CN111239503B

CN111239503B - 基于集成4g模块的ivi主机的lte性能测试方法

Info

Publication number: CN111239503B
Application number: CN202010352915.4A
Authority: CN
Inventors: 李朋; 葛辉; 蒋昌明; 单包华; 张春雷; 张少来
Original assignee: Yanfeng Visteon Electronic Technology Nanjing Co Ltd
Current assignee: Yanfeng Visteon Electronic Technology Nanjing Co Ltd
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2040-04-29
Also published as: CN111239503A

Abstract

本发明公开了一种基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，包括：RF传导参数测试；RF辐射参数测试；天线指标测试；天线设计整改；整车路试。本发明为集成了LTE上网功能的IVI产品提供一整套系统的测试方法，能够为天线摆放，RF电路设计以及LTE模块选型提供直观的数据支持和评估标准。本发明适用于4G模块集成在IVI主机内部的硬件架构，可以从零部件级别，整车级别整体覆盖2G/3G/4G的RF测试，无论是静止还是高速行驶都可以定量的分析整车的信号质量，整车路试时使车机与手机使用同样的应用条件，使得路试更加有对比性，更加简洁高效。

Description

基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法

技术领域

本发明属于汽车测试技术领域，涉及一种基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法。

背景技术

近年来，车载信息娱乐系统（IVI）为提高产品竞争力，越来越多的低配置车型集成了车联网功能，大大提高了客户的使用体验，但同时也大大增加了成本压力。因为以往的车载信息娱乐系统是外接网卡和移动通信模块。如将实现网卡和GPS功能LTE模块集成进了车载信息娱乐系统的主机内部，能大大缓解这种成本压力，而针对这种硬件架构下LTE 特有的性能测试目前还没有比较完善的测试方法。这就意味着目前对于带有网联功能的IVI主机一个重要的评估标准——上网体验，尚缺乏全面的测试方法。目前主要采用的方式有以下两种：

① 目前大多数单独车载LTE模块性能指标的测试，都是基于单模块进行的实验室条件的测试，没有基于实车环境的具体测试；

②很多车厂的相关性能测试还是以入网认证测试为主，没有比较系统的RF指标测试，天线指标测试，整车路试，等标准测试方法。

这两种方案都存在以下缺点：

1 没有对与整个IVI系统（主机内部LTE模块+RF电路+天线的摆放）进行系统级的性能测试；

2. 在实车环境下，无法保证LTE的性能指标；

3. 没有简洁实用工具去实时测试与对比当前环境的实际信号质量与车载LTE接受的信号质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，为集成了LTE上网功能的IVI产品提供一整套系统的测试方法，能够为天线摆放，RF电路设计以及LTE模块选型提供直观的数据支持和评估标准。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，包括如下步骤：

步骤1，天线设计；

首先根据设计需求进行天线设计，并通过HFSS 进行仿真后整改，以满足设计需求；

步骤2，RF传导参数测试；

断开本地ESIM卡的连接电路，通过转接板接入模拟基站配套的测试白卡，由模拟基站端设置频段，发射或接收测试模式，手动或自动完成传导的指标测试，测试各运营商2G，3G，4G各个频点的发射功率，接收灵敏度与丢包率；

步骤3，RF辐射参数测试；

断开本地的ESIM卡，通过转接板接入模拟基站配套的测试白卡，搭配原车天线，自动测试整个零部件级别的等效发射功率与等效接收灵敏度；

步骤4，天线指标测试；

步骤4.1，零部件测试；

使用网络分析仪对IVI、天线及安装位置做整体的S参数测试、调整与阻抗匹配；

步骤4.2，整车测试项目；

（1）选择安装位置；

验证天线安装在汽车内部同一位置四个方向和安装不同位置的信号接收效果，根据测量结果，评估出天线安装在车内最佳位置；

（2）进行接收能力对比测试；

步骤5，整车路试；

5.1，信号强度对比；

5.1.1，在路试时，Linux内核层通过4G网络驱动程序调取CSQ值，并将数据传输至核心库层，在IVI主机工程模式，启动4G Signal Strength APP读取实时的CSQ值，并自动保存至系统路径，测试完成导出到PC端；

5.1.2，实时查看当前网络信号质量，测试完成生成文件；

5.1.3，通过第三方工具测试上传、下载速率；

5.1.4，功能测试，通过播放在线音乐、在线视频判断上网功能性能。

进一步的，所述步骤1中，设计需求包括以下几项中的至少一项：天线增益，效率，驻波比，回波损耗。

进一步的，所述选择安装位置步骤采用如下测试过程：

i.选择适当范围内空旷的场地；

ii.将信号源与标准喇叭天线连接好，并对准DUT天线方向发射信号；

iii.空旷测试，将待测DUT天线放置在与喇叭天线存在适当距离的位置，并连接接收机分析仪，用接收机分析仪接收信号，并记录天线所处位置的测量值；

iv.以空旷测试时待测DUT天线位置作为测试汽车的中心，评估DUT天线在车内的最佳放置位置，保证安装位置天线接收强度比车外空气中接收强度差在一定阈值以内。

进一步的，所述步骤iii中，当接收信号过弱时，在发射天线处加LNA放大器增加发射信号强度。

进一步的，进行接收能力对比测试步骤采用如下测试过程：

i.天线安装在车上最佳位置，将信号发生器与标准喇叭天线连接好，并对准DUT天线方向发射信号；

ii.分别测量汽车四个方向的接收信号效果，并保持好辐射方向，记录接收机分析仪所接收信号测量值。

进一步的，所述步骤5.1.1中，所述CSQ值由4G信号强度RSSI转换而来。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明方法适用于4G模块集成在 IVI （车载信息娱乐系统）主机内部的硬件架构，可以从零部件级别，整车级别整体覆盖2G/3G/4G的RF测试，无论是静止还是高速行驶都可以定量的分析整车的信号质量，整车路试时使车机与手机使用同样的应用条件，使得路试更加有对比性，更加简洁高效。

附图说明

图1为实现本发明硬件架构图。

图2为天线接收板布线图。

图3为测试环境设置图。

图4为天线整改示意图。

图5为实现本发明的软件系统框图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明实现的硬件架构如图1所示，包括4G_LTE调制解调器、射频接收电路、嵌入式用户卡芯片（ESIM）、处理器、内存、存储器、单片机、主连接器、电源、BT&WiFi模块、转接板。处理器分别与4G_LTE调制解调器、内存、存储器、单片机、BT&WiFi模块连接，单片机与主连接器连接。4G_LTE调制解调器通过切换开关与转接板和嵌入式用户卡芯片分别连接。转接板上具有外接测试白卡接口，4G_LTE调制解调器通过射频接收电路与两个4G天线插座和一个GPS天线插座连接。BT&WiFi模块连接有天线。上述硬件架构预留测试白卡的接口，方便后续性能测试。

本发明提供的基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，包括如下步骤：

步骤1，天线设计

首先根据设计需求（天线增益，效率，驻波比，回波损耗等）进行天线设计（天线由两个接受天线组成（主天线，副天线），每个天线设计的基础是基于4G_LTE信号的波长），如图2所示，并通过HFSS（High Frequency Structure Simulator，一种高频信号仿真软件）进行仿真。根据仿真成果，整改天线设计，改善驻波比，增加天线效率，根据S参数实测做了一些调整，调整后的驻波比在全频段内<2.5，满足了设计需求。整改后天线如图4所示。

步骤2，RF传导参数测试

该步骤基于如表1所列的测试设备实现：

表1

可调稳压源给本发明硬件架构供电，测试时断开本地ESIM卡的连接电路，通过转接板接入模拟基站配套的测试白卡，由模拟基站端设置频段，发射或接收测试模式，可以手动也可以根据自动的test flow（测试流程）完成传导的指标测试。按照CTA入网认证传导测试标准测试国内三大运营商2G，3G，4G各个频点的发射功率，接收灵敏度与丢包率。

步骤3，RF辐射参数测试

该步骤基于如表2所列的测试设备实现：

表2

断开本地的ESIM卡，通过转接板接入模拟基站配套的测试白卡，搭配原车天线，运行OTA test flow 程序自动测试。本步骤沿用手机产品的OTA测试标准来严格要求产品，以实现测试整个零部件级别的等效发射功率与等效接收灵敏度。

步骤4，天线指标测试

步骤4.1，零部件测试

使用网络分析仪对IVI、天线做整体的S参数测试、调整与阻抗匹配；

步骤4.2，整车测试项目

（1）选择安装位置

在车上评估出一个较好的安装位置：此测试为验证天线安装在汽车内部同一位置四个方向和安装不同位置的信号接收效果，根据测量结果，评估出天线安装在车内最佳位置。（因整车内部结构，只能有一个相对最佳位置）。安装位置天线接收强度比车外空气中接收强度差在-6db以内。

测试方法：

i.选择直径50米范围内空旷的场地（比如操场，田野）；

ii.将信号源与标准喇叭天线连接好，并对准DUT（被测设备）天线方向发射信号，发射天线高度大约为1.5m，测量距离>3m；测试环境设置如图3所示，使用接收机分析仪（网络分析仪）满足以下条件：2G/3G/4G ≤ 3VSWR，Isolation （信号隔离度）>10db。

iii.空旷测试，将待测DUT天线放置在距离喇叭天线5m的位置，并连接接收机分析仪，用接收机分析仪接收信号，并记录天线所处位置的测量值（如果接收信号过弱，可在发射天线处加LNA放大器增加发射信号强度，LNA放大器为低噪声放大器）；

iv.以空旷测试时待测DUT天线位置作为测试汽车的中心，评估DUT天线在车内的最佳放置位置，保证安装位置天线接收强度比车外空气中接收强度差在-6db以内。

（2）接收能力对比测试

测试方法：

i.测试环境设置如图3所示，天线安装在车上最佳位置，将信号发生器与标准喇叭天线连接好，并对准DUT天线方向发射信号，测量距离为5m。

ii.分别测量汽车四个方向的接收信号效果，并保持好辐射方向，如表3。记录接收机分析仪所接收信号测量值。首先设置信号发射器功率，转动汽车四个方向（以车的中心为转动轴，来调整车头的方向），分别测试前、后、左、右四个方向的信号强度，判定标准为四个方向的平均值不小于（P0-10）dbm。

表3

步骤5，整车路试

5.1，信号强度对比

5.1.1，在路试时，软件系统Linux内核层通过4G网络驱动程序调取CSQ值（（网络信号强度，由4G信号强度RSSI（接受信号强度显示）转换而来），并将数据传输至核心库层。应用层APP程序可以通过安卓的默认接口直接访问到这个数据。具体软件系统框图如图5所示。应用层APP程序包括驾驶员监控模块、播放器、车辆控制模块、4G信号强度模块、账户管理模块、界面主题模块。账户管理模块用于管理系统登录账户，界面主题模块用于显示登录账户选择的主题，车辆控制模块用于控制和显示车辆各可控制软硬件模块状态，播放器用于播放音视频数据，驾驶员监控模块用于监控获取驾驶员实时状态并给于提示或驾驶辅助，4G信号强度模块用于获取上述CSQ值。在IVI主机工程模式，启动4G Signal StrengthAPP读取实时的信号状态，并自动保存至系统路径，测试完成可以通过串口命令导出到PC端（文件内容在开始下次测试时会被覆盖掉）。

5.1.2，在测试手机端安装APP，能够实时查看当前网络信号质量，每次测试完成会生成一个“ SignalStrength”文件，为防止下次测试把文件覆盖掉，每次测完需要另存为txt文档，对比两次测试数据。

5.1.3，通过第三方工具测试上传，下载速率：

如通过浏览器访问http://www.speedtest.cn/可以测试

5.1.4，功能测试，在线音乐，在线视频等功能的主观判断

通过听在线音乐，在线视频，判断上网功能性能。

通过上述步骤5.1.2~5.1.4与多款主流同平台手机在车内使用情况做对比，达到手机同等水平。参考速率：联通较好信号状态下，下载速率>30Mpbs，上传速率>20Mpbs。对比需使用同cat4级别的手机，如iphone 6，三星note4，小米4，华为荣耀6。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，天线设计；

首先根据设计需求进行天线设计，并通过HFSS进行仿真后整改，以满足设计需求；

步骤2，RF传导参数测试；

步骤3，RF辐射参数测试；

步骤4，天线指标测试；

步骤4.1，零部件测试；

步骤4.2，整车测试项目；

（1）选择安装位置；

所述选择安装位置步骤采用如下测试过程：

i.选择适当范围内空旷的场地；

iv.以空旷测试时待测DUT天线位置作为测试汽车的中心，评估DUT天线在车内的最佳放置位置，保证安装位置天线接收强度比车外空气中接收强度差在一定阈值以内；

（2）进行接收能力对比测试；

步骤5，整车路试；

5.1，信号强度对比；

5.1.2，实时查看当前网络信号质量，测试完成生成文件；

5.1.3，通过第三方工具测试上传、下载速率；

2.根据权利要求1所述的基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，其特征在于，所述步骤1中，设计需求包括以下几项中的至少一项：天线增益，效率，驻波比，回波损耗。

3.根据权利要求1所述的基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，其特征在于，所述步骤iii中，当接收信号过弱时，在发射天线处加LNA放大器增加发射信号强度。

4.根据权利要求1所述的基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，其特征在于，进行接收能力对比测试步骤采用如下测试过程：

5.根据权利要求1所述的基于集成4G模块的IVI主机的LTE性能测试方法，其特征在于，所述步骤5.1.1中，CSQ值由4G信号强度RSSI转换而来。