CN113783630A - 一种终端性能动态测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种终端性能动态测试系统和方法，解决现有系统和方法对无法实现多用户动态测试的等问题。所述终端性能动态测试系统，包含：基站侧探头，用于传输基站发送的第一下行信号、向基站辐射第三上行信号；程控衰减矩阵，用于根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展实时调整每个基站侧探头的探头权重以及开关状态；信道模拟器，用于模拟信道环境，接收第二下行信号，输出第三下行信号、接收终端侧探头输出的第一上行信号，输出第二上行信号；终端侧探头，用于接收所述第三下行信号，向第一终端辐射、传输第一终端辐射的第一上行信号。所述方法使用所述系统。本发明实现了多终端动态性能测试。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种终端性能动态测试系统和方法。
背景技术
目前毫米波频段5G大规模天线测试主要采用基于多电波暗室(Multi ProbeAnechoic Chamber,MPAC)的MIMO OTA测试方法。基于MPAC方法的测试系统由毫米波基站、毫米波变频功放器、信道模拟器、双极化探头支架以及暗室等器件组成，该测试系统通过对不同位置天线探头赋予不同权重的方式，模拟衰落信道的空间特性。现有终端性能测试方法可用于静态测试过程，可以利用转台将毫米波基站或终端旋转至固定方位，从而得到其在不同到达角上的误块率/吞吐率表现；但对于动态测试环境，即测试过程中需要模拟基站侧的波束跟踪或者波束切换时，特别是多用户动态测试，当前测试系统及测试方案已经无法满足需求。
发明内容
本发明提供一种终端性能动态测试系统和方法，解决现有系统和方法对无法实现多用户动态测试的问题。
为解决上述问题，本发明是这样实现的：
发明实施例提供一种终端性能动态测试系统，用于上行和或下行测试，包含基站侧探头、程控衰减矩阵、信道模拟器、终端侧探头。上行测试时，所述基站侧探头，用于传输基站发送的第一下行信号；所述程控衰减矩阵，用于接收所述基站侧探头输出的第一下行信号、根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展实时调整每个所述基站侧探头的探头权重、输出第二下行信号；所述信道模拟器，用于接收所述第二下行信号、模拟信道环境、输出第三下行信号；所述终端侧探头，用于接收所述第三下行信号、向第一终端辐射。下行测试时，所述终端测探头，用于传输第一终端辐射的第一上行信号；所述信道模拟器，用于接收终端侧探头输出的第一上行信号、模拟信道环境、输出第二上行信号；所述程控衰减矩阵，用于接收所述第二上行信号、根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展实时调整每个所述基站侧探头的探头权重、输出第三上行信号；所述基站侧探头，用于向基站辐射所述第三上行信号。
进一步地，所述程控衰减矩阵，还用于根据当前使用的探头组合的探头权重和将要使用的探头组合的探头权重，控制向每个所述基站侧探头传输信号的开启或关闭：若基站侧探头当前使用的探头组合的探头权重满足第一判决条件，同时将要使用的探头组合的探头权重满足第二判决条件，则关闭所述第一判决条件对应探头组合传输信号开关，同时开启所述第二判决条件对应探头组合传输信号开关。
进一步地，所述程控衰减矩阵，包含：N个功分衰减器和M个开关控制芯片。所述开关控制芯片，用于对所述第一下行信号的每一路独立控制开关。其中，N为功分衰减器的数量，Q为功分衰减器小端口数量，Q＝M/N，M为所述第一下行信号的数量。
优选地，根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展，采用预衰落合成法实时调整所述基站侧探头的探头权重。
优选地，所述系统还包含：转台、第一支架、第二支架。所述转台，其上放置有所述基站，用于带动所述基站旋转，模拟预设的第二目标簇方向。所述第一支架上均匀放置有用于第一终端性能测试的基站侧探头。所述第二支架上均匀放置有用于第二终端性能测试的基站侧探头。所述基站侧探头，用于传输基站发送的第二终端性能测试的第四下行信号。所述程控衰减矩阵，还用于根据预设的第二目标簇方向及其角度扩散和基站旋转方向改变第二支架上各基站侧探头的探头权重，接收所述基站侧探头发送的第四下行信号，输出第五下行信号。所述信道模拟器，用于模拟信道环境，接收所述第五下行信号，输出第六下行信号至所述终端侧探头。
进一步地，所述系统还包含：第一变频功放模块和第二变频功放模块。所述第一变频功放模块，用于对所述程控衰减矩阵和信道模拟器之间传输的信号进行上/下变频和功放。所述第二变频功放模块，用于对所述信道模拟器和第一终端传输的信号进行上/下变频和功放。
优选地，所述基站侧探头为双极化探头。
优选地，所述第一判决条件、所述第二判决条件分别如实施例之公式(9)～(10)所示。
本发明实施例还提供一种终端性能动态测试方法，使用上述任一项所述系统，包含以下步骤：根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展调整各基站侧探头的探头权重，以模拟波束切换。
优选地，所述根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展调整各基站侧探头的探头权重的步骤，进一步包含：在所述第一目标簇方向移动过程中，对目标信道观测空间角度功率谱、当前基站侧探头模拟的角度功率谱和将要使用的基站侧探头模拟的角度功率谱进行判决，若同时满足第一和第二判决条件，则调整基站侧探头的探头权重的同时改变程控衰减矩阵开关状态。
本发明有益效果包括：
本发明提供一种用于终端动态性能测试的系统，通过改变程控衰减矩阵系数和开关状态的方式，可同时实现波束小范围移动以及模拟多波束大范围移动和切换的场景，不仅可以提高测试效率，降低测试难度，相比于单纯增加探头数目的方案，还可以有效降低信道模拟器端口的使用数目，降低测试成本，且本发明支持毫米波频段多终端动态测试，具有在动态测试过程中保持波束切换过程平滑、模拟信道场景广泛、系统测试效率较高、成本较低等优势。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为一种终端性能动态测试系统实施例；
图2为一种包含多用户测试的终端性能动态测试系统实施例；
图3为程控衰减矩阵实施例；
图4为目标簇方向与基站侧探头对应关系实施例；
图5为一种终端性能动态测试方法流程实施例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
4G(第四代)LTE(长期演进)技术的成功商用使得通信服务内容从语音通话转向了数据业务，但随着超高清视频直播、大型在线游戏、VR(虚拟现实)/AR(增强现实)等新兴业务的迅速发展，移动通信对通信带宽、速率、时延等技术都提出了更高的要求，LTE网络也从第8版本升级到第12版本。为了提升峰值速率和频谱效率，5G(第五代)移动通信系统引入了Massive(大规模)MIMO(多输入多输出)技术，可在不增加系统带宽的情况下，将基站的峰值速率提升至LTE的8倍。其中Massive MIMO技术在低频段主要采用空分复用方式，提升频谱效率，在毫米波频段通过混合波束赋形，增强小区覆盖，因此基站或终端的波束移动和波束切换能力是毫米波性能测试中的一项重要指标。
在MPAC系统中，有两种较为通用的探头权重赋值算法：预衰落合成法(Pre-Fadedsignal Synthesis,PFS)和平面波合成法(Plane Wave Synthesis,PWS)。其中PFS算法由于不受系统的相位波动影响，鲁棒性更强，因此本发明主要基于PFS算法。PFS算法基于簇的概念，每条簇在空间域上都有其特定的角度功率谱PAS，用来描述功率随入射角变化的情况，单个簇的PAS由多个离散探头合成。
本发明创新点如下：第一、本发明通过程控衰减矩阵改变探头权重值，从而模拟波束切换和波束扫描过程，最终实现动态性能测试；第二、本发明可同时通过旋转转台和改变探头权重值的方式，模拟多用户终端性能测试；第三、本发明程控衰减器采用多合一的方式，可有效减少信道模拟器端口数量，降低系统成本。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
图1为一种终端性能动态测试系统实施例，可用于在基站1和第一终端6之间实现快速波束切换的终端性能动态测试，作为本发明实施例，一种终端性能动态测试系统，包含：基站侧探头2、程控衰减矩阵3、信道模拟器4、终端侧探头5。
下行测试时，基站发送的第一下行信号，经所述基站侧探头传输至所述程控衰减矩阵。所述程控衰减矩阵，用于接收所述基站侧探头输出的第一下行信号，根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展实时调整各基站侧探头的探头权重，输出第二下行信号。所述信道模拟器，用于接收所述第二下行信号，模拟信道环境，输出第三下行信号。所述终端侧探头，用于接收所述第三下行信号，向第一终端辐射。
上行测试时，所述第一终端发送的第一上行信号经所述终端侧探头传输至所述信道模拟器。所述信道模拟器，还用于模拟信道环境，输出第二上行信号。所述程控衰减矩阵，还用于接收所述第二上行信号，根据预设的第一目标簇方向及其角度扩散实时调整各基站侧探头的探头权重，输出第三上行信号。所述基站侧探头，还用于接收所述第三上行信号，向基站辐射。
在本发明实施例中，所述终端性能动态测试系统可单独用于终端性能上行测试或终端性能下行测试，也可同时用于终端性能上行和下行测试。
在本发明实施例中，所述程控衰减器，将接收的基站侧探头发送的第一下行信号依照探头权重完成功率控制，输出所述第二下行信号。将接收的信道模拟器输出的第二上行信号依照探头权重完成功率控制，输出所述第三上行信号。
在本发明实施例中，根据所述第一目标簇方向及其角度扩展得到基站侧探头的摆放位置和探头权重。
具体地，首先，获取参考信道模型S个簇的水平离开角(Azimuth angle OfDeparture，AOD)φs,AOD和垂直离开角(Zenith angle Of Departure，ZOD)θs,ZOD，以及对应的AOD角度扩展(Azimuth angle Spread of Departure，ASD)cASD和ZOD角度扩展(Zenithangle Spread of Departure，ZSD)cZSD，确定所有S×K个子径的φs,k,AOD和θs,k,zOD，计算公式如下公式(1)(2)所示，其中αK为偏移角度，由标准协议规定，将φs,k,AOD和θs,k,ZOD的角度集合定义为参考信道空间角度Ωr，S为参考信道模型的簇数目，s为参考信道模型的簇序号，1≤s≤S，K为每个簇包含的子径数目，k为子径序号，1≤k≤K，φs,k,AOD为簇序号s子径序号k对应的水平离开角，θs,k,zOD为簇序号s子径序号k对应的垂直离开角。
φs,k,AOD＝φs,AOD+cASD×αk (1)
θs,k,ZOD＝θs,AOD+cZsD×αk (2)
第二、确定第一目标信道观测空间角功率谱：
其中，Ω为第一观测空间角度，包含垂直方向角度θ∈[-90°,90°]和水平方向角度φ∈[-90°,90°]。
为所述第一目标信道观测空间角功率谱，即在第一观测空间角度的垂直方向角度θ和水平方向角度φ上的功率分布，Pr(Ωr,t)为参考信道模型角功率谱，即在参考信道空间角度Ωr上的功率分布，ar(Ωr,t)为参考信道导向矢量，计算公式如下所示：
aH(Ω)为所述观测导向矢量的转置。
第三、确定模拟信道观测空间角功率谱：
其中，
为所述模拟信道观测空间角功率谱，即在第一观测空间角度的垂直方向角度θ和水平方向角度φ上的功率分布。Ωo为基站侧探头空间角度，根据基站侧探头w(1≤w≤W)和基站天线的u(1≤u≤U)之间的相对位置确定基站侧探头垂直方向角θw,u和水平方向角φw,u，将θw,u和φw,u的角度集合定义为基站侧探头空间角度Ωo。Po(Ωo,t)为模拟信道模型关于基站侧探头空间角度功率谱，即为基站侧探头的权重，ao(Ω)为模拟信道导向矢量，计算公式如下公式(7)所示：
在公式(3)和公式(6)中，
Pr(Ωr,t)、ar(Ωr,t)、
Po(Ωo,t)是关于信道采样时刻t的函数。
第四、计算第一目标函数，通过凸优化算法计算得到探头位置、角度间隔和探头权重：
其中，Dp(t)为所述第一目标函数。
需要说明的是，本发明实施例可采用上述预衰落合成法确定所述基站侧探头的探头权重，也可采用其他方法计算基站侧探头的权重。
还需说明的是，对于静态测试，采用上述公式(1)～(8)确定的基站侧探头位置、角度间隔和探头权重无需更改。对于动态测试，采用上述公式(1)～(8)计算得到基站侧探头位置、角度间隔和探头权重后，根据预设的所述第一目标簇方向，动态调整基站侧探头的探头权重数值。
在本发明实施例中，所述程控衰减器，还用于根据当前使用的探头组合的探头权重和将要使用的探头组合的探头权重，控制向每个所述基站侧探头传输信号的开启或关闭。
所述第一判决条件为：
所述第二判决条件为：
其中，Ω为第一观测空间角度，t为信道采样时刻，Ω′为第二观测空间角度，
为第一目标信道观测空间角功率谱，
为当前使用的探头组合
模拟的观测空间角度功率谱，由当前使用的探头组合的探头权重计算得到，
为将要使用的探头组合
模拟的观测空间角度功率谱，由将要使用的探头组合的探头权重计算得到，σ为判决阈值。
在上述公式(8)～(10)中，需说明的是，Ω为第一观测空间角度，Ω′为第二观测空间角度，Ω′与Ω含义相同，均为观测空间角度，为避免在双重积分计算时产生歧义，在符号上进行了区分。
还需说明的是，
表示角功率谱函数，
为关于Ω和t的第一目标信道观测空间角功率谱，
为关于Ω′和t的第一目标信道观测空间角功率谱。
表示当前使用的探头组合模拟的角功率谱函数，
为当前使用探头组合模拟的关于Ω和t的观测空间角度功率谱，
为当前使用探头组合模拟的关于Ω′和t的观测空间角度功率谱。
表示将要使用的探头组合模拟的角功率谱函数，
为将要使用探头组合模拟的关于Ω和t的观测空间角度功率谱，
为将要使用探头组合模拟的关于Ω′和t的观测空间角度功率谱。
在本发明实施例中，若基站侧探头当前使用的探头组合的探头权重满足第一判决条件，同时将要使用的探头组合的探头权重满足第二判决条件，则关闭所述第一判决条件对应探头组合传输信号开关，同时开启所述第二判决条件对应探头组合传输信号开关。
进一步地，若基站侧探头当前使用的探头组合的探头权重满足所述第一判决条件，但将要使用的探头组合的探头权重不满足所述第二判决条件，则需增加基站侧探头的探头数目。若基站侧探头将要使用的探头组合的探头权重满足所述第二判决条件，但当前使用的探头组合的探头权重不满足所述第一判决条件，则需降低阈值σ。若基站侧探头的当前使用的探头组合探头权重不满足所述第一判决条件同时将要使用的探头组合的探头权重不满足所述第二判决条件，则维持当前探头开关状态和探头数目，仅改变当前使用的探头组合和将要使用的探头组合的探头权重的数值。
在本发明实施例中，优选地，所述基站侧探头为双极化探头。通过两个双极化探头可以模拟空间中1个簇的PAS，如果要模拟多个簇，则需相应增加双极化探头数，值得注意的是，基站侧探头在以基站为球心的同一球面上。
在本发明实施例中，可以通过基站向第一终端下行通信进行终端性能测试，还可以通过第一终端向基站上行通信进行终端性能测试。
在本发明实施例中，通过信道模拟器改变RSRP(信号强度)或SINR(信噪比)等信道参数，测试不同RSRP(信号强度)或SINR(信噪比)条件下的T-PUT(吞吐率)等参数指标。
本发明实施例提供一种终端性能动态测试系统，通过程控衰减矩阵模拟基站侧波束切换行为，可完成低/高频段不同波束方向下的终端性能测试，测试指标包括误块率、吞吐率等，具有波束快速切换的优势，可用于终端性能动态测试。
图2为一种包含多用户测试的终端性能动态测试系统实施例，可支持多终端快速波束切换的毫米波性能测试。
作为本发明实施例，一种终端性能动态测试系统，用于基站1、第一终端6和第二终端13之间的性能测试，包含：基站侧探头2、程控衰减矩阵3、信道模拟器4、终端侧探头5、第一变频功放模块7、第二变频功放模块8、上位机模块9、转台10、第一支架11、第二支架12。
基站发送的第一下行信号，经所述基站侧探头传输至所述程控衰减矩阵。所述程控衰减矩阵，用于接收所述基站侧探头输出的第一下行信号，根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展改变第一支架上各基站侧探头的探头权重，输出第二下行信号。所述信道模拟器，用于接收所述第二下行信号，模拟信道环境，输出第三下行信号。所述终端侧探头，用于接收所述第三下行信号，向第一终端辐射。
所述第一变频功放模块，用于对所述程控衰减矩阵和信道模拟器之间传输的信号进行上/下变频和功放。所述第二变频功放模块，用于对所述信道模拟器和第一终端传输的信号进行上/下变频和功放。
所述转台，其上放置有所述基站，用于带动所述基站旋转，模拟预设的第二目标簇方向。所述第一支架上均匀放置有用于第一终端性能测试的基站侧探头。所述第二支架上均匀放置有用于第二终端性能测试的基站侧探头。
所述基站发送的第四下行信号，经所述第二支架上的基站侧探头传输至所述程控衰减矩阵。所述程控衰减矩阵，还用于根据预设的第二目标簇方向及其角度扩散和基站旋转方向改变第二支架上各基站侧探头的探头权重，输出第五下行信号至信道模拟器。所述信道模拟器，用于模拟信道环境，输出第六下行信号至所述终端侧探头后向第二终端辐射。
所述上位机模块，用于和信道模拟器进行通信，向所述信道模拟器发送控制信号和接收所述信道模拟器的输出结果。所述上位机还用于对所述第一变频功放模块和第二变频功放模块进行控制。
本发明实施例可进行终端高频性能测试，例如，毫米波性能测试，所述第一和第二变频功放模块都是毫米波变频功放模块。下行测试时，基站发送的所述第一下行信号，经基站侧探头、程控衰减器至所述第一变频功放模块，下变频和功放后输出信号至所述信道模拟器，所述信道模拟器输出的第三下行信号，经所述第二变频功放模块上变频和功放后输出给终端侧探头。相应地，上行测试时，终端侧探头输出的信号经所述第二变频功放模块下变频和功放至所述信道模拟器，所述信道模拟器输出的信号经所述第一变频功放模块上变频和功放后至所述程控衰减矩阵。
也就是说，通过所述第一和第二变频功放模块，使进入信道模拟器的信号在其输入信号频率范围内。
在本发明实施例中，第一目标簇方向对应第一终端运动方向，第二目标簇方向对应第二终端运动方向。
在本发明实施例中，所述程控衰减矩阵，根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展改变第一支架上各基站侧探头的探头权重的方法与根据预设的第二目标簇方向及其角度扩散和基站旋转方向改变第二支架上各基站侧探头的探头权重的方法可以相同或不同。
还需说明的是，公式(1)～(8)不限于计算第一目标信道观测空间角功率谱，还可用于计算关于第二目标簇方向的第二目标信道观测空间角功率谱。
本发明实施例可实现单终端和/或多终端的性能测试，根据终端移动状态可分为：情况1、终端静止的单终端测试；情况2、终端运动的单终端测试；情况3、第一和第二终端均静止的多终端测试；情况4、第一终端静止、第二终端运动的多终端测试；情况5、第一终端和第二终端均运动的多终端测试。以下结合上述5种情况具体说明各部件功能。
针对上述情况1，根据上述公式(1)～(8)确定基站侧探头位置、角度间隔和探头权重，确定后无需更改且保持转台静止，即可完成静态测试。
针对上述情况2，可通过改变探头权重的方式模拟终端运动，已在第一实施例中详细撰写，还可通过基站运动的方式模拟终端运动，具体如下：
例如，模拟第一终端在基站侧的发射方位角沿方向
运动，
平行于地面且为逆时针的方向，则仍保证第一支架上安装的基站侧探头静止，基站转台沿
反方向旋转，即平行于地面且为顺时针的方向，旋转角速度与目标动态信道中簇的移动角速度相同。
针对上述情况3，第一终端和第二终端都静止的情况与单终端静止的情况相似，依据终端数量相应增加探头支架个数，即增加第二支架，可实现多终端静止测试。
针对上述情况4，第一终端静止，第二终端运动，需要根据预设的第二目标簇方向及其角度扩散确定基站侧探头权重，即根据第二终端的目标动态信道，确定对应的基站侧的发射方位角的移动方向
最大偏移角度δ2和角速度，使用公式(8)计算每一个信道采样时刻的探头位置、角度间隔
以及探头权重，假设移动方向
恒定不变，可以在
方向上以间隔角度
放置C个单/双极化探头，满足
其中C为第二终端对应的基站侧探头数量。
对于情况4，通过调整基站转台和第一终端的方位，可以在第二支架位置保持不变的状态下，例如第二支架始终与地面保持水平，实现第二终端不同的运动方向
有效降低系统搭建难度。
针对上述情况5，可通过改变第一终端对应基站侧探头权重和第二终端对应基站侧探头权重的方式模拟多终端运动，也可通过旋转基站转台的方式等效为第一终端的运动，同时通过改变探头权重的方式模拟第二终端的运动。
具体地，例如，根据预设的第一目标簇方向，第一终端在基站侧的发射方位角沿
运动，根据预设的第二目标簇方向，第二终端在基站侧的发射方位角沿
运动，结合上述情况2，保持第一支架的探头位置不变基站转台沿
反方向运动，并在
的方向上以间隔角度
放置C个双极化探头用于模拟第二终端的移动状态。同样，通过调整基站转台和静止第一终端的方位，可以在第二支架位置保持不变的状态下，实现基站和两部终端相对运动关系
和
有效降低搭建探头支架所带来的系统复杂程度。
需说明的是，上述情况1～情况5，每个终端仅以单个簇为例，也就是说每个终端只有一种运动轨迹，对应一种目标簇方向，多个簇的模拟则需要在系统中相应增加探头数和测试仪表通道数。
若基站侧探头为双极化探头，每个双极化探头后连接2根稳幅线缆，根据模拟的终端静止或运动状态，分别把两个极化的信号接入毫米波变频器或程控衰减矩阵，且双极化探头在暗室的摆放需保证与被测基站天线的极化匹配。
在本发明实施例中，所述基站、转台、第一支架、第二支架和基站侧探头均放置于基站侧暗室内，基站侧暗室主要由屏蔽体与吸波海绵构成，屏蔽体与吸波海绵的作用是屏蔽外部无线射频信号和消除暗室内的多径反射，屏蔽体尺寸取决于暗室内滑轨双极化探头支架的大小。
在本发明实施例中，所述转台用于带动基站旋转，所述转台至少支持2维旋转轴，俯仰轴和方位轴。俯仰轴支持的俯仰角度需大于基站机械上倾和机械下倾的最大角度，一般为±30°。方位轴支持水平方向旋转，角度0～360°。转台步进精度一般不低于0.1°，其中转台可以通过远程控制实现启停模式和连续旋转模式。若需进行2小区切换测试，则转台需支持挂载2个基站设备。
在本发明实施例中，所述第一和第二变频功放模块，可以为毫米波变频功放模块，具备高低频率变换、单通道双向传输、功率控制等功能，为该测试系统兼容仅支持Sub6GHz的信道模拟器提供可能。
在本发明实施例中，终端侧暗室内包含屏蔽体与吸波海绵、被测终端和终端侧探头。屏蔽体与吸波海绵的作用是为了屏蔽外部无线射频信号和消除暗箱内的多径反射。终端侧探头可以为双极化探头，与基站侧探头相对应，若基站侧探头为双极化探头，需测试终端极化性能，则对应终端侧探头也应当为双极化探头。终端侧暗室内的双极化探头以终端最终接收功率与外场强场信号强度接近为准则，以被测终端在探头的3dB波宽覆盖范围内为参考，选择增益和3dB波宽合理的双极化探头，屏蔽箱尺寸则是根据以上提及的终端参数和双极化探头参数综合决定。
本发明实施例提供的终端动态性能测试系统，支持毫米波频段多终端动态测试，并且具有在动态测试过程中保持波束切换过程平滑、模拟信道场景广泛、系统测试效率较高、成本较低等优势。
图3为程控衰减矩阵实施例，可用于本发明任一实施例的测试系统，作为本发明实施例，所述程控衰减矩阵3，包含：第一功分衰减器31、第二功分衰减器32、第三功分衰减器33。
每个所述功分衰减器，用于将所述第一下行信号中的Q路合并成一路输出。
其中，Q为功分衰减器小端口数量，Q＝M/N，M为所述第一下行信号的数量，N为功分衰减器的数量，在本实施例中，N＝3。
所述程控衰减矩阵中的主要模块为功分器、毫米波衰减芯片和开关控制芯片。
在本发明实施例中，所述开关控制芯片的数量为M，所述开关控制芯片，用于对所述第一下行信号的每一路独立控制开关。
在本发明实施例中，需将基站侧探头连接至程控衰减器输入端，将程控衰减器输出端连接至毫米波变频功放器(第一变频功放模块)而后与信道模拟器相连。
在本发明实施例中，若所述基站侧探头为单极化探头，每个探头输出一路信号，若一共有C1个基站侧探头，对应的所述第一下行信号的数量M＝C1，在发射方位角移动的每一时刻，仅由其中3个基站侧探头模拟一个簇，则Q＝2，N＝3，程控衰减矩阵的输入端口数为M，输出端口数为N。
若所述基站侧探头为双极化探头，每个探头输出二路信号，若一共有C1个基站侧探头，对应的所述第一下行信号的数量M＝2×C1，所述程控衰减矩阵的输入端口和输出端口数均翻倍。
在本发明实施例中，若所述第一下行信号为毫米波信号，所述程控衰减器包含毫米波衰减芯片，针对程控衰减矩阵的每一路输入信号，内置的毫米波衰减芯片可以实现对每一路信号功率的精细控制。
本测试系统中采用程控衰减矩阵可带来以下优势：第一、相比于探头与信道模拟器直接相连的方案，增加程控衰减矩阵可以使得信道模拟器的端口占用数由M个降为N个，极大地降低了测试系统成本；第二、程控衰减矩阵内部是Q合1的对应关系，如图3所示以N＝3，M＝6的单个极化举例，其中Q＝N/M。该Q路开关方式可以有效降低硬件固有插损，节省系统链路预算。
图4为目标簇方向与基站侧探头对应关系实施例，可用于实现波束切换过程。
在本发明实施例中，第一终端和第二终端均为运动状态，且每个终端在基站侧仅由一个发射方位角对应的簇。
首先、分析第一终端对应的第一目标簇方向及其角度扩展和第二终端对应的第二目标簇方向及其角度扩展，分别确定基站转台的旋转方向，第一终端对应的基站侧探头之间的角度间隔
和第二终端对应的基站侧探头角度间隔
以及第二终端的探头个数。
第二、搭建测试系统，选择M入N出的程控衰减矩阵，将其与基站侧探头和信道模拟器通过稳幅线缆相连，并且完成测试系统的校准。
第三、当第一终端和第二终端同时运动时，通过旋转基站转台的方式等效为第二终端的运动，同时通过改变探头权重的方式模拟第一终端的运动。
具体来说，图4中通过方框圈在一起的探头表示当前在使用探头，当第一终端在基站侧发射方位角的簇由位置1移动到位置2，再由位置2移动到位置3的过程中，目标角度功率谱PAS，即
也随之发生变化，与之对应的模拟角度功率谱
则可通过变化探头组合背后连接的程控衰减矩阵的权重值完成。随着簇的移动，原始探头组合将不能完成对目标角度功率谱的模拟，此时需要过渡到新的探头组合。
在本发明实施例中，在第一目标簇方向移动过程中，对目标角度功率谱和当前基站侧探头模拟的角度功率谱进行判断：若基站侧探头的探头权重同时满足第一和第二判决条件，则关闭所述第一判决条件对应探头传输信号开关，同时开启所述第二判决条件对应探头传输信号开关。
进一步地，若基站侧探头的探头权重满足所述第一判决条件，但不满足所述第二判决条件，则需增加基站侧探头的探头数目。若基站侧探头的探头权重满足所述第二判决条件，但不满足所述第一判决条件，则需降低阈值σ。若基站侧探头的探头权重既不满足所述第一判决条件又不满足所述第二判决条件，则维持当前探头开关状态和探头数目，仅改变探头权重的数值。
在本发明实施例中，所述第一判决条件对应的探头组合为Ant1～Ant3(探头1～探头3)，所述第二判决条件对应的探头组合为Ant2～Ant4。
具体来说，以图4为例，当且仅当公式(9)表示的所述第一判决条件和公式(10)表示的所述第二判决条件同时满足时，即满足所述判据条件，通过开关控制芯片关闭基站侧探头的第一探头Ant1同时打开基站侧探头的第四探头Ant4，探头组合由Ant1～Ant3变为Ant2～Ant4，此时认为探头的改变没有发生严重的PAS跳变。
当公式(9)满足，但公式(10)不满足时，则需要增加探头组合中的探头数目；当公式(9)不满足，而公式(10)满足时，则需要降低阈值σ；当公式(9)和公式(10)均不满足时，保持探头开关状态不改变，仅调整探头权重的数值。
需要说明的是，所述判决阈值为设定数值，这里不做具体数值限定。
在本发明实施例中，当第一目标簇方向从位置3继续移动到位置4的过程中，对应的模拟角度功率谱则可通过变化探头组合背后连接的程控衰减矩阵的探头权重完成。
本发明实施例通过改变程控衰减矩阵系数的方式，可同时实现波束小范围移动以及模拟多波束大范围移动和切换的场景，实现角度功率谱的平滑过渡。
图5为一种终端性能动态测试方法流程实施例，可用于本发明任一实施例所述终端性能动态测试系统，一种终端性能动态测试方法，具体包含以下步骤101～102：
步骤101、根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展确定各基站侧探头的探头权重的初始值。
步骤102、在所述第一目标簇方向移动过程中，对目标信道观测空间角度功率谱和当前基站侧探头模拟的角度功率谱和将要使用的基站侧探头模拟的角度功率谱进行判决。
在步骤102中，需说明的是，公式(9)和(10)中的
表示目标信道观测空间角度功率谱，公式(9)中的
表示当前基站侧探头模拟的角度功率谱，公式(10)中的
表示将要使用的基站侧探头模拟的角度功率谱。
在步骤102中，在所述第一目标簇方向移动过程中，对目标角度功率谱、当前基站侧探头模拟的角度功率谱和将要使用的基站侧探头模拟的角度功率谱进行判决：
进一步地，若基站侧探头当前使用的探头组合的探头权重满足所述第一判决条件，但将要使用的探头组合的探头权重不满足所述第二判决条件，则需增加基站侧探头的探头数目。若基站侧探头将要使用的探头组合的探头权重满足所述第二判决条件，但当前使用的探头组合的探头权重不满足所述第一判决条件，则需降低阈值σ。若基站侧探头的当前使用的探头组合探头权重不满足所述第一判决条件同时将要使用的探头组合的探头权重不满足所述第二判决条件，则维持当前探头开关状态和探头数目，仅改变当前使用的探头组合和将要使用的探头组合的探头权重的数值。
需说明的是，上述步骤101和102的具体实施过程在图1～图4的实施例中已详细介绍，本实施例中不再累述。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种终端性能动态测试系统，用于上行和或下行测试，其特征在于，包含：基站侧探头、程控衰减矩阵、信道模拟器、终端侧探头；
上行测试时，
所述基站侧探头，用于传输基站发送的第一下行信号；
所述程控衰减矩阵，用于接收所述基站侧探头输出的第一下行信号、根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展实时调整每个所述基站侧探头的探头权重、输出第二下行信号；
所述信道模拟器，用于接收所述第二下行信号、模拟信道环境、输出第三下行信号；
所述终端侧探头，用于接收所述第三下行信号、向第一终端辐射；
下行测试时，
所述终端测探头，用于传输第一终端辐射的第一上行信号；
所述信道模拟器，用于接收终端侧探头输出的第一上行信号、模拟信道环境、输出第二上行信号；
所述程控衰减矩阵，用于接收所述第二上行信号、根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展实时调整每个所述基站侧探头的探头权重、输出第三上行信号；
所述基站侧探头，用于向基站辐射所述第三上行信号。
2.如权利要求1所述的终端性能动态测试系统，其特征在于，所述程控衰减矩阵，还用于根据当前使用的探头组合的探头权重和将要使用的探头组合的探头权重，控制向每个所述基站侧探头传输信号的开启或关闭：
若基站侧探头当前使用的探头组合的探头权重满足第一判决条件，同时将要使用的探头组合的探头权重满足第二判决条件，则关闭所述第一判决条件对应探头组合传输信号开关，同时开启所述第二判决条件对应探头组合传输信号开关。
3.如权利要求1所述的终端性能动态测试系统，其特征在于，所述程控衰减矩阵，包含：N个功分衰减器和M个开关控制芯片；
所述开关控制芯片，用于对所述第一下行信号的每一路独立控制开关；
每个所述功分衰减器，用于将所述第一下行信号中的Q路合并成一路输出，并对这一路输出具有功率控制的能力；
其中，N为功分衰减器的数量，Q为功分衰减器小端口数量，Q＝M/N，M为所述第一下行信号的数量。
4.如权利要求1所述的终端性能动态测试系统，其特征在于，根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展，采用预衰落合成法实时调整所述基站侧探头的探头权重。
5.如权利要求1所述的终端性能动态测试系统，其特征在于，所述系统还包含：转台、第一支架、第二支架；
所述转台，其上放置有所述基站，用于带动所述基站旋转，模拟预设的第二目标簇方向；
所述第一支架上均匀放置有用于第一终端性能测试的基站侧探头；
所述第二支架上均匀放置有用于第二终端性能测试的基站侧探头；
所述基站侧探头，用于传输基站发送的第二终端性能测试的第四下行信号；
所述程控衰减矩阵，还用于根据预设的第二目标簇方向及其角度扩散和基站旋转方向改变第二支架上各基站侧探头的探头权重，接收所述基站侧探头发送的第四下行信号，输出第五下行信号；
所述信道模拟器，用于模拟信道环境，接收所述第五下行信号，输出第六下行信号至所述终端侧探头。
6.如权利要求1所述的终端性能动态测试系统，其特征在于，所述系统还包含：第一变频功放模块和第二变频功放模块；
所述第一变频功放模块，用于对所述程控衰减矩阵和信道模拟器之间传输的信号进行上/下变频和功放；
所述第二变频功放模块，用于对所述信道模拟器和第一终端传输的信号进行上/下变频和功放。
7.如权利要求1所述的终端性能动态测试系统，其特征在于，所述基站侧探头为双极化探头。
8.如权利要求2所述的终端性能动态测试系统，其特征在于，所述第一判决条件为：
所述第二判决条件为：
其中，Ω为第一观测空间角度，t为信道采样时刻，Ω′为第二观测空间角度，
为第一目标信道观测空间角功率谱，
为当前使用的探头组合
模拟的观测空间角度功率谱，由当前使用的探头组合的探头权重计算得到，
为将要使用的探头组合
模拟的观测空间角度功率谱，由将要使用的探头组合的探头权重计算得到，σ为判决阈值。
9.一种终端性能动态测试方法，使用权利要求1～8任一项所述系统，其特征在于，包含以下步骤：
根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展调整各基站侧探头的探头权重，以模拟波束切换。
10.如权利要求9所述的终端性能动态测试方法，其特征在于，所述根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展调整各基站侧探头的探头权重的步骤，进一步包含：
根据预设的第一目标簇方向及其角度扩展确定各基站侧探头的探头权重的初始值；
在所述第一目标簇方向移动过程中，对目标信道观测空间角度功率谱、当前基站侧探头模拟的角度功率谱和将要使用的基站侧探头模拟的角度功率谱进行判决，若同时满足第一和第二判决条件，则调整基站侧探头的探头权重的同时改变程控衰减矩阵开关状态。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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