信道模型120的RC仿真器102，在RC I/O端口111处接收从BS 101输出的信号，如框302所示。在RC仿真器102中，执行RC仿真，在此期间，动态可变信道模型120根据波束索引信息动态变化，以包括簇式探头天线加权，如框303所示。波束索引信息至少包括第一波束索引。在MPAC 114中，具有多个天线探头，该多个天线探头电耦接到RC仿真器102的P个RC I/O端口并且具有所选的配置，根据动态可变信道模型120的动态变化而动态改变天线探头的簇式加权，如框304所示。
图4是表示根据代表性实施方案在BS 101上执行辐射式测试的方法的流程图，即BS 101是DUT。将参考系统100和200中示出的组件来描述该方法，但是应当注意，本领域技术人员根据本文提供的描述将理解，该方法不限于图1和图2中示出的系统配置。
UE 103使用第一波束索引来获得UE天线元件权重，该权重被模拟波束形成器电路127用来选择性地控制由相应UE天线阵列128形成的UE天线阵列波束方向图129，如框401所示。根据该实施方案，调换BS 101和UE 103的位置，使得BS 101被设置在MPAC 114的内部。通过具有信道模型120的RC仿真器102，在RC I/O端口111处接收从UE 103输出的信号，如框402所示。在RC仿真器102中，执行RC仿真，在此期间，动态可变信道模型120根据波束索引信息动态变化，以包括簇式探头天线加权，如框403所示。波束索引信息至少包括第一波束索引。在具有该多个天线探头118的MPAC 114中，该多个天线探头电耦接到RC仿真器102的P个RC I/O端口113且具有所选配置，根据动态可变信道模型120的动态变化来动态改变天线探头的簇式加权。
3GPP指定的信道模型(例如TR.38.901或TR.36.873)中常用的当前信道建模原理对于每个簇的每条射线以及簇和射线角度应用天线响应，以生成非时变的天线阵列波束方向图。根据代表性实施方案，在动态可变信道模型120中，离散时变天线波束方向图代替3GPP指定信道模型的非时变天线波束方向图，如下所示：
Figure BDA0001815364910000181
其中t是时间，bi∈{1，...，Brx}和βi∈{1，...，Btx}分别指固定波束方向图的子集B内的接收器(Rx)和发射器(Tx)波束方向图，
Figure BDA0001815364910000184
和ξ分别表示Rx和Tx波束的天线端口106和115的索引，其中离散时间索引
Figure BDA0001815364910000182
其中Ts是波束状态更新之间的离散时间步长，并且其中
Figure BDA0001815364910000183
表示向下舍入(层)算子；根据测试系统100的配置，可以为每个离散时间步长i定义不同的波束状态，或者可以重复相同的波束状态多次；Frx,u,θ和Frx,u,φ分别是对于偏振度θ和Ф的Rx天线u的复天线增益；Ftx,s,θ和Ftx,s,φ分别是对于偏振度θ和Ф的Tx天线s的复天线增益；
Figure BDA0001815364910000185
和
Figure BDA0001815364910000186
分别是对于偏振度θ和Ф的Rx天线端口
Figure BDA0001815364910000187
的Rx波束数bi的复波束增益；复波束增益可以被称为波束方向图或波束状态，并且其是根据特定波束索引利用加权系数计算的天线阵列的响应的结果；Ftx,ξ,βi,θ和Ftx,ξ,βi,φ分别是对于偏振度θ和Ф的Tx天线端口ξ的Tx波束数βi的复波束增益；复波束增益可以被称为波束方向图或波束状态，并且其是根据特定波束索引利用加权系数计算的天线阵列的响应的结果；n和m表示在基于几何的随机信道模型中定义的簇(传播路径)和子路径(射线)索引；θn,m,ZOA和φn,m,AOA分别是第n簇和第m子路径的到达天顶角和方位角；并且θn,m,ZOD和φn,m,AOD分别是第n簇和第m子路径的出发天顶角和方位角。
应当注意，在公知的信道建模术语中，BS总是用发射器参数来定义，UE总是用接收器参数来定义。因此，如果BS是DUT，则Rx天线方向图被嵌入动态可变信道模型120中，并且如果UE是DUT，则Tx天线方向图被嵌入动态可变信道模型120中。
如果RC仿真器102是非基于文件的RC仿真器，则动态可变信道模型120的信道系数是动态生成的。可以通过在信道系数的计算期间对于每个正弦曲线应用对波束状态特定的系数来更新波束状态。如果RC仿真器102是基于文件的信道仿真器，则信道系数在RC仿真之前生成，并存储在RC仿真器102内部的文件中，这些文件在RC仿真期间由RC仿真器102执行。
动态可变信道模型120可以针对每个预定义的波束状态生成，并且对波束特定的信道模型可以在RC仿真器102的波束建模逻辑121中并行运行。每个时刻可以根据有效波束状态信息激活并行信道模型中的一个。并行信道模型可以在RC仿真器102的多个物理信道上运行，或者通过为每个波束方向图定义单独的簇/抽头集(即，多个重叠的抽头)在单个物理信道上运行。在RC仿真器102的多个物理信道上运行模型120的情况下，通常通过利用切换机构(未示出)在每个时刻激活一个信道来执行波束方向图选择。例如，如果BS仿真器输出端口的数量高于测试系统100中所需的天线端口的数量，则可以由BS仿真器执行切换。在RC仿真器102的单个物理信道上运行模型120的情况下，通过启用为给定波束方向图分配的信道或抽头集来执行波束方向图的选择，同时禁用为其他波束方向图分配的信道或抽头，例如通过将那些信道设置为具有高衰减。
多个波束方向图的并行执行通常需要在RC仿真器102中使用额外的信道或抽头资源。然而，可以通过例如运行单个波束模型并基于所选波束方向图更新每个抽头/簇的幅度和相位来减少并行资源使用。
在RC仿真器102中存在用于顺序运行时变或非时变波束方向图的多种可能性。第一种可能性是全嵌入可能性，包括预先为所有波束方向图组合生成信道模型系数。本文使用的术语“完全嵌入”意味着所有相关的天线阵列特性都完全包括在动态可变信道模型120中。本文使用的术语“部分嵌入”意味着动态可变信道模型120是天线阵列特性的近似物，其尚未包括天线阵列波束方向图的所有可能影响。
对于第一种全嵌入可能性，每个Tx/Rx波束索引对具有与其相关联的多个(例如，二十四个)衰落抽头，这些抽头将基于在RC仿真器102中接收的波束索引在RC仿真器102中被激活。每个Tx/Rx波束索引对的信道模型将被存储在波束建模逻辑121的存储器中，并且根据在每个时刻有效的Tx/Rx波束索引对而被选择用于执行。同样，在这种情况下，多个波束方向图可以并行运行，其中单个波束方向图在给定时刻是有效的，以实现有效波束方向图之间的快速转换。
用于在RC仿真器102中顺序运行时变波束方向图的第二种全嵌入可能性包括预先为每个抽头计算每个Tx/Rx波束索引对的复缩放系数和多普勒相量缩放系数表，运行单组抽头系数，并且基于在RC仿真器102中接收的波束索引来更新抽头增益、相位缩放器和多普勒相量缩放系数。
用于在RC仿真器102中顺序运行时变波束方向图的第一种部分嵌入可能性包括预先计算每个抽头的每个Tx/Rx波束索引对的增益缩放系数表，运行单组抽头系数，并且基于在RC仿真器102中接收的波束索引仅更新抽头增益缩放系数。这种可能性特别适合于簇内角度分散很小的情况。在具有簇角度/天线取向演进的动态模型的情况下，抽头增益缩放器系数也应是时变的(即缓慢变化的)。这种可能性忽略了由于模拟波束方向图差异而导致的多普勒相量变化和端口间相位差。包括了基于天线阵列几何形状的相位差，并且如果每个天线端口的波束方向图相似，则端口间相位差没有误差。如果每个端口的模拟波束方向图不同，端口之间的相位差预计不会相关。
用于在RC仿真器102中顺序运行时变波束方向图的第二种部分嵌入可能性包括为每个抽头预先计算每个波束索引对的复缩放系数表，运行单组抽头系数，并且基于在RC仿真器102中接收的波束索引仅更新抽头增益和相位缩放系数。
图5是表示仅基于参考信道模型来选择探头天线118的配置的情况下执行辐射式测试的方法的流程图。本文使用的术语“参考信道模型”表示包括布置在链路的与DUT相反的一端的装置的天线阵列波束方向图的信道模型。因此，如果BS是DUT，则参考信道模型是包括UE天线阵列波束方向图129的信道模型，而如果UE是DUT，则参考信道模型是包括BS天线阵列波束方向图109的信道模型。本文使用的术语“参考天线阵列波束方向图”表示由参考TRx生成的天线阵列波束方向图，如果UE 103是DUT，则参考TRx是BS101，如果BS 101是DUT，则参考TRx是UE 103。
框501表示定义一组固定的参考天线阵列波束方向图并构建该组固定的参考天线阵列波束方向图的参考信道模型的过程。框502表示可选方法，该方法用于通过基于这M个最强参考天线阵列波束方向图(如通过前述仿真确定的)优化探头天线118的配置来减少MPAC 114中使用的探头天线118的数量。如果绕过由框502表示的过程，则该过程进行到框503，在此处针对所有参考天线阵列波束方向图计算信道模型。该过程然后进行到框504，在此处，针对每个离散时间步长，与框501定义的参考天线阵列波束方向图相关联的波束状态被嵌入到动态可变信道模型120中。该过程然后进行到框505，在此处以上面参考图1描述的方式动态选择天线探头118的配置。在由框506表示的步骤处，针对每个离散时间步长计算探头天线118的权重，并将其包括在信道模型中。框507表示执行RC仿真的步骤。
参考框511，针对在框501处定义的所有参考天线阵列波束方向图，在一组时刻上计算BRSRP。在框512选择这M个最强参考天线阵列波束方向图。如框513所示，对由这M个最强参考天线阵列波束方向图合成的参考信道模型进行仿真。例如，可以通过计算所选的M个波束方向图的加和辐射图案并将加和辐射方向图嵌入到信道模型中来计算合成参考信道模型。然后，如框514所示，基于合成参考信道模型选择辐射式测试所需的一组探头天线118。当使用由框502表示的选项时，在框505处使用在框514处选择的该组探头天线118来动态选择在辐射式测试期间使用的针对每个波束状态的探头天线118的子集。
由框511-514表示的一些或所有步骤可以在RC仿真器102中执行，例如上述仿真，或者它们可以在RC仿真器102外部的计算装置中执行。
图6是表示在基于参考信道模型和DUT来选择探头天线118的配置的情况下执行辐射式测试的方法的流程图。框601表示定义一组固定的参考天线阵列波束方向图并构建该组固定的参考天线阵列波束方向图的参考信道模型的过程。框602表示可选方法，该方法用于通过基于这M对最强的参考天线阵列波束方向图和DUT天线阵列波束方向图(如通过上述仿真确定的)优化探头天线118的配置来减少MPAC 114中使用的探头天线118的数量。如果绕过由框602表示的过程，则该过程进行到框603，在此处计算所有参考天线阵列波束方向图的信道模型。该过程然后进行到框604，在此处，对于每个离散时间步长，与在框501定义的参考天线阵列波束方向图相关联的波束状态被嵌入到动态可变信道模型120中。该过程然后进行到框605，在此处以上面参考图1描述的方式动态选择天线探头118的配置。在由框606表示的步骤处，针对每个离散时间步长计算探头天线118的权重，并将其包括在信道模型中。框607表示执行RC仿真的步骤。
参考框611，针对框601处定义的所有参考和DUT天线阵列波束方向图对，在一组时刻上计算BRSRP。在框612选择这M个最强参考和DUT天线阵列波束方向图对。如框613所示，对由这M个最强参考和DUT天线阵列波束方向图对组成的参考信道模型进行仿真，并且如框614所示，基于合成的模型来选择辐射式测试所需的该组探头天线118。当使用由框602表示的选项时，在框604处使用在框614处选择的该组探头天线118来动态选择在辐射式测试期间使用的探头天线118的子集。
应当注意，虽然上述代表性实施方案示出了分别经由电缆112和116连接到RC仿真器102的BS天线端口106和MPAC 114，但是这些有线连接中的任一个可以用无线连接(例如，无线线缆连接)代替。
应当注意，已经参考代表性实施方案描述了本发明的原理和概念，但是本发明的原理和概念不限于本文中描述的代表性实施方案。尽管在附图和前面的描述中详细展示和描述了本发明的原理和概念，但是这种展示和描述应被认为是展示性的或示例性的而非限制性的；本发明不局限于所披露的实施方案。本领域技术人员通过对附图、公开文本和所附权利要求的研究，可以理解和实现所公开的实施方案的其他变体。

Claims (10)

1.一种多探头电波暗室mpac(114)空中OTA测试系统(100)，用于进行设置在该mpac(114)内部的用户设备ue (103)被测装置DUT的辐射式测试，该测试系统(100)包括：
基站bs (101)，该基站被配置为根据第一波束索引选择性地控制电耦接到n个bs天线端口(106)的bs (101)天线元件，其中n是大于或等于二的正整数，该bs (101)的n个bs天线阵列(108)中的每一个包括多个bs (101)天线元件，该bs (101)的模拟波束形成器电路(107)基于该第一波束索引对bs (101)天线元件进行加权，以分别由该n个bs天线阵列(108)形成n个bs天线阵列波束方向图(109)；
无线电信道RC仿真器，该RC仿真器具有至少n个分别电耦接到该n个bs天线端口(106)的RC输入/输出I/O端口(111)，并且还具有p个RCi/o端口(113)，其中p是大于或等于二的正整数，该RC仿真器(102)具有动态可变信道模型(120)，该动态可变信道模型在RC仿真期间由该RC仿真器(102)根据波束索引信息来动态变化以包括探头天线(118)的簇式加权，该波束索引信息至少包括该第一波束索引；和
mpac (114)，其具有电耦接到该p个RCi/o端口(113)并且处于所选配置的多个探头天线(118)，并且其中该探头天线(118)的所述簇式加权根据该动态变化的信道模型(120)的动态变化而动态变化。
2.根据权利要求1所述的mpacota测试系统(100)，其中该ue (103)具有能够分别生成q个ue天线阵列波束方向图(129)的q个ue天线阵列(128)，并且其中，对该探头天线(118)的配置的选择是在测试之前基于在波束功率仿真期间做出的确定而做出的预选，所述在波束功率仿真期间做出的确定是确定该n个bs天线阵列波束方向图(109)和该q个ue天线阵列波束方向图(129)中的哪些对是该n个bs天线阵列波束方向图(109)和该q个ue天线阵列波束方向图(129)中的M个最强对，其中M是小于n的正整数。
3.根据权利要求1所述的mpacota测试系统(100)，其中对该探头天线(118)的配置的选择是在测试之前基于在波束功率仿真期间做出的确定而做出的预选，所述在波束功率仿真期间做出的确定是确定在n个bs天线阵列波束方向图(109)中的哪些是m个最强bs天线阵列波束方向图(109)，其中m是小于n的正整数。
4.根据权利要求1所述的mpacota测试系统(100)，其进一步包括：
开关器(117)，该开关器电耦接到该p个RCi/o端口(113)和该探头天线(118)，并且其中探头天线(118)的所选配置包括该探头天线(118)的子集，所述子集由该RC仿真器(102)经由该开关器(117)、基于该mpacota测试系统(100)对在该DUT处的当前bs天线阵列波束方向图(109)的功率方位角谱PAS确定来动态选择和激活。
5.根据权利要求4所述的mpacota测试系统(100)，其中该开关器(117)是该RC仿真器(102)的一部分。
6.根据权利要求4所述的mpacota测试系统(100)，其中该开关器(117)是该mpac (114)的一部分。
7.根据权利要求4所述的mpacota测试系统(100)，其中该开关器(117)介于该RC仿真器(102)与该mpac (114)之间。
8.一种多探头电波暗室mpac(114)空中OTA测试系统(100)，用于进行设置在该mpac(114)中的基站bs (101)被测装置DUT的辐射式测试，该测试系统(100)包括：
用户设备ue (103)，该用户设备ue (103)被配置为根据第一波束索引选择性地控制电耦接到q个ue天线端口(115)的ue (103)天线元件，其中q是大于或等于二的正整数，该ue(103)的q个ue天线阵列(128)中的每一个包括多个该ue (103)天线元件，该ue (103)的模拟波束形成器电路(127)根据该第一波束索引对该ue (103)天线元件进行加权，以使得分别由该q个ue天线阵列(128)形成q个ue天线阵列波束方向图(129)；
无线电信道RC仿真器，该RC仿真器具有至少q个分别电耦接到该q个ue天线端口(115)的RC输入/输出I/O端口(111)，并且还具有p个RCi/o端口(113)，其中p是大于或等于二的正整数，该RC仿真器(102)具有动态可变信道模型(120)，该动态可变信道模型在RC仿真期间由该RC仿真器(102)根据波束索引信息来动态变化以包括探头天线(118)的簇式加权，该波束索引信息至少包括该第一波束索引；和
mpac (114)，其具有电耦接到该p个RCi/o端口(113)并且处于所选配置的多个探头天线(118)，并且其中该探头天线(118)的所述簇式加权根据该动态变化的信道模型(120)的动态变化而动态变化。
9.根据权利要求8所述的mpacota测试系统(100)，其中，该bs (101)DUT具有能够分别生成n个bs天线阵列波束方向图(109)的n个bs天线阵列(108)，并且其中对该探头天线(118)的配置的选择是在测试之前基于在波束功率仿真期间由该RC仿真器(102)做出的确定而做出的预选，所述在波束功率仿真期间由该RC仿真器(102)做出的确定是确定该n个bs天线阵列波束方向图(109)和该q个ue天线阵列波束方向图(129)中的哪些对是该n个bs天线阵列波束方向图(109)和该q个ue天线阵列波束方向图(129)中的M个最强对，其中M是小于n的正整数。
10.根据权利要求8所述的mpacota测试系统(100)，其进一步包括：
开关器(117)，该开关器电耦接到该p个RCi/o端口(113)和该探头天线(118)，并且其中探头天线(118)的所选配置包括该探头天线(118)的子集，所述子集由该RC仿真器(102)经由该开关器(117)、至少部分基于该mpacota测试系统(100)对在该DUT处的当前ue天线阵列波束方向图(129)的功率方位角谱PAS确定来动态选择和激活。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11050496B2 (en) * 2018-05-21 2021-06-29 National Instruments Corporation Over-the-air testing of millimeter wave integrated circuits with integrated antennas
US10880896B2 (en) * 2018-05-31 2020-12-29 Qualcomm Incorporated Identifying beams of interest for position estimation
CN110716173A (zh) * 2018-07-12 2020-01-21 罗德施瓦兹两合股份有限公司 用于模拟离去角确定测试信号的测量设备和测量方法
US10684318B1 (en) 2018-10-30 2020-06-16 Keysight Technologies, Inc. System and method for testing analog beamforming device
CN111224696B (zh) * 2018-11-26 2021-04-20 深圳市通用测试系统有限公司 无线终端的无线性能测试方法及系统
US10735110B2 (en) 2018-12-07 2020-08-04 Keysight Technologies, Inc. Methods, systems, and computer readable media for testing and modeling beamforming capabilities of a device under test
CN111372273A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 是德科技股份有限公司 用于测试被测装置的天线的测试系统以及测试用户设备的方法
CN111865371B (zh) * 2019-04-29 2021-11-09 深圳市通用测试系统有限公司 多天线无线设备mimo测试装置
US11131701B1 (en) 2019-07-03 2021-09-28 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Multi-probe anechoic chamber for beam performance testing of an active electronically steered array antenna
US10707976B1 (en) 2019-08-16 2020-07-07 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg System and method for near-field measurement of a device under test in a far-field environment
CN112583502B (zh) 2019-09-27 2022-06-10 维沃移动通信有限公司 一种探头天线确定方法及装置
CN112865840B (zh) * 2019-11-27 2022-02-18 深圳市通用测试系统有限公司 Mimo无线终端的测试方法、装置以及系统
US10979154B1 (en) * 2019-12-30 2021-04-13 T-Mobile Usa, Inc. Performing different radio frequency (RF) tests by using common ports of an RF testing chamber
EP4088395A4 (en) * 2020-01-06 2023-10-11 Qualcomm Incorporated OVER-THE-AIR PERFORMANCE TEST OF MULTIPLE-INPUT-MULTIPLE-OUTPUT
CN111245480B (zh) * 2020-01-16 2021-12-07 南京信息工程大学 一种基于三维空间的双簇几何信道建模方法
US11088744B1 (en) 2020-02-07 2021-08-10 Keysight Technologies, Inc. Methods, systems, and computer readable media for 5G digital beamforming testing
CN111884734B (zh) * 2020-07-15 2022-05-24 中国信息通信研究院 一种面向毫米波终端的性能测试方法和系统
CN112039608B (zh) * 2020-08-24 2022-10-04 中国移动通信集团终端有限公司 多天线终端的评估方法、装置、设备及计算机存储介质
CN116438903A (zh) * 2020-10-15 2023-07-14 苹果公司 用于指示波束方向的机制
CN113541826B (zh) * 2021-07-12 2022-06-07 东南大学 一种动态场景信道的四维空口性能测试方法
CN114629571B (zh) * 2022-03-28 2024-03-15 国家无线电监测中心检测中心 一种5g毫米波终端的无用发射指标的测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101036316A (zh) * 2004-08-19 2007-09-12 诺基亚公司 用于使用连续量化的MIMO系统的一般化m级波束成形器
CN104782057A (zh) * 2012-09-27 2015-07-15 安耐特通信有限公司 无线电信道仿真
WO2017091713A1 (en) * 2015-11-25 2017-06-01 New York University System and method for emulation of wireless channels and multi-antenna transmit and receive circuits
CN106970271A (zh) * 2017-04-27 2017-07-21 旷良彬 一种数字化天线测试系统及测试方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8995511B2 (en) * 2009-02-13 2015-03-31 Spirent Communications, Inc. Emulation and controlled testing of MIMO OTA channels
US8761684B2 (en) 2009-02-13 2014-06-24 Spirent Communications, Inc. Method and apparatus for virtual desktop OTA
CN102158873A (zh) * 2010-02-12 2011-08-17 中兴通讯股份有限公司 基于多天线系统的空间射频性能测试方法及系统
US8718122B2 (en) * 2010-02-18 2014-05-06 Azimuth Systems, Inc. Testing performance of a wireless device
EP2577892B1 (en) 2010-05-24 2014-11-26 Elektrobit System Test OY Over-the-air test
US9282477B2 (en) 2011-10-20 2016-03-08 Azimuth Systems, Inc. Modifying log files and playback files used for wireless network emulation
US9077415B2 (en) 2011-12-19 2015-07-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for reference symbol transmission in an OFDM system
KR102108613B1 (ko) * 2014-08-08 2020-05-08 인텔 아이피 코포레이션 무선 디바이스를 테스트하기 위한 자연적 무선 환경의 가상화
GB2536539B (en) * 2015-01-19 2017-07-19 Keysight Technologies Inc System and method for testing multi-user, multi-input/multi-output systems
US9660739B2 (en) * 2015-02-09 2017-05-23 Spirent Communications, Inc. System and methods of testing adaptive antennas
US9979496B2 (en) * 2015-05-19 2018-05-22 ETS- Lindgren Inc. System and method for calibration and monitoring of an anechoic boundary array RF environment simulator
US10243628B2 (en) 2015-07-16 2019-03-26 Spirent Communications, Inc. Massive MIMO array emulation
US20170184698A1 (en) * 2015-12-29 2017-06-29 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Method and apparatus for calibration of a device under test
US9742508B1 (en) * 2016-02-26 2017-08-22 Keysight Technologies, Inc. Systems and methods for calibrating multiple input, multiple output (MIMO) test systems and for using the calibrated MIMO test systems to test mobile devices
CN107543978B (zh) * 2016-06-23 2021-08-24 是德科技股份有限公司 经由ota辐射测试系统标定出mimo中辐射通道矩阵的系统和方法
US10601695B2 (en) * 2016-09-01 2020-03-24 Keysight Technologies, Inc. Systems and methods for radio channel emulation of a multiple input multiple output (MIMO) wireless link
US10033473B1 (en) * 2017-01-23 2018-07-24 Keysight Technologies, Inc. Systems and methods for performing multiple input, multiple output (MIMO) over-the-air testing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101036316A (zh) * 2004-08-19 2007-09-12 诺基亚公司 用于使用连续量化的MIMO系统的一般化m级波束成形器
CN104782057A (zh) * 2012-09-27 2015-07-15 安耐特通信有限公司 无线电信道仿真
WO2017091713A1 (en) * 2015-11-25 2017-06-01 New York University System and method for emulation of wireless channels and multi-antenna transmit and receive circuits
CN106970271A (zh) * 2017-04-27 2017-07-21 旷良彬 一种数字化天线测试系统及测试方法

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