CN111585668A

CN111585668A - 用于执行辐射两步法测量的方法以及测量装置

Info

Publication number: CN111585668A
Application number: CN202010013649.2A
Authority: CN
Inventors: 文森特·阿巴迪; 莫里茨·哈特内克; 胡安-安琪儿·安东
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2040-01-07
Also published as: EP3699612A1; US20200266904A1; US11165513B2; EP3699612B1; CN111585668B

Abstract

一种用于对具有预定数量的天线(15)的被测设备(12)执行辐射两步法测量的方法，具有以下步骤：a)将被测设备(12)放置在定位器(20)上，b)使用至少一个链路天线(22)建立与被测设备(12)的通信，c)使用多个测量天线(24)测量被测设备(12)的天线方向图，其中，所述多个测量天线(24)包括比被测设备(12)的天线(15)的数量更大数量的测量天线(24)。此外，示出了测量装置(10)。

Description

用于执行辐射两步法测量的方法以及测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于对具有预定数量的天线的被测设备执行辐射两步法测量的方法以及用于对被测设备执行辐射两步法测量的测量装置。

背景技术

对于多进多出(MIMO)测量，辐射两步法(radiated two-stage，RTS)是已知的。在RTS的第一阶段期间，测量被测设备的天线方向图，并且基于天线方向图生成用于第二阶段的信道矩阵。

为了执行第二阶段，必须对信道矩阵求逆。然而，信道矩阵并不总是可逆的。这导致被测设备的不可测试性或者无结果的测试。在这些情况下，可以使用多探头电波暗室(multiprobe anechoic chamber，MPAC)，从而导致额外的硬件成本。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于对被测设备执行辐射两步法测量的方法和测量装置。

为此目的，提供了用于对具有预定数量的天线的被测设备执行辐射两步法测量的方法。该方法包括以下步骤：

a)将被测设备放置在定位器上，

b)使用至少一个链路天线建立与被测设备的通信，

c)使用多个测量天线来测量被测设备的天线方向图，其中，多个测量天线包括比被测设备的天线数量更大的测量天线数量。

通过提供比被测设备具有的天线更多的测量天线，信道矩阵总是可逆的或至少是伪可逆的，因为方程系统由于额外天线的信息而是超定的。

在这种情况下，求逆可以是求伪逆，其不会对第二阶段的测量结果产生不利影响。因此，提供了用于执行辐射两步法测量(例如，MIMO空中(OTA)测量)的非常有成本效益且简单的解决方案。

用于建立通信的至少一个链路天线可以是测量系统的一部分，即不是被测设备的一部分。

在本发明的一个实施例中，被测设备被放置在电波暗室中的定位器上，从而提高了天线方向图测量结果的准确性。

为了改进的结果，多个测量天线中的测量天线的数量至少是(特别地恰好是)被测设备的天线数量的两倍。

在本发明的一个实施例中，多个测量天线中的至少一个测量天线(特别是所有的天线)都是双极化天线，其中，一个双极化天线计入测量天线的数量是二。这样，装置可以被简化。

在另一个实施例中，该方法包括以下进一步的步骤：

a)使用多个测量天线的测量结果来生成信道矩阵，

b)对信道矩阵求逆，产生信道矩阵求逆的多于一个解，以及

c)选择所述解中的一个解。

以此方式，可以确定性地执行辐射两步法的第二阶段(即，阶段二)。

为了简化数值计算，可以选择具有最小欧几里得范数的求逆的解。

例如，被测设备是能够在450MHz和6000MHz的频率范围内进行通信的设备，使得可以高效地测试5G NR FR1设备。

特别地，被测设备的天线和多个测量天线被配置为在450MHz和6000MHz的频率范围中发射和接收信号。

为了上述目的，还提供了用于对被测设备执行辐射两步测量的测量装置。该测量装置包括具有预定数量的天线的被测设备和测量系统，其中该测量系统包括与被测设备附接的定位器、用于与被测设备建立通信的至少一个链路天线、以及多个测量天线，其中该多个测量天线包括比被测设备的天线数量更大的测量天线数量。

在该方法的上下文中讨论的特征和优点也适用于测量装置，反之亦然。

例如，多个测量天线中的至少一个测量天线(特别是所有的测量天线)都是双极化天线，其中一个双极化天线计入测量天线的数量是二，以简化装置。

为了未受干扰的测量结果，测量系统可以包括电波暗室，具有被测设备定位器、至少一个链路天线和多个测量天线中的至少一个测量天线被布置在该电波暗室中。

在一个方面，测量系统包括控制单元和/或第二阶段设备，其中控制单元和/或第二阶段设备被配置为如上所述执行根据本发明的方法。

附图说明

根据下面的描述以及所参照的附图，进一步的特征和优点将是显而易见的。

在附图中：

-图1示出了根据本发明的测量装置，以及

-图2示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了具有被测设备12(DUT)和测量系统14的测量装置10。

测量装置10用于使用已知的辐射两步法执行多进多出(MIMO)空中(OTA)测量。

被测设备12可以是移动设备，如智能电话、平板电脑或膝上型计算机、物联网(IoT)组件或具有射频发射机的任何其他设备。特别地，被测设备12是用于5G NR FR1网络的设备。

被测设备12具有用于与无线网络的基站通信的已知数量N个天线15。

测量系统14是用于对被测设备执行OTA测量以便确定被测设备12的特定特性(这里是被测设备12的射频发射机的天线方向图)的测量系统。

测量系统14包括具有门(door)(未示出)的壳体16(在其中提供电波暗室18)和第二阶段设备19。

测量系统14还包括定位器20、至少一个链路天线22和多个测量天线24。

定位器20、链路天线22和测量天线24位于电波暗室18内，并且它们连接到测量系统14的控制单元25。

定位器20包括枢转臂26和安装在枢转臂26上的转台28。转台28可以是可360°转动的转台。

被测设备12被牢固地固定在转台28上，转台28被布置在电波暗室18的静区(quietzone)32中，即使被测设备12被定位器20移动。

由于枢转臂26的移动和转台28的旋转移动的组合，定位器20能够在三个维度上移动被测设备12，使得可以采用被测设备12相对于测量天线24的任何定向。

当然，定位器20可以是能够实现被测设备12的三维移动的任何其它设计。

链路天线22的数量可以与被测设备12的天线15的数量N相同。为了简单起见，在图1中仅示出了一个链路天线22。

链路天线22由控制单元25适配和控制，以建立与被测设备12的通信。

被测设备12的天线15、测量天线24和至少一个链路天线22被设计用于5G NR FR1频带(即在450MHz至6000MHz的频率范围内)中的通信。

多个测量天线24中的测量天线24的最小数量M取决于要测试的被测设备12的天线的数量N。

多个测量天线24具有比包括天线15的被测设备12多的至少一个测量天线24，即M≥N。

多个测量天线24中的测量天线24的数量M可以正好是被测设备12的天线15的数量N的两倍，即M＝2N。例如，在被测设备12具有四个天线15的情况下，即对于4x4 MIMO测量，在测量系统14中提供八个测量天线24；并且在被测设备12具有两个天线15的情况下，即对于2x2 MIMO测量，在测量系统14中提供四个测量天线24。

测量天线24可以是双极化天线，其中双极化天线计入测量天线的数量M是二。

在图1中所示的实施例中，被测设备12具有四个天线15(N＝4)，并且测量系统14具有四个双极化测量天线24，这相当于测量天线24的数量M等于8，即M＝8。

测量天线24被布置成与被测设备12等距，并且特别是在被测设备12的近场距离内。

例如，测量天线24被布置在电波暗室18的角落中。

控制单元25被配置为控制测量系统14以测量被测设备12的天线15的天线方向图。

第二阶段设备19包括执行用于MIMO测试的辐射两步法的第二阶段所必需的所有组件。第二阶段设备在现有技术中是众所周知的，并且包括例如基站仿真器和至少一个信道仿真器。

图2示出了用于利用图1的测量装置10执行MIMO OTA测试的流程图。

在第一步骤S1中，被测设备12被放置在电波暗室18中的定位器20的转台28上。被测设备12固定在转台28上，使得被测设备12可以由定位器20在三个维度中移动。

在第二步骤S2中，控制单元25控制至少一个链路天线22与被测设备12，(更确切地说是被测设备12的天线15)建立多信道通信。

由控制单元25控制定位器20在三个维度上移动被测设备12，使得被测设备12在完整球体中旋转(步骤S3)。

在旋转期间，测量天线24中的每个测量从被测设备12辐射的功率(步骤S4)。

步骤S3和S4可以同时或交替地执行。

在下一步骤S5中，基于由测量天线24测量的功率以及被测设备12相对于测量天线24的定向来生成被测设备12的天线15的天线方向图。天线方向图可由控制单元25或由第二阶段设备19生成。

在下一步骤S6中，基于多个测量天线24的测量结果生成信道矩阵。例如，第二阶段设备19生成信道矩阵。

然后，例如也由第二阶段设备19使用多个测量天线24的测量结果来对信道矩阵求逆(步骤S7)。由于已经使用了比被测设备12的天线15更多的测量天线24的事实，系统是超定的，使得始终可以找到信道矩阵的逆矩阵或伪逆矩阵。然而，对信道矩阵求逆产生逆矩阵的多于一个解。

在步骤S8中，从信道矩阵求逆的解，即从可能的逆信道矩阵中选择一个解。例如，选择具有最小欧几里得范数的解用于执行辐射两步法的第二阶段。

在下一步骤S9中，执行辐射两步法的第二阶段。

辐射两步法的第二阶段在本领域中是众所周知的，因此省略了描述。

因此，通过将被测试设备12连接到第二阶段设备19，可以执行辐射两步法的第二阶段，使得可高效且可靠地执行MIMO OTA测量。

由于系统是超定的并且信道矩阵求逆总是具有至少一个解的事实，因此该方法是非常稳定和稳健的并且还易于实现。

Claims

1.一种用于对具有预定数量的天线(15)的被测设备(12)执行辐射两步法测量的方法，包括以下步骤：

a)将所述被测设备(12)放置在定位器(20)上，

b)使用至少一个链路天线(22)建立与所述被测设备(12)的通信，

c)使用多个测量天线(24)测量所述被测设备(12)的天线方向图，其中，所述多个测量天线(24)包括比所述被测设备(12)的天线(15)的数量更大数量的测量天线(24)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被测设备(12)被放置在电波暗室(18)内的定位器(20)上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个测量天线(24)的测量天线(24)的数量至少是，特别地恰好是所述被测设备(12)的天线(15)的数量的两倍。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个测量天线(24)中的至少一个测量天线，特别是全部所述多个测量天线(24)是双极化天线，其中一个双极化天线计入测量天线(24)的数量是二。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于以下步骤：

a)使用所述多个测量天线(24)的测量结果来生成信道矩阵，

b)对信道矩阵求逆，产生信道矩阵求逆的多于一个解，以及

c)选择所述解中的一个解。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所选择的解是具有最小欧几里得范数的解。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述被测设备(12)是能够在450MHz和6000MHz的频率范围内进行通信的设备。

8.一种用于对被测设备(12)执行辐射两步法测量的测量装置，包括具有预定数量的天线(15)的被测设备(12)和测量系统(14)，其中，所述测量系统(14)包括：

定位器(20)，所述被测设备(12)附接到所述定位器(20)，

至少一个链路天线(22)，其用于与所述被测设备(12)建立通信，以及

多个测量天线(24)，其中所述多个测量天线(24)包括比所述被测设备(12)的天线(15)的数量更大数量的测量天线(24)。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述多个测量天线(24)中的至少一个测量天线，特别是全部所述多个测量天线(24)是双极化天线，其中，一个双极化天线计入测量天线(24)的数量是二。

10.根据权利要求8或9所述的测量装置，其特征在于，所述测量系统(14)包括电波暗室(18)，具有所述被测设备(12)的所述定位器(20)、所述至少一个链接天线(22)以及所述多个测量天线(24)中的至少一个测量天线被布置在所述电波暗室(18)中。

11.根据权利要求8到10中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量系统(14)包括控制单元(25)和/或第二阶段设备(19)，其中所述控制单元(25)和/或所述第二阶段设备(19)被配置成控制所述测量系统(14)执行根据权利要求1到7中任一项所述的方法。