CN112188516A - 一种lbt设备的信道接入机制的测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法。该系统包括：被测LBT设备；配对设备，与被测LBT设备通信连接，配置为与被测LBT设备进行信号传输；功率分配装置，连接在被测LBT设备和配对设备之间；以及频谱分析装置，与功率分配装置连接；其中，功率分配装置将从被测LBT设备一侧输入至功率分配装置的信号分配给频谱分析装置和配对设备，或将从配对设备一侧输入至功率分配装置的信号分配给频谱分析装置和被测LBT设备；频谱分析装置采集被测LBT设备与配对设备之间传输的信号，分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备的信道接入性能参数，根据信道接入性能参数对被测LBT设备的信道接入机制进行评价。实现对LBT设备的信道接入机制的通用测试。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信的测试技术领域，特别是一种LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法。
背景技术
随着一些无线通信频段(例如2.4GHz、5.8GHz)的无线通信产品的爆发式涌现，导致这些频段的频谱资源复用率越来越高，需要一种能够以频谱共享为基础的、公平合理的信道接入机制(称为自适应信道接入机制)来协调解决各通信产品的信道接入问题。然而，现有技术中还未有对无线通信产品的此类信道接入机制进行测试的方法和标准，导致一些无线通信产品(例如WiFi路由器)可以不遵守LBT(Listen Before Talk，对话前监听)的规则，任意或始终占用某信道进行数据传输而造成其他同频设备始终无法接入或无法正常使用该信道的情况。因此，亟需一种对LBT设备的信道接入机制进行测试的方案，以规范LBT设备产品的信道接入设置。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法。
本发明的一个目的在于提供一种可实现对LBT设备的信道接入机制的通用测试的测试系统和方法。
本发明的一个进一步的目的在于实现对LBT设备是否遵守频谱共享规则进行测试和判定。
本发明的再一个进一步的目的在于实现对LBT设备是否符合自适应信道接入机制要求进行测试和判定。
特别地，根据本发明实施例的一方面，提供了一种LBT设备的信道接入机制的测试系统，包括：
被测LBT设备；
配对设备，与所述被测LBT设备通信连接，配置为与所述被测LBT设备进行信号传输；
功率分配装置，连接在所述被测LBT设备和所述配对设备之间；以及
频谱分析装置，与所述功率分配装置连接；其中
所述功率分配装置配置为将从所述被测LBT设备一侧输入至所述功率分配装置的信号分配给所述频谱分析装置和所述配对设备，或将从所述配对设备一侧输入至所述功率分配装置的信号分配给所述频谱分析装置和所述被测LBT设备；
所述频谱分析装置配置为采集所述被测LBT设备与所述配对设备之间传输的信号，分析所采集的信号的时域波形得到所述被测LBT设备的信道接入性能参数，根据所述信道接入性能参数对所述被测LBT设备的信道接入机制进行评价。
可选地，所述信道接入性能参数包括信道占用时间、空闲期时长和指定时段内的空闲期累积概率分布。
可选地，所述频谱分析装置还配置为：
分析所采集的信号的时域波形得到指定扫描时间内所述被测LBT设备的各个信道占用时间和空闲期时长；
确定所述信道占用时间中的最大值作为最大信道占用时间，并确定所述空闲期时长中的最小值作为最小空闲期时长；
根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级，将所有空闲期时长的总和分为k+1个时段，所述k+1个时段中的每个时段作为一指定时段，其中，k值根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级确定；
计算每个时段的空闲期的累积数量与所有时段内的空闲期的总数量的比值作为每个时段内的空闲期累积概率分布；
判断所述最大信道占用时间是否小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长是否大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布是否小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值；
若所述最大信道占用时间小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合频谱共享规则要求。
可选地，所述功率分配装置为功分器、合路器或第一耦合器。
可选地，所述频谱分析装置包括频谱仪。
可选地，所述测试系统还包括：
可调衰减器，连接在所述功率分配装置与所述配对设备之间，配置为通过调节自身的衰减值对来自所述配对设备的信号进行衰减，以调节所述频谱分析装置采集的信号的功率。
可选地，所述测试系统还包括连接在所述功率分配装置与所述配对设备之间的第二耦合器，以及与所述第二耦合器的耦合端连接的第一干扰信号源；
所述第一干扰信号源配置为产生第一功率的同频宽带干扰信号作为测试干扰信号；
所述第二耦合器配置为接收所述测试干扰信号和来自所述配对设备的信号，并将接收的所述测试干扰信号和来自所述配对设备的信号输出至所述功率分配装置；
所述频谱分析装置还配置为根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。
可选地，所述测试系统还包括连接在所述第二耦合器与所述第一干扰信号源之间的信号组合装置，以及与所述信号组合装置连接的第二干扰信号源；
所述第二干扰信号源配置为产生第二指定功率的异频窄带干扰信号；
所述信号组合装置配置为接收并组合所述同频宽带干扰信号和所述异频窄带干扰信号得到组合后的信号作为所述测试干扰信号，并将所述测试干扰信号输出至所述第二耦合器。
可选地，所述频谱分析装置还配置为：
根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备是否进行了自适应信道接入操作；
若是，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求；
其中，所述自适应信道接入操作包括下列之一：
所述被测LBT设备停止在当前信道上发送信号；
所述被测LBT设备切换到非自适应模式继续进行信号传输；
所述被测LBT设备在当前信道上仅发送占空比小于指定限值的短控制信令消息。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种LBT设备的信道接入机制的测试方法，基于前文中任一项所述的测试系统，所述测试方法包括：
采集所述被测LBT设备与所述配对设备之间传输的信号；
分析所采集的信号的时域波形得到所述被测LBT设备的信道接入性能参数；
根据所述信道接入性能参数对所述被测LBT设备的信道接入机制进行评价。
可选地，所述信道接入性能参数包括信道占用时间、空闲期时长和指定时段内的空闲期累积概率分布。
可选地，所述分析所采集的信号的时域波形得到所述被测LBT设备的信道接入性能参数，包括：
分析所采集的信号的时域波形得到指定扫描时间内所述被测LBT设备的各个信道占用时间和空闲期时长；
确定所述信道占用时间中的最大值作为最大信道占用时间，并确定所述空闲期时长中的最小值作为最小空闲期时长；
根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级，将所有空闲期时长的总和分为k+1个时段，所述k+1个时段中的每个时段作为一指定时段，其中，k值根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级确定；
计算每个时段的空闲期的累积数量与所有时段内的空闲期的总数量的比值作为每个时段内的空闲期累积概率分布；
所述根据所述信道接入性能参数对所述被测LBT设备的信道接入机制进行评价，包括：
判断所述最大信道占用时间是否小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长是否大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布是否小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值；
若所述最大信道占用时间小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合频谱共享规则要求。
可选地，所述测试方法还包括：
在所述被测LBT设备与所述配对设备进行信号传输期间对所述被测LBT设备施加测试干扰信号，所述干扰信号包括第一功率的同频宽带干扰信号；
采集所述被测LBT设备与所述配对设备之间传输的信号，根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。
可选地，所述测试干扰信号还包括第二指定功率的异频窄带干扰信号。
可选地，所述根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求，包括：
根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备是否进行了自适应信道接入操作；
若是，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求；
其中，所述自适应信道接入操作包括下列之一：
所述被测LBT设备停止在当前信道上发送信号；
所述被测LBT设备切换到非自适应模式继续进行信号传输；
所述被测LBT设备在当前信道上仅发送占空比小于指定限值的短控制信令消息。
本发明实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法，通过频谱分析装置采集被测LBT设备与配对设备之间传输的信号，并分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备的信道接入性能参数，进而可根据信道接入性能参数对被测LBT设备的信道接入机制进行评价，从而实现对LBT设备的信道接入机制的通用测试，以用于规范无线通信产品的信道接入设置。
进一步地，本发明实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法，通过分析所采集的信号的时域波形计算得到被测LBT设备的最大信道占用时间、最小空闲期时长和各指定时段内的空闲期累积概率分布，并将它们与各自对应的限值比较，以实现对LBT设备是否遵守频谱共享规则进行测试和判定，从而更加准确、全面地评价LBT设备的信道接入机制。
更进一步地，本发明实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法还可以通过在被测LBT设备与配对设备进行信号传输的过程中加入特定的同频宽带干扰信号、或同时加入同频宽带干扰信号和异频窄带干扰信号，实现对LBT设备是否符合自适应信道接入机制要求进行测试和判定，从而进一步更全面地评价LBT设备的信道接入机制。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明另一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试系统的结构示意图；
图3示出了根据本发明一实施例的所采集的信号的时域波形的示意图；
图4示出了根据本发明一实施例的所加入的同频宽带干扰信号的波形示意图；
图5示出了根据本发明一实施例观测到的被测LBT设备在当前信道上发送短控制信令消息的波形示意图；
图6示出了根据本发明一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试方法的流程示意图；
图7示出了根据本发明另一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试方法的流程示意图；
图8示出了根据本发明又一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种LBT设备的信道接入机制的测试系统。
图1示出了根据本发明一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试系统10的结构示意图。图2示出了根据本发明另一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试系统10的结构示意图。
参见图1所示，测试系统10至少可以包括：被测LBT设备101、配对设备102、功率分配装置103以及频谱分析装置104。下面对本发明实施例的测试系统10的各组成或器件的功能以及各部分间的连接关系进行详细介绍。
被测LBT设备101可以是支持跳频(Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS)的设备、支持Frame Based(基于帧)的设备、或支持Load Based(基于负载)的设备，例如WiFi路由器的AP(Access Point，接入点)设备，或其他可以进行信号传输的使用共享频段的无线设备。本文中提及的信号传输可包括信令交互和数据传输。
配对设备102为与被测LBT设备101进行配对的设备，其与被测LBT设备101通信连接，以与被测LBT设备101进行信号传输。例如，配对设备102可以是接入WiFi路由器的终端，如手机、平板终端等。
功率分配装置103连接在被测LBT设备101和配对设备102之间。频谱分析装置104与功率分配装置103连接。从被测LBT设备101一侧输入至功率分配装置103的信号由功率分配装置103分配给频谱分析装置104和配对设备102，或者，从配对设备102一侧输入至功率分配装置103的信号由功率分配装置103分配给频谱分析装置104和被测LBT设备101。通过功率分配装置103，实现被测LBT设备101与配对设备102进行通信的同时，实现频谱分析装置104对被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号进行采集和观测。具体地，功率分配装置103可以是功分器、合路器或第一耦合器。当功率分配装置103为第一耦合器时，优选将第一耦合器的端口间插损较大的两个端口分别与配对设备102和频谱分析装置104连接。例如，若第一耦合器的端口间插损较大的两个端口为输出端和耦合端，则将第一耦合器的耦合端连接频谱分析装置104，输出端连接配对设备102。若第一耦合器的端口间插损较大的两个端口为输入端和耦合端，则将第一耦合器的耦合端连接频谱分析装置104，输入端连接配对设备102。通过第一耦合器的这种连接方式，可以实现对来自配对设备102的信号进行衰减，以调节频谱分析装置104采集的信号的功率，使得频谱分析装置104所采集的信号的功率主要来自被测LBT设备101，从而测试更准确。
频谱分析装置104采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号(即，由功率分配装置103分配给频谱分析装置104的信号)，分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备101的信道接入性能参数，根据信道接入性能参数对被测LBT设备101的信道接入机制进行评价。频谱分析装置104可以包括频谱仪。具体地，频谱分析装置104可以是集成有自动测量软件的频谱仪，该自动测量软件控制频谱仪进行信号测量和计算。或者，频谱分析装置104可以由相连接的频谱仪和第一控制器(图1中未示出)组成，第一控制器控制频谱仪进行信号测量和计算。
在实际操作中，在被测LBT设备101与配对设备102进行正常通信的情况下，频谱分析装置104采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号。此处提及的正常通信指在未加入测试干扰信号的情况下被测LBT设备101与配对设备102进行正常的信号传输。优选地，可控制被测LBT设备101以超出最大载荷的数据吞吐量发送数据，从而使得被测LBT设备101能够以最大载荷能力进行数据传输，在这种情况下由频谱分析装置104采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号进行分析，可使分析结果更准确。另外，优选频谱分析装置104所采集的信号的功率大于指定功率(例如10dBm)，从而保证分析结果的有效性。
本发明实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统10，通过频谱分析装置104采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号，并分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备101的信道接入性能参数，进而可根据信道接入性能参数对被测LBT设备101的信道接入机制进行评价，从而实现对LBT设备的信道接入机制的通用测试，以用于规范无线通信产品的信道接入设置。
在一个实施例中，信道接入性能参数可包括信道占用时间(Channel OccupancyTime，COT)、空闲期(Idle Periods)时长、指定时段内的空闲期累积概率分布等至少之一。指定时段内的空闲期累积概率分布指在频谱分析装置104的指定扫描时间内，所有空闲期时长的总和中的指定时段内的空闲期的累积数量与所有空闲期时长的总和内的空闲期的总数量的比值。
在信道接入性能参数包括信道占用时间、空闲期时长和指定时段内的空闲期累积概率分布的情况下，频谱分析装置104还可以执行以下操作：分析所采集的信号的时域波形得到指定扫描时间内被测LBT设备101的各个信道占用时间和空闲期时长。确定信道占用时间中的最大值作为最大信道占用时间，并确定空闲期时长中的最小值作为最小空闲期时长。根据被测LBT设备101所支持的优先级等级，将所有空闲期时长的总和分为k+1个时段，k+1个时段中的每个时段作为一指定时段，其中，k值根据被测LBT设备101所支持的优先级等级确定。计算每个时段的空闲期的累积数量(即，每个时段与在其之前的所有时段内的所有空闲期的数量总和)与所有时段内的空闲期的总数量的比值作为每个时段内的空闲期累积概率分布。判断最大信道占用时间是否小于或等于预定信道占用时间最大限值，最小空闲期时长是否大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布是否小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值。若最大信道占用时间小于或等于预定信道占用时间最大限值，最小空闲期时长大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值，则判定被测LBT设备101的信道接入机制符合频谱共享规则要求。
本文中提及的预定信道占用时间最大限值和预定空闲期时长最小限值可以是根据国家或标准化组织的指标要求设置的指标，也可以是由被测LBT设备101的生产商所声明的指标。如此，可以灵活地针对不同的国家或标准的指标要求进行测试。特别地，预定空闲期时长最小限值等于被测LBT设备101进行空闲信道评估(Clear Channel Assessment，CCA)所需的最小时间。不同时段对应的空闲期累积概率分布阈值可根据被测LBT设备101所支持的优先级等级对应的计算公式计算得到，将在下文中进行介绍。
本实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统10和方法，通过分析所采集的信号的时域波形计算得到被测LBT设备101的最大信道占用时间、最小空闲期时长和各指定时段内的空闲期累积概率分布，并将它们与各自对应的限值比较，以实现对LBT设备是否遵守频谱共享规则进行测试和判定，从而更加准确、全面地评价LBT设备的信道接入机制。
图3示出了根据本发明一实施例的所采集的信号的时域波形的示意图，下面结合图3，以举例方式对被测LBT设备101的信道占用时间和空闲期时长、各指定时段的空闲期累积概率分布以及不同时段对应的空闲期累积概率分布阈值的计算进行说明。
如图3所示的时域波形示意图中，横轴表示时间，纵轴表示功率，标记(即图2中的菱形标记“◇”)1与标记2Δ1之间的时间间隔即为信道占用时间，标记2Δ1与标记3Δ1之间的时间间隔即为空闲期时长。在本例中，由频谱仪记录并运算得到标记1与标记2Δ1之间的时间间隔为250.0μs，标记1与标记3Δ1之间的时间间隔为313.0μs，则进而计算得到该个信道占用时间为250.0μs，该个空闲期时长为313.0-250.0＝63.0μs。以这种方式，可以通过数值统计的方式对指定扫描时间(如频谱仪的扫描时间)内一定数量的信道占用时间和空闲期时长进行统计，得到指定扫描时间内被测LBT设备101的所有信道占用时间和空闲期时长。
数值统计的方式可以有两种。第一种使用数点的方法。在第一种方法中，点指频谱仪扫描的采样点，相邻两点之间的时间间隔即为时间收集单元宽度。由于频谱仪的扫描时间＝(总点数-1)×时间收集单元宽度，根据总扫描时间和总点数的设置，可以计算出时间收集单元宽度。预先设定以下判断规则：功率大于预定功率限值的点为COT点，其他的点则为空闲期点，这样，通过数点的方法，为连续的一组COT点中的首点和末点分别添加标记1和标记2Δ1，为该组COT点后的连续的一组空闲期点中的末点添加标记3Δ1，根据该组COT点的COT点数量、该组空闲期点的空闲期点数量和时间收集单元宽度，可以计算出标记1与标记2Δ1之间的时间间隔以及标记1与标记3Δ1之间的时间间隔，最终计算出该个COT的时间宽度和空闲期的时间宽度(即空闲期时长)。由此，计算得出指定扫描时间内的每个COT和每个空闲期时长。将各COT进行比较，得出各COT中的最大值作为最大信道占用时间。将各空闲期时长进行比较，得出空闲期时长中的最小值作为最小空闲期时长。
第二种为单一周期计数法。第二种方法仅适用于基于帧的LBT设备。由于基于帧的LBT设备的发送周期固定，即，在每个发送周期内COT和空闲期时长是固定的，因此，可以通过对单一周期进行计数来确定COT和空闲期时长。
在计算出指定扫描时间内的每个COT和每个空闲期时长后，可以进一步进行空闲期的时间概率和累积时间概率分布的统计。优选地，为保证空闲期的累积时间概率分布的统计数据的有效性和准确性，应对不少于预定数量(如，不少于10000个)的COT发射突发(burst)进行统计。在进行统计时，首先根据生产商声明的被测LBT设备101所支持的优先级等级(Priority Class)，对空闲期进行分隔定义，把所有空闲期时长的总和分为k+1个时段。例如，对于优先级等级为1的被测LBT设备101，k值为16，则将所有空闲期时长的总和分为17个时段，17个时段的时间分别用B0至B16来表示。B0至B16的值通过下式(1)确定：
也即是说，B0的时间为从0至77μs，B1的时间为77至86μs，B2的时间为86至95μs，依次类推，B15的时间为203至212μs，B16的时间为212μs至正无穷(实际操作中为所有空闲期时长的总和时间的终点)。
每个时段内的空闲期累积概率分布p(n)通过下式(2)进行计算：
上式(2)中，H(Bi)为Bi时段内的空闲期的数量，例如，i＝0时，H(B0)表示B0时段内的空闲期的数量，i＝16时，H(B16)表示B16时段内的空闲期的数量。E为所有Bi时段(即，所有空闲期时长的总和时间)内的空闲期的总数量。本例中，E为B0至B16时段内的空闲期的总数量。
各时段对应的空闲期累积概率分布阈值p(n)t通过下式(3)进行计算：
也即是说，B0时段对应的空闲期累积概率分布阈值p(0)t等于0.05，B1时段对应的空闲期累积概率分布阈值p(1)t等于0.12，B2时段对应的空闲期累积概率分布阈值p(2)t等于0.1825，依次类推，B15时段对应的空闲期累积概率分布阈值p(15)t等于0.9950，B16时段对应的空闲期累积概率分布阈值p(16)t等于1。
下表1和表2中示例性地列出了本例中测试得到的被测LBT设备101的最大信道占用时间、最小空闲期时长、预定信道占用时间最大限值、预定空闲期时长最小限值、各时段的空闲期累积概率分布以及对应的空闲期累积概率分布阈值。
表1测试数值和测试门限记录表
表2空闲期时长概率表
如表3所示，在实际操作中，可以先计算出各时段的空闲期概率，各时段的空闲期概率等于该时段内的空闲期的数量与所有时段内的空闲期的总数量的比值。之后，在计算各时段的空闲期累积概率分布时，只需将前一时段的空闲期累积概率分布加上当前时段的空闲期概率，即为当前时段的空闲期累积概率分布。例如，B0时段的空闲期累积概率等于B0时段的空闲期概率，B1时段的空闲期累积概率分布等于B0时段的空闲期累积概率分布加上B1时段的空闲期概率，依次类推。
上面以优先级等级为1的被测LBT设备101为例对指定时段内的空闲期累积概率分布的计算进行了介绍。本领域技术人员应能认识到，对于其他优先级等级的被测LBT设备101，同样可以类似的方法进行计算，区别在于k值的不同，同时，各时段的时间值以及各时段对应的空闲期累积概率分布阈值的计算公式也会随着k值的不同相应地变化。
参见图2所示，在一个实施例中，测试系统10还可以包括可调衰减器105。可调衰减器105连接在功率分配装置103与配对设备102之间，通过调节自身的衰减值对来自配对设备102的信号进行衰减，以调节频谱分析装置104采集的信号的功率，使得频谱分析装置104所采集的信号的功率主要来自被测LBT设备101，从而测试更准确。
继续参见图2所示，在一个实施例中，测试系统10还可以包括第二耦合器106以及第一干扰信号源107。在测试系统10不包括可调衰减器105的情况下，第二耦合器106连接在功率分配装置103与配对设备102之间。在测试系统10包括可调衰减器105的情况下，第二耦合器106连接在功率分配装置103与可调衰减器105之间。第二耦合器106的耦合端连接第一干扰信号源107，第二耦合器106的与其耦合端插损较大的另一个端口(输入端或输出端)则与配对设备102(在测试系统10不包括可调衰减器105的情况下)或可调衰减器105(在测试系统10包括可调衰减器105的情况下)连接。
第一干扰信号源107可产生第一功率的同频宽带干扰信号作为测试干扰信号。同频宽带干扰信号例如可以为同频AWGN(Additive White Gaussian Noise，加性高斯白噪声)信号。图4示例性地示出了本发明一实施例中加入的同频宽带干扰信号的波形示意图。第一功率的值可根据不同标准进行限定。第二耦合器106接收测试干扰信号和来自配对设备102的信号，并将接收的测试干扰信号和来自配对设备102的信号输出至功率分配装置103，从而实现在被测LBT设备101与配对设备102进行实时信号传输期间加入同频宽带干扰信号。
频谱分析装置104根据所采集的信号的时域波形判断在测试干扰信号下被测LBT设备101的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。具体地，频谱分析装置104根据所采集的信号的时域波形判断在测试干扰信号下被测LBT设备101是否进行了自适应信道接入操作。若是，则判定被测LBT设备101的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求。若否，则判定被测LBT设备101的信道接入机制不符合自适应信道接入机制要求。自适应信道接入操作包括下列之一：被测LBT设备101停止在当前信道上发送信号、被测LBT设备101切换到非自适应模式继续进行信号传输、或被测LBT设备101在当前信道上仅发送占空比小于指定限值的短控制信令(Short Control Signalling)消息。图5示例性地示出了被测LBT设备101在当前信道上发送短控制信令消息的波形示意图。
继续参见图2所示，在一个实施例中，测试系统10还可以包括信号组合装置108以及第二干扰信号源109。信号组合装置108连接在第二耦合器106与第一干扰信号源107之间。第二干扰信号源109与信号组合装置108连接，可产生第二指定功率的异频窄带干扰信号。异频窄带干扰信号例如可以为异频CW(Continuous Wave，连续波)阻塞干扰信号。第二功率的值可根据不同标准进行限定。信号组合装置108接收并组合同频宽带干扰信号和异频窄带干扰信号得到组合后的信号作为测试干扰信号，并将测试干扰信号输出至第二耦合器106，进而经由第二耦合器106将测试干扰信号输出至功率分配装置103，从而实现在被测LBT设备101与配对设备102进行实时信号传输期间加入同频宽带干扰信号和异频阻塞信号。频谱分析装置104同样可以根据所采集的信号的时域波形判断在同频宽带干扰信号和异频窄带干扰信号同时存在的情况下被测LBT设备101的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。此处频谱分析装置104的判断方式与前文所介绍的在同频宽带干扰信号下的判断方式相同，不另赘述。
通过在被测LBT设备101与配对设备102进行信号传输的过程中加入特定的同频宽带干扰信号、或同时加入同频宽带干扰信号和异频窄带干扰信号，实现对LBT设备是否符合自适应信道接入机制要求进行测试和判定，从而进一步更全面地评价LBT设备的信道接入机制。
参见图2所示，在一个实施例中，测试系统10还可以包括第二控制器110。第二控制器110与被测LBT设备101连接，用于控制被测LBT设备101进行与配对设备102的信号传输。第二控制器110可以是加载有特定控制程序和流量控制软件的服务器等。在另一些实施方案中，也可以直接在被测LBT设备101中集成特定控制程序和流量控制软件，以控制被测LBT设备101进行与配对设备102的信号传输。
基于同一技术构思，本发明实施例还提供了一种LBT设备的信道接入机制的测试方法。该测试方法基于前述任意实施例或实施例组合所述的LBT设备的信道接入机制的测试系统10。图6示出了根据本发明一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试方法的流程示意图。参见图6所示，该测试方法至少包括以下步骤S602至步骤S606。
步骤S602，采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号。
本步骤中，可在被测LBT设备101与配对设备102进行正常通信的情况下，采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号。优选地，可控制被测LBT设备101以超出最大载荷的数据吞吐量发送数据，从而使得被测LBT设备101能够以最大载荷能力进行数据传输，在这种情况下采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号进行分析，可使分析结果更准确。
在使被测LBT设备101与配对设备102进行信号传输之前，还需先令被测LBT设备101与配对设备102进行配对，并通过频谱分析装置104(如频谱仪)确认被测LBT设备101的发射功率、频点、带宽等正确，以保证被测LBT设备101与配对设备102可以进行正常的信号传输。
步骤S604，分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备101的信道接入性能参数。
步骤S606，根据信道接入性能参数对被测LBT设备101的信道接入机制进行评价。
在一个实施例中，信道接入性能参数可包括信道占用时间、空闲期时长、指定时段内的空闲期累积概率分布等至少之一。
在信道接入性能参数包括信道占用时间、空闲期时长和指定时段内的空闲期累积概率分布的情况下，步骤S604可进一步实施为：第一步，分析所采集的信号的时域波形得到指定扫描时间内被测LBT设备101的各个信道占用时间和空闲期时长。第二步，确定信道占用时间中的最大值作为最大信道占用时间，并确定空闲期时长中的最小值作为最小空闲期时长。第三步，根据被测LBT设备101所支持的优先级等级，将所有空闲期时长的总和分为k+1个时段，k+1个时段中的每个时段作为一指定时段，其中，k值根据被测LBT设备101所支持的优先级等级确定；之后，计算每个时段的空闲期的累积数量与所有时段内的空闲期的总数量的比值作为每个时段内的空闲期累积概率分布。上述信道占用时间、空闲期时长和各指定时段的空闲期累积概率分布的计算方式与前文相同，不再重复。另外需要说明的是，第二步和第三步的顺序是可以互换的，其并不影响本发明的方案。
相应地，步骤S606可以进一步实施为：判断最大信道占用时间是否小于或等于预定信道占用时间最大限值，最小空闲期时长是否大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布是否小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值。若最大信道占用时间小于或等于预定信道占用时间最大限值，最小空闲期时长大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值，则判定被测LBT设备101的信道接入机制符合频谱共享规则要求。此处预定信道占用时间最大限值、预定空闲期时长最小限值以及各时段对应的空闲期累积概率分布阈值的确定方式也与前文相同，不再重复。
图7示出了根据本发明另一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试方法的流程示意图。参见图7所示，本实施例中，该测试方法包括以下步骤：
步骤S702，采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号。
步骤S704，分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备101的信道接入性能参数。
步骤S706，根据信道接入性能参数对被测LBT设备101的信道接入机制进行评价。
步骤S708，在被测LBT设备101与配对设备102进行信号传输期间对被测LBT设备101施加测试干扰信号，测试干扰信号包括第一功率的同频宽带干扰信号。
同频宽带干扰信号例如可以为同频AWGN信号。第一功率的值可根据不同标准进行限定。
步骤S710，采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号，根据所采集的信号的时域波形判断在测试干扰信号下被测LBT设备101的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。
具体地，根据所采集的信号的时域波形判断在测试干扰信号下被测LBT设备101是否进行了自适应信道接入操作。若是，则判定被测LBT设备101的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求。若否，则判定被测LBT设备101的信道接入机制不符合自适应信道接入机制要求。自适应信道接入操作包括下列之一：被测LBT设备101停止在当前信道上发送信号、被测LBT设备101切换到非自适应模式继续进行信号传输、或被测LBT设备101在当前信道上仅发送占空比小于指定限值的短控制信令消息。
图8示出了根据本发明再一实施例的LBT设备的信道接入机制的测试方法的流程示意图。参见图8所示，本实施例中，该测试方法包括以下步骤：
步骤S802，采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号。
步骤S804，分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备101的信道接入性能参数。
步骤S806，根据信道接入性能参数对被测LBT设备101的信道接入机制进行评价。
步骤S808，在被测LBT设备101与配对设备102进行信号传输期间对被测LBT设备101施加测试干扰信号，测试干扰信号包括第一功率的同频宽带干扰信号和第二指定功率的异频窄带干扰信号。
也即是说，在被测LBT设备101与配对设备102进行信号传输期间同时对被测LBT设备101施加第一功率的同频宽带干扰信号和第二指定功率的异频窄带干扰信号作为测试干扰信号。异频窄带干扰信号例如可以为异频CW阻塞干扰信号。第二功率的值可根据不同标准进行限定。
步骤S810，采集被测LBT设备101与配对设备102之间传输的信号，根据所采集的信号的时域波形判断在测试干扰信号下被测LBT设备101的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。
具体地，根据所采集的信号的时域波形判断在测试干扰信号下被测LBT设备101是否进行了自适应信道接入操作。若是，则判定被测LBT设备101的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求。若否，则判定被测LBT设备101的信道接入机制不符合自适应信道接入机制要求。自适应信道接入操作包括下列之一：被测LBT设备101停止在当前信道上发送信号、被测LBT设备101切换到非自适应模式继续进行信号传输、或被测LBT设备101在当前信道上仅发送占空比小于指定限值的短控制信令消息。
在一个优选的实施例中，可以既测试被测LBT设备101在加入同频宽带干扰信号情况下的操作，也测试被测LBT设备101在同时加入同频宽带干扰信号和异频窄带干扰信号情况下的操作，并基于被测LBT设备101在这两种情况下的操作来判定被测LBT设备101的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。若被测LBT设备101在这两种情况下均进行了自适应信道接入操作，则判定被测LBT设备101的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求。否则，判定被测LBT设备101的信道接入机制不符合自适应信道接入机制要求。如此，可以进一步更全面地评价LBT设备的信道接入机制。
根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本发明实施例能够达到如下有益效果：
本发明实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法，通过频谱分析装置采集被测LBT设备与配对设备之间传输的信号，并分析所采集的信号的时域波形得到被测LBT设备的信道接入性能参数，进而可根据信道接入性能参数对被测LBT设备的信道接入机制进行评价，从而实现对LBT设备的信道接入机制的通用测试，以用于规范无线通信产品的信道接入设置。
进一步地，本发明实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法，通过分析所采集的信号的时域波形计算得到被测LBT设备的最大信道占用时间、最小空闲期时长和各指定时段内的空闲期累积概率分布，并将它们与各自对应的限值比较，以实现对LBT设备是否遵守频谱共享规则进行测试和判定，从而更加准确、全面地评价LBT设备的信道接入机制。
更进一步地，本发明实施例提出的LBT设备的信道接入机制的测试系统和方法还可以通过在被测LBT设备与配对设备102进行信号传输的过程中加入特定的同频宽带干扰信号、或同时加入同频宽带干扰信号和异频窄带干扰信号，实现对LBT设备是否符合自适应信道接入机制要求进行测试和判定，从而进一步更全面地评价LBT设备的信道接入机制。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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脱离本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种LBT设备的信道接入机制的测试系统，其特征在于，包括：
被测LBT设备；
配对设备，与所述被测LBT设备通信连接，配置为与所述被测LBT设备进行信号传输；
功率分配装置，连接在所述被测LBT设备和所述配对设备之间；以及
频谱分析装置，与所述功率分配装置连接；其中
所述功率分配装置配置为将从所述被测LBT设备一侧输入至所述功率分配装置的信号分配给所述频谱分析装置和所述配对设备，或将从所述配对设备一侧输入至所述功率分配装置的信号分配给所述频谱分析装置和所述被测LBT设备；
所述频谱分析装置配置为采集所述被测LBT设备与所述配对设备之间传输的信号，分析所采集的信号的时域波形得到所述被测LBT设备的信道接入性能参数，根据所述信道接入性能参数对所述被测LBT设备的信道接入机制进行评价。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述信道接入性能参数包括信道占用时间、空闲期时长和指定时段内的空闲期累积概率分布。
3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述频谱分析装置还配置为：
分析所采集的信号的时域波形得到指定扫描时间内所述被测LBT设备的各个信道占用时间和空闲期时长；
确定所述信道占用时间中的最大值作为最大信道占用时间，并确定所述空闲期时长中的最小值作为最小空闲期时长；
根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级，将所有空闲期时长的总和分为k+1个时段，所述k+1个时段中的每个时段作为一指定时段，其中，k值根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级确定；
计算每个时段的空闲期的累积数量与所有时段内的空闲期的总数量的比值作为每个时段内的空闲期累积概率分布；
判断所述最大信道占用时间是否小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长是否大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布是否小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值；
若所述最大信道占用时间小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合频谱共享规则要求。
4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述功率分配装置为功分器、合路器或第一耦合器。
5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述频谱分析装置包括频谱仪。
6.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，还包括：
可调衰减器，连接在所述功率分配装置与所述配对设备之间，配置为通过调节自身的衰减值对来自所述配对设备的信号进行衰减，以调节所述频谱分析装置采集的信号的功率。
7.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于，还包括连接在所述功率分配装置与所述配对设备之间的第二耦合器，以及与所述第二耦合器的耦合端连接的第一干扰信号源；
所述第一干扰信号源配置为产生第一功率的同频宽带干扰信号作为测试干扰信号；
所述第二耦合器配置为接收所述测试干扰信号和来自所述配对设备的信号，并将接收的所述测试干扰信号和来自所述配对设备的信号输出至所述功率分配装置；
所述频谱分析装置还配置为根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。
8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，还包括连接在所述第二耦合器与所述第一干扰信号源之间的信号组合装置，以及与所述信号组合装置连接的第二干扰信号源；
所述第二干扰信号源配置为产生第二指定功率的异频窄带干扰信号；
所述信号组合装置配置为接收并组合所述同频宽带干扰信号和所述异频窄带干扰信号得到组合后的信号作为所述测试干扰信号，并将所述测试干扰信号输出至所述第二耦合器。
9.根据权利要求7或8所述的测试系统，其特征在于，所述频谱分析装置还配置为：
根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备是否进行了自适应信道接入操作；
若是，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求；
其中，所述自适应信道接入操作包括下列之一：
所述被测LBT设备停止在当前信道上发送信号；
所述被测LBT设备切换到非自适应模式继续进行信号传输；
所述被测LBT设备在当前信道上仅发送占空比小于指定限值的短控制信令消息。
10.一种LBT设备的信道接入机制的测试方法，其特征在于，基于权利要求1-9中任一项所述的测试系统，所述测试方法包括：
采集所述被测LBT设备与所述配对设备之间传输的信号；
分析所采集的信号的时域波形得到所述被测LBT设备的信道接入性能参数；
根据所述信道接入性能参数对所述被测LBT设备的信道接入机制进行评价。
11.根据权利要求10所述的测试方法，其特征在于，所述信道接入性能参数包括信道占用时间、空闲期时长和指定时段内的空闲期累积概率分布。
12.根据权利要求11所述的测试方法，其特征在于，
所述分析所采集的信号的时域波形得到所述被测LBT设备的信道接入性能参数，包括：
分析所采集的信号的时域波形得到指定扫描时间内所述被测LBT设备的各个信道占用时间和空闲期时长；
确定所述信道占用时间中的最大值作为最大信道占用时间，并确定所述空闲期时长中的最小值作为最小空闲期时长；
根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级，将所有空闲期时长的总和分为k+1个时段，所述k+1个时段中的每个时段作为一指定时段，其中，k值根据所述被测LBT设备所支持的优先级等级确定；
计算每个时段的空闲期的累积数量与所有时段内的空闲期的总数量的比值作为每个时段内的空闲期累积概率分布；
所述根据所述信道接入性能参数对所述被测LBT设备的信道接入机制进行评价，包括：
判断所述最大信道占用时间是否小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长是否大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布是否小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值；
若所述最大信道占用时间小于或等于预定信道占用时间最大限值，所述最小空闲期时长大于或等于预定空闲期时长最小限值，且每个时段内的空闲期累积概率分布小于或等于该时段对应的空闲期累积概率分布阈值，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合频谱共享规则要求。
13.根据权利要求10所述的测试方法，其特征在于，还包括：
在所述被测LBT设备与所述配对设备进行信号传输期间对所述被测LBT设备施加测试干扰信号，所述测试干扰信号包括第一功率的同频宽带干扰信号；
采集所述被测LBT设备与所述配对设备之间传输的信号，根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求。
14.根据权利要求13所述的测试方法，其特征在于，所述测试干扰信号还包括第二指定功率的异频窄带干扰信号。
15.根据权利要求13或14所述的测试方法，其特征在于，所述根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备的信道接入机制是否符合自适应信道接入机制要求，包括：
根据所采集的信号的时域波形判断在所述测试干扰信号下所述被测LBT设备是否进行了自适应信道接入操作；
若是，则判定所述被测LBT设备的信道接入机制符合自适应信道接入机制要求；
其中，所述自适应信道接入操作包括下列之一：
所述被测LBT设备停止在当前信道上发送信号；
所述被测LBT设备切换到非自适应模式继续进行信号传输；
所述被测LBT设备在当前信道上仅发送占空比小于指定限值的短控制信令消息。
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2020
- 2020-08-28 CN CN202010889190.2A patent/CN112188516B/zh active Active
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