CN109802730B - 用于噪声校正的发射机性能测量的测量设备和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于噪声校正的发射机性能测量的测量设备和测量方法。测量设备(4)包括：第一测量路径(10)，该第一测量路径适于从被测设备(1)接收测量信号(13)，并且从所述测量信号(13)确定第一测量值(14)。而且，该测量设备包括第二测量路径(11)，该第二测量路径适于接收所述测量信号(13)并且从所述测量信号(13)确定第二测量值(15)。最后，该测量设备包括噪声抑制器(12)，该噪声抑制器连接到所述第一测量路径(10)的输出端和所述第二测量路径(11)的输出端，并且适于接收所述第一测量值(14)和所述第二测量值(15)并且通过对于每个第一测量值，将所述第一测量值与相应的第二测量值相乘从而生成多个测量值积来抑制噪声。

Description

用于噪声校正的发射机性能测量的测量设备和测量方法

技术领域

本发明涉及测量发射机的性能。尤其是，本发明包括测量方法和测量设备。

背景技术

对于5G设备性能测试，需要测量待测试设备的非常低的噪声级。在测量这种低噪声级时，由被测设备到测量设备的传输信道产生的噪声以及由测量设备自身产生的噪声是重要因素。通过传统方法消除这些噪声源需要大量的硬件投入。

用于消除噪声的替代方法，使用例如从文献US 2007/0225927中已知的两个信号的相关性。然而，执行这样的相关性也会导致高硬件投入。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种测量设备和测量方法，其允许消除信道噪声和测量设备噪声，同时仅需要低的硬件复杂度。

该目的通过设备权利要求1的特征以及方法权利要求15的特征实现。从属权利要求包含进一步发展。

本发明的用于发射机性能测量的测量设备包括第一测量路径，所述第一测量路径适于从被测设备接收测量信号，并且从所述测量信号确定第一测量值。而且，所述测量设备包括第二测量路径，所述第二测量路径适于接收所述测量信号并且从所述测量信号确定第二测量值。最后，所述测量设备包括噪声抑制器，所述噪声抑制器连接到所述第一测量路径的输出端和所述第二测量路径的输出端，并且适于接收所述第一测量值和所述第二测量值以及通过对于每个第一测量值，将所述第一测量值乘以相应的第二测量值从而生成多个测量值积来抑制噪声。因此，由信道和测量设备产生的噪声随着时间的推移而消失。

重要的是要注意，在测量测量信号时，不必通过每个测量路径测量整个测量信号。也可以只测量测量信号的一部分。甚至通过第一测量路径和第二测量路径测量测量信号的不同部分也是可以的。

有利地，噪声抑制器适于基于所述多个测量值积来确定被测设备的性能值信号。性能值信号有利地是误差向量幅度或带内发射。因此，可以非常准确地确定被测设备的质量，而不需要进行大量的硬件投入。

根据另一个有利的实施方式，噪声抑制器适于将所述多个测量值积相加，通过所述多个测量值积的测量值积的数量和/或基本功率级，将相加的多个测量值积归一化，从而生成归一化的积总和。噪声抑制器还适于基于归一化的积总和来确定性能值。这允许非常简单但准确地确定被测设备的质量。

有利地，第一测量路径包括用于接收测量信号的第一天线或第一连接器。而且，有利地，第二测量路径包括用于接收测量信号的第二天线或第二连接器。这允许执行无线测量或有线测量而不会导致高的硬件投入。

根据另一有利实施方式，测量设备包括用于接收测量信号的第三天线或第三连接器，以及适于在第一测量路径和第二测量路径之间分离所接收的测量信号的分离器。这允许更简单的设置。

有利地，第一测量路径和第二测量路径各自包括射频校正器，所述射频校正器适于确定和/或校正载波频率误差和/或载波频率泄漏。这进一步提高了准确性。

有利地，第一测量路径和第二测量路径各自包括快速傅里叶变换器，所述快速傅里叶变换器适于将测量信号或从测量信号导出的信号变换到频域。这允许对频域进行分析。

有利地，第一测量路径和第二测量路径各自包括离散傅里叶逆变换器，所述离散傅里叶逆变换器适于将从测量信号导出的频域信号变换到时域。这允许将得到的性能值信号恢复到时域。

根据另一有利实施方式，第一测量路径和/或第二测量路径包括均衡器，所述均衡器适于执行第一测量路径和第二测量路径的信号电平均衡。这进一步提高了准确性。

有利地，测量信号包括垂直偏振分量和水平偏振分量。通过区分偏振方向，可以实现准确性的提高。

根据另一有利实施方式，第一测量路径包括适于接收测量信号的垂直偏振分量并且从该垂直偏振分量生成第一垂直子测量值的垂直子路径。第一测量路径还包括适于接收测量信号的水平偏振分量并且从该水平偏振分量生成第一水平子测量值的水平子路径。此外，第二测量路径包括适于接收测量信号的垂直偏振分量并且从该垂直偏振分量生成第二垂直子测量值的垂直子路径。在这种情况下，第二测量路径还包括适于接收测量信号的水平偏振分量并且从该水平偏振分量生成第二水平子测量值的水平子路径。此外，第一测量路径包括第一最大比率组合器，该第一最大比率组合器适于将第一垂直子测量值和第一水平子测量值组合，得到第一测量值。此外，第二测量路径包括第二最大比率组合器，该第二最大比率组合器适于将第二垂直子测量值和第二水平子测量值组合，得到第二测量值。通过以这种方式处理不同的偏振方向，可以进一步提高准确性。不过，这需要更大的硬件投入。

在替代实施方式中，在第一步骤中，第一测量路径适于接收测量信号的垂直偏振分量，并且从该垂直偏振分量生成第一垂直子测量值。在第一步骤中，第二测量路径适于接收测量信号的垂直偏振分量，并且从该垂直偏振分量生成第二垂直子测量值。在第二步骤中，第一测量路径适于接收测量测量信号的水平偏振分量并从该水平偏振分量生成第一水平子测量值，第二测量路径适于接收测量信号的水平偏振分量并从该水平偏振分量生成第二水平子测量值。在这种情况下，测量设备仅包括单个最大比率组合器，该最大比率组合器适于将第一水平子测量值与第一垂直子测量值组合，并且由此生成第一测量信号。此外，该最大比率组合器适于将第二水平子测量值与第二垂直子测量值组合，并由此生成第二测量信号。通过这种连续的方法，可以大大减少硬件投入，虽然同时增加了测量时间。

根据另一有利实施方式，测量设备包括另一快速傅里叶变换器，该另一快速傅里叶变换器适于将性能值信号变换到频域。这允许在频域中分析被测设备的性能。

有利地，第一测量路径包括第一同相子路径，该第一同相子路径适于接收测量信号的同相分量，得到第一同相测量值。第一测量路径还包括第一正交子路径，该第一正交子路径适于接收测量信号的正交分量，得到第一正交测量值。第二测量路径包括第二同相子路径，该第二同相子路径适于接收测量信号的同相分量，得到第二同相测量值。第二测量路径包括第二正交子路径，该第二正交子路径适于接收测量信号的正交分量，得到第二正交测量值。测量设备还包括另外的第一最大比率组合器，该另外的第一最大比率组合器适于将第一同相测量值与第一正交测量值组合，并由此生成第一测量信号。测量设备还包括另外的第二最大比率组合器，该另外的第二最大比率组合器适于将第二同相测量值与第二正交测量值组合，并由此生成第二测量信号。通过区分测量信号的同相分量和正交分量，可以实现准确性的进一步提高。

本发明的测量方法用于发射机性能测量的目的。该方法包括：通过第一测量路径从被测设备接收测量信号并且从测量信号确定第一测量值；通过第二测量路径接收测量信号并且从测量信号确定第二测量值；接收第一测量值和第二测量值，对于每个第一测量值，将第一测量值与相应的第二测量值相乘，生成多个测量值积，并基于这多个测量值积确定被测设备的性能值信号。因此，信道和测量设备产生的噪声随着时间的推移而消失。

附图说明

现在参照附图进一步解释本发明的示例性实施方式，其中：

图1示出了示例性测量设备；

图2示出了本发明的测量设备的第一实施方式；

图3示出了本发明的测量设备的第二实施方式；

图4以仅示出测量路径的详细视图示出了根据本发明的测量设备的第三实施方式；

图5示出了本发明的测量设备的第四实施方式；

图6示出了本发明的测量设备的第五实施方式；

图7示出了本发明的测量设备的第六实施方式；以及

图8以流程图示出了本发明的测量方法的实施方式。

具体实施方式

首先，我们参照图1对现有技术的测量设备的功能及其缺点进行了说明。关于图2-7，详细示出和描述了本发明的测量设备的不同实施方式。最后，关于图8，详细描述了本发明的测量方法的实施方式。不同附图中类似的实体和附图标记已被部分省略。

在图1中，示出了第一示例性测量设备3。它只包括一条测量路径2，所述测量路径2与被测设备1连接。测量设备记录样本Y，样本Y由被测设备的实际发射Y_DUT、由信道产生的噪声Y_channel以及由测试设备产生的噪声Y_TE根据以下公式得到：

Y＝Y_DUT+Y_channel+Y_TE＝Y_DUT+Y_ch,TE

可以清楚地看到，尤其是对于被测设备1发射的信号的低功率级，由信道和测试设备产生的噪声能阻碍准确的测量。

即使当随着时间的推移按照以下公式进行归一化时：

人们无法缓解这个问题，因为信道和测试设备产生的噪声无法消除。

在图2中示出了本发明的测量设备4的第一实施方式。本发明的测量设备4包括第一测量路径10和第二测量路径11，第一测量路径10和第二测量路径11都连接到噪声抑制器12。被测设备1生成测量信号13并将其提供给第一测量路径10和第二测量路径11。测量路径10、11各自独立地测量测量信号13，并且分别生成第一测量值14和第二测量值15。这些测量值被传送给噪声抑制器12，噪声抑制器12从这些测量值生成性能值信号16。

尤其地，噪声抑制器12将第一测量值14中的每一个第一测量值与相应的第二测量值15相乘，并且将这些积相加(在利用测量信号的数量和基本功率级P将总和归一化之前)。第一测量值和相应的第二测量值属于同一时间点。在计算平方根之后，已经确定了所得到的性能值16。这可以在下面的公式中看到：

其中，Y₁ ^(k)是第一测量值的第k个样本，Y₂ ^(k)是第二测量值的第k个样本，其中，k是当前处理的样本的编号，P₀是基本功率级，以及N是已处理样本的总数。()^*表示括号内的值的复共轭。

重要的是要注意，该公式是针对不包含虚部的Y₁和Y₂值定义的。参照图7，还针对包含虚部的Y₁和Y₂的值定义公式。

上述公式适于许多不同的情况。例如，可以通过这种方法来确定带内发射或误差向量幅度。

在图2所示的实施方式中，被测设备1通过有线连接连接到测量路径10、11。在这种情况下，测量设备包括用于相应电缆的连接器。在图3中，示出了使用无线测量的替选解决方案。这里，被测设备1包括天线，同时测量路径10、11各自包括用于接收测量信号13的天线。

在图4中，示出了测量路径10、11的详细结构。在这里示出的示例性实施方式中，测量路径10、11各自分别包括射频校正器20、30，射频校正器20、30连接到被测设备并且被提供测量信号13。射频校正器20、30确定和/或校正载波频率误差和/或载波频率泄漏。

此外，测量路径10、11各自分别包括快速傅里叶变换器21、31，快速傅里叶变换器21、31分别连接到相应的射频校正器20、30并将信号变换到频域。此外，测量路径10、11各自分别包括连接到快速傅里叶变换器21、31的均衡器22、32。均衡器执行两个测量路径10、11上的信号的功率级均衡。

最后，这里的测量路径10、11分别包括离散傅里叶逆变换器23、33，离散傅里叶逆变换器23、33将均衡后的信号变换回时域。离散傅里叶逆变换器23、33的输出信号分别形成第一测量值14和第二测量值15。

重要的是要注意，并非所有这些组件都是必需的。它们可以单独使用或不作为测量路径10、11的一部分使用。

在图5中，示出了测量设备4的另一实施方式。这里，使用偏振来提高测量准确性。尤其地，测量路径10包括垂直子路径40和水平子路径41，测量路径11包括垂直子路径50和水平子路径51。垂直子路径40、50各自包括垂直偏振天线，并因此接收测量信号的垂直偏振分量13_V。水平子路径41、51各自包括水平偏振天线，并因此接收测量信号的水平偏振分量13_H。将每个子路径40、41、50、51构造为如图2-图4所示的测量路径10、11的任何一个测量路径。将垂直子路径40的结果测量值14_V和水平子路径41的结果测量值14_h提供给最大比率组合器42，所述最大比率组合器42将它们组合成第一测量值14。

将测量子路径50的结果测量值15_V和水平子路径51的结果测量值15_H传送到另一最大比率组合器52并且组成第二测量值15。

代替在第一测量路径和第二测量路径内使用分离的子路径，替选地可以仅单个硬件设置被接连使用。在这种情况下，在第一步骤中，第一测量路径和第二测量路径都测量测量信号的水平偏振分量。在第二步骤中，两个测量路径测量测量信号的垂直偏振分量。最后，通过仅使用单个最大比率组合器，相应的水平偏振测量值和垂直偏振测量值在作为第一测量信号14和第二测量信号15提供给噪声抑制器12之前被组合。

而且，代替在两个测量路径中处理测量信号的水平偏振分量和垂直偏振分量这两者，可以在每个测量路径中仅处理一个偏振方向。那么，第一测量路径10将包括两个子路径，这两个子路径例如都处理水平偏振，而第二测量路径11包括两个子路径，这两个子路径都处理垂直偏振。

而且，可以仅在一个测量路径中具有如图5所示的子路径。

在图6中，示出了通过区分同相分量和正交分量来提高准确度的测量设备4的实施方式。在此，测量路径10包括同相子路径61和正交子路径62，测量路径11包括同相子路径71和正交子路径72。而且，测量路径10、11分别包括同相/正交(I/Q)分离器60、70，I/Q分离器60、70生成同相分量测量信号13_I和正交分量测量信号13_Q。替选地，可以在被测设备1和测量路径10、11之间仅设置单个I/Q分离器。在实践中，I/Q分离器60、70可以实现为I/Q混频器。

将每个同相子路径61、71和正交子路径62、72构造为图1-图4的测量路径10、11。

因此，被测设备1向I/Q分离器60、70提供测量信号13，I/Q分离器60、70从测量信号13生成同相分量测量信号13_I和正交分量测量信号13_Q。将同相分量测量信号13_I提供给同相子路径61、71，同相子路径61、71对同相分量测量信号13_I执行测量并产生同相测量值14_I、15_I。将正交分量测量信号13_Q提供给正交子路径62、72，正交子路径62、72对正交分量测量信号13_Q执行测量并提供正交测量值14_Q、15_Q。在测量路径10、11的每个测量路径内，由最大比率组合器63、73组合同相测量值14_I、15_I和正交测量值14_Q、15_Q，得到第一测量值14和第二测量值15，又将第一测量值14和第二测量值15传送给噪声抑制器12。

图7示出了图6的实施方式的替代实施方式，其没有任何最大比率组合器。这里，同相分量信号14_I和正交分量信号14_Q一起形成复数值的第一测量信号14。同样，同相分量信号15_I和正交分量信号15_Q一起形成复数值的第二测量信号15。将复数值的第一测量信号14和复数值的第二测量信号15直接馈送到噪声抑制器，然后，将噪声抑制器设置为用于直接从复数值的第一测量信号14和复数值的第二测量信号15计算性能值信号16。这是根据以下公式完成的：

这里，绝对值是在开平方根之前计算的。因此，该公式也是针对包含虚部的Y₁和Y₂的值定义的，因此可在平方根下产生负值。

替选地，可以使用下面的公式：

这里，平方根下的项的实部是在开平方根之前计算的。

在图5至图7的实施方式中，最大比率组合器被用于组合子路径的信号。然而，这些最大比率组合器并不一定必须总是处于信号路径中。这可以通过可切换旁路实现。如果处理的测量信号例如仅仅是包括单个偏振方向的信号或者是不包括同相分量和正交分量的信号，这是有用的。在这种情况下，图5至图7的实施方式像图2和图3的实施方式那样工作。在这些情况下，绕过最大比率组合器。

最后，在图8中以流程图示出了本发明的测量方法的实施方式。在第一步骤100中，由被测设备生成测量信号。在第二步骤101中，通过第一测量路径测量测量信号，得到第一测量值。在第三步骤102中，通过第二测量路径测量测量信号，得到第二测量值。特别地，同时执行第二步骤101和第三步骤102。在最后的第四步骤103中，对于每个第一测量值，将第一测量值与相应的第二测量值相乘。这可以有效地消除信道噪声和测量设备噪声。

本发明不限于这些示例，并且尤其是不限于以上所示的特定类型的性能值信号。示例性实施方式的特征可以以任何有利的组合来使用。

Claims (15)

1.一种用于发射机性能测量的测量设备(4)，包括：

-第一测量路径(10)，所述第一测量路径(10)适于从被测设备(1)接收测量信号(13)，并且从所述测量信号(13)确定第一测量值(14)，

-第二测量路径(11)，所述第二测量路径(11)适于接收所述测量信号(13)并且从所述测量信号(13)确定第二测量值(15)，以及

-噪声抑制器(12)，所述噪声抑制器(12)连接到所述第一测量路径(10)的输出端和所述第二测量路径(11)的输出端，所述噪声抑制器(12)适于

-接收所述第一测量值(14)和所述第二测量值(15)，以及

-通过对于每个第一测量值(14)，将所述第一测量值(14)与同一时间点的相应的第二测量值(15)相乘生成多个测量值积来抑制噪声，

其中，所述第一测量路径和所述第二测量路径相同。

2.根据权利要求1所述的测量设备，

其中，所述噪声抑制器(12)适于基于所述多个测量值积来确定所述被测设备(1)的性能值信号(16)，以及

其中，所述性能值信号(16)有利地是误差向量幅度或带内发射。

3.根据权利要求2所述的测量设备，

其中，所述噪声抑制器(12)适于

-将所述多个测量值积相加，

-通过所述多个测量值积的测量值积的数量和/或基本功率级，将相加后的所述多个测量值积归一化，生成归一化的积总和，以及

-基于所述归一化的积总和，确定所述性能值信号(16)。

4.根据权利要求3所述的测量设备，

其中，所述第一测量路径(10)包括用于接收所述测量信号(13)的第一天线或第一连接器，以及

其中，所述第二测量路径(11)包括用于接收所述测量信号(13)的第二天线或第二连接器。

5.根据权利要求1所述的测量设备，

其中，所述测量设备(4)包括用于接收所述测量信号(13)的第三天线或第三连接器，以及

其中，所述测量设备包括分离器，所述分离器适于在所述第一测量路径(10)和所述第二测量路径(11)之间分离接收的所述测量信号(13)。

6.根据权利要求1所述的测量设备，

其中，所述第一测量路径(10)和所述第二测量路径(11)各自包括射频校正器(20，30)，所述射频校正器(20，30)适于确定和/或校正载波频率误差和/或载波频率泄漏。

7.根据权利要求1所述的测量设备，

其中，所述第一测量路径(10)和所述第二测量路径(11)各自包括快速傅里叶变换器(21，31)，所述快速傅里叶变换器(21，31)适于将所述测量信号(13)或从所述测量信号(13)导出的信号变换到频域。

8.根据权利要求7所述的测量设备，

其中，所述第一测量路径(10)和所述第二测量路径(11)各自包括离散傅里叶逆变换器(23，33)，所述离散傅里叶逆变换器(23，33)适于将从所述测量信号(13)导出的频域信号变换到时域。

9.根据权利要求1所述的测量设备，

其中，所述第一测量路径(10)和/或所述第二测量路径(11)包括均衡器(22，32)，所述均衡器(22，32)适于执行所述第一测量路径(10)和所述第二测量路径(11)的信号电平均衡。

10.根据权利要求1所述的测量设备，

其中，所述测量信号(13)包括垂直偏振分量(13_V)和水平偏振分量(13_H)。

11.根据权利要求10所述的测量设备，

其中，所述第一测量路径(10)包括适于接收所述测量信号(13)的所述垂直偏振分量(13_V)并且从所述垂直偏振分量(13_V)生成第一垂直子测量值(14_V)的垂直子路径(40)，

其中，所述第一测量路径(10)包括适于接收所述测量信号(13)的所述水平偏振分量(13_H)并且从所述水平偏振分量(13_H)生成第一水平子测量值(14_H)的水平子路径(41)，

其中，所述第二测量路径(11)包括适于接收所述测量信号(13)的所述垂直偏振分量(13_V)并且从所述垂直偏振分量(13_V)生成第二垂直子测量值(15_V)的垂直子路径(50)，

其中，所述第二测量路径(11)包括适于接收所述测量信号(13)的所述水平偏振分量(13_H)并且从所述水平偏振分量(13_H)生成第二水平子测量值(15_H)的水平子路径(51)，

其中，所述第一测量路径(10)包括第一最大比率组合器(42)，所述第一最大比率组合器(42)适于将所述第一垂直子测量值(14_V)和所述第一水平子测量值(14_H)组合，得到所述第一测量值(14)，以及

其中，所述第二测量路径(11)包括第二最大比率组合器(52)，所述第二最大比率组合器(52)适于将所述第二垂直子测量值(15_V)和所述第二水平子测量值(15_H)组合，得到所述第二测量值(15)。

12.根据权利要求10所述的测量设备，

其中，在第一步骤中，所述第一测量路径(10)适于接收所述测量信号(13)的所述垂直偏振分量，并且从所述垂直偏振分量生成第一垂直子测量值，

其中，在所述第一步骤中，所述第二测量路径(11)适于接收所述测量信号(13)的所述垂直偏振分量，并且从所述垂直偏振分量生成第二垂直子测量值，

其中，在第二步骤中，所述第一测量路径(10)适于接收所述测量信号(13)的所述水平偏振分量，并且从所述水平偏振分量生成第一水平子测量值，以及

其中，在所述第二步骤中，所述第二测量路径(11)适于接收所述测量信号(13)的所述水平偏振分量，并且从所述水平偏振分量生成第二水平子测量值，以及

其中，所述测量设备包括最大比率组合器，所述最大比率组合器适于

-将所述第一水平子测量值与所述第一垂直子测量值组合，并由此生成第一测量信号(14)，以及

-将所述第二水平子测量值与所述第二垂直子测量值组合，并由此生成第二测量信号(15)。

13.根据权利要求2所述的测量设备，

其中，所述测量设备还包括快速傅里叶变换器，所述快速傅里叶变换器适于将所述性能值信号变换到频域。

14.根据权利要求12所述的测量设备，

其中，所述第一测量路径(10)包括第一同相子路径(61)，所述第一同相子路径(61)适于接收所述测量信号(13)的同相分量(13_I)，得到第一同相测量值(14_I)，

其中，所述第一测量路径(10)包括第一正交子路径(62)，所述第一正交子路径(62)适于接收所述测量信号(13)的正交分量(13_Q)，得到第一正交测量值(14_Q)，

其中，所述第二测量路径(11)包括第二同相子路径(71)，所述第二同相子路径(71)适于接收所述测量信号(13)的所述同相分量(13_I)，得到第二同相测量值(15_I)，

其中，所述第二测量路径(11)包括第二正交子路径(72)，所述第二正交子路径(72)适于接收所述测量信号(13)的所述正交分量(13_Q)，得到第二正交测量值(15_Q)，以及

其中，所述测量设备(4)包括另外的第一最大比率组合器(63)，所述另外的第一最大比率组合器(63)适于将所述第一同相测量值(14_I)与所述第一正交测量值(14_Q)组合，并由此生成所述第一测量信号(14)，以及

其中，所述测量设备(4)包括另外的第二最大比率组合器(73)，所述另外的第二最大比率组合器(73)适于将所述第二同相测量值(15_I)与所述第二正交测量值(15_Q)组合，并由此生成所述第二测量信号(15)。

15.一种用于发射机性能测量的测量方法，包括：

-通过第一测量路径(10)从被测设备(1)接收(101)测量信号(13)，并且从所述测量信号(13)确定第一测量值(14)，

-通过第二测量路径(11)接收(102)所述测量信号(13)，并且从所述测量信号(13)确定第二测量值(15)，

-接收所述第一测量值(14)和所述第二测量值(15)，

-对于每个第一测量值，将所述第一测量值与同一时间点的相应的第二测量值相乘(103)，生成多个测量值积，

其中，所述第一测量路径和所述第二测量路径相同。

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