CN111901198B - 高速数字解调器自动化并行测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速数字解调器自动化并行测试系统及方法，其系统中：通过合路器将信号模拟源产生的中频模拟信号和噪声源产生的高斯白噪声信号合成后得到合成信号；通过开关矩阵接收合成信号，将合成信号分为多路信号后分别送入一待测高速数字解调器；监控网络，根据测试需求控制信号模拟源和噪声源发射信号，根据测试需求配置每一待测高速数字解调器的参数，采集每一待测高速数字解调器的测试数据并生成每一待测高速数字解调器的测试结果。以上方案实现了高速数字解调器性能和接口的自动化并行测试，并且采用拟合曲线的方法取代传统调节信号功率进行近似判读的方法，提高了待测高速数字解调器的测试效率和一致性。

Description

高速数字解调器自动化并行测试系统及方法

技术领域

本发明涉及卫星数据接收技术领域，具体地，涉及一种高速数字解调器自动化并行测试系统及方法。

背景技术

随着遥感技术的快速发展和遥感应用需求的不断增长，遥感卫星的数量快速增加，而且为了及时有效的传输载荷产生的大量观测数据，遥感卫星普遍采用双圆极化复用、频分复用等复用技术，以达到单次数传同时传输多路数据的目的。为了满足遥感卫星的数据接收需求，遥感卫星地面站快速扩展数据接收系统的规模，并为每套数据接收系统配备多组信道设备。这其中，最关键、设备数量最大的就是高速数字解调器。

高速数字解调器主要完成数据接收系统的信号处理，包括接收信号的解调、帧同步、译码、输出等。高速数字解调器的性能直接影响整个数据接收系统的性能，因此需要进行完备可靠的测试验证以保证其性能，此外，高速数字解调器的监控接口复杂，也同样需要进行完备的测试，以保证其稳定可靠运行。

目前主要依靠人工手动进行高速数字解调器的测试，其测试方法主要存在以下三个方面的问题：

(1)人工对高速数字解调器的测试内容逐一进行测试，高速数字解调器测试内容多，人工测试测试效率极低，而且由于测试流程复杂，测试过程涉及大量的设备操作、数据读取及计算，人工测试容易由于误操作等导致测试失败。因此，人工测试无论是在效率还是在正确率上，均无法满足高速数字解调器的、大批量测试需求。

(2)人工测试普遍采用手动调节信号功率的方法，一方面，单次只能进行单台设备的性能测试，另一方面，由于信号功率调节精度的限制，往往无法得到测试点的准确性能，只能人工调整出近似结果进行判读，测试精度无法满足测试需求；

(3)人工读取状态参数进行判读检查，无论从测试的效率、可操作性上还是从测试份覆盖度上，均无法满足测试需求。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种高速数字解调器自动化并行测试系统及方法，以实现高速数字解调器的批量自动化并行测试，且该测试方法能够精确测量解调器的性能，并具备高速数字解调器的接口测试能力。

本发明实施例提供一种高速数字解调器自动化并行测试系统，包括：

信号模拟源，发射与测试需求匹配的指定功率、指定调制体制和指定编码方式的中频模拟信号；

噪声源，发射与测试需求匹配的指定功率的高斯白噪声信号；

合路器，将所述信号模拟源产生的所述中频模拟信号和所述噪声源产生的所述高斯白噪声信号合成后得到合成信号；

开关矩阵，接收所述合路器输出的所述合成信号，将所述合成信号分为多路信号，每一路信号均送入一待测高速数字解调器；

频谱仪，用于读取信号传输链路中的信号功率并将读取结果发送至监控网络；

所述监控网络，根据所述测试需求控制所述信号模拟源和所述噪声源发射信号，根据所述测试需求配置每一所述待测高速数字解调器的参数，采集每一所述待测高速数字解调器的测试数据并生成每一所述待测高速数字解调器的测试结果。

可选地，上述的高速数字解调器自动化并行测试系统，所述监控网络包括主控计算机和以太网交换机；其中：

所述主控计算机通过以太网交换机与所述信号模拟源、所述噪声源、所述待测高速数字解调器和所述频谱仪通信连接。

可选地，上述的高速数字解调器自动化并行测试系统，所述信号模拟源、所述噪声源、所述开关矩阵和每一所述待测高速数字解调器通过射频链路电连接。

可选地，上述的高速数字解调器自动化并行测试系统，待测试高速数字解调器与开关矩阵通过SMA接口连接；待测试高速数字解调器与以太网交换机通过RJ45接口连接，且待测试高速数字解调器的网络配置为主控计算机所在的网段。

本发明还提供一种高速数字解调器自动化并行测试方法，包括如下步骤：

步骤1：将主控计算机、以太网交换机、信号模拟源、噪声源、开关矩阵和每一待测高速数字解调器连接成测试系统；

步骤2：在主控计算机接收测试项，每个测试项均包括与测试需求匹配的调制方式、码速率和/或编码方式；

步骤3：主控计算机根据当前测试项配置待测高速数字解调器的参数，所述参数调制体制、码速率和/或编码方式；主控计算机根据测试需求控制信号模拟源发射与测试需求匹配的指定功率、指定调制体制和指定编码方式的中频模拟信号；主控计算机根据测试需求控制噪声源发射与测试需求匹配的指定功率的高斯白噪声信号；

步骤4：针对当前测试项，获取每一待测高速数字解调器的测试结果，并将测试结果拟合成测试性能曲线；所述测试结果包括指定误码率对应的信噪比；

步骤5：逐一对其他待测高速数字解调器执行步骤3和4的操作，得到每一待测高速数字解调器的测试结果对应的测试性能曲线；

步骤6：逐一计算每台待测高速数字解调器全部指定误码率对应的信噪比与指定误码率对应的理论信噪比的差值，当差值小于高速数字解调器解调损耗的设定阈值时，判定测试通过；当差值大于或等于高速数字解调器解调损耗的设定阈值时，判定测试不通过；所述设定阈值根据高速数字解调器解调损耗的指标要求确定；

步骤7：依次采用下一测试项作为当前测试项后重复步骤3至步骤6，直至完成全部测试项的测试过程。

可选地，上述的高速数字解调器自动化并行测试方法，所述步骤3中具体包括：

步骤3.1：主控计算机关闭信号模拟源输出，同时读取当前时刻频谱仪检测到的噪声功率P_N；

步骤3.2：主控计算机根据测试需求控制信号模拟源和噪声源的输出功率，同时读取当前时刻频谱仪检测到的信号和噪声的总功率P_S+N；

步骤3.3：根据噪声功率和信号功率得到当前时刻的信噪比：

其中：BW为测试带宽，R′_b为码速率。

步骤3.4：获取当前时刻的信噪比与当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比之间的差值Δ(E_b/N_o)，若差值Δ(E_b/N_o)表示当前时刻的信噪比大于当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比，则调整信号模拟源和噪声源的输出功率后重复步骤3.2和步骤3.3，直到当前时刻的信噪比小于当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比，且Δ(E_b/N_o)小于设定差值阈值。

可选地，上述的高速数字解调器自动化并行测试方法，所述步骤4中具体包括：

步骤4.1：根据当前测试项确定当前测试项对应的噪声源步进长度；

步骤4.2：主控计算机按照噪声源步进长度调整噪声源输出功率，同时读取当前时刻频谱仪检测到的信号功率；

步骤4.3：主控计算机关闭信号模拟源输出，同时读取当前时刻频谱仪检测到的噪声功率；

步骤4.4：根据步骤4.2读取的信号功率的步骤4.3读取的噪声功率,根据步骤3.3中的公式获取当前时刻的信噪比，同时逐一获取各待测高速数字解调器的误码率，得到误码率和信噪比对应关系；

步骤4.5：重复步骤4.2至步骤4.4，直至全部待测高速数字解调器的误码率均归零；

步骤4.6：针对每台待测高速数字解调器，将待测高速数字解调器测试得到的一系列误码率和信噪比对应关系拟合成测试性能曲线。

可选地，上述的高速数字解调器自动化并行测试方法，所述指定误码率包括：1E-5、1E-6和1E-7。

可选地，上述的高速数字解调器自动化并行测试方法，还包括接口测试步骤，具体包括：

步骤8.1：根据使用需求确定与所述使用需求相匹配的配置参数，根据配置参数组合制定配置文件；所述配置参数包括调制体制、码速率、差分方式、基带成型滤波参数、帧长、同步字、编码方式和/或解扰方式；

步骤8.2：主控计算机读取配置文件中的被选配置参数，按照待测高速数字解调器的协议要求将被选配置参数格式化处理、组帧后逐一下发至待测高速数字解调器；

步骤8.3：主控计算机逐一读取每一待测高速数字解调器上报的状态参数，将状态参数与被选配置参数进行比对，若对比结果一致，则视为被选配置参数对应的测试结果为通过，否则被选配置参数对应的测试结果不通过；

步骤8.4：根据步骤8.1中的配置文件，依次将其余配置参数作为被选配置参数后重复步骤8.2和步骤8.3，直至完成配置文件中全部配置参数的测试；

步骤8.5：针对每一待测高速数字解调器，若其配置文件中的全部配置参数的测试结果都显示测试通过，则待测高速数字解调器的接口测试通过，否则接口测试不通过。

本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比，至少具有如下技术效果：

本发明实施例提供的高速数字解调器自动化并行测试系统及方法，通过主控计算机、以太网交换机、信号模拟源、噪声源、合路器、开关矩阵和频谱仪等设备构造了高速数字解调器自动化并行测试系统，能够实现高速数字解调器性能和接口的自动化并行测试，可以同时对多个待测高速数字解调器进行测试，且由于采用并行测试的方法，多个待测高速数字解调器具有一致性，避免了人工测试的低效和存在的各种问题。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述高速数字解调器自动化并行测试系统的结构框图；

图2为本发明一个实施例所述高速数字解调器自动化并行测试方法的流程图；

图3为图2所述高速数字解调器自动化并行测试方法中步骤3的实现方式流程图；

图4为图2所述高速数字解调器自动化并行测试方法中步骤4的实现方式流程图；

图5为本发明另一个实施例所述高速数字解调器自动化并行测试方法中接口测试过程的流程图；

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明一个实施例提供一种高速数字解调器自动化并行测试系统，如图1所示，包括由主控计算机101和以太网交换机102组成的监控网络，实际应用中，监控网络主要完成三部分的功能：a)控制测试流程，完成测试系统内其它设备状态监视和参数控制；b)完成高速数字解调器网络传输数据的采集；c)完成测试数据的采集、整理和分析，并形成测试报告；以及：

信号模拟源103，发射与测试需求匹配的指定功率、指定调制体制和指定编码方式的中频模拟信号。

噪声源104，发射与测试需求匹配的指定功率的高斯白噪声信号。

合路器105，将所述信号模拟源103产生的所述中频模拟信号和所述噪声源104产生的所述高斯白噪声信号合成后得到合成信号。

开关矩阵106，接收所述合路器105输出的所述合成信号，将所述合成信号分为多路信号，每一路信号均送入一待测高速数字解调器200。

频谱仪107，用于读取信号传输链路中的信号功率并将读取结果发送至所述监控网络。

所述监控网络，根据所述测试需求控制所述信号模拟源和所述噪声源发射信号，根据所述测试需求配置每一所述待测高速数字解调器200的参数，采集每一所述待测高速数字解调器200的测试数据并生成每一所述待测高速数字解调器的测试结果。

上述方案提出了一种高速数字解调器自动化并行性的精确定量测试系统，能够完成高速数字解调器性能和接口的自动化并行测试，避免了人工测试的低效和存在的各种问题，对高速数字解调器的测试非常有益。

图1所示的高速数字解调器自动化并行测试系统中，所述主控计算机101通过以太网交换机102与所述信号模拟源103、所述噪声源104、所述待测高速数字解调器200和所述频谱仪107通信连接。所述信号模拟源103、所述噪声源104、所述开关矩阵106和每一所述待测高速数字解调器200通过射频链路电连接。具体地，待测试高速数字解调器200与开关矩阵106通过SMA接口连接；待测试高速数字解调器200与以太网交换机102通过RJ45接口连接，且待测试高速数字解调器200的网络配置为主控计算机101所在的网段。

基于上述系统，本发明实施例还提供一种高速数字解调器自动化并行测试方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤1：将主控计算机、以太网交换机、信号模拟源、噪声源、开关矩阵和每一待测高速数字解调器连接成测试系统。具体地，参照图1所示方式进行连接。本步骤中将相应设备连接后，还包括初始化测试系统的过程，同时在主控计算机上配置待测高速数字解调器监控网络。主控计算机采用Activiti5工作流引擎完成测试流程的控制，在测试中，对测试步骤建模组合，进而将各类测试以不同的工作流的形式自动执行。

步骤2：在主控计算机接收测试项，每个测试项均包括与测试需求匹配的调制方式、码速率和/或编码方式。典型的测试用例如表1所示：

表1-测试用例示例

如上表所示，本发明实施例中的测试系统和方法，在执行对待测高速数字解调器进行测试时以指定误码率为：1E-5、1E-6和1E-7进行。

步骤3：主控计算机根据当前测试项配置待测高速数字解调器的参数，所述参数调制体制、码速率和/或编码方式；主控计算机根据测试需求控制信号模拟源发射与测试需求匹配的指定功率、指定调制体制和指定编码方式的中频模拟信号；主控计算机根据测试需求控制噪声源发射与测试需求匹配的指定功率的高斯白噪声信号。具体地，如图3所示，本步骤可通过如下方式实现：

步骤3.1：主控计算机关闭信号模拟源输出，同时读取当前时刻频谱仪检测到的噪声功率P_N；

步骤3.2：主控计算机根据测试需求控制信号模拟源和噪声源的输出功率，同时读取当前时刻频谱仪检测到的信号和噪声的总功率P_S+N；

步骤3.3：根据噪声功率和信号功率得到当前时刻的信噪比：

其中：BW为测试带宽，R′_b为码速率。

步骤3.4：获取当前时刻的信噪比与当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比之间的差值Δ(E_b/N_o)，若差值Δ(E_b/N_o)表示当前时刻的信噪比大于当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比，则调整信号模拟源和噪声源的输出功率后重复步骤3.2和步骤3.3，直到当前时刻的信噪比小于当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比，且Δ(E_b/N_o)小于设定差值阈值，一般情况下，当前时刻的信噪比比理论信噪比低0.1dB即可满足测试需求。

步骤4：针对当前测试项，获取每一待测高速数字解调器的测试结果，并将测试结果拟合成测试性能曲线；所述测试结果包括指定误码率对应的信噪比；具体地，如图4所示，本步骤可通过如下方式实现：

步骤4.1：根据当前测试项确定当前测试项对应的噪声源步进长度；具体的，噪声源步进过小，会导致测试效率降低，噪声源步进过大，则会导致测试精度下降，因此需要根据调制编码组合进行调整，一般情况下，高级调制、高码率和有编码的测试项应减小噪声源步进，反之则增大噪声源步进。

步骤4.2：主控计算机按照噪声源步进长度调整噪声源输出功率，同时读取当前时刻频谱仪检测到的信号功率；

步骤4.3：主控计算机关闭信号模拟源输出，同时读取当前时刻频谱仪检测到的噪声功率；

步骤4.4：根据步骤4.2读取的信号功率的步骤4.3读取的噪声功率,根据步骤3.3中的公式获取当前时刻的信噪比，同时逐一获取各待测高速数字解调器的误码率，得到误码率和信噪比对应关系；可以为一系列BER-E_b/N_o结果拟合成测试性能曲线，具体的，一般使用最小二乘法进行曲线的拟合。

步骤4.5：重复步骤4.2至步骤4.4，直至全部待测高速数字解调器的误码率均归零；

步骤4.6：针对每台待测高速数字解调器，将待测高速数字解调器测试得到的一系列误码率和信噪比对应关系拟合成测试性能曲线。

步骤5：逐一对其他待测高速数字解调器执行步骤3和4的操作，得到每一待测高速数字解调器的测试结果对应的测试性能曲线；

步骤6：逐一计算每台待测高速数字解调器全部指定误码率对应的信噪比与指定误码率对应的理论信噪比的差值，当差值小于高速数字解调器解调损耗的设定阈值时，判定测试通过；当差值大于或等于高速数字解调器解调损耗的设定阈值时，判定测试不通过；所述设定阈值根据高速数字解调器解调损耗的指标要求确定；

步骤7：依次采用下一测试项作为当前测试项后重复步骤3至步骤6，直至完成全部测试项的测试过程。

进一步地，以上方案中的测试方法还包括接口测试步骤，如图5所示，接口测试步骤具体包括：

步骤8.1：根据使用需求确定与所述使用需求相匹配的配置参数，根据配置参数组合制定配置文件；所述配置参数包括调制体制、码速率、差分方式、基带成型滤波参数、帧长、同步字、编码方式和/或解扰方式。

步骤8.2：主控计算机读取配置文件中的被选配置参数，按照待测高速数字解调器的协议要求将被选配置参数格式化处理、组帧后逐一下发至待测高速数字解调器。

步骤8.3：主控计算机逐一读取每一待测高速数字解调器上报的状态参数，将状态参数与被选配置参数进行比对，若对比结果一致，则视为被选配置参数对应的测试结果为通过，否则被选配置参数对应的测试结果不通过。

步骤8.4：根据步骤8.1中的配置文件，依次将其余配置参数作为被选配置参数后重复步骤8.2和步骤8.3，直至完成配置文件中全部配置参数的测试。

步骤8.5：针对每一待测高速数字解调器，若其配置文件中的全部配置参数的测试结果都显示测试通过，则待测高速数字解调器的接口测试通过，否则接口测试不通过。

本发明实施例提供的以上方案，测试系统主要由信号模拟源、噪声源、合路器、开关矩阵和频谱仪组成，该系统可以并行的自动完成高速数字解调器的测试；测试方法使用主控计算机自动完成待测设备和性能测试流程的控制和测试数据的计算整理，同时使用开关矩阵，将测试信号送入多台高速数字解调器，以达到并行测试的目的。进一步地，为了解决高速数字解调器可能存在的一致性较差，并行测试无法精确定量的问题，采用拟合曲线的方法取代传统调节信号功率进行近似判读的方法。另外，以上方案中还提供了一种高速数字解调器自动化接口测试方法，能够利用主控计算机进行自动连续测试，极大的提高测试效率和测试覆盖度，同时避免人工测试易出错的问题。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种高速数字解调器自动化并行测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将主控计算机、以太网交换机、信号模拟源、噪声源、开关矩阵和每一待测高速数字解调器连接成测试系统；

步骤2：在主控计算机接收测试项，每个测试项均包括与测试需求匹配的调制方式、码速率和/或编码方式；

步骤3：主控计算机根据当前测试项配置待测高速数字解调器的参数，所述参数调制体制、码速率和/或编码方式；主控计算机根据测试需求控制信号模拟源发射与测试需求匹配的指定功率、指定调制体制和指定编码方式的中频模拟信号；主控计算机根据测试需求控制噪声源发射与测试需求匹配的指定功率的高斯白噪声信号；

步骤4：针对当前测试项，获取每一待测高速数字解调器的测试结果，并将测试结果拟合成测试性能曲线；所述测试结果包括指定误码率对应的信噪比；

步骤5：逐一对其他待测高速数字解调器执行步骤3和4的操作，得到每一待测高速数字解调器的测试结果对应的测试性能曲线；

步骤6：逐一计算每台待测高速数字解调器全部指定误码率对应的信噪比与指定误码率对应的理论信噪比的差值，当差值小于高速数字解调器解调损耗的设定阈值时，判定测试通过；当差值大于或等于高速数字解调器解调损耗的设定阈值时，判定测试不通过；所述设定阈值根据高速数字解调器解调损耗的指标要求确定；

步骤7：依次采用下一测试项作为当前测试项后重复步骤3至步骤6，直至完成全部测试项的测试过程；

所述步骤3中具体包括：

步骤3.1：主控计算机关闭信号模拟源输出，同时读取当前时刻频谱仪检测到的噪声功率P_N；

步骤3.2：主控计算机根据测试需求控制信号模拟源和噪声源的输出功率，同时读取当前时刻频谱仪检测到的信号和噪声的总功率P_S+N；

步骤3.3：根据噪声功率和信号功率得到当前时刻的信噪比：

其中：BW为测试带宽，R′_b为码速率； -

步骤3.4：获取当前时刻的信噪比与当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比之间的差值Δ(E_b/N_o)，若差值Δ(E_b/N_o)表示当前时刻的信噪比大于当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比，则调整信号模拟源和噪声源的输出功率后重复步骤3.2和步骤3.3，直到当前时刻的信噪比小于当前测试项要求的最高误码率的理论信噪比，且Δ(E_b/N_o)小于设定差值阈值。

2.根据权利要求1所述的高速数字解调器自动化并行测试方法，其特征在于，所述步骤4中具体包括：

步骤4.1：根据当前测试项确定当前测试项对应的噪声源步进长度；

步骤4.2：主控计算机按照噪声源步进长度调整噪声源输出功率，同时读取当前时刻频谱仪检测到的信号功率；

步骤4.3：主控计算机关闭信号模拟源输出，同时读取当前时刻频谱仪检测到的噪声功率；

步骤4.4：根据步骤4.2读取的信号功率的步骤4.3读取的噪声功率，根据步骤3.3中的公式获取当前时刻的信噪比，同时逐一获取各待测高速数字解调器的误码率，得到误码率和信噪比对应关系；

步骤4.5：重复步骤4.2至步骤4.4，直至全部待测高速数字解调器的误码率均归零；

步骤4.6：针对每台待测高速数字解调器，将待测高速数字解调器测试得到的一系列误码率和信噪比对应关系拟合成测试性能曲线。

3.根据权利要求2所述的高速数字解调器自动化并行测试方法，其特征在于：

所述指定误码率包括：1E-5、1E-6和1E-7。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高速数字解调器自动化并行测试方法，其特征在于，还包括接口测试步骤，具体包括：

步骤8.1：根据使用需求确定与所述使用需求相匹配的配置参数，根据配置参数组合制定配置文件；所述配置参数包括调制体制、码速率、差分方式、基带成型滤波参数、帧长、同步字、编码方式和/或解扰方式；

步骤8.2：主控计算机读取配置文件中的被选配置参数，按照待测高速数字解调器的协议要求将被选配置参数格式化处理、组帧后逐一下发至待测高速数字解调器；

步骤8.3：主控计算机逐一读取每一待测高速数字解调器上报的状态参数，将状态参数与被选配置参数进行比对，若对比结果一致，则视为被选配置参数对应的测试结果为通过，否则被选配置参数对应的测试结果不通过；

步骤8.4：根据步骤8.1中的配置文件，依次将其余配置参数作为被选配置参数后重复步骤8.2和步骤8.3，直至完成配置文件中全部配置参数的测试；

步骤8.5：针对每一待测高速数字解调器，若其配置文件中的全部配置参数的测试结果都显示测试通过，则待测高速数字解调器的接口测试通过，否则接口测试不通过。

Images