CN109936398B

CN109936398B - 用于测试具有波束成形电路的无线装置的系统和方法

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Publication number: CN109936398B
Application number: CN201811532353.0A
Authority: CN
Inventors: P·乔斯蒂; J·基罗兰
Original assignee: Keysight Technologies Inc
Current assignee: Keysight Technologies Inc
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: US20190190624A1; US20190356396A1; US11108474B2; CN109936398A; US10505646B2

Abstract

本文公开了用于测试具有波束成形电路(106)的无线装置的系统和方法。示例系统包括屏蔽测试外壳(110)、无线信道仿真器(115)和测试仪器(120)。屏蔽测试外壳(110)在无线装置与无线信道仿真器(115)之间提供无电缆连接，由此允许测试各种类型的无线装置，特别是没有射频(RF)连接器的无线装置。与传统多探头电波暗室相比，屏蔽测试外壳(110)尺寸更小且更便宜。在一个示例性应用中，屏蔽测试外壳(110)用于容纳无线装置的多输入多输出(MIMO)天线阵列和探头天线阵列(112)。探头天线阵列(112)耦合到无线信道仿真器(115)并用于从各种尺寸的MIMO天线阵列接收信号，由此不再需要为任何特定MIMO天线阵列(111)唯一地定制探头天线阵列(112)。

Description

用于测试具有波束成形电路的无线装置的系统和方法

背景技术

无线装置在我们的日常生活中无处不在。例如，普通人很难在不使用手机的情况下度过一天。此类无线装置的激增使得对带宽和服务的需求不断增长。带宽的增加通常通过使用越来越高的频率来获得，例如由第三代(3G)无线行业标准演变为第四代(4G)无线行业标准和第五代(5G)无线行业标准就说明了这一点。特别是就减小无线装置的尺寸方面来说，频率带宽的增加通常伴随着硬件的变化。

通过消除无线装置中的射频(RF)连接器，至少部分地实现了尺寸的减小。然而，当无线装置必须在制造期间或在后续使用期间进行测试时，消除无线装置中的RF连接器面临挑战。用于测试无线装置的一种传统解决方案涉及将无线装置放置在多探头电波暗室(MPAC)中并且在MPAC内部进行无线装置的空中测试。典型的MPAC腔室昂贵且尺寸大。例如，用于测试长期演进(LTE)基站或无线用户设备(UE)的MPAC可能需要超过100平方米的占地面积并且可能非常昂贵。因此，期望提供可以用于测试无线装置的更小且更具成本效益的测试系统。

发明内容

根据本公开文本的一个示例性实施方案，一种系统包括探头天线阵列、无线信道仿真器、被测装置(DUT)、屏蔽测试外壳以及测试仪器。该无线信道仿真器耦合到该探头天线阵列。该DUT包括波束成形电路和多输入多输出(MIMO)天线阵列。该MIMO天线阵列被配置为发射由该波束成形电路提供的一个或多个射频信号。该屏蔽测试外壳在该无线信道仿真器与该DUT的一个或多个天线端口之间提供无电缆连接，并且被配置为至少容纳该MIMO天线阵列和该探头天线阵列。该探头天线阵列被布置为接收由该MIMO天线阵列发射的一个或多个射频信号。该测试仪器耦合到该无线信道仿真器并且被配置为基于由该波束成形电路利用来从该MIMO天线阵列发射该一个或多个射频信号的一个或多个波束状态来评估该DUT的一个或多个性能特性。

根据本公开文本的另一个示例性实施方案，一种系统包括被测装置(DUT)、探头天线阵列、屏蔽测试外壳以及无线信道仿真器。该DUT耦合到多输入多输出(MIMO)天线阵列。该屏蔽测试外壳被配置为容纳该MIMO天线阵列和该探头天线阵列。该无线信道仿真器耦合到该探头天线阵列并且被配置为通过至少利用应用于由该探头天线阵列从该MIMO天线阵列接收的一个或多个射频信号的一个或多个波束状态来仿真该无线信道仿真器与该DUT的一个或多个天线端口之间的无电缆连接。

根据本公开文本的又一示例性实施方案，一种方法包括：将MIMO天线阵列放置在屏蔽测试外壳中，该MIMO天线阵列耦合到被测装置(DUT)的波束成形电路；利用该屏蔽测试外壳容纳该MIMO天线阵列和该探头天线阵列；利用无线信道仿真器为由该波束成形电路使用的一组波束状态确定该MIMO天线阵列与该探头天线阵列之间的一组传递函数；利用该无线信道仿真器通过向在该MIMO天线阵列与该探头天线阵列之间传播的一个或多个射频信号应用通过利用该组传递函数确定的一个或多个校准系数来仿真该无线信道仿真器与该DUT的一个或多个天线端口之间的无电缆连接；以及利用该无电缆连接来评估该DUT的一个或多个性能特性。

从以下结合附图的描述中，本公开文本的其他实施方案和方面将变得显而易见。

附图说明

通过结合所附权利要求和附图参考以下描述，可以更好地理解本发明的许多方面。相同的附图标记在各个图中指示相同结构元件和特征。为了清楚起见，并非每个元件都会在每个图中用附图标记标记出来。附图不一定按比例绘制；而是强调示出本发明的原理。附图不应当被解释为将本发明的范围限制于本文所示的示例性实施方案。

图1示出了根据本公开文本的示例性实施方案的示例性测试系统，其包括屏蔽测试外壳，该屏蔽测试外壳在被测装置与无线信道仿真器之间提供无电缆连接。

图2示出了图1中所示的屏蔽测试外壳内部的射频信号路径。

图3示出了示例性测试系统的符号表示，其中由屏蔽测试外壳提供的无电缆连接假设地用电缆代替。

图4示出了根据本公开文本的示例性实施方案的包括屏蔽测试外壳的示例性测试系统的符号表示。

图5示出了根据本公开文本的另一个示例性实施方案的包括无线信道仿真器的另一个示例性测试系统，该无线信道仿真器无线耦合到测试仪器。

图6示出了根据本公开文本的示例性实施方案的测试具有波束成形电路的装置的方法的示例性流程图。

具体实施方式

在本说明书中，描述实施方案和变型是为了示出发明构思的使用和实现方式。说明性描述应当被理解为呈现发明构思的例子，而不是限制本文所公开的概念的范围。为此目的，如本文所使用的某些词语和术语仅仅是为了方便起见，并且此类词语和术语应当被广义地理解为包括本领域一般技术人员通常以各种形式和等同物理解的各种目的和动作。例如，应当理解的是，本文使用的词语“耦合”在一种上下文中可以指示两个元件之间的通信耦合，诸如从一个元件向另一个元件(无线地或通过有线介质)传递信号，并且在另一种不同的上下文中可以指示机械连接，诸如两个元件之间的同轴电缆。作为另一个例子，本文使用的词语“传播”通常是指信号通过物体或通过自由空间。作为又一例子，本文使用的短语“被配置为”通常是指具有执行在短语的上下文中描述的动作的物理结构和/或能力的物体。还应当理解，如本文所使用的诸如“示例性”和“举例说明的”之类的词语本质上是非排他性的并且非限制性的。更具体地，如本文所使用的词语“示例性”指示几个例子之一，并且应当理解，通过使用该词语，没有特别强调、排他性或偏好被关联或被暗示。此外，可能需要指出的是，尽管以下出于描述的目的而提供的某些示例可以指示信号通过各种元件在从右向左的方向上传播，但是应当理解，该描述可以同样适用于信号通过这些元件在从左向右的方向上传播。

通常，根据本文公开的各种说明性实施方案，用于测试具有波束成形电路的无线装置的系统包括屏蔽测试外壳、无线信道仿真器和测试仪器。该屏蔽测试外壳在该无线装置与该无线信道仿真器之间提供无电缆连接，由此允许测试各种类型的无线装置，特别是那些没有射频(RF)连接器的无线装置。与传统的多探头电波暗室相比，该屏蔽测试外壳尺寸更小并且更便宜。较小的尺寸可以归因于各种因素，诸如无线装置的较高操作频率和诸如RF吸收材料等某些项目的消除。在一个示例性应用中，该屏蔽测试外壳用于容纳无线装置的多输入多输出(MIMO)天线阵列和探头天线阵列。该探头天线阵列耦合到该无线信道仿真器并且用于从各种尺寸的MIMO天线阵列接收信号，由此消除了为任何特定的MIMO天线阵列唯一地定制探头天线阵列的需要。

图1示出了示例性测试系统100，其包括屏蔽测试外壳110、被测装置(DUT)105和无线信道仿真器115。根据本公开文本的各种示例性实施方案，屏蔽测试外壳110在DUT 105与无线信道仿真器115之间提供无电缆连接。DUT 105可以是各种类型的无线装置中的任一种，诸如个人通信装置、由服务提供商使用的通信装置和消费者娱乐装置。个人通信装置的例子是诸如智能手机之类的蜂窝装置。由服务提供商使用的通信装置的一些例子包括长期演进(LTE)基站、无线用户设备(UE)或在mm波长区域中操作的各种其他类型的通信装置。消费者娱乐装置的一些例子包括Sony

或Microsoft

测试仪器120可以是各种类型的测试仪器中的任一种，诸如Keysight无线通信测试装置或Keysight性能向量信号分析仪。在一些示例性实现方式中，测试仪器120可以是LTE基站或UE、5G基站或UE，或者在mm波长区域中操作的任何其他装置。DUT 105可以是通信装置，其被配置为与测试仪器120通信以执行各种类型的测试以评估测试仪器120(LTE基站或UE)的性能特性。在一些其他示例性实现方式中，测试仪器120通过与DUT 105通信来引发测试过程，以测试DUT 105。在一些其他示例性实现方式中，DUT 105可以启动自测试过程并使用测试仪器120来执行DUT 105的自测试。可以执行测试过程以评估DUT 105的各种下行链路和上行链路性能特性，诸如下行链路和上行链路吞吐量性能、下行链路和上行链路信号特性，以及用于评估基带参数。

DUT 105包括波束成形电路106，其用于向诸如放置在屏蔽测试外壳110内部的MIMO天线阵列111等天线阵列提供射频信号。在一些情况下，MIMO天线阵列111是DUT 105的壳体的组成部分，因此DUT 105被放置在屏蔽测试外壳110内部。在一些其他情况下，MIMO天线阵列111是独立部件，其被放置在屏蔽测试外壳110中并且经由一组“N”个通信链路107耦合到DUT 105。

处理器104耦合到波束成形电路106并且用于配置波束成形电路106以向MIMO天线阵列111提供驱动信号。通常通过使用波束成形技术在波束成形电路106中生成驱动信号，该波束成形技术涉及使用两个变量：振幅和相位。这两个变量的组合用于改进旁瓣抑制(sidelobe suppression)和/或置零控制(steering nulls)，以便配置MIMO天线阵列111以辐射定向RF信号。

可以由波束成形电路106使用的各种波束成形技术包括模拟波束成形、数字波束成形和混合波束成形。因此，波束成形电路106将对应于模拟波束成形电路、数字波束成形电路或混合波束成形电路。模拟波束成形通常涉及使用多个模拟移相器和耦合到RF信号链的多个RF开关。虽然硬件可以是便宜的，但是实施具有模拟波束成形的多流RF发射可能是非常复杂的过程。数字波束成形通过使用多个RF信号链和用于相位调整的数字处理技术解决了与模拟波束成形相关联的一些缺点。然而，由于诸如高复杂性、高成本和高能耗等因素(特别是在诸如手机等消费者装置中)，数字波束成形可能不一定是最适合在某些应用中使用的。混合波束成形是所提出的解决方案，它结合了模拟波束成形和数字波束成形的优点，同时解决了诸如复杂性和成本等某些缺点。

在图1中所示的示例性测试系统100中，DUT 105位于屏蔽测试外壳110和一组“N”个通信链路107的外部，该组“N”个通信链路用于将来自DUT 105的“N”个驱动信号耦合到放置在屏蔽测试外壳110内部的MIMO天线阵列111。由MIMO天线阵列111辐射的“N”个RF信号由探头天线阵列112接收，该探头天线阵列也位于屏蔽的测试外壳110内部。

根据本公开文本的各种实施方案，屏蔽测试外壳110在DUT 105与无线信道仿真器115之间提供无电缆连接。无电缆连接消除了在DUT 105上提供RF连接器以进行测试的需要。此外，安装在探头天线阵列112中的天线元件的数量“K”(其中K≥N)可以足够大以容纳各种类型的DUT，并且只有“K”个天线元件的子集可以用于从各种尺寸的MIMO天线阵列接收信号，由此消除了改变探头天线阵列112的天线元件的数量以匹配特定MIMO天线阵列的需要。

因此，在第一示例性应用中，DUT 105可以是在任何给定时刻仅同时利用2个波束状态的装置，并且在第二示例性应用中，DUT 105可以是在任何其他时刻同时利用8个波束状态的装置。因此探头天线阵列112对于所使用的MIMO天线阵列的类型是不可知的，并且根据本公开文本的各种实施方案在波束域中操作(基于波束状态)而不是在天线元件域中操作(基于天线元件的数量)。

在天线元件域中操作的传统测试系统通常将体现为被测装置的一部分的天线阵列的天线元件的数量与探头天线阵列的天线元件的数量之间1:1的比率。1:1的比率也适用于探头天线阵列的天线元件的数量与由耦合到探头天线阵列的无线信道仿真器使用的信道的数量。

波束域技术的使用不仅允许通过使用除1:1之外的比率来减小屏蔽测试外壳110的尺寸和成本，而且与传统实践相比还可以降低无线信道仿真器115的复杂性和成本。与传统无线信道仿真器相比，仿真器信道数量的减少还转化为无线信道仿真器115上的处理需求的减少。

屏蔽测试外壳110的尺寸明显小于传统MPAC。例如，当DUT 105是在大约2.6GHz操作的装置时，屏蔽测试外壳110的内部尺寸大约为0.3米×0.52米×0.52米。如果在屏蔽测试外壳110的内部使用，则可以为RF吸收材料额外预留0.2米(但不是必需的)。因此，屏蔽测试外壳110的总尺寸等于0.7米×0.92米×0.92米或大约0.6立方米。对于更高的测试频率，尺寸可以进一步减小。由于屏蔽测试外壳110的小尺寸，探头天线阵列112自动位于MIMO天线阵列111的近场区域(即，菲涅耳区域)中。然而，在其他实施方案中，可以扩大屏蔽测试外壳110的尺寸，以在由MIMO天线阵列111发射的信号的功率电平较高时允许探头天线阵列112被放置在MIMO天线阵列111的远场区域中。

无线信道仿真器115(也可称为衰落仿真器)经由一组“K”个通信链路108耦合到探头天线阵列112，并且用于仿真MIMO天线阵列111与探头天线阵列112之间的无电缆连接。无线信道仿真器115还耦合到测试仪器120以在各个时刻向测试仪器120提供“M”个仿真器信道(x₁(t)至x_M(t))。下面更详细地描述这些“M”个仿真器信道的操作和功能。在一些示例性实施方案中，无线信道仿真器115和测试仪器120可以容纳在单个外壳125内部。当容纳在单个外壳125内部时，无线信道仿真器115和测试仪器120的一些功能可以由诸如处理器或存储器等共享部件执行。

图2示出了屏蔽测试外壳110内部介于MIMO天线阵列111与探头天线阵列112之间的射频信号路径。DUT 105使用MIMO天线阵列111向探头天线阵列112发射“N”个信号。由MIMO天线阵列111的“N”个波束携带的“N”个信号由探头天线阵列112的“K”个天线元件中的每一个接收并耦合到无线信道仿真器115中。

无线信道仿真器115通过生成仿真的MIMO信道模型来仿真射频信号路径。为此，无线信道仿真器115确定MIMO天线阵列111与探头天线阵列112之间的一组传递函数，并且优化要应用于各种波束索引的各种校准矩阵。然后，通过利用各种波束索引在MIMO天线阵列111与探头天线阵列112之间发射信号，应用校准矩阵来实时仿真MIMO天线阵列111与探头天线阵列112之间的无电缆连接。仿真的无电缆连接为仿真的MIMO信道模型建立了条件，该MIMO信道模型可以在例如测量DUT 105的下行链路和/或上行链路吞吐量性能时利用，并且无线信道仿真器115可以被视为时变滤波器，该时变滤波器通过使用MIMO信道模型的信道脉冲响应对输入信号进行卷积。

图3示出了当由屏蔽测试外壳110提供的无电缆连接假设地用一组电缆310代替时示例性测试系统100的符号表示。另一方面，图4示出了根据本公开文本的各种实施方案的示例性测试系统100的符号表示，其中屏蔽测试外壳110提供无电缆连接。

在图3中所示的符号表示中，测试仪器120(可以是用户设备(UE)或蜂窝基站)通过经由无线信道仿真器115向屏蔽测试外壳110发射信号(如信号路径305所指示)来执行测试过程。在一个示例性实现方式中，对于所有时刻，使用每个端口的一个固定波束状态来发射信号。在另一个示例性实现方式中，在各个时刻使用多个波束状态来发射信号。DUT 105从屏蔽测试外壳110接收信号，并且通过将信号发射回到测试仪器120来做出响应。出于描述的目的，由测试仪器120发射到DUT 105的信号在本例中称为上行链路信号，而由DUT 105发射到测试仪器120的信号被称为下行链路信号。

无线信道仿真器115通过使用信道脉冲响应h(t,τ)对由测试仪器120提供的信号x₁(t)至x_M(t)进行卷积。卷积信号y₁(t)至y_N(t)经由屏蔽测试外壳110耦合到DUT 105中。系统功能可以由以下公式表示：

其中n＝1、2……N并且m＝1、2……M。

如果为了简化符号而忽略延迟和/或频域属性，则可以如下重写公式(1)：

Y_N×1(t)＝H_N×M(t)X_M×1(t) (2)

其中“H”表示“M”个发射器和“N”个接收器的时变MIMO信道脉冲响应(CIR)。公式(2)定义了无线信道仿真器115使用该组电缆310表示无线信道仿真器115与DUT 105之间的互连的方式。

相反，由图4中所示的屏蔽测试外壳110提供的无电缆连接可以通过以下公式(由信号路径405指示的信号流)来体现：

Y_N×1(t)＝F_N×K(u)G_K×N(u)H_N×M(t)X_M×1(t) (3)

其中F_N×K(u)表示屏蔽测试外壳110的时变传递函数或时不变传递函数之一，而G_K×N(u)表示用于建立根据本公开文本的各种实施方案的无电缆连接的校准矩阵。当波束状态的数量等于1时，特定版本中的时不变传递函数是适用的。当波束状态超过1时，校准矩阵也是时变的。

时刻“u”等于

其中“t”表示时间，而“T_S”是各种波束状态之间的离散时间步长，而

表示不进位舍入(向下舍入)运算符。项G(u)H(t)是与CIR有关的用于由无线信道仿真器115执行的修改后仿真参数。在该示例性描述中，矩阵F是时变的，因为波束成形电路106使用模拟波束成形，其中MIMO天线阵列111的每个天线元件子集耦合到波束成形电路106的对应端口。因此，DUT 105可以在每个时刻“u”以时变方式改变由MIMO天线阵列111发射的信号的波束形状。

在理想情况下，确定校准矩阵G(u)使得

这在实践中可能无法实现。因此，下面描述了可以在测试系统100上执行以获得最佳解决方案的测试过程。

步骤1.将MIMO天线阵列111放置在屏蔽测试外壳110内部。在将MIMO天线阵列111放置在屏蔽测试外壳110内部之前，可以以感兴趣的中心频率校准测试系统100，尤其是耦合到无线信道仿真器115的屏蔽测试外壳110。感兴趣的中心频率可以对应于DUT 105的操作频率。

步骤2.对于n＝1、2……N，b＝1、2、……B，k＝1、2、……K中的每一个，测量从MIMO天线阵列111的第n个天线端口到探头天线阵列112的第k个天线端口的第b个波束的传递函数γ_nbk(f)。该操作可以通过启用/禁用DUT 105中的波束成形电路106的天线端口以及通过按顺序切换经由每个天线端口支持的所有固定波束来执行。在一些应用中，DUT 105可以自动执行该操作，而在一些其他情况下，可以为此目的执行特定的测试过程。传递函数测量过程可以例如通过启用MIMO天线阵列111的第一天线端口、禁用MIMO天线阵列111的一组剩余天线端口以及从MIMO天线阵列111的第一天线端口发射第一射频信号来执行。对于MIMO天线阵列111的其他天线端口，可以类似地重复传递函数测量过程。

各种类型的射频测试信号可以用于传递函数测量过程。在示例性实现方式中，已知导频信号(诸如LTE中的蜂窝特定参考信号)由DUT 105发射并由无线信道仿真器115接收和解码。作为传递函数测量过程的一部分，以下公式用于合成向量：

复传递函数γ_nbk(f)的测量可以由无线信道仿真器115在DUT评估测试过程开始时执行一次，在DUT评估测试过程期间重复执行，和/或在DUT评估测试过程期间间歇执行。在一个或多个示范性实现方式中，可以通过利用由DUT 105使用的已知信号参数来执行传递函数测量。例如，无线信道仿真器115可以对从DUT 105接收的下行链路信号进行降频转换和采样。降频转换和采样的信号可以用于同步、检测和解码以确定下行链路信号中存在的信号参数，然后估计无线信道传递函数。可以各种方式执行估计，诸如通过使用DUT 105的已知导频音调序列在手机中执行。

导频音调序列通常在DUT 105的不同天线端口之间例如通过在非重叠时频隙上发射每个天线端口的导频符号而正交。然后可以通过内插提取每个天线端口的完整时频无线信道传递函数。在该示例性实施方案中，在探头天线阵列112的每个天线端口k处执行测量，并且针对每个DUT天线端口n和波束b执行对无线信道传递函数的估计以获得N×K×B个无线信道传递函数的全部集合。复传递函数的每个元素(n,k)包括波束成形电路106和一个或多个RF链(未示出)相对于端口n的每个波束b的响应；MIMO天线阵列111的每个天线元件n与探头天线阵列112的天线元件k之间的时不变传播信道；探头天线阵列112的每个天线元件k的响应；探头天线阵列112与无线信道仿真器115之间可能存在的电缆和开关；以及无线信道仿真器115的输入端口RF链响应。

在已知导频序列不可用的情况下，DUT 105可以被配置为从MIMO天线阵列111的每个天线端口发射已知校准序列。在一个示例性实现方式中，校准序列经由MIMO天线阵列111的每个天线端口同时发射，并且由探头天线阵列112的天线端口同时接收。同时发射和接收可实现快速校准测量。

虽然传递函数γ_nbk(f)取决于频率，但是可以假设信号振幅在感兴趣的频率带宽内的变化是可忽略的，因此允许此后省略频率项。在其中DUT 105是具有8个端口(N＝8)的基站并且每个端口的最大波束数为56(B＝56)的一个示例性实现方式中，波束的总数将是N×B＝448。如果探头天线阵列112包含16个探头(K＝16)，则可以执行总共7168次传递函数测量(N×B×K＝7168)。

公式(4)的向量Γ_nb和公式(3)的矩阵F_N×K(u)的相关性可以如下：矩阵F_N×K(u)的每个时刻“u”由行Γ_nb(n＝1，...，N)组成，其中对于每一行(即，DUT105的每个端口)具有特定的波束“b”有效

步骤3.执行无线信道仿真器115的优化步骤。对于每个端口“n”和波束“b”找到最佳权重向量

使得信道增益|g_nbΓ_nb|最大化并且所有其他信道增益

最小化，即，

可以利用任何合适的优化方法。可以为优化设置附加约束，例如，最小可接受水平V₁＜|g_nbΓ_nb|和最小比率

最后，所确定的权重向量g_nb被缩放使得

步骤4.获取DUT波束索引向量的信息

β(u)＝[b₁(u)，...，b_N(u)]∈{1，...，B} (7)

对于每个端口“n”，在时刻

其中“t”是时间，而Ts是波束状态更新之间的离散时间步长。可以为每个时间步长“u”定义不同的波束状态，或者可以根据测试系统100的配置多次重复相同的波束状态。当DUT 105是基站时，可以基于正交频分复用(OFDM)符号更新模拟波束。

波束成形电路106可以使用多个波束状态来创建提供给MIMO天线阵列111的多个信号。这些波束状态中的每一个可以通过相应的“波束索引”来识别。因此，公式(7)表示在不同的时刻“u”具有“B”波束索引的“N”个波束。每个“波束状态”或“波束索引”提供了表征由MIMO天线阵列111发射的RF信号的方式。

步骤4可以包括两个子步骤：

子步骤4a.同步方法：帧/符号同步可以由无线信道仿真器115在DUT评估测试过程开始时执行一次，在DUT评估测试过程期间重复执行，和/或在DUT评估测试过程期间间歇执行。在一个或多个示范性实现方式中，可以通过利用由DUT 105使用的已知信号参数来执行评估测试过程。例如，无线信道仿真器115可以对从DUT 105接收的下行链路信号进行降频转换和采样。然后降频转换和采样的信号可以用于同步、检测和解码以确定下行链路信号中存在的信号参数，然后进行帧和符号同步提取。在其中不需要解码波束状态信息的替代实现方式中，可以经由通过DUT 105和/或测试仪器120发射的触发信号进行同步。

子步骤4b.获取波束状态信息的替代方法：

1.已知的固定波束序列：

在一些示例性实现方式中，波束状态序列可以是固定的并且是预先配置的。因此，波束状态信息β(u)是先验已知的，并且不需要被检测。

2.具有波束序列解码的动态调度波束序列：

可以通过检测和解码下行链路控制信息(DCI)或其他控制信息来获取波束状态信息β(u)，该控制信息将波束索引提供给符号索引映射信息。波束调度信息通常提前1到20个子帧被发信号通知，因此解码通常基本上实时执行。

3.通过通信接口用信号通知序列信息的动态调度波束序列：

可以在DUT 105与测试仪器120之间建立用于测试的专用通信接口以提供波束状态信息β(u)。

步骤5.通过了解波束状态信息β(u)和权重向量，在时间“u”组成以下校准矩阵：

无线信道仿真器115随时间“t”连续地构造MIMO信道脉冲矩阵以与输入信号向量X(t)进行如下卷积：

H′^(t)＝G(u)H(t). (9)

步骤6.现在可以执行无线信道仿真和DUT 105的性能特性的评估。这可以包括可以由在DUT与测试仪器之间采用电缆的常规测试系统执行的各种类型的性能测试中的一种或多种。

图5示出了根据本公开文本的另一个示例性实施方案的示例性测试系统500，其具有经由一个或多个无线通信链路505无线耦合到测试仪器120的无线信道仿真器115。无线信道仿真器115与测试仪器120之间的无线耦合不仅消除了对互连电缆的需要，而且还允许使用没有RF连接器的各种类型的测试仪器。因此，在示例性测试配置中，DUT 105和测试仪器120都可以是缺少RF连接器的装置。

图6示出了根据本公开文本示例性实施方案的测试具有波束成形电路的装置的方法的示例性流程图600。

框605涉及将MIMO天线阵列放置在屏蔽测试外壳中，该MIMO天线阵列耦合到DUT的波束成形电路。通过将MIMO天线阵列111放置在屏蔽测试外壳110中来举例说明该动作。MIMO天线阵列111耦合到DUT 105的波束成形电路106。

框610涉及利用屏蔽测试外壳来容纳MIMO天线阵列和探头天线阵列。通过利用屏蔽测试外壳110来容纳MIMO天线阵列111和位于屏蔽测试外壳110中的探头天线阵列112来举例说明该动作。

框615涉及对于由波束成形电路所使用的一组波束状态利用无线信道仿真器来确定MIMO天线阵列与探头天线阵列之间的一组传递函数。通过对于由波束成形电路106所使用的一组波束状态利用无线信道仿真器115来确定MIMO天线阵列111与探头天线阵列112之间的一组传递函数来举例说明该动作。确定该组传递函数可以在执行上述示例性传递函数测量过程和/或示例性DUT评估测试过程期间执行。在一个示例性实现方式中，该组波束状态是波束成形电路106使用的最大数量的波束状态。在一个示例性实施方案中，波束成形电路106使用的最大波束状态数量对应于波束成形电路106的最大工作容量。在另一个示例性实施方案中，波束成形电路106使用的最大波束状态数量可以是波束状态“B”的预选数量，其可以由例如测试系统100的用户定义。

该组传递函数可以包括探头天线阵列112的“K”个天线元件与MIMO天线阵列111的“N”个天线元件之间的时变传递函数F_N×K(u)。

框620涉及利用无线信道仿真器通过向在MIMO天线阵列与探头天线阵列之间传播的一个或多个射频信号应用通过利用该组传递函数确定的一个或多个校准系数来仿真无线信道仿真器与DUT的一个或多个天线端口之间的无电缆连接。通过利用无线信道仿真器115以通过向在MIMO天线阵列111与探头天线阵列112之间传播的一个或多个射频信号应用校准系数来模拟无电缆连接来举例说明该动作。可以在执行上述示例性传递函数测量过程和/或示例性DUT评估测试过程期间实时地应用该一个或多个校准系数。

框625涉及利用仿真的无电缆连接来评估DUT的一个或多个性能特性。通过利用仿真的无电缆连接来评估DUT 105的一个或多个性能特性来举例说明该动作。DUT 105的一些示例性性能特性是下行链路性能和上行链路性能，诸如信号特性和吞吐量。

示例性流程图600可以包括附加步骤，诸如获取波束状态信息以识别由DUT 105中的波束成形电路106使用来发射测试信号的波束状态集合。获取波束状态信息可以包括利用已知固定波束序列、具有波束序列解码的动态调度波束序列或具有通过通信接口发信号通知的序列信息的动态调度波束序列中的至少一个。

示例性实施方案：

根据本文公开的主题提供的示例性实施方案包括但不限于以下：

1.一种系统，其包括：

探头天线阵列；

无线信道仿真器，其耦合到该探头天线阵列；

被测装置(DUT)，其包括：

波束成形电路；和

多输入多输出(MIMO)天线阵列，其被配置为发射由该波束成形电路提供的一个或多个射频信号；

屏蔽测试外壳，其在该无线信道仿真器与该DUT的一个或多个天线端口之间提供无电缆连接，该屏蔽测试外壳被配置为至少容纳该MIMO天线阵列和该探头天线阵列，该探头天线阵列被布置为接收由该MIMO天线阵列发射的该一个或多个射频信号；和

测试仪器，其耦合到该无线信道仿真器，该测试仪器被配置为基于由该波束成形电路利用来从该MIMO天线阵列发射该一个或多个射频信号的一个或多个波束状态来评估该DUT的一个或多个性能特性。

2.实施方案1的系统，其中该波束成形电路是模拟波束成形电路、数字波束成形电路或混合波束成形电路之一。

3.实施方案2的系统，其中该测试仪器被配置为通过评估由该探头天线阵列从该MIMO天线阵列接收到的该一个或多个射频信号来识别该一个或多个波束状态。

4.实施方案2的系统，其中该无线信道仿真器是衰落仿真器，其至少部分地仿真该无线信道仿真器与该DUT的该一个或多个天线端口之间的无电缆连接。

5.实施方案4的系统，其中该衰落仿真器被配置为通过确定该MIMO天线阵列与该探头天线阵列之间的至少一个传递函数来仿真该无线信道仿真器与该DUT的该一个或多个天线端口之间的该无电缆连接。

6.实施方案4的系统，其中该衰落仿真器被配置成通过利用时变传递函数和校准矩阵来仿真该无线信道仿真器和该DUT的一个或多个天线端口之间的该无电缆连接。

7.实施方案6的系统，其中该衰落仿真器被配置为基于该波束成形电路使用的该一个或多个波束状态，实时地将该校准矩阵应用于该一个或多个射频信号。

8.一种系统，其包括：

被测装置(DUT)，其耦合到多输入多输出(MIMO)天线阵列；

探头天线阵列；

屏蔽测试外壳，其被配置为容纳该MIMO天线阵列和该探头天线阵列；和

无线信道仿真器，其耦合到该探头天线阵列，该无线信道仿真器被配置为通过至少利用应用于由该探头天线阵列从该MIMO天线阵列接收的一个或多个射频信号的一个或多个波束状态来仿真该无线信道仿真器与该DUT的一个或多个天线端口之间的无电缆连接。

9.实施方案8的系统，其中该无线信道仿真器被进一步配置为通过利用该屏蔽测试外壳的至少一个传递函数来仿真该无线信道仿真器与该DUT的该一个或多个天线端口之间的该无电缆连接。

10.实施方案8的系统，其中该DUT包括波束形成电路，其耦合到用于发射该一个或多个射频信号的该MIMO天线阵列。

11.实施方案8的系统，其进一步包括：

测试仪器，其耦合到该无线信道仿真器，该测试仪器被配置为通过评估该一个或多个射频信号来评估该DUT的一个或多个性能特性。

12.实施方案11的系统，其中该DUT或该测试仪器中的至少一个是个人通信装置、由服务提供商使用的通信装置和消费者娱乐装置之一。

13.实施方案11的系统，其中该测试仪器通过利用一个或多个无线通信链路耦合到该无线信道仿真器。

14.一种方法，其包括：

将MIMO天线阵列放置在屏蔽测试外壳中，该MIMO天线阵列耦合到被测装置(DUT)的波束成形电路；

利用屏蔽测试外壳来容纳该MIMO天线阵列和探头天线阵列；

对于由该波束成形电路所使用的一组波束状态利用无线信道仿真器来确定该MIMO天线阵列与该探头天线阵列之间的一组传递函数；

利用该无线信道仿真器通过向在该MIMO天线阵列与该探头天线阵列之间传播的一个或多个射频信号应用通过利用该组传递函数确定的一个或多个校准系数来仿真该无线信道仿真器与该DUT的一个或多个天线端口之间的无电缆连接；以及

利用该无电缆连接来评估该DUT的一个或多个性能特性。

15.实施方案14的方法，其中利用该无电缆连接来评估该DUT的一个或多个性能特性包括评估该DUT的下行链路性能或上行链路性能中的至少一个。

16.实施方案14的方法，其中在该MIMO天线阵列和该探头天线阵列之间传播的该一个或多个射频信号是测试信号。

17.实施方案16的方法，其进一步包括获取该DUT用于传输该测试信号的波束状态信息。

18.实施方案17的方法，其中获取波束状态信息包括利用已知固定波束序列、具有波束序列解码的动态调度波束序列或具有通过通信接口发信号通知的序列信息的动态调度波束序列中的至少一个。

19.实施方案14的方法，其中该组传递函数包括该MIMO天线阵列的一个或多个端口和该探头天线阵列之间的传递函数。

20.实施方案14的方法，其中利用该无线信道仿真器来仿真该无线信道仿真器和该DUT的该一个或多个天线端口之间的无电缆连接是实时执行的。

总之，应当注意，为了说明本发明的原理和概念，已经参考一些说明性实施方案描述了本发明。根据本文提供的描述，本领域技术人员将理解，本发明不限于这些说明性实施方案。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对说明性实施方案进行许多这样的变化。

Claims

1.一种用于测试无线装置的系统，其包括：

探头天线阵列(112)；

无线信道仿真器(115)，其耦合到该探头天线阵列(112)，该无线信道仿真器(115)被配置为通过对于所有时刻每个端口利用一个固定波束状态来发射信号来仿真该无线信道仿真器(115)与DUT的一个或多个天线端口之间的无电缆连接；

被测装置(DUT(105))，其包括：

波束成形电路(106)，其置于该DUT中；和

多输入多输出(MIMO)天线阵列，其被配置为发射由该波束成形电路(106)提供的一个或多个射频信号；

屏蔽测试外壳(110)，其在该无线信道仿真器(115)与该DUT(105)的一个或多个天线端口之间提供无电缆连接，该屏蔽测试外壳(110)被配置为至少容纳该MIMO天线阵列(111)和该探头天线阵列(112)，该探头天线阵列(112)被布置为接收由该MIMO天线阵列(111)发射的该一个或多个射频信号；和

测试仪器(120)，其耦合到该无线信道仿真器(115)，该测试仪器(120)被配置为基于由该波束成形电路(106)利用来从该MIMO天线阵列(111)发射该一个或多个射频信号的一个或多个波束状态来评估该DUT(105)的一个或多个性能特性。

2.根据权利要求1所述的系统，其中该波束成形电路(106)是模拟波束成形电路(106)、数字波束成形电路(106)或混合波束成形电路(106)之一。

3.根据权利要求2所述的系统，其中该测试仪器(120)被配置为通过评估由该探头天线阵列(112)从该MIMO天线阵列(111)接收到的该一个或多个射频信号来识别该一个或多个波束状态。

4.根据权利要求2所述的系统，其中该无线信道仿真器(115)是衰落仿真器，其至少部分地仿真该无线信道仿真器(115)与该DUT(105)的该一个或多个天线端口之间的无电缆连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其中该衰落仿真器被配置为通过确定该MIMO天线阵列(111)与该探头天线阵列(112)之间的至少一个传递函数来仿真该无线信道仿真器(115)与该DUT(105)的该一个或多个天线端口之间的该无电缆连接。

6.一种用于测试无线装置的系统，其包括：

被测装置(DUT(105))，其耦合到多输入多输出(MIMO)天线阵列；

探头天线阵列(112)；

屏蔽测试外壳(110)，其被配置为容纳该MIMO天线阵列(111)和该探头天线阵列(112)；和

无线信道仿真器(115)，其耦合到该探头天线阵列(112)，该无线信道仿真器(115)被配置为通过至少对于所有时刻利用应用于由该探头天线阵列(112)从该MIMO天线阵列(111)接收的一个或多个射频信号的每个端口的一个固定波束状态来仿真该无线信道仿真器(115)与该DUT(105)的一个或多个天线端口之间的无电缆连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其中该无线信道仿真器(115)被进一步配置为通过利用该屏蔽测试外壳(110)的至少一个传递函数来仿真该无线信道仿真器(115)与该DUT(105)的该一个或多个天线端口之间的该无电缆连接。

8.根据权利要求6所述的系统，其进一步包括：

测试仪器(120)，其耦合到该无线信道仿真器(115)，该测试仪器(120)被配置为通过评估该一个或多个射频信号来评估该DUT(105)的一个或多个性能特性。

9.根据权利要求8所述的系统，其中该DUT(105)或该测试仪器(120)中的至少一个是个人通信装置、由服务提供商使用的通信装置和消费者娱乐装置之一。

10.根据权利要求8所述的系统，其中该测试仪器(120)通过利用一个或多个无线通信链路(505)耦合到该无线信道仿真器(115)。