CN110662249A - 用于对被测装置执行空中测试的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于对被测装置(dut(140))执行空中(OTA)测试的方法。该方法包括：当dut(140)处于信令模式时与dut(140)建立OTA连接，该OTA连接包括广播信道(37)和数据信道(37)；通过OTA连接的数据信道(37)以不同的发射功率向dut(140)发送通用唯一标识符(UUID)请求；响应于至少一些UUID请求，通过OTA连接的数据信道(37)从dut(140)接收UUID响应；以及基于接收到的响应的数量与发送的连接请求的数量的比率来确定从dut(140)接收到的UUID响应的误包率(PER)。所确定的PER指示dut(140)中的接收器的灵敏度。

Description

用于对被测装置执行空中测试的系统及方法
技术领域
本申请涉及用于对被测装置执行空中测试的系统及方法。
背景技术
由于用于连接到无线网络的微型处理器和电路的广泛可用性，越来越多的装置能够与诸如因特网之类的通信网络无线连接。例如，电子电路可以嵌入在各种类型的装置(“事物”)中，从而使得能够通过因特网与这些装置进行通信以用于任何数量的目的，诸如跟踪、维护、更新和/或控制这些装置，或者将这些装置用于例如遥感、监控、成像、监视和/或数据共享。被配置为通过因特网通信的装置可以被称为物联网(IoT)装置。
通常，IoT装置采用纽扣电池供电且尺寸非常小。因此，包含用于建立和维持无线网络连接和因特网通信(以及在某些情况下用于装置控制)的电路的印刷电路板(PCB)上可能被元器件密集地填充并且具有非常复杂的布局。而且，当装置需要手动组装射频(RF)电路、电源电路等时，加大了在最终组装之后获得精确的性能测量和特性的难度。这尤其成问题，因为在组装过程期间存在相对较高的人为错误的可能性。
出于制造和质量保证的目的，PCB包括测试点以及定制夹具，以在测试点与外部通信路径(例如，HCI通信串行总线等)之间建立连接，以便测试装置的各种特性。制造商还可能需要装置中的测试模式固件来适应各种测试。由于这些装置通常便宜且非常小，所以它们可能包括或可能不包括足够的存储器(例如，闪速存储器)来存储测试模式和正常操作固件两者。因此，在生产期间，制造商可能需要执行额外的步骤以便下载测试模式固件用于装置测试，然后下载正常操作固件以便将装置运送给最终用户。额外的步骤需要更多的生产时间和更高的复杂性，导致费用增加。而且，制造商可能无法访问测试模式固件，在这种情况下，他们必须联系装置(例如，芯片)制造商以支持和/或提供测试模式固件，这也可能导致增加生产时间和成本。执行自己的装置测试的最终用户面临着同样的问题。
许多IoT装置实施低功耗
Figure BDA0002112748430000021
(BLE)无线通信技术以实现与BLE无线个域网(PAN)的连接，并最终与因特网连接。BLE规范的最新版本是BLE 5.0版本，其在2.4GHz ISM频带中提供40个物理信道，每个信道间隔2MHz。BLE 5.0定义了两种类型的发射：广播发射和数据发射。因此，在40个信道中，有三个信道专用于广播并且37个信道专用于数据。而且，许多IoT装置实施ZigBee无线通信技术以实现与ZigBee无线PAN的连接，并最终与因特网连接。ZigBee规范的最新版本是ZigBee 3.0版本，其提供了从2405MHz到2480MHz的16个物理信道，每个信道间隔5MHz。ZigBee在一个或多个固定信道中发射和接收，而不是信道跳跃。
然而，对于装置测试(例如，根据BLE和/或ZigBee规范)，仅可以使用测试模式非信令测量。非信令测量需要通过与测试系统的物理有线连接和在非信令模式下操作的装置进行控制。在非信令模式中，仅生成调制或连续波(CW)信号。如上所述，该装置通常非常小，因此它们可能没有足够的空间来填充最终PCB中的测试点。而且，装置中非信令固件的刷新会增加生产时间。而且，在使用非信令(测试模式)固件执行测试之后，制造商和/或最终用户需要刷回信令(操作模式)固件。非信令和信令固件的多次刷新增加了生产和测试时间。
因此，需要一种能够在不必与装置电路物理连接(由此避免需要在密集填充的PCB上包括测试点)的情况下对诸如IoT装置之类的小型装置执行测试的测试系统。测试系统还需要灵活性，因为有许多不同的制造商和装置可用，它们在功能性和行为方面是不同的。因此，需要测试系统能够在不必为不同的制造商和/或装置创建定制固件或设置的情况下解决各种问题。还需要一种能够测试运行正常操作模式固件而不是测试模式固件的装置的测试系统。
发明内容
本申请涉及如下项的技术方案：
1.一种对被测装置(DUT)执行空中(OTA)测试的方法，该方法包括：当该DUT处于信令模式时与该DUT建立OTA连接，该OTA连接包括该DUT的至少一个广播信道和至少一个数据信道；
通过该OTA连接的该至少一个数据信道以不同的发射功率向该DUT发送通用唯一标识符(UUID)请求，该UUID请求包括先前与该DUT相关联的UUID；
响应于至少一些该UUID请求，通过该OTA连接的该至少一个数据信道从该DUT接收UUID响应；以及
基于接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率来确定从该DUT接收到的该UUID响应的误包率(PER)，所确定的PER指示该DUT中的接收器的灵敏度。
2.项1的方法，其中该OTA连接的该至少一个数据信道中的每一者包括射频(RF)链路。
3.项1的方法，其中该DUT符合低功耗
Figure BDA0002112748430000031
(BLE)5.0规范，并且其中与该DUT建立该OTA连接包括：
根据该BLE 5.0规范通过该DUT的该至少一个广播信道接收由该DUT播送的广播信息；
响应于通过其接收该广播信息的该至少一个广播信道上的该广播信息向该DUT发送广播连接请求，该DUT响应于该广播连接请求而停止该广播信息的播送；
通过该至少一个数据信道中的每一者向该DUT发送BLE链路层连接请求；
响应于该BLE链路层连接请求，分别通过该至少一个数据信道中的每一者从该DUT接收链路层确认；以及
在通过该至少一个数据信道中的每一者从该DUT接收到该链路层确认时，与该DUT建立该OTA连接。
4.项3的方法，其中由该DUT播送的该广播信息的事件类型是根据该BLE5.0规范的可连接和可扫描非定向事件。
5.项3的方法，其中该至少一个广播信道包括根据该BLE 5.0规范的信道37、38和39。
6.项3的方法，其中该至少一个数据信道包括根据该BLE 5.0规范的信道0至36，并且
其中数据信道由信道0至36上使用的自适应跳频机制选择。
7.项3的方法，其进一步包括：
通过捕获由该DUT在该至少一个广播信道上播送的该广播信息的平均功率来测量该DUT中发射器的发射功率。
8.项1的方法，其中确定该DUT的该PER包括确定一(1)和接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率之间的差值并将所确定的差值乘以一百(100)。
9.一种用于对被测装置(DUT))执行空中(OTA)测试的测试系统，该系统包括：
(1)屏蔽盒，其至少包含耦合天线，该耦合天线用于在位于该屏蔽盒内时与该DUT传送射频(RF)信号OTA；和
(2)射频(RF)模块，其电连接到该屏蔽盒中的该天线，该RF模块包括：收发器，其用于经由与该DUT的OTA连接向该屏蔽盒中的该天线发送RF信号并从其接收RF信号，该RF信号包括由DUT通过至少一个广播信道播送的广播信息、通过该OTA连接的该至少一个数据信道发送到该DUT的通用唯一标识符(UUID)请求、以及响应于至少一些该UUID请求而通过该OTA连接的该至少一个数据信道从该DUT接收的UUID响应；主控制器，其被编程为控制该RF模块的操作，该操作包括：
当该DUT处于信令模式时，基于通过该至少一个广播信道接收的该广播信息，经由该屏蔽盒中的该天线在该收发器与该DUT之间建立该OTA连接；以及
无线个域网(WPAN)处理器，其被编程为对该DUT，中与该BLE 5.0规范相对应的接收器执行接收器灵敏度测量，包括：
使该收发器通过该OTA连接的该至少一个数据信道以不同的发射功率向该DUT发送该UUID请求，
响应于至少一些该UUID请求，通过该OTA连接的该至少一个数据信道从该DUT接收UUID响应，以及
基于接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率来确定该UUID请求的误包率(PER)，所确定的PER指示该DUT中的接收器的灵敏度。
10.项9的系统，其还包括：
测试计算机，其电连接到该RF模块，该测试计算机被编程为在该RF模块与用户之间提供图形用户界面并显示该DUT中的接收器的该接收器灵敏度。
11.项9的系统，其中该RF模块是Keysight X8711AIoT装置功能测试解决方案。
12.项9的系统，其中该主控制器通过以下操作与该DUT建立该OTA连接：根据该BLE5.0规范通过该至少一个广播信道接收由该DUT播送的广播信息；
响应于该至少一个广播信道上的该广播信息向该DUT发送广播连接请求，该DUT响应于该广播连接请求而停止该广播信息的播送；使该收发器通过该至少一个数据信道向该DUT发送BLE链路层连接请求；
响应于该BLE链路层连接请求，分别通过该至少一个数据信道中的每一者从该DUT接收链路层确认；以及
在通过该至少一个数据信道中的每一者从该DUT接收到该链路层确认时，与该DUT建立该OTA连接。
13.项9的系统，其中该WPAN处理器被编程为通过确定一(1)和接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率之间的差值并将所确定的差值乘以一百(100)来确定该UUID请求的该PER。
14.项9的系统，其中该RF模块通过SMA电缆与该天线电连接。
15.项9的系统，其中该功率检测器提供DC电压信号，其指示包括该广播信息的该RF信号的功率水平，并且
其中该主控制器包括用于接收该DC电压信号并将其转换成数字信号的ADC，从而能够确定该DUT中的该发射器的平均功率。
16.项15的系统，其中使用由该WPAN处理器输出的同步信号来同步该WPAN处理器和该主控制器，响应于由该WPAN处理器发起的事件来激活该主控制器的该ADC。
17.一种对被测装置(DUT)执行空中(OTA)测试的方法，该方法包括：当该DUT处于信令模式时与该DUT建立OTA连接，该OTA连接包括该DUT的固定信道；
通过该OTA连接的该固定信道以不同的发射功率向该DUT发送状态请求，该状态请求被发送至与该DUT相关联的唯一标识符；
响应于至少一些该状态请求，通过该OTA连接的该固定信道从该DUT接收状态响应，以及
基于接收到的状态响应的数量与发送的状态请求的数量的比率来确定从该DUT接收到的该状态响应的误包率(PER)，所确定的PER指示该DUT中的接收器的灵敏度。
18.项17的方法，其中该DUT符合ZigBee 3.0规范，并且
其中与该DUT建立该OTA连接包括：
根据该ZigBee 3.0规范监听由DUT在该固定信道上发射的信标请求；
响应于该信标请求向该DUT发送信标；
通过该固定信道接收和批准来自该DUT的关联请求，从而建立包括该DUT和该固定信道的非安全网络；
通过该非安全网络向该DUT发送链接密钥；
在该DUT确定密钥匹配之后，通过该非安全网络从该DUT接收链路密钥确认，建立安全网络；以及
在接收到该链路密钥确认后，通过该安全网络与该DUT建立该OTA连接。
19.项18的方法，其进一步包括：
通过捕获由该DUT在该信道上发送的该信标请求的平均功率来测量该DUT中发射器的发射功率。
20.项17的方法，其中确定该DUT的该PER包括确定一(1)和接收到的状态响应的数量与发送的状态请求的数量的比率之间的差值并将所确定的差值乘以一百(100)。
附图说明
当结合附图阅读时，从下面的详细描述中可以最好地理解说明性实施方案。要强调的是，各种特征不一定按比例绘制。事实上，为了讨论清楚起见，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支持被测装置(DUT)的空中(OTA)测试的测试系统的简化框图。
图2是根据代表性实施方案的用于在BLE网络中对DUT执行OTA测试的方法的简化流程图。
图3是根据代表性实施方案的在图2中所指示的用于在BLE网络中与DUT建立OTA连接的说明性过程的简化流程图。
图4是示出根据BLE规范的广播事件类型、所使用的协议数据单元(PDU)和可允许响应PDU的表格。
图5是根据代表性实施方案的用于在ZigBee网络中对DUT执行OTA测试的方法的简化流程图。
图6是根据代表性实施方案的在图2中所指示的用于在ZigBee网络中与DUT建立OTA连接的说明性过程的简化流程图。
图7是根据代表性实施方案的在图2和5中所指示的用于确定DUT的PER的说明性过程的简化流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的说明性实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的透彻理解。然而，对于受益于本公开文本的人员来说，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。此外，可以省略对众所周知的装置及方法的描述，以免模糊对示例性实施方案的描述。此类方法和装置在本教导的范围内。通常，应当理解，附图和其中描绘的各种元素不是按比例绘制的。
通常，应当理解，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”和“该”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，“装置”包括一个装置和多个装置。
如说明书和所附权利要求书中所使用的，除了其普通含义之外，术语“实质”或“实质上”是指在可接受的限度或程度内。例如，“基本上删除”意味着本领域技术人员会认为删除是可接受的。作为另一个例子，“基本上移除”意味着本领域技术人员会认为移除是可接受的。如说明书和所附权利要求书中所使用的，除了其普通含义之外，术语“大约”意指在本领域普通技术人员可接受的限度或量内。例如，“大致相同”意味着本领域普通技术人员会认为被比较的项目是相同的。
根据各种实施方案，根据低功耗
Figure BDA0002112748430000071
(BLE)标准(诸如BLE 5.0)，使用OTA测试系统通过将DUT视为外围装置并将测试系统视为中央装置来测试DUT。假设DUT(外围装置)支持根据BLE 5.0标准提供的广播事件类型的可连接和可扫描非定向事件。因此，当测试系统(中央装置)向DUT发送连接请求命令OTA时，DUT在没有任何密钥或安全性的情况下与测试系统连接。然而，在这种情况下，数据通信是不可能的。相反，信息交换涉及作为连接请求命令的通用唯一标识符(UUID)请求，其可以通过DUT可用的数据信道以不同的功率发射到DUT。更具体地，OTA测试系统以不同的功率水平向DUT发送UUID请求(或命令)，并响应于至少一些UUID请求而从DUT接收UUID响应。发送的UUID请求的数量与接收到的相应UUID响应的数量之间的百分比提供UUID响应(以及因此DUT接收器)的误包率(PER)。因此，数据信道可以用于确定DUT的RF性能。
而且，根据各种实施方案，根据ZigBee标准，例如ZigBee 3.0，通过将DUT视为路由器或终端装置并将测试系统视为协调器，使用OTA测试系统来测试DUT。因此，测试系统(协调器)将唯一的PAN ID和从安装代码派生的链路密钥发送到DUT(路由器或终端装置)，并且DUT在其链路密钥匹配时与测试系统连接。链路密钥可以是由ZigBee联盟分配的默认链路密钥代码“zigbeealliance09”。链路密钥对于装置必须是相同的，以便建立成功的通信桥，从而使得测试系统能够访问DUT的应用层，例如，以便执行PER。一些DUT可以在链路密钥(和/或主密钥)之上使用另一组一个或多个密钥，它们必须被交换以便访问相关联的应用程序，尽管访问特定应用程序对于执行PER不是必要的。通常，主密钥由ZigBee链路层(ZLL)认证产品使用，其中ZLL touchlink发起者使用主密钥对网络密钥进行加密并将加密密钥传输到ZLL目标。主密钥是所有经认证的ZLL装置共享的私密密钥。链路密钥是从ZigBee堆栈中的主密钥导出的。为了提高安全性，某些ZLL装置可能具有一个或多个应用程序特定密钥，它们无法通过主密钥和/或链路密钥进行解密。然而，如上所述，实施方案不需要访问这些一个或多个DUT应用程序。更确切地使用链路密钥，它在无需访问需要附加密钥的一个或多个DUT应用程序的情况下使用网络链路层实现测试仪器与DUT之间的通信桥以执行PER。
值得注意的是，当DUT不支持除链路密钥之外的任何密钥时，在该阶段可以在测试系统与DUT之间进行数据通信。然而，当DUT除了链路密钥之外还支持一个或多个密钥时，在该阶段不可以进行数据通信。无论如何，一旦响应于链路密钥建立了通信，信息交换涉及状态请求，它可以通过DUT可用的信道以不同的功率发射到DUT。更具体地，OTA测试系统以不同的功率水平向DUT发送状态请求，并响应于至少一些状态请求而从DUT接收状态响应。发送的状态请求的数量与接收到的相应状态响应的数量之间的百分比提供状态响应(以及因此DUT接收器)的PER。因此，信道可以用于确定DUT的RF性能。
图1是根据代表性实施方案的支持被测装置(DUT)的空中(OTA)测试的测试系统的简化框图。
参考图1，测试系统100包括RF模块(或RF卡)110、测试计算机130和屏蔽盒120。测试系统100被配置为对位于屏蔽盒120中的DUT 140执行OTA测试。屏蔽盒120可以是例如电波暗室，并且包括耦合天线125，它在屏蔽盒120的范围内与DUT 140无线通信。RF模块110连接到天线125，以便经由天线125向DUT 140发送RF信号和从其中接收RF信号。在所描绘的实施方案中，RF模块110与屏蔽盒120中的天线125进行有线连接，诸如SubMiniature A版本(SMA)电缆。然而，在不脱离本教导的范围的情况下，可以结合其他类型的有线连接以及无线连接。当然，如果在RF模块110与天线125之间实施无线连接，则屏蔽盒120还将包括单独的收发器以适应通信，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
RF模块110包括收发器112、无线个域网(WPAN)处理器114、功率检测器116和主控制器118。在所描绘的实施方案中，收发器112和WPAN处理器114包括在单个芯片115上，该芯片诸如是可从Texas Instruments,Inc.获得的TI CC2650或其他兼容的无线微控制单元(MCU)。然而，在不脱离本教导的范围的情况下，收发器112和WPAN处理器114可以包括在单独的芯片或模块上。应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，WPAN处理器114可以根据BLE标准(例如，BLE 5.0)、ZigBee标准(例如，ZigBee 3.0)或两者来配置。RF模块110可以是例如可从Keysight Technologies,Inc.获得的Keysight X8711AIoT装置功能测试解决方案，但是在不脱离本教导的范围的情况下可以结合其他类型的RF模块。
收发器112被配置为经由屏蔽盒120中的天线125向DUT 140发射RF信号和从该DUT接收RF信号。在发射模式中，收发器112将数据调制到RF信号上。收发器112对RF信号进行滤波并将该RF信号发送到天线125，该天线将RF信号OTA发射(上行传输)到DUT 140。在接收模式中，收发器112对来自从天线发送的RF信号的数据进行滤波和解调，该天线从DUT 140接收(下行传输)RF信号OTA。由收发器112调制的数据由WPAN处理器114根据测试协议提供，并且由收发器112解调的数据被提供给WPAN处理器114以进行处理，如下面所讨论的。
WPAN处理器114被编程为执行测试协议以确定DUT 140的特性，诸如DUT 140中的接收器的接收器灵敏度。在各种实施方案中，WPAN处理器114符合由
Figure BDA0002112748430000101
技术联盟(SIG)设计的BLE 5.0规范和/或由ZigBee联盟设计的ZigBee 3.0规范，如上所述。通常，与基本速率(BR)
Figure BDA0002112748430000102
技术相比，BLE能够以降低的功耗支持基本相同的覆盖区域。BLE 5.0例如通过蓝牙核心规范v5.0(2016年12月6日)部分地描述，并且ZigBee 3.0例如通过ZigBeePRO2015规范(2015年8月5日)部分地描述，这些规范特此作为参考引入。当然，上述文档并不是唯一的，并且BLE 5.0和ZigBee 3.0也在其他规范中进一步描述。
如上所述，BLE 5.0在2.4GHz ISM频带中提供40个物理信道。更具体地，40个信道从2402MHz开始并且彼此相隔2MHz到2480MHz，并且RF信号是经高斯频移键控(GFSK)调制的。BLE 5.0提供专用于广播发射的三个信道(CH37、CH38和CH39)，以及专用于数据发射的37个信道(CH0至CH36)。广播是指DUT 140的指示其存在于网络中的发射。例如，可以在三个广播信道中的至少一者上播送广播发射，使得中央装置(在这种情况下，RF模块110)能够检测其存在并建立OTA连接。数据通信在37个数据信道中的至少一者上进行，并且一旦建立了OTA连接，就可以包括数据、控制消息和控制响应。在各种实施方案中，广播发射在所有三个广播信道上播送，并且数据通信在所有37个数据信道上进行。
BLE分别从DUT 140提供许多不同类型的广播事件，以及相关联的协议数据单元(PDU)。例如，根据BLE 5.0，广播事件类型包括可连接和可扫描非定向事件、可连接非定向事件、可连接定向事件、不可连接和不可扫描非定向事件、不可连接和不可扫描定向事件、可扫描非定向事件和可扫描定向事件。出于说明目的，图4是示出广播事件、所使用的相应PDU和可允许响应PDU的表格。
ZigBee 3.0在2.4GHz ISM频带中提供16个物理信道。更具体地，16个信道从2405MHz开始并且彼此相隔5MHz到2480MHz，并且RF信号是经偏移四相移相键控(OQPSK)调制的。ZigBee堆栈软件在IEEE 802.15.4物理层和媒体访问控制(MAC)层之上提供网络和应用层。通常，ZigBee为协调器(例如，测试系统100)提供监听由寻求加入无线网络的一个或多个路由器或终端装置(例如，DUT 140)发送的信标请求。在接收到信标请求时，协调器用在其上接收到信标请求的相同信道上发送的信标进行响应，并且发起建立安全网络连接，如下面所讨论的。
功率检测器116在收发器112处捕获所接收的RF信号的功率，并将捕获的功率发送到主控制器118。更具体地，在一个实施方案中，功率检测器116捕获包括播送的广播发射的RF信号的功率。功率检测器116可以是例如RF信号到DC转换器，其输出与所接收的RF信号的检测到的功率水平相对应的模拟信号。
主控制器118包括被编程以控制RF模块110的某些操作的处理单元(未示出)，以及存储用于处理单元的编程以及可以在测试过程期间收集的数据的存储器。主控制器118还包括模数转换器(ADC)119，其从功率检测器116接收与检测到的功率水平相对应的模拟信号，并将模拟信号转换成相应的数字信号以供处理单元处理以便确定功率水平。
由主控制器118控制的操作包括经由RF模块110中的收发器112和屏蔽盒120中的天线125在RF模块110与DUT 140之间建立OTA连接，并根据由功率检测器116捕获的并被提供给ADC 119的功率来确定DUT 140中的发射器中的平均功率。当DUT 140处于信令模式(而不是非信令模式)时，主控制器118可以建立OTA连接并且基于由DUT 140根据BLE 5.0规范播送并通过至少一个广播信道接收的广播信息来确定平均功率。例如，主控制器118可以通过接收由DUT 140根据BLE 5.0规范在至少一个广播信道上播送的广播信息并响应于至少一个广播信道上的广播信息而经由收发器112向DUT 140发送广播连接请求来与DUT 140建立OTA连接。例如，广播信息可以包括播送信息，诸如DUT 140的名称。DUT 140可以响应于接收到广播连接请求而停止播送广播信息。
可选地，当DUT 140处于信令模式(而不是非信令模式)时，主控制器118可以建立OTA连接并且基于由DUT 140根据ZigBee 3.0规范发送并通过信道中的一者接收的信标请求来确定平均功率。例如，主控制器118可以通过接收由DUT 140根据ZigBee 3.0规范在该信道上发送的一个或多个非安全信标请求并响应于该信道上的一个或多个信标请求而经由收发器112向DUT140发送信标来与DUT 140建立OTA连接。例如，信标请求可以包括连接信息，诸如DUT 140的名称。DUT 140可以响应于接收到信标而停止发送信标请求。
信令模式是作为最终产品的DUT 140的操作模式，其中非信令模式是由芯片制造商定义的测试模式，如上面所讨论的。在非信令模式中，可以按基本级别测试无线电芯片组的性能和规范，因为协议堆栈没有完全参与其中。因此，在非信令模式中，仅可以测试芯片级的基本RF功能性。然而，使用信令模式，可以验证作为最终产品的DUT 140的性能，因为完整协议堆栈将与作为最终产品的DUT 140的应用程序一起运行。因此，如在本文描述的各种实施方案中那样，在信令模式下的测试使得能够验证作为最终产品的DUT140的性能(例如，与最终用户所接收的相同)。
然后，主控制器118生成BLE链路层连接请求，并使收发器112通过至少一个数据信道将DLE链路层连接请求发射到DUT 140。DUT 140响应于BLE链路层连接请求而生成并发送链路层确认。主控制器118分别通过至少一个数据信道中的每一者从DUT 140接收链路层确认，并在通过至少一个数据信道中的每一者从DUT 140接收到链路层确认时与DUT 140建立OTA连接。OTA连接的至少一个数据信道中的每一者包括DUT 140与RF模块110之间的射频(RF)OTA链路。在一个实施方案中，主控制器118使收发器112通过所有37个数据信道发送BLE链路层连接请求，并同样通过所有37个数据信道接收响应链路层确认。然而，在不脱离本教导的范围的情况下，可以通过少于全部37个数据信道发送和接收BLE链路层连接请求和响应链路层确认，并且仍然建立OTA连接。
更具体地，在一个实施方案中，假设DUT 140支持用于播送广播发射的广播事件类型的可连接和可扫描非定向事件，如上面所讨论的。根据BLE 5.0标准，DUT 140用于可连接和可扫描非定向事件的PDU是ADV_IND，如图5中所示。这使得DUT 140能够以使得能够播送广播发射的信令模式操作，而不是以通常用于测试的非信令操作模式操作。例如，DUT 140通过在广播信道上提供(例如，播送)ADV_IND PDU来启动可连接和可扫描非定向事件。DUT140继而(例如，响应于所广播的ADV_IND PDU而从主控制器118)接收连接请求CONNECT_REQ响应PDU，从而关闭广播事件。然后，主控制器118提供链路层数据/控制数据包(例如，BLE链路层连接请求)，其由收发器112通过数据信道发射到DUT 140。DUT 140用相同数据信道的相应链路层数据/控制数据包(例如，链路层确认)进行响应，从而关闭该特定连接事件。对所有数据信道执行该过程以建立OTA连接。
可选地，根据ZigBee规范，主控制器118通过信道从DUT 140接收关联请求。主控制器118确定是否批准所请求的关联。当主控制器118批准该关联时，它生成关联响应，并使收发器112通过信道向DUT 140发射关联响应。然后，DUT 140在接收到关联响应时加入网络，因此建立包括测试系统100和DUT140的非安全网络。然后，主控制器118可以通过信道向DUT140发送链路密钥，并且DUT 140确定是否存在密钥匹配。如果是，则DUT 140将链路密钥确认发送到主控制器118，由此在信道上建立安全网络。通过安全网络与DUT140建立OTA连接。主控制器118可以使收发器112改变在其上发送链路密钥和链路密钥确认的信道(以及改变用于先前提到的通信的信道，诸如信标请求、信标、关联请求以及关联响应)。
一旦在DUT 140与RF模块110之间建立了OTA连接，WPAN处理器114就使收发器112通过OTA连接的至少一个信道以不同的发射功率向DUT 140发射例行请求(命令)。取决于请求的相应发射功率和其RF接收器的接收器灵敏度，DUT 140能够接收(检测)至少一些请求，从而向检测到的请求发送相应的响应。然后，WPAN处理器114可以通过基于接收到的响应的数量与所发送的请求的数量的比率来确定DUT 140的误包率(PER)。
例如，根据BLE 5.0规范，WPAN处理器114被编程为使收发器112通过OTA连接的至少一个数据信道以不同的发射功率向DUT 140发射UUID请求。UUID被保证是唯一的，并且可以通过分布式方式独立创建。每个UUID都是128位值。
Figure BDA0002112748430000131
SIG已经分配了对于BLE兼容装置而言唯一的某些UUID。SIG为由BLE规范定义的所有类型、服务和配置文件提供UUID。UUID在制造时被分配给BLE兼容装置(例如，DUT 140)，并且被存储在相应的BLE兼容装置内的存储器中。这使得BLE兼容装置能够提供相应的UUID以便识别。
取决于UUID请求的相应发射功率和其RF接收器的接收器灵敏度，DUT140能够接收(检测)至少一些UUID请求。即，DUT 140仅接收已经以足够高到DUT 140的RF接收器能够检测的功率发射的UUID请求。接收器灵敏度越高，DUT 140能够(例如，响应于更低的发射功率)检测到的UUID请求就越多。在各种实施方案中，可以通过OTA连接的至少一个数据信道将预定数量的UUID请求发送到DUT 140。例如，RF模块110可以发出一个或多个UUID请求，并且DUT 140可以根据接收器灵敏度检测来自所有UUID请求中的任意数量的UUID请求，甚至检测不到UUID请求。
DUT 140通过发送相应的UUID响应来对检测到的UUID请求进行响应，该UUID响应由收发器112接收并提供给RF模块110中的WPAN处理器114。通过OTA连接的至少一个数据信道接收UUID响应。WPAN处理器114基于接收到的UUID响应的数量(M)与所发送的UUID请求的数量(N)的比率来确定UUID请求的PER，其中所确定的PER指示DUT 140中的接收器的灵敏度。例如，WPAN处理器114可以通过确定一(1)和接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率之间的差值并将所确定的差值乘以一百(100)来确定PER，由此获得百分比PER。
可选地，根据ZigBee 3.0规范，WPAN处理器114被编程为使收发器112通过用于OTA连接的信道以不同的发射功率向DUT 140发射状态请求。状态请求被发送到与DUT 140相关联的唯一标识符，如由ZigBee联盟为ZigBee兼容装置分配的。WPAN处理器114可以响应于对OTA连接的请求而通过OTA连接将唯一标识符作为网络层数据包接收。ZigBee联盟提供由ZigBee规范定义的所有类型、服务和配置文件的标识符，该标识符在制造时被分配给ZigBee兼容装置(例如，DUT 140)并存储在相应的ZigBee兼容装置内的存储器中。
取决于状态请求的相应发射功率和其RF接收器的接收器灵敏度，DUT140能够接收(检测)至少一些状态请求。即，DUT 140仅接收已经以足够高到DUT 140的RF接收器能够检测的功率发射的状态请求。接收器灵敏度越高，DUT 140能够(例如，响应于更低的发射功率)检测到的状态请求就越多。在各种实施方案中，可以通过OTA连接的数据信道将预定数量的状态请求发送到DUT 140。例如，RF模块110可以发出一个或多个状态请求，并且DUT140可以根据接收器灵敏度检测来自所有状态请求中的任意数量的状态请求，甚至检测不到状态请求。
DUT 140通过发送相应的状态响应(例如，各自包括DUT 140的唯一地址或标识符)来对检测到的状态请求进行响应，该状态响应由收发器112接收并提供给RF模块110中的WPAN处理器114。通过OTA连接的信道接收状态响应。WPAN处理器114基于接收到的状态响应的数量(M)与所发送的状态请求的数量(N)的比率来确定状态请求的PER，其中所确定的PER指示DUT140中的接收器的灵敏度，如上面所讨论的。
测试系统100还可以包括经由接口(未示出)电连接到RF模块110的测试计算机130。测试计算机130被编程为在RF模块110与用户之间提供用户界面，诸如图形用户界面(GUI)。例如，测试计算机130可以显示DUT 140的身份(例如，装置的类型、型号、制造商、属性)、DUT 140中的接收器的接收器灵敏度以及来自DUT 140的发射器的广播信号的平均功率。
测试计算机130还可以通过各种类型的兼容输入装置(诸如键盘、鼠标和/或触摸屏)中的任一者从用户接收输入。该输入可以控制RF模块110的各种操作，诸如被发送到DUT140的UUID请求和/或状态请求的数量以及每个这样的请求的功率水平。而且，测试计算机130可以被编程为运行测试过程，其中用户可以选择测试过程的类型和参数，并且测试计算机130可以报告测试结果。例如，用户可以设定各种测量参数，诸如RF路径损耗、测试数据包的数量、测试类型(例如，BLE和/或ZigBee)等。测量参数可以使用具有用户自己的测试应用程序的驱动器或者使用例如Keysight Technologies,Inc.的商用插件(诸如测试应用平台(TAP))执行测量来直接设定。而且，测试结果(PER、DUT发射功率、DUT接收器灵敏度等)可以存储在测试计算机130中。输入还可以实现对GUI本身的各方面的控制，诸如在显示器之间进行选择、选择和创建所收集和/或确定的关于DUT 140及其性能的信息的图形表示、表格和/或图表。
通常，WPAN处理器114、主控制器118和测试计算机130中的每一者可以由一个或多个计算机处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或者它们的组合使用软件、固件、硬连线逻辑电路或者它们的组合来实施。具体地，计算机处理器可以由硬件、固件或软件架构的任何组合构成，并且可以包括其自己的存储器(例如，非易失性存储器)以存储允许其执行各种功能的可执行软件/固件可执行代码。在一个实施方案中，计算机处理器可以包括例如执行操作系统的中央处理单元(CPU)。具体地，测试计算机130可以使用例如个人计算机(PC)来实施。
例如，WPAN处理器114、主控制器118和测试计算机130中的每一者可以与存储关于BLE 5.0要求、RF模块110和/或DUT 140的信息的相应存储器(未示出)通信。一个或多个存储器还可以存储信息和处理结果(例如，关于DUT140的接收器灵敏度和发射机功率)，从而使得需要时能够调用信息。一个或多个存储器可以由例如任何数量、类型和组合的随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)来实施，并且可以存储各种类型的信息，诸如可由WPAN处理器114、主控制器118和/或测试计算机130执行的计算机程序和软件算法。ROM和RAM可以包括任何数量、类型和组合的计算机可读存储介质，诸如磁盘驱动器、磁盘存储装置、快闪存储器、电可编程序只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、通用串行总线(USB)驱动器、CD、DVD等，这些计算机可读存储介质是有形非暂态存储介质(例如，相比于暂态传播信号)。
图2是根据代表性实施方案的用于在BLE网络中对DUT执行OTA测试的方法的简化流程图。该方法可以由例如上面参考图1所述的测试系统100来实施。
参考图2，框S211指示用于与DUT(例如，DUT 140)建立OTA连接的过程。在建立OTA时，DUT处于信令模式。可以在DUT与RF模块(例如，RF模块110)之间建立OTA连接，并且该OTA连接包括DUT的至少一个广播信道和至少一个数据信道。广播和数据信道可以根据BLE 5.0规范来实施，该规范提供如上面所讨论的三个广播信道和37个数据信道。
图3是根据代表性实施方案的用于由框S211的过程指示的在BLE网络中与DUT建立OTA连接的说明性方法的简化流程图。参考图3，在框S321中，该方法包括搜索可用DUT，其中DUT例如根据BLE 5.0规范在至少一个广播信道中的每一者上播送广播信息。在一个实施方案中，由DUT播送的广播信息的事件类型是根据BLE 5.0规范的可连接和可扫描非定向事件，使得DUT能够以信令模式播送广播信息。一旦被发现，就在框S322中例如由RF模块110从DUT接收播送的广播信息。在框S323中，响应于通过其接收广播信息的至少一个广播信道上的广播信息，向DUT发送广播连接请求。DUT响应于接收到广播连接请求而停止播送广播信息。在框S324中，通过DUT的至少一个数据信道中的每一者将BLE链路层连接请求发送到DUT。在框S325中，响应于该BLE链路层连接请求，分别通过该至少一个数据信道中的每一者从DUT接收链路层确认。在通过至少一个数据信道中的每一者从DUT接收到链路层确认时，在框S326中与DUT建立OTA连接。
再次参考图2，在框S212中，可以例如通过使用功率检测器(例如，功率检测器116)捕获由DUT在至少一个广播信道上播送的广播信息的平均功率来测量DUT中的发射器的发射功率。因此，可以在DUT正在发射并且RF模块正在接收播送的广播信息的任何时间执行发射功率。
一旦根据框S211的过程建立了OTA连接，就在框S213中通过OTA连接的至少一个数据信道将UUID请求连续地发送到DUT(例如，在WPAN处理器114的控制下)。UUID可以先前与DUT相关联并且对于DUT而言是唯一的。在框S213中，UUID请求分别由RF模块收发器(例如，收发器112)以不同的发射功率发射以便确定DUT的接收器灵敏度。例如，UUID请求中的每一者可以按降低的发射功率发送，并且在某个功率水平下，DUT接收器将不再能够接收UUID请求。在框S214中，响应于通过其发送UUID请求的OTA连接的相同至少一个数据信道上的至少一些UUID请求，从DUT连续地接收UUID响应。然后可以在框S215中基于接收到的UUID响应的数量与所发送的UUID请求的数量的比率来确定DUT的PER，如下面更详细地讨论的。
图5是根据代表性实施方案的用于在ZigBee网络中对DUT执行OTA测试的方法的简化流程图。该方法可以由例如上面参考图1所述的测试系统100来实施。
参考图5，框S511指示用于与被认为是ZigBee路由器或终端装置的DUT(例如，DUT140)建立OTA连接的过程。在建立OTA时，DUT处于信令模式。可以在DUT与被认为是ZigBee协调器的RF模块(例如，RF模块110)之间建立OTA连接。OTA连接包括DUT的固定信道中的一者，其可以根据ZigBee 3.0规范来实施。该ZigBee 3.0规范提供如上面所讨论的16个固定信道。
图6是根据代表性实施方案的用于由框S511的过程指示的在ZigBee网络中与DUT建立OTA连接的说明性方法的简化流程图。参考图6，在从快闪存储器中擦除先前相关联的装置列表之后，通过设定协调器配置文件(例如，用于RF模块110)、指定PAN ID、定义用于OTA连接的信道以及设定群集ID在框S621中初始化连接过程。在框S622中，测试系统例如根据ZigBee 3.0规范通过信道监听来自DUT的信标请求。在一个实施方案中，用于OTA连接的信道可以是由DUT用于发送信标请求的信道，但是可以改变如上所述的这些连接的信道。可以在信令模式中发送信标请求。在框S623中，响应于检测到的信标请求而将信标发送到DUT。
一旦DUT接收到信标，它就发送关联请求，该关联请求在框S624中(例如，由RF模块110)接收并批准。批准关联请求建立了非安全网络，其包括RF模块、DUT(允许加入网络)和信道。批准关联请求取决于协调器(例如，RF模块110)是否确定是否接受关联请求。该确定是由用于在网络中例如根据ZigBee 3.0规范建立成员资格的IEEE 802.15.4MAC子层提供的服务。如果来自DUT的关联请求未被批准，则过程返回到框S622，并且RF模块开始监听来自另一个DUT的信标请求。
在框S625中，经由非安全网络经由信道将链路密钥发送到DUT。链路密钥可以是由ZigBee联盟指定的密钥，并且在PAN内的两个对等应用层实体(诸如RF模块和DUT)之间共享。DUT确定其链路密钥是否与由RF模块通过OTA连接发送的链路密钥相匹配。如果没有匹配，则无法确定PER，因此该过程结束。如果链路密钥匹配，则DUT发送对链路密钥的确认，该确认在框S626中由RF模块接收。接收链路密钥确认将非安全网络改变为安全网络，包括RF模块、DUT和信道。响应于通过信道从DUT接收链路密钥确认，在框S627中通过安全网络建立与DUT的OTA连接。
再次参考图5，在框S512中，可以例如通过使用功率检测器(例如，功率检测器116)捕获由DUT在信道上发送的信标请求的平均功率来测量DUT中的发射器的发射功率。因此，可以在DUT正在发射并且RF模块正在接收信标请求的任何时间执行发射功率。
一旦根据框S511的过程建立了OTA连接，就在框S513中通过OTA连接的信道将状态请求连续地发送到DUT(例如，在WPAN处理器114的控制下)。状态请求可能符合ZigBee 3.0规范。在框S513中，状态请求分别由RF模块收发器(例如，收发器112)以不同的发射功率发射以便确定DUT的接收器灵敏度。例如，状态请求中的每一者可以按降低的发射功率发送，并且在某个功率水平下，DUT接收器将不再能够接收状态请求。在框S514中，响应于通过其发送状态请求的OTA连接的相同信道上的至少一些状态请求，从DUT连续地接收状态响应。然后可以在框S515中基于接收到的状态响应的数量与所发送的状态请求的数量的比率来确定DUT的PER，如下面更详细地讨论的。
图7是根据代表性实施方案的在图2和图5中所指示的用于确定BLE网络或ZigBee网络中的DUT的PER的说明性过程的简化流程图。更具体地，图7更详细地描绘了用于在RF模块与DUT之间建立OTA连接之后确定PER的过程的例子(例如，在图2的框S213至S215以及在图5的框S513至S515中指示的过程的部分)。
参考图7，在框S731中，将发送到DUT的请求数据包(例如，UUID请求或状态请求)的数量n设定为零，并且从DUT接收的响应数据包(例如，UUID响应或状态响应)的数量m设定为零，其中n和m是正整数。在步骤S732中，确定所发送的请求数据包的数量n是否小于N，其中N是指示在测试过程期间要发送到DUT的预定数量的请求数据包的正整数。当请求数据包的数量n小于N时(S732：是)，在框S733中在OTA连接的至少一个信道上以相应的发送功率向DUT发送请求数据包，其中发送功率对于所发送的每个请求数据包(或一组请求数据包)是不同的。在框S734中，确定是否响应于所发送的请求数据包而从DUT接收到相应的响应数据包。将通过在其上发送请求数据包的OTA连接的至少一个相同信道接收响应数据包。当接收到响应数据包时(S734：是)，在框S735中，响应数据包的数量m增加1，并且在框S736中，数量n增加1。当没有接收到响应数据包时(S734：否)，数字m不增加，并且在框S736中仅数字n增加1。然后，该过程返回框S732，并重复。
再次参考框S732，当请求数据包的数量n不小于N(S732：否)时(例如，n＝N)，该方法前进到框S737以基于发送的请求数据包和从DUT接收的相应数据包来确定DUT中的接收器灵敏度。例如，可以基于接收到的响应数据包的数量与所发送的请求数据包的数量的比率来确定DUT的PER。例如，可以通过等式(1)确定PER百分比：
PER＝(1–m/N)*100等式(1)
PER百分比用于确定接收器灵敏度，因为响应于相应的请求数据包(以不同功率水平发射的)接收的响应数据包的比率越高，接收器就越敏感。即，RF模块接收的更多响应数据包指示DUT接收器以更低功率水平检测请求数据包的能力。通过取该比率与1之间的差值指示由DUT接收器引起的错误等级(未检测到的请求数据包)。
因此，可以在不必访问测试点的情况下通过OTA连接来对DUT执行测试。可以建立OTA连接，并且可以使用来自已知WPAN标准(诸如BLE和/或ZigBee)的命令来执行测试。例如，可以通过以不同的发射功率发送指定命令并接收对至少一些命令的相应响应来测试DUT的接收器灵敏度，其中与所发送的命令的数量相关的接收响应的数量越大指示接收灵敏度越高。
虽然本申请公开了示例性实施方案，但是本领域技术人员将明白的是，在不违背本教导的精神和范围的情况下可做出各种改变和修改。因此，应当理解的是，上述实施方案并非限制性的，而是说明性的。

Claims (10)

1.一种对被测装置(dut(140))执行空中(OTA)测试的方法，该方法包括：
当该dut(140)处于信令模式时与该dut(140)建立OTA连接，该OTA连接包括该dut(140)的至少一个广播信道和至少一个数据信道；
通过该OTA连接的该至少一个数据信道以不同的发射功率向该dut(140)发送通用唯一标识符(UUID)请求，该UUID请求包括先前与该dut(140)相关联的UUID；
响应于至少一些该UUID请求，通过该OTA连接的该至少一个数据信道从该dut(140)接收UUID响应；以及
基于接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率来确定从该dut(140)接收到的该UUID响应的误包率(PER)，所确定的PER指示该dut(140)中的接收器的灵敏度。
2.权利要求1的方法，其中该OTA连接的该至少一个数据信道中的每一者包括射频(RF)链路。
3.权利要求1的方法，其中该dut(140)符合低功耗
Figure FDA0002112748420000011
(BLE)5.0规范，并且
其中与该dut(140)建立该OTA连接包括：
根据该BLE5.0规范通过该dut(140)的该至少一个广播信道接收由该dut(140)播送的广播信息；
响应于通过其接收该广播信息的该至少一个广播信道上的该广播信息向该dut(140)发送广播连接请求，该dut(140)响应于该广播连接请求而停止该广播信息的播送；
通过该至少一个数据信道中的每一者向该dut(140)发送BLE链路层连接请求；
响应于该BLE链路层连接请求，分别通过该至少一个数据信道中的每一者从该dut(140)接收链路层确认；以及
在通过该至少一个数据信道中的每一者从该dut(140)接收到该链路层确认时，与该dut(140)建立该OTA连接。
4.权利要求3的方法，其中由该dut(140)播送的该广播信息的事件类型是根据该BLE5.0规范的可连接和可扫描非定向事件。
5.权利要求3的方法，其中该至少一个广播信道包括根据该BLE5.0规范的信道37、38和39。
6.一种用于对被测装置(dut(140))执行空中(OTA)测试的测试系统(100)，该系统包括：
(1)屏蔽盒(120)，其至少包含耦合天线(125)，该耦合天线用于在位于该屏蔽盒(120)内时与该dut(140)传送射频(RF)信号OTA；和
(2)射频(RF)模块，其电连接到该屏蔽盒(120)中的该天线(125)，该rf模块(110)包括：
收发器(112)，其用于经由与该dut(140)的OTA连接向该屏蔽盒(120)中的该天线(125)发送RF信号并从其接收RF信号，该RF信号包括由dut(140)通过至少一个广播信道播送的广播信息、通过该OTA连接的该至少一个数据信道发送到该dut(140)的通用唯一标识符(UUID)请求、以及响应于至少一些该UUID请求而通过该OTA连接的该至少一个数据信道从该dut(140)接收的UUID响应；
主控制器(118)，其被编程为控制该rf模块(110)的操作，该操作包括：
当该dut(140)处于信令模式时，基于通过该至少一个广播信道接收的该广播信息，经由该屏蔽盒(120)中的该天线(125)在该收发器(112)与该dut(140)之间建立该OTA连接；以及
无线个域网(WPAN)处理器(114)，其被编程为对该dut(140)中与BLE 5.0规范相对应的接收器执行接收器灵敏度测量，包括：
使该收发器(112)通过该OTA连接的该至少一个数据信道以不同的发射功率向该dut(140)发送该UUID请求，
响应于至少一些该UUID请求，通过该OTA连接的该至少一个数据信道从该dut(140)接收UUID响应，以及
基于接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率来确定该UUID请求的误包率(PER)，所确定的PER指示该dut(140)中的接收器的灵敏度。
7.权利要求6的系统，其还包括：
测试计算机(130)，其电连接到该rf模块(110)，该测试计算机(130)被编程为在该rf模块(110)与用户之间提供图形用户界面并显示该dut(140)中的接收器的该接收器灵敏度。
8.权利要求6的系统，其中该rf模块(110)是Keysight X8711A IoT装置功能测试解决方案。
9.权利要求6的系统，其中该主控制器(118)通过以下操作与该dut(140)建立该OTA连接：
根据该BLE5.0规范通过该至少一个广播信道接收由该dut(140)播送的广播信息；
响应于该至少一个广播信道上的该广播信息向该dut(140)发送广播连接请求，该dut(140)响应于该广播连接请求而停止该广播信息的播送；
使该收发器(112)通过该至少一个数据信道向该dut(140)发送BLE链路层连接请求；
响应于该BLE链路层连接请求，分别通过该至少一个数据信道中的每一者从该dut(140)接收链路层确认；以及
在通过该至少一个数据信道中的每一者从该dut(140)接收到该链路层确认时，与该dut(140)建立该OTA连接。
10.权利要求6的系统，其中该wpan处理器(114)被编程为通过确定一(1)和接收到的UUID响应的数量与发送的UUID请求的数量的比率之间的差值并将所确定的差值乘以一百(100)来确定该UUID请求的该PER。
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