CN111162856A

CN111162856A - 一种频分双工制式的射频矩阵、性能测试系统及方法

Info

Publication number: CN111162856A
Application number: CN202010074311.8A
Authority: CN
Inventors: 曹宝华
Original assignee: NANJING JIEXI TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: NANJING JIEXI TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-05-15
Also published as: WO2021147250A1; CN111565082A; CN212115332U

Abstract

本发明公开了频分双工制式的射频矩阵、性能测试系统及方法，射频矩阵为M×N射频矩阵；M×N射频矩阵包括双工模块，双工模块将M×N射频矩阵分为M×N路上行信道和M×N路下行信道，每路上行信道和每路下行信道均设有移相和衰减模块或移相模块；M×N射频矩阵用于将基站发出的M路下行原始信号通过M×N路下行信道转换为N路下行接收信号发送给终端；M×N射频矩阵还用于将终端发出的N路上行原始信号通过M×N路上行信道转换为M路上行接收信号发送给基站。频分双工制式的性能测试系统包括控制装置和上述射频矩阵。

Description

一种频分双工制式的射频矩阵、性能测试系统及方法

技术领域

本发明涉及通信测试技术领域，尤其涉及一种频分双工制式的射频矩阵、性能测试系统及方法。

背景技术

大规模MIMO(多入多出技术)可以在不增加新频谱资源的情况下，利用空间复用技术极大地提升小区容量和吞吐率。

目随着MIMO技术的不断发展，FDD技术也不断成熟、终端越来越丰富，在全球的越来越广泛，但目前针对FDD的测试解决方案还不够成熟，仍然使用传统FDD(Frequency-division Duplex频分双工)的测试解决方法，但由于FDD信道的复杂性，传统的测试方案较为复杂，且传统的FDD的测试方案没有一套理想的实验室测试系统及环境来模拟这类信道，使得传统FDD的测试方案较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频分双工制式的射频矩阵、性能测试系统及方法，解决传统的测试方案复杂、无法在实验室模拟信道进行测试的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种频分双工制式的射频矩阵，所述射频矩阵为M×N射频矩阵；

所述M×N射频矩阵包括双工模块，所述双工模块将M×N射频矩阵分为M×N路上行信道和M×N路下行信道，每路上行信道和每路下行信道均设有移相和衰减模块或移相模块；所述M×N射频矩阵用于将基站发出的M路下行原始信号通过M×N路下行信道转换为N路下行接收信号发送给终端；所述M×N射频矩阵还用于将终端发出的N路上行原始信号通过M×N路上行信道转换为M路上行接收信号发送给基站。

进一步地，所述M×N射频矩阵包括M个第一端口和N个第二端口；所述M×N射频矩阵还包括功分器和合路器；

所述功分器位于所述M个第一端口处，用于将每个第一端口的原始信号分为N路信号；

所述合路器位于所述N个第二端口处，用于将M路原始信号合为一路接收信号。

此外，本发明提出了一种频分双工制式性能测试系统，包括控制装置和上述的射频矩阵；所述控制装置与所述M×N射频矩阵连接，所述控制装置用于获取目标波束角度，根据目标波束角度和预设模型，获取M×N路上行信道和M×N路下行信道中每个信道的相位设值，并根据各所述每个信道的相位设值调整对应信道的移相和衰减模块或移相模块的相位值。

进一步地，所述预设模型为：

PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)

其中，与所述M个第一端口对接的基站天线的振源为i×j的面阵，Di为横向相邻振源的间距，Dj为纵向相邻振源的间距，θ为波束的水平方向角度，φ为波束的垂直方向角度，λ为波长。

进一步地，所述控制装置还用于，获取目标增益，并根据目标增益实时调整对应信道的衰减值。

进一步地，所述M×N射频矩阵中，M为2、4、8、16、32、64、128、256，N为2、4、8、16、32、64、128、256。

进一步地，所述双工模块位于所述功分器与合路器之间；或所述双工模块位于所述分路器与基站之间和所述分路器与终端之间。

相应地，本发明还提供了一种频分双工制式性能测试方法，采用如上所述的一种频分双工制式性能测试系统进行测试，包括：将M个第一端口连接基站，将N个第二端口连接终端；将基站发出的M路下行原始信号通过M×N路下行信道转换为N路下行接收信号发送给终端；将终端发出的N路上行原始信号通过M×N路上行信道转换为M路上行接收信号发送给基站；其中，输入目标波束角度，根据目标波束角度和预设模型，获取M×N路上行信道和M×N路下行信道中每个信道的相位设值；根据各所述每个信道的相位设值调整对应信道的所述移相和衰减模块或移相模块的相位值。

所述预设模型为：

PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)

进一步地，输入不同的目标波束角度，得到终端上报的测试数据，将所述测试数据与预期数据进行对比。

实施本发明，具有如下有益效果：

(1)本发明提供的频分双工性能测试系统能够在有限的试验环境下模拟FDD制式的传输特性，精确测试FDD制式下基站或终端的相关性能。

(2)利用本发明提供的频分双工性能测试系统能够通过用户输入波束角度，反向计算出每个信道的相位值，在调节角度的同时，得到终端上报的相关测试数据，分析所述测试数据是否符合预期，用户操作简单。

(3)本发明提供的频分双工性能测试系统中利用双工模块将上行信道和下行信道分离，对外仍是一个整体M×N的射频矩阵，实际是有两路M×N的信道，上行信道与下行信道不会相互干扰，测试精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明第二实施例提供的频分双工性能测试系统的信道图；

图2是本发明第三实施例提供的频分双工性能测试系统的信道图；

图3是本发明第四实施例提供的频分双工性能测试系统的信道图；

图4是本发明第五实施例提供的频分双工性能测试系统的原理示意图；

图5是本发明第五实施例提供的频分双工性能测试系统的信道图；

图6是本发明中信息流方向的示意图；

图7为基站天线振源排布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明针对FDD的现阶段测试需求，开发的一种针对频分双工(FDD)制式的射频矩阵、性能测试系统和方法，服务于全球蜂窝通信业界。

实施例1

一种频分双工制式的射频矩阵，射频矩阵为M×N射频矩阵；M×N射频矩阵包括双工模块，双工模块将M×N射频矩阵分为M×N路上行信道和M×N路下行信道，每路上行信道和每路下行信道均设有移相和衰减模块或移相模块；M×N射频矩阵用于将基站发出的M路下行原始信号通过M×N路下行信道转换为N路下行接收信号发送给终端；M×N射频矩阵还用于将终端发出的N路上行原始信号通过M×N路上行信道转换为M路上行接收信号发送给基站。

进一步地，M×N射频矩阵包括M个第一端口和N个第二端口；M×N射频矩阵还包括功分器和合路器；功分器位于M个第一端口处，用于将每个第一端口的原始信号分为N路信号；合路器位于N个第二端口处，用于将M路原始信号合为一路接收信号。

实施例2

一种频分双工制式性能测试系统包括控制装置、实施例1中的M×N射频矩阵、供电系统和机箱框架。

M×N射频矩阵包括M×N射频矩阵，M×N射频矩阵包括M个第一端口和N个第二端口。M个第一端口连接基站，N个第二端口连接终端，基站发出M路原始信号，M×N射频矩阵接收基站发出的M路原始信号并将M路原始信号转换为N路接收信号，并经N个第二端口发送给终端。

M×N射频矩阵还包括双工模块、移相模块、分路器。分路器包括包括功分器和合路器，本实施例中功分器为1/N射频功分器，合路器为1/M射频合路器。

每个第一端口处都设有1/N射频功分器，1/N射频功分器的主口接收一路原始信号，并将这一路原始信号分为N路信号，M个第一端口处设有M个1/N射频功分器，每个1/N射频功分器将每个第一端口的原始信号分为N路信号；每个第二端口处都设有1/M射频合路器，1/M射频合路器的主口将M路原始信号合为一路接收信号。

双工模块将M×N射频矩阵分为M×N路上行信道和M×N路下行信道。M×N射频矩阵对外看似是M×N的射频矩阵，实际是由两个M×N路信道+双工模块组成，包含了M×N×2路信道，其中一路为M×N上行信道，一路为M×N路下行信道。

基站发出的M路下行原始信号通过M×N路下行信道转换为N路下行接收信号发送给终端；终端发出的N路上行原始信号通过M×N路上行信道转换为M路上行接收信号发送给基站。

在实施例2中，每路上行信道和每路下行信道均设有移相模块。优选地，在本实施例中，双工模块位于功分器和合路器之间，即每个功分器和移相模块之间设有双工模块，且每个合路器和移相模块之间均设有双工模块。具体地，参见图1所示，1/N射频功分器的每个分口均接一双工器，双工器的每个分口接移相模块，1/M射频合路器的每个分口均接一个双工器，双工器的每个分口接上述的移相模块。

由于每路上行信道和每路下行信道均设有移相模块，所以本发明中M×N射频矩阵包括M×N×2路移相模块。优选地，M×N射频矩阵中，M为2、4、8、16、32、64、128、256，N为2、4、8、16、32、64、128、256。

控制装置与M×N射频矩阵连接，控制装置用于获取目标波束角度，根据目标波束角度和预设模型，获取M×N路上行信道和M×N路下行信道中每个信道的相位设值，并根据各信道的相位设值调整对应信道的移相模块的相位值。

优选地，预设模型为：

PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)

其中，与M个第一端口对接的基站天线的振源为i×j的面阵，Di为横向相邻振源的间距，Dj为纵向相邻振源的间距，θ为波束的水平方向角度，φ为波束的垂直方向角度，λ为波长。

参见图7，基站天线振源排布示意图，与M个第一端口对接的基站天线的振源为i×j的面阵，其中i×j等于M。

此外，供电系统用于向控制装置和M×N射频矩阵供电，上述控制装置、M×N射频矩阵和供电系统均安装在机箱框架内，共同构成了频分双工制式性能测试系统。

本系统在使用时，频分双工制式性能测试方法包括以下内容。

将M个第一端口连接基站设备的T/R端口，用于接收基站设备发出的M路下行(DL)原始信号，或用于将上行(UL)接收信号传递给基站设备；将N个第二端口连接终端设备的每个T/R端口或R端口，用于将下行(DL)接收信号传递给终端，或用于将上行(UL)原始信号传递给终端设备。

参见图6，信息流的传递方向为基站设备发出的M路下行原始信号通过M×N路下行信道转换为N路下行接收信号发送给终端；将终端发出的N路上行原始信号通过M×N路上行信道转换为M路上行接收信号发送给基站。

其中，用户在控制装置中输入目标波束角度，根据目标波束角度和预设模型，获取M×N路上行信道和M×N路下行信道中每个信道的相位设值；根据各所述每个信道的相位设值调整对应信道的移相模块的相位值。

在测试时，输入不同的目标波束角度，调节对应通道的相位值，得到终端上报的测试数据，测试数据包括吞吐率、信噪比、误码率、MCS值等参数及参数变化，将所述测试数据与预期数据进行对比，分析基站或终端性能。

本发明提供的频分双工性能测试系统能够在有限的试验环境下模拟FDD制式的传输特性，精确测试FDD制式下基站或终端的相关性能。利用本发明提供的频分双工性能测试系统能够通过用户输入波束角度，反向计算出每个信道的相位值，在调节角度的同时，得到终端上报的相关测试数据，分析所述测试数据是否符合预期，用户操作简单。本发明提供的频分双工性能测试系统中利用双工模块将上行信道和下行信道分离，对外仍是一个整体M×N的射频矩阵，实际是有两路M×N信道和双工模块组成，上行信道与下行信道不会相互干扰，测试精度高。

实施例3

参见图2，在第二实施例的基础上，在N个第二端口的位置加N个衰减模块，此时M×N射频矩阵包括M×N×2路移相模块和N路衰减模块。

此时，控制装置还用于获取目标增益，并根据目标增益实时调整对应衰减模块的衰减值。

本系统在使用时，还可以根据目标增益，手动调节对应衰减模块的衰减值，直至达到目标增益。

实施例4

参考图3，在第二实施例的基础上，将第二实施例的移相模块替换为移相和衰减模块，此时M×N射频矩阵包括M×N×2路移相和衰减模块，移相和衰减模块集移相和衰减功能，此时无需设置衰减模块。

在第四实施例中，控制装置还用于获取目标增益，并根据目标增益实时调整对应信道的衰减值。

上述第三实施例和第四实施例，与第二实施例的使用过程类似。

在测试时，输入不同的目标波束角度，调节对应通道的相位值，得到终端上报的测试数据，测试数据包括吞吐率、信噪比、误码率、MCS值等参数及参数变化，将测试数据与预期数据进行对比，分析基站或终端性能。

其中，还可以根据目标增益，手动调节对应信道的衰减值，直至达到目标增益。得到终端上报的测试数据，将测试数据与预期数据进行对比，分析基站或终端性能。

实施例三和实施例四提供的频分双工性能测试系统能够在有限的试验环境下模拟FDD制式的传输特性，精确测试FDD制式下基站或终端的相关性能。利用本发明提供的频分双工性能测试系统能够通过用户输入波束角度，反向计算出每个信道的相位值，同时再根据实时的增益调整信道的衰减值，以达到目标增益的设置。在调节角度和增益的同时，得到终端上报的相关测试数据，分析所述测试数据是否符合预期，用户操作简单。本发明提供的频分双工性能测试系统中利用双工模块将上行信道和下行信道分离，对外仍是一个整体M×N的射频矩阵，实际是有两路M×N信道和双工模块组成，上行信道与下行信道不会相互干扰，测试精度高。

实施例5

参见图4和图5，本实施例提供一种频分双工制式性能测试系统，在第四实施例的基础上，改变了双工模块的位置，将双工模块设置在功分器之前和合路器之后，具体地将双工模块设置在分路器与基站之间以及分路器与终端之间。

具体地，一种频分双工制式性能测试系统包括控制装置、M×N射频矩阵、供电系统和机箱框架。

M×N射频矩阵包括M×N射频矩阵，M×N射频矩阵包括M个第一端口和N个第二端口。M个第一端口连接基站，N个第二端口连接终端，M×N射频矩阵用于接收基站发出的M路原始信号并将M路原始信号转换为N路接收信号，并经N个第二端口发送给终端。

M×N射频矩阵还包括双工模块、移相模块及分路器。分路器包括功分器和合路器。

双工模块将M×N射频矩阵分为M×N路上行信道和M×N路下行信道。M×N射频矩阵是由两路M×N信道和双工模块组成，即共包含了M×N×2路信道，其中一路为M×N上行信道，一路为M×N路下行信道。

每个第一端口处都通过双工模块连接有分路器。其中，每个双工模块即连接有功分器又连接有合路器。每个第二端口处都通过双工模块连接有分路器，其中每个双工模块即连接有功分器又连接有合路器。

在实施例5中，每路上行信道和每路下行信道均设有移相和衰减模块，此外，移相和衰减模块可以替换为移相模块。

在本实施例中，双工模块设置在分路器与基站之间以及分路器与终端之间。即将双工模块设置在分路器之前和分路器之后，分路器包括功分器和合路器。此时，每个第一端口中的下行信号流通顺序是：基站、双工模块、功分器、移相和衰减模块、合路器、双工模块、终端。每个第一端口中的上行信号流通顺序是：终端、双工模块、功分器、移相和衰减模块、合路器、双工模块、基站。

本发明中M×N射频矩阵包括M×N×2路移相和衰减模块。优选地，M×N射频矩阵中，M为2、4、8、16、32、64、128、256，N为2、4、8、16、32、64、128、256。

优选地，预设模型为：

PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)

其中，用户在控制装置中输入目标波束角度，根据目标波束角度和预设模型，获取M×N路上行信道和M×N路下行信道中每个信道的相位设值；根据各所述每个信道的相位设值调整对应信道的移相和衰减模块的相位值。

在测试时，输入不同的目标波束角度，调节对应通道的相位值，同时，根据目标增益，手动调节对应信道的衰减值，直至达到目标增益。得到终端上报的测试数据，测试数据包括吞吐率、信噪比、误码率、MCS值等参数及参数变化，将所述测试数据与预期数据进行对比。

本发明提供的频分双工性能测试系统能够在有限的试验环境下模拟FDD制式的传输特性，精确测试FDD制式下基站或终端的相关性能。利用本发明提供的频分双工性能测试系统能够通过用户输入波束角度，反向计算出每个信道的相位值，在调节角度和增益的同时，得到终端上报的相关测试数据，分析所述测试数据是否符合预期，用户操作简单。本发明提供的频分双工性能测试系统中利用双工模块将上行信道和下行信道分离，对外仍是一个整体M×N的射频矩阵，实际是有两路M×N信道和双工模块组成，上行信道与下行信道不会相互干扰，测试精度高。

本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述方法实施例提供的方法。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。本发明实施例所提供频分双工制式测试方法，其实现原理及产生的技术效果和前述系统实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种频分双工制式的射频矩阵，其特征在于，所述射频矩阵为M×N射频矩阵；

2.根据权利要求1所述的一种频分双工制式的射频矩阵，其特征在于：所述M×N射频矩阵包括M个第一端口和N个第二端口；所述M×N射频矩阵还包括功分器和合路器；

3.一种频分双工制式性能测试系统，其特征在于：包括控制装置和如权利要求1或2所述的射频矩阵；

所述控制装置与所述M×N射频矩阵连接，所述控制装置用于获取目标波束角度，根据目标波束角度和预设模型，获取M×N路上行信道和M×N路下行信道中每个信道的相位设值，并根据各所述每个信道的相位设值调整对应信道的移相和衰减模块或移相模块的相位值。

4.根据权利要求3所述的一种频分双工制式性能测试系统，其特征在于：所述预设模型为：

PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)

5.根据权利要求3所述的一种频分双工制式性能测试系统，其特征在于：

所述控制装置还用于，获取目标增益，并根据目标增益实时调整对应信道的衰减值。

6.根据权利要求3所述的一种频分双工制式性能测试系统，其特征在于：所述M×N射频矩阵中，M为2、4、8、16、32、64、128、256，N为2、4、8、16、32、64、128、256。

7.根据权利要求3所述的一种频分双工制式性能测试系统，其特征在于：所述双工模块位于所述功分器与合路器之间；或所述双工模块位于所述分路器与基站之间和所述分路器与终端之间。

8.一种频分双工制式性能测试方法，其特征在于，采用如权利要求3所述的一种频分双工制式性能测试系统进行测试，包括：

将M个第一端口连接基站，将N个第二端口连接终端；

将基站发出的M路下行原始信号通过M×N路下行信道转换为N路下行接收信号发送给终端；将终端发出的N路上行原始信号通过M×N路上行信道转换为M路上行接收信号发送给基站；

其中，输入目标波束角度，根据目标波束角度和预设模型，获取M×N路上行信道和M×N路下行信道中每个信道的相位设值；

根据各所述每个信道的相位设值调整对应信道的所述移相和衰减模块或移相模块的相位值。

9.根据权利要求8所述的一种频分双工制式性能测试方法，其特征在于：

所述预设模型为：

PS＝(j-1)*2π*Di/λ*SIN(θ)+(i-1)*2π*Dj/λ*SIN(φ)

10.根据权利要求8所述的一种频分双工制式性能测试方法，其特征在于：

输入不同的目标波束角度，得到终端上报的测试数据，将所述测试数据与预期数据进行对比。