CN113271155A - 测量被测设备的总辐射功率的方法以及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量被测设备(12)的总辐射功率的方法，该方法借助具有基站模拟器(14)、分配给基站模拟器(14)的测量天线(16)以及控制和/或测量装置(20)的测试系统(10)来执行。所述方法包括以下步骤：经由测量天线(16)在被测设备(12)和基站模拟器(14)之间建立无线资源控制连接，在被测设备(12)处激活上行链路波束锁定功能，在从基站模拟器(14)经由测量天线(16)向被测设备(12)连续发送下行链路信号时，借助于控制和/或测量装置(20)执行总辐射功率测量。此外，本发明还涉及一种测试系统(10)。

Description

测量被测设备的总辐射功率的方法以及测试系统

技术领域

本发明涉及一种借助测试系统测量被测设备的总辐射功率的方法。此外，本发明涉及一种用于测量被测设备的总辐射功率的测试系统。

背景技术

诸如移动电话之类的现代通信设备在毫米波范围(mmWave)内操作，其中现代通信设备使用定向波束控制天线元件，以便满足现代电信标准的相应要求。当测试这样的通信设备时，必须执行总辐射功率(TRP)测量以便获得被测试设备的总辐射功率，该总辐射功率是天线辐射多少功率的度量。实际上，在所有可能的角度上计算并求和接收机的总接收功率，其中结果是总辐射功率。因此，执行TRP测量以表征相应的通信设备。

但是，由于现代通信设备使用强定向波束控制天线元件，因此在测量远离波束中心的辐射功率时，即远离被测设备的辐射方向图的主瓣时，TRP测量具有挑战性。

到目前为止，在被测设备的近场中的至少一个链路天线被用于获得总辐射功率，其中链路天线被用于在TRP测量期间保持信令链路稳定。然而，这使得整个测试系统和被测设备的测试变得更加复杂，从而导致成本增加。

因此，需要一种简单且有成本效益的方法来对被测设备执行总辐射功率测量。

发明内容

本发明提供一种借助测试系统来测量被测设备的总辐射功率(TRP)的方法，所述测试系统具有基站模拟器、分配给基站模拟器的测量天线以及控制和/或测量装置。该方法包括以下步骤：

-经由测量天线在被测设备和基站模拟器之间建立无线资源控制(RRC)连接，

-在被测设备处激活上行链路波束锁定功能，

-在从基站模拟器经由测量天线向被测设备连续地发送下行链路信号时，借助控制和/或测量装置执行总辐射功率(TRP)测量。

此外，本发明还提供一种用于测量被测设备的总辐射功率(TRP)的测试系统。该测试系统包括被测设备、基站模拟器、分配给该基站模拟器的测量天线以及控制和/或测量装置。经由测量天线在被测设备和基站模拟器之间建立无线资源控制(RRC)连接。在被测设备处激活上行链路波束锁定功能。测试系统被配置为在从基站模拟器经由测量天线向被测设备连续地发送下行链路信号时，执行被测设备的总辐射功率(TRP)测量。

相应地，本发明基于以下发现：由于保持了信令链路，例如根据5G-NR FR2的信令链路，所以链路天线对于执行被测设备的总辐射功率测量而言不是必要的。这得以确保是因为基站模拟器经由测量天线向被测设备连续地发送相应下行链路信号，该被测设备接收相应下行链路信号。被测设备假定由基站模拟器模拟的基站接收被测设备的相应上行链路信号。因此，被测设备继续发送用于TRP测量的相应信号。换句话说，即使在TRP测量期间可能中断与信令链路相关联的相应上载信号，信令链路也会例如由于被测设备相对于测量天线的相对取向而被保持。

上行链路锁定波束功能确保了被测设备的上行链路波束和下行链路波束不必彼此重合。在被测设备处激活上行链路波束锁定功能时，上行链路波束被锁定并且同时指向相对于被测设备的取向的确定的固定位置。这意味着在总辐射功率测量期间，被测设备的上行链路波束遵循被测设备的相对取向，而被测设备的下行链路波束则可以自由移动。

相应地，使被测设备的下行链路波束能够遵循在被测设备和基站模拟器之间建立的信令下行链路。

换句话说，取决于被测设备相对于基站模拟器(即连接到基站模拟器的测量天线)的相对取向，被测设备的下行链路波束可以相对于被测设备的上行链路波束倾斜。

通常，激活的上行链路波束锁定功能确保了仅被测设备的上行链路波束是相对于被测设备的取向锁定的，而下行链路波束保持是非锁定的，使得下行链路波束可以相对于被测设备的取向进行移动。这意味着被测设备的下行链路波束仍然可以移动，以便指向测量天线(经由测试系统的可选反射器)。

如上所述，借助基站模拟器连续发送的下行链路信号确保了信令链路在被测设备和基站模拟器之间保持活动状态。因此，与上行链路模式相关联的相应辐射方向图，即被测设备的上行链路波瓣(主波瓣和旁波瓣)保持相同。

因此，整个测试系统得以简化，因为可以省去放置在被测设备近场中的先前所需的链路天线，从而在测试被测设备时减少了工作量。

通常，被测设备可以包括上行链路波束和下行链路波束，经由它们可以发射上行链路信号和下行链路信号。相应的信号可以建立信令链路，即信令上行链路或信令下行链路，其中相应的信令链路是建立在被测设备和分配给基站模拟器的测量天线之间的。

根据一个方面，在总辐射功率测量期间，基站模拟器忽略借助于被测设备发射的任何上行链路信号。不管测量天线可能接收到的任何发射的上行链路信号如何，基站模拟器都发送相应的下行链路信号。被测设备在TRP测量期间仍可以发送其上行链路信号。然而，如果测量天线接收到相应的信号，则基站模拟器可以忽略该信号。

根据另一方面，连续发送的下行链路信号包括确认信号。确认信号模拟对借助基站模拟器接收的被测设备的上行链路信号的确认。然而，基站模拟器不会确认此类上行链路信号的实际接收，而是连续发送下行链路信号，以便被测设备与基站模拟器之间的信令链路保持活动状态。

特别地，在没有接收到要被确认的信号的情况下，借助基站模拟器发送确认信号。如上所述，在任何情况下都以连续方式发送确认信号。相应地，即使基站模拟器未接收到来自被测设备的上行链路信号，也发送确认信号。即使基站模拟器接收到来自被测设备的上行链路信号，由于无论如何都发送下行链路信号，基站模拟器也会忽略或丢弃相应的上行链路信号。

此外，连续发送的下行链路信号包括同步信号块(SSB)。同步信号块(SSB)可以包括与主同步信号(PSS)、辅同步信号(SSS)和广播信道(BCH)相关联的数据。相应的同步信号块确保可以建立信令链路，因为它涉及5G中的小区搜索概念。实际上，SSB可以由4个符号组成，即1个符号的PSS、1个符号的SSS和2个符号的BCH。

实际上，被测设备会调谐到要测试的频率范围内的某个频率。被测设备尝试检测PSS和SSS。如果被测设备未能检测到PSS和SSS，它将调谐到下一个频率。一旦被测设备成功检测到PSS和SSS，被测设备将尝试解码BCH。

此外，在总辐射功率测量期间，可以通过支撑被测设备的定位系统来移动被测设备。因此，被测设备被放置在定位系统上，例如三维定位系统上。在被测设备的总辐射功率测量期间，被测设备相对于测量天线移动，从而由于被测设备到达多个测量位置，因此可以适当地测量总辐射功率。

定位系统可以由控制和/或测量装置控制。

另一个方面提供了，将上行链路波束锁定命令发送到被测设备以激活上行链路波束锁定功能。可以借助于基站模拟器或控制和/或测量装置来发送上行链路波束锁定命令。特别地，控制和/或测量装置控制基站模拟器发射上行链路波束锁定命令。被测设备接收相应的命令并适当地处理该命令，以便在被测设备处激活上行链路波束锁定功能。

另一个方面提供了，在激活被测设备处的上行链路波束锁定功能之前，执行最佳波束选择过程。特别地，最佳波束选择过程是在发送上行链路波束锁定命令之前执行的。最佳波束选择过程也可以与最强波束确定有关，因为识别被测设备的提供最佳信号传输特性的波束。用提供的最佳波束或确切地说最强波束执行TRP测量，以便先前确定并选择相应的波束。

根据另一方面，在验证步骤中，通过测量与被测设备发射的上行链路信号相关联的功率，来验证被测设备的正常操作。这可以以连续的间隔或以任意间隔进行。实际上，要检查被测设备是否仍处于活动状态，以确保在TRP测量期间被测设备的电池或功率没有用完。

例如，在验证步骤中，被测设备将禁用上行链路波束锁定功能。附加地或可替代地，被测设备被移动到确保借助测量天线接收上行链路信号的位置。因此，被测设备可以借助定位系统往回移动，以使上行链路波束(通过可选的反射器)取向朝向测量天线。在该位置，上行链路波束和下行链路波束彼此重合。

此外，可以测量被测设备的远场特性。特别地，借助于反射器直接或间接地提供远场条件。反射器可以位于在被测设备和测量天线之间建立的信号路径中，其中，由于反射器建立的更长的传播距离，发射的信号借助反射器进行反射，从而间接地产生远场条件。

一方面提供了一种反射器，其位于测量天线与被测设备之间的波束路径中。反射器提供间接的远场条件。反射器可以是成形反射器(shaped reflector)，使得可以进行相应波束的聚焦。通常，反射器将任何入射信号反射到被测设备或测量天线，同时延伸在被测设备和测量天线之间提供的波束路径。因此，即使被测设备与测量天线之间的距离小于弗劳恩霍夫距离(Fraunhofer distance)，也可以确保远场条件。

另一个方面提供了，测试系统包括用于被测设备的定位系统。定位系统可以是三维定位系统，其被配置为在三个维度上移动被测设备。这确保当被测设备相对于测量天线相应地移动时，尤其是沿着其上设置有各个测量点的球体，可以以适当的方式执行TRP测量。

测量天线通常被配置为接收/发射水平极化和/或垂直极化的信号。

附图说明

当结合附图时，通过参考以下详细描述，可以更好地理解所要求保护的主题的前述方面和许多附带的优点，其中：

-图1示意性地示出了在总辐射功率测量期间处于第一状态的根据本发明的测试系统，

-图2示意性地示出了处于总辐射功率测量的第二状态的图1的测试系统，以及

-图3示出了流程图，该流程图示出了根据本发明的测量被测设备的总辐射功率的方法。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述，其中相同的附图标记指代相同的元件，旨在作为对所公开的主题的各种实施例的描述，而并非旨在表示仅有的实施例。在本公开中描述的每个实施例仅被提供作为示例或说明，并且不应被解释为比其他实施例优选或有利。本文提供的说明性示例并非旨在穷举或将所要求保护的主题限制为所公开的精确形式。为了本公开的目的，短语“A，B和C中的至少一个”是指例如(A)，(B)，(C)，(A和B)，(A和C)，(B和C)或(A，B和C)，包括列出三个以上元素时的所有进一步可能的排列。换句话说，术语“A和B中的至少一个”通常是指“A和/或B”，即单独的“A”，单独的“B”，或“A和B”。

在图1中，示出了用于测量被测设备12的总辐射功率的测试系统10。

测试系统10包括基站模拟器14，其被配置为模拟用于被测设备12(例如要被测试的通信设备)的基站。

基站模拟器14与分配给基站模拟器14的测量天线16连接，其中测量天线16位于测试系统10的电波暗室18内。

测试系统10还包括被测设备12，而基站模拟器14本身可以位于电波暗室18的外部。

另外，测试系统10包括与基站模拟器14连接的控制和/或测量装置20，以便控制基站模拟器14。此外，由测量天线16接收的信号经由基站模拟器14被转发到基站模拟器14。

此外，提供了定位系统22，其中将被测设备12放置在定位系统22上，使得定位系统22能够相对于测量天线16移动被测设备12。因此，可以调整被测设备12的相对取向。

定位系统22可以与控制和/或测量装置20连接，使得相应的定位借助于控制和/或测量装置20来控制，如图1中的虚线所示。

特别地，定位系统22是三维定位系统，其被配置为在三个维度上(即沿球体)移动被测设备12。在总辐射功率测量期间，被测设备12被定位在与球体关联的几个不同的测量点，这将在后面参考图3进行描述。

另外，测试系统10包括反射器24，该反射器24位于在测量天线16和被测设备12之间提供的波束路径26中。

在所示的实施例中，反射器24是成形反射器。

通常，反射器24提供间接的远场条件，使得即使被测设备12与测量天线16的距离小于弗劳恩霍夫距离，即在相应的近场中，也可以测试被测设备12的远场特性。

在图1中，示出了处于其初始状态的测试系统10，其中，被测设备12的辐射以波束的形式进行测量。这意味着被测设备12的上行链路波束(“UL”)和下行链路波束(“DL”)经由反射器24指向测量天线16。相应地，测量天线16可以在两个方向上与被测设备12通信。

因此，可以经由测量天线16在被测设备12和基站模拟器14之间建立无线资源控制(RRC)连接。

因此，可以在被测设备12和基站模拟器14之间建立信令链路。信令链路被指派为信令上行链路和信令下行链路。这也在图1中由与测量天线16的波束相关联的相应缩写UL和DL示出。

通常，如“H”和“V”所示，测量天线16可以接收/发送水平极化和/或垂直极化的信号。

在图2中，示出了在被测设备12的总辐射功率测量期间测试系统10的另一状态，其中，被测设备12已经借助定位系统22相对于测量天线16进行了移动。

另外，由于被测设备12的上载波束相对于被测设备12的取向保持其波束方向，因此在被测设备12处已经激活了上行链路波束锁定功能。换句话说，被测设备12的上行链路波束已经转动了与被测设备12借助定位系统22转动的相同角度。

相反，由于被测设备12的下行链路波束不跟随被测设备12的运动，因此被测设备12的下行链路波束没有被转动。相应地，由于在被测设备12处激活的上行链路波束锁定功能以及被测设备12相对于测量天线16的移动，被测设备的下行链路波束和上行链路波束彼此不再重合。

因此，被测设备12的下行链路波束仍经由反射器24指向测量天线16，从而保持了波束路径26。

因此，由于保持了信令下行链路(其通过与测量天线16的波束相关联的缩写“DL”表示)，所以信令链路在被测设备12和基站模拟器16之间保持活动状态。

然而，当被测设备12的上行链路波束不指向测量天线16时，测量天线16不会再接收来自被测设备12的任何上行链路信号。相应地，由于被测设备12的天线的方向性，很难使信令上行链路保持活动状态。实际上，作为主波束的上行链路波束在另一个方向上的辐射能量非常小，使得测量天线16接收不到任何能量。

为了在整个总辐射功率测量期间保持在被测设备12和基站模拟器16之间建立的信令链路，基站模拟器14经由测量天线16向被测设备12连续发送下行链路信号。

下行链路信号包括确认信号，使得其被仿真为由测量天线16特别是基站模拟器14接收的被测设备12的上行链路信号。换句话说，在实际上没有接收来自被测设备(12)的要被确认的信号的情况下，基站模拟器14发送确认信号。因此，相应的确认信号被盲目地发送。

实际上，在总辐射功率测量期间，即使基站模拟器14可能在某些相对取向上接收到相应的上行链路信号，基站模拟器14也忽略被测设备12发送的任何上行链路信号。实际上，在任何情况下都发送相应的确认信号。

由于被测设备12接收到下行链路信号，特别是确认信号，所以在整个辐射功率测量期间，连续发送的下行链路信号使在被测设备12和基站模拟器14之间建立的信令链路特别是信令下行链路保持活动状态。因此，被测设备12假定建立了完全有效的信令链路，即信令上行链路和信令下行链路。

这得以实现是由于在被测设备12处激活上行链路波束锁定功能，使得被测设备12的下行链路波束可以保持与测量天线16的信令下行链路，因为即使上行链路波束指向偏离，下行链路波束也可以指向测量天线16。

被测设备12连续地接收来自基站模拟器14的下行链路信号，特别是确认信号。因此，被测设备12必须假设信令链路仍然被保持。相应地，被测设备12保持在每个方向上发射信号，使得即使被测设备12的上行链路波束不指向测量天线16和/或反射器24，也可以测量被测设备12的总辐射功率。

下行链路信号还可包括同步信号块(SSB)，例如与主同步信号(PSS)、辅同步信号(SSS)和广播信道(BCH)相关联的数据。

在激活上行链路波束锁定功能(这可以通过由基站模拟器14和/或控制和/或测量装置20发出的上行链路波束锁定命令来完成)之前，可以执行最佳波束选择过程，以便识别要被用于总辐射功率测量的被测设备12的相应波束。

另外，可以执行验证步骤，其中通过测量与被测设备12发射的上行链路信号相关联的功率来验证被测设备12的正常操作。

在验证步骤期间，可以禁用上行链路波束锁定功能，和/或可以借助定位系统22将被测设备12移动到确保借助测量天线14接收上行链路信号的位置。因此，被测设备12可以被移回到图1中所示的其初始状态，其中在没有借助基站模拟器14的任何仿真的下行链路信号的情况下确保了信令链路。

图1和图2所示的测试系统10可以用于执行测量被测设备12的总辐射功率的方法。

在第一步骤S1中，经由测量天线16在被测设备12和基站模拟器14之间建立无线资源控制连接。

在第二步骤S2中，借助于控制和/或测量装置在图1所示的初始状态下执行总辐射功率测量的测量。

在第三步骤S3中，在被测设备12处激活上行链路波束锁定功能。

在第四步骤S4中，借助定位系统22将被测设备12移动到另一个测量位置。相应的状态可以与图2中示出的状态相关。

在第五步骤S5中，借助于控制和/或测量装置20执行总辐射功率测量的进一步测量。

被测设备12被移动到另外的测量位置，在基站模拟器14经由测量天线16向被测设备12连续发送下行链路信号，以保持信令链路活动状态时，在所述另外的测量位置执行进一步测量。

通常，测试系统10以及测量总辐射功率的方法确保了一种测量被测设备12的总辐射功率的简单且有成本效益的方式，因为不需要额外的链路天线。

实际上，可以避免链路天线是由于在被测设备12处激活的上行链路波束锁定功能以及从基站模拟器14到被测设备12的下行链路信号(特别是模拟对从被测设备12接收的上行链路信号的确认)的连续传输。

Claims (14)

1.一种测量被测设备(12)的总辐射功率的方法，该方法借助于具有基站模拟器(14)、分配给所述基站模拟器(14)的测量天线(16)以及控制和/或测量装置(20)测试系统(10)来执行，其中所述方法包括以下步骤：

-经由所述测量天线(16)在所述被测设备(12)和所述基站模拟器(14)之间建立无线资源控制连接，

-在所述被测设备(12)处激活上行链路波束锁定功能，

-在从所述基站模拟器(14)经由所述测量天线(16)向所述被测设备(12)连续地发送下行链路信号时，借助于所述控制和/或测量装置(20)执行总辐射功率测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述总辐射功率测量期间，所述基站模拟器(14)忽略借助所述被测设备(12)发射的任何上行链路信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，连续发送的下行链路信号包括确认信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在没有接收到要被确认的信号的情况下，借助所述基站模拟器(14)发送所述确认信号。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，连续发送的下行链路信号包括同步信号块，特别是其中所述同步信号块包括与主同步信号、辅同步信号和广播信道相关的数据。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述总辐射功率测量期间，借助于支撑所述被测设备(12)的定位系统(22)来移动所述被测设备(12)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，上行链路波束锁定命令被发送到所述被测设备(12)以激活所述上行链路波束锁定功能。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在激活所述被测设备(12)处的上行链路波束锁定功能之前，特别是在发送上行链路波束锁定命令之前，执行最佳波束选择过程。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在验证步骤中，通过测量与所述被测设备(12)发射的上行链路信号相关联的功率来验证所述被测设备(12)的正常操作。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在验证步骤中，所述上行链路波束锁定功能在所述被测设备(12)处被禁用，和/或其中所述被测设备(12)被移动到确保借助所述测量天线(16)接收所述上行链路信号的位置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，测量所述被测设备(12)的远场特性，特别是其中借助反射器(24)直接地或间接地提供远场条件。

12.一种用于测量被测设备(12)的总辐射功率的测试系统，其中所述测试系统(10)包括被测设备(12)、基站模拟器(14)、分配给所述基站模拟器(14)的测量天线(16)以及控制和/或测量装置(20)，其中经由所述测量天线(16)在所述被测设备(12)和所述基站模拟器(14)之间建立无线资源控制连接，其中上行链路波束锁定功能在所述被测设备(12)处被激活，并且其中所述测试系统(10)被配置为在从所述基站模拟器(14)经由所述测量天线(16)向所述被测设备(12)连续地发送下行链路信号时，执行所述被测设备(12)的总辐射功率测量。

13.根据权利要求12所述的测试系统，其中，反射器(24)位于所述测量天线(16)和所述被测设备(12)之间的波束路径(16)中，特别是成形反射器，其中所述反射器(24)提供间接的远场条件。

14.根据权利要求12或13所述的测试系统，其中，所述测试系统(10)包括用于所述被测设备(12)的定位系统(22)，特别是其中所述定位系统(22)是被配置为在三个维度上移动所述被测设备(12)的三维定位系统。

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