CN1826740A - 仿真操作环境测试条件下测试移动终端的装置及相关方法 - Google Patents

Abstract

用于测试移动终端操作的测试装置以及相关联的方法。进行测试，例如确定移动终端对于E911第二阶段定位要求的顺应性。网络和无线信道仿真器对于在实际的操作环境中产生和传送到移动终端的信号进行仿真。监视由移动终端进行的定位测量，并且从中进行移动终端操作的确定。

Description

仿真操作环境测试条件下 测试移动终端的装置及相关方法

技术领域

本发明一般地涉及用于在测试条件下测试移动终端的操作的方式，这些测试条件模拟了移动终端可在其中进行操作的操作环境。特别地，本发明涉及这样的装置及相关联的方法，对移动终端进行测试以确定其操作性能，比如确定移动终端的性能，以准确地进行高级正向链路三边测量(AFLT)测量法。

将仿真信号应用于移动终端，以及对于在移动终端处进行的测量的代表性的响应进行检测。该仿真信号仿真例如蜂窝网络，该蜂窝网络产生在有具体特性的无线信道上进行广播的导频信号。对于网络和无线信道的改进仿真提供了移动终端的更为准确的测试。

背景技术

在不限制本发明范围的情况下，结合仿真器测试系统来描述本发明的背景，这些测试系统用来对通信信道上的信号响应进行建模。

高级正向链路三边测量(AFLT)测量法是基于手持设备的地理定位技术，其已经由电信工业协会的IS-801中的TR-45.5标准化用于进行CDMA终端的紧急定位。为了对基于AFLT的定位提供适当的测量，移动设备必须测量CDMA导频信号之间的时间差，其中术语CDMA导频信号具体地是指服务小区导频信号和邻近小区导频信号。最少需要来自两个这样邻近小区的观察，连同服务基站的坐标一起，确定移动设备的位置(尽管在实践中，可捕获更多导频信号，以便减少最终的定位误差)。在AFLT实施中，终端使用了IS-801标准化的消息，以通过CDMA网络将测量数据传送到PDE(位置确定单元)。最后在PDE处，测量的时间(相位)差可转换为范围差，这些范围差可用来公式化非线性方程的同时系统。在没有任何测量或系统误差时，这些方程的交集明确地限定了手持设备的位置。

FCC已经为E-911呼叫定义了准确度要求集，它们在业内共同地称为E-911第二阶段命令。该命令规定了基于手持设备的技术方案应当将E-911呼叫者定位在50米之内(对于67％的呼叫)和定位在150米之内(对于95％的呼叫)。新的具有ALI(自动定位识别)能力的手持设备必须在2003年10月之前满足FCC的E911第二阶段的定位准确度要求。

FCC OET公告第71号定义了用于论证对于经验测试的顺应性的统计方法。如果n表示测量的数量，则第r和第s个测量分别表示为x_r和y_s。x和y分别是与概率p1和p2相关联的百分点，则x小于x_r同时y小于y_s的概率通过公式来给定：

$\mathrm{confidence}(x\≤x_r,y{\≤y}_s;n,r,s,p_1,p_2)=\underset{i=1}{\overset{r-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{s-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}n\\ i\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}n-i\\ n-j\end{array}\right)p_1^i{(p_2-p_1)}^{j-i}{(1-p_2)}^{n-j}$

其中：p1＝0.67，p2＝0.95。该公式用来检验顺应性。

该命令对于运营商以及销售商具有巨大的影响，因此相当重要的是建立可再现和无差别的测试方案、测试方法及过程，以便验证移动电话满足这些以及其它可能的准确度要求。与对于移动电话顺应性和验证测试的情况一样，运营商/销售商也需要在其中能够进行定位系统校准和验证的标准化测试环境。因此，能够在广泛现场测试的场所中使用的标准化实验室测试系统可用作对于在不同(仿真)的环境中验证不同品牌电话的定位准确度的基础，并且此类型的系统在当前是迫切需要的。此外，实验室测试还可减少现场试验的数量和成本。

在大规模采用AFLT之前，手持设备制造商和基础设施销售商要求标准化的、完全定义的和可重复的方法，用于在实时的可重新配置的测试系统中测试集成系统的性能。这种测试的中间阶段实际上可能完全规避了现场测试的，而是只需要在实施之前进行少量的现场测试点。至少两个主要测试设备销售商已经开发了能够用于测试A-FLT定位技术的E911第二阶段顺应性验证系统。当前的方法是使用具有可编程损伤的目前技术CDMA网络仿真硬件，以便对于使系统性能降级的一些现实世界的蜂窝网络现象进行建模。它们还纯粹地使用了基于信道模型的随机无线信道建模，这些信道模型是直接从文献中或者从标准化组织为移动设备的顺应性测试而公布的出版物中获得的。尽管这些模型可能抓住了用于不同多径环境(比如城市、乡村和郊区)的无线电信道的一些重要方面，但是它们不能够紧密地对于在特定位置中遇到的信道冲激响应进行建模。于是，尽管乡村信道模型可能对于落入该分类中的区域给出了平均信道属性的一些指示，但是可能会发现真正的无线信道从特定乡村区域中的随机信道模型的实际偏差可能实际上是显著的。因此，很明显，已经设计出的E911第二阶段顺应性和验证系统并不是定制用来预测用于具体地理区域的位置准确度。

下一代的硬件在环(hardware-in-the-loop)测试装置和系统应当提供一种用于以切实可行的大量细节来仿真某些市场专有条件的机制，这些条件将使得一个网络/环境/场所中的性能相对于另一个中的有所区别。随着系统朝着使用更小的小区尺寸发展并且逐渐需要部署更为智能的网络，则伴随有这样的需要：为地貌/地形/人造特性对于接收的无线信号特性的影响提供更为真实的模型。这要求使用更为复杂的信道预测技术，这些技术能够提供市场细分的信道数据，该数据更好地代表了原本在广泛的现场测试期间实际获得的信道测量。

正如可能已看到的，用于为所选的地形区域模型来确定位置坐标的改进仿真系统相对于现有系统可以提供显著优点。

因此，所需要的是一种用来在E-911第二阶段准确度要求中测试移动终端顺应性的改进方式。

正是依据了与移动终端操作的测试有关的此背景信息，形成了本发明的显著改善。

发明内容

因此，本发明有利地提供了这样的设备及关联方法，通过该设备及方法来测试移动终端在测试条件下的操作，这些测试条件模仿移动终端可在其中进行操作的操作环境。

经过本发明实施例的操作，提供了用来测试移动终端以确定其操作能力的方式，例如确定移动终端准确地进行高级正向链路三边测量的能力。

该测试设备包括仿真器，该仿真器对移动终端可在其中进行定位的实际操作环境进行仿真。该仿真器产生了在移动终端经被测试即形成被测终端时应用到移动终端的仿真信号。响应于仿真信号，移动终端进行测量，比如AFLT测量，并且形成表示这些测量的响应。该测试装置检测这些响应，并且从其中确定移动终端的操作符合性。

仿真信号仿真了例如蜂窝网络，该网络产生在具体特性的无线信道上广播的导频信号。网络和无线信道的改进仿真提供了移动终端的更为准确的测试。

在本发明的一个方面中，提供了改进的仿真系统，用于确定移动设备在所选地理区域内的位置坐标。

在本发明的另一方面中，提供了AFLT地理定位硬件在环测试系统，用于校验CDMA移动设备和网络的E-911第二阶段顺应性。设计该系统以便满足由FCC为测试这些系统而阐述的标准。与其它商业实验室测试系统不同，该测试系统能够通过使用区域特定的半确定性的信道建模来测试具体地理区域中现实世界的性能。该发明使用了射线跟踪工具，该工具操作建模了具体地理区域的3D建筑物数据库信息，以便提供长期信道特性的稳健预测。短期信道特性(比如短期衰落)是利用众所周知的随机信道模型(CoDiT)来建模的。将信道模型模块集成到标准的硬件在环测试环境中(下面更为具体地描述)，作为支持CDMA移动装置和网络在现实测试环境中的实时测试的媒介。结果是这样的测试系统，其满足了FCC对于这种预测方法的要求，并且产生对于公共安全人员以及负责无线系统性能的其它人士而言有意义的输出。这类方法对于实际的现场测试在预测准确度上仅居其次席，它是用于此应用的独有的系统设计方法。而且，尚无其它商业销售商已经设计出能够在具体的地理位置中对于E911第二阶段顺应性(对于FCC批准的紧急定位技术的任一种)来进行测试的系统。

因此，在这些及其它方面中，提供了用于测试被测终端的设备及关联方法。该测试依照于仿真操作环境的控制环境。操作环境仿真器产生用于应用到被测终端的仿真信号。仿真信号仿真在操作环境中产生和传送的信号。操作环境的仿真利用了建模的无线信道。建模的无线信道是利用由至少第一非漫射分量和至少一个漫射分量的组合形成的信道冲激响应估计来建模的。分析器适于接收由被测终端响应于由操作环境仿真器产生的仿真信号应用到被测终端而产生的响应的指示。

本发明的更完整理解及其范围可从如下简述的附图、本发明当前优选实施例的如下具体描述、以及所附权利要求中获得。

附图说明

图1示出了城市传播环境的表示，在该环境中无线信道是可定义的，并且该环境的模型可由本发明实施例的无线信道仿真器形成。

图2示出了由于多径传输造成的短期衰落的表示，其建模可由本发明实施例的无线信道仿真器形成。

图3示出了本发明实施例的无线信道仿真器的功能框图。

图4示出了抽头延迟线路模型的功能框图，该模型形成了图3中所示的无线信道仿真器的一部分。

图5示出了依照本发明实施例操作而形成的、由射线跟踪建模形成的示例性功率延迟配置。

图6示出了表示本发明实施例操作的方法流程图。

图7示出了本发明实施例的测试装置的功能框图，其中对于被测终端进行定位以确定其E911第二阶段顺应性。

图8示出了作为依照本发明实施例操作的射线跟踪预测的结果而产生的多径屏蔽的图形表示。

图9示出了参数查找表的表示，其形成了图7中所示测试装置的一部分。

图10示出了消息序列图，其代表了在本发明实施例的操作期间产生的信令。

具体实施方式

尽管在下文中具体地呈现了本发明的特定实施例的使用和实现，但是应该理解，本发明提供了可在广泛多样的上下文中实施的许多发明理念。这里讨论的具体实施例仅仅是用于实现和使用本发明的具体方式的说明，而并不意在限制本发明的范围。

一种用于产生特定地点信道模型的方法是通过使用射线跟踪，通过该方法能够在RF能量经过建筑物模型传播时以及在它与真实环境中存在的障碍物的模型相互作用时仿真RF能量的行为。最终结果是路径损耗、长期衰落、传播延迟以及NLOS(非视线)情况效应的特定地点预测。

对于室外信道建模，通常的射线跟踪仿真器将使用用于特定位置的3D建筑物数据库数据，以便预测无线信道的某些特性，比如小区规划的信号强度。尽管射线跟踪产生了比使用经验性地基于随机模型的“现货”时更为真实的无线信道模型，但是重要的是注意到仅将有限的细节水平引入到仿真环境中。因此，建筑物墙壁可能建模为没有窗户的面板，通常充当散射体的灯柱可能未包含在建筑物数据库信息中，并且可能无法对植物精确地建模。将这些和其它细节从无线环境中省略意味着射线跟踪的信道建模将主要捕获视线传播现象、镜面反射和拐角衍射，因为用以对无线信号的散射效应完整地进行建模所要求的细节水平和仿真时间将是禁止性的。涉及仿真时间和预测信号误差的详细的射线跟踪敏感性分析也列入其中。

由于射线跟踪一般不计算漫射射线，所以提出用于信道预测的新方法，由此使用射线跟踪以便预测多径冲激响应的镜面分量，并且然后使用基于CoDiT(码分试验台)的随机模型以便创建漫射射线的随机相位和到达角度。这些漫射射线将有助于信道模型中的短期衰落和多普勒移位。该方法用于将射线跟踪的信道模型提升到在每个具体区域中进行的能量传播的甚至更为真实的表示。在随后的说明中，提供了可用来建立地理位置信道模型的方式，其组合了射线跟踪和来自CoDiT的随机模型。

地理位置信道建模算法：

提供了以射线跟踪和随机建模的组合使用为基础的信道预测工具。目的是设计一种特定地点的无线信道仿真器，该仿真器能够根据位置来紧密表示移动终端所经历的传播信道。为了实现此标准，仿真器设计必须仔细考虑数个重要的传播因素，比如路径损耗、长期衰落、NLOS情况、短期多径衰落和多普勒移位。

图1提供了与有助于长期衰落和短期衰落的区域以及射线跟踪如何计算镜面反射有关的一般概念。图1示出了城市区域，其中设置了通信台12和14的通信台集。通信台12形成发送台，并且通信台14形成接收台。发送台12在此代表蜂窝通信系统的基站，并且通信台14代表蜂窝通信台的移动台。

该城市区域包括多个建筑物结构16。这些建筑物结构改变了形成基站和移动台的发送台与接收台之间的信号通信。地面18所代表的地面区域、区域22所代表的半透射特性区域、区域24所指示的造成散射的对象、衍射器26所指示的造成衍射的物体、以及反射器28所指示的造成反射的物体也形成了城市环境的一部分。这些单元也影响通信台12与通信台14之间的信号传输。在图1所示的示例性环境中，位于线32左侧的区域部分(如图所示)定义了长期衰落区。同时，线32右侧的区域(如图所示)定义了短期衰落区。

图2在此示出了大体处于40处的另一示例性区域，其中也设置了发送台和接收台12和14。这里，物体42影响通信台之间的信号通信。漫射器44也形成区域40的一部分，并且造成了经它而过的信号的漫射。

图3示出了本发明实施例的大体处于50处的无线信道仿真器。该仿真器在示例性实施中是依照E-911第二阶段测试环境过程来使用的。硬件在环-E-911第二阶段测试环境既可以是传导环境也可以是辐射环境。这里描述了关于辐射环境的示例性操作。关于传导环境的操作是类似的。

该仿真器包括正交降频器52、模拟到数字(A/D)转换器54、数字基带处理单元56、数字到模拟(D/A)转换器58和正交升频器62。

来自线路64上发射天线的RF输入首先通过降频转换器52降频至IF(中频)，然后系统对进入信号进行采样，以通过转换器54进行模拟到数字(A/D)转换。其结果是产生I信道(同相分量)和Q信道(正交分量)。数字基带处理单元56用来设计和建模地理位置无线信道。一旦进入的IF被采样并且与指定的I和Q信道冲激响应混频，转换器58的数字到模拟(D/A)转换则将IF样本返回到IF模拟信号。最后，IF模拟信号通过升频转换器来升频转换至RF信号输出。当移动电话接收到来自地理位置信道仿真器的该RF信号输出时，从仿真器产生的该RF信号将合理地表示为现场测试期间可能接收到的RF信号。

如图4中所示的抽头延迟线路可用来实施数字基带处理块。该抽头延迟线路包括多个延迟单元72，从其获得的它们的抽头通过混频器74来与值76进行混频。同时，一旦混频，倍增的值通过求和器78来求和，用于随后应用到D/A转换器58(图3中示出)。多径配置的第i个路径延迟仓(delay bin)表示为τ_i。对到达同一仓内的多个射线进行矢量求和(因为它们是利用复数分量来表达的)且表示为E_i(t)，其中i＝1，2，…，N(例如N＝10)。

从射线跟踪仿真中产生的在82处大体示出的接收功率延迟配置的典型示例如图5中所示。为了减少计算时间，一般必须选择射线多次反射(bounce)(即，衍射和反射)的最大允许数量，以去除射线跟踪树节点复杂度。不再进一步考虑多次反射多于最大允许数量的任何射线，这是因为其接收功率电平将低于预先指定的阈值。在示例性实施中，在两次反射和三次衍射之后切断射线路径。

基于该复杂的FIR滤波器实施的信道冲激响应将是

$h(t,\mathrm{\τ})=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{E}_i\left(t\right)\·\mathrm{\δ}(\mathrm{\τ}-{\mathrm{\τ}}_i)---\left(1\right)$

以及

$E_i\left(t\right)=\underset{p=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{i,p}\left(t\right)---\left(2\right)$

其中L是落入任一个延迟仓中的射线跟踪射线的数量。E_i，p(t)是时间t处的复数场，其是从射线跟踪仿真中获得的任一射线及其相关联的漫射射线的组合，如图2中所示。包括路径损耗、长期衰落、NLOS情况、短期衰落和多普勒移位效应的该复数场如下来给定：

$E_{i,p}\left(t\right)=A_{i,p,0}\exp \left[j({\mathrm{\φ}}_{i,p,0}+\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{vt}\cos {\mathrm{\α}}_{i,p,0})\right]+\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{i,p,k}\exp \left[j({\mathrm{\φ}}_{i,p,k}+\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\mathrm{vt}\cos {\mathrm{\α}}_{i,p,k})\right]---\left(3\right)$

其中υ是移动体速度，λ是无线载波频率的波长。M是漫射射线的数量(例如M＝10～100)。A_i，p，0是射线跟踪产生的射线的幅度，比如到接收器的LOS传输射线、光谱反射射线、主衍射射线和主散射射线。A_i，p，k是在射线跟踪产生的射线周围的每个漫射射线的幅度。φ_i，p，0是射线跟踪产生的射线分量的初始相位，并且φ_i，p，k是漫射射线的初始相位。α_i，p,0是以弧度为单位的射线跟踪产生的射线相对于移动路线的入射角，以及α_i，p，k是以弧度为单位的漫射射线的入射角。

等式3的第一项代表从射线跟踪仿真中计算的每个射线的幅度。由于射线跟踪计算为每个确定的射线考虑了LOS和NLOS路径损耗、长期衰落、到达角度和初始相位，所以将这些考虑为确定性的参数集。然而，因为由于计算复杂度和漫射传播不定性，漫射射线不是通过射线跟踪仿真来计算的，所以使用了CoDiT统计信道模型概念，其能够对在信号到达接收器之前由空间散射体或漫射波造成的短期衰落特性进行建模。图2中示出的这些漫射波通过等式3的第二项来建模。假定来自每个射线跟踪射线及其关联漫射射线的总接收信号幅度是如下定义的随机变量：

r_i，p＝A_i，p，k       k＝0，1，…，M         (4)

Nakagami的m分布用来描述信号包络，其通过下式来给定：

$f_{R_{i,p}}\left(r_{i,p}\right)=\frac{2}{\mathrm{\Γ}\left(m_{i,p}\right)}{\left(\frac{m_{i,p}}{{\mathrm{\Ω}}_{i,p}}\right)}^m{\left(r_{i,p}\right)}^{2m-1}\exp (-\frac{m_{i,p}}{{\mathrm{\Ω}}_{i,p}}{r_{i,p}}^2)---\left(5\right)$

其中R_i，p是随机变量集

Ω_i，p＝E{R_i，p}                            (6)

$m_{i,p}=\frac{{{\mathrm{\Ω}}_{i,p}}^2}{E\left\{{({R_{i,p}}^2-\mathrm{\Ω})}^2\right\}}$ $m_{i,p}\≥\frac{1}{2}---\left(7\right)$

Nakagami的m分布一般合理地表示任何射线跟踪产生的射线及其关联漫射射线的分布。随着m_i，p增大，衰落将不那么严重并且进一步为Rician化分布。作为特殊情况，Nakagami的m分布变成具有m_i，p＝1的Rayleigh，并且是相对于m_i，p＞＞1的Ricean分布的接近近似。

由于Nakagami的m分布取决于m_i，p和Ω_i，p的值，所以重要的是注意到Ω_i，p的平均能量值可从得自于射线跟踪仿真的结果中获得。然而，使用了基于CoDiT模型的m_i，p的值，这是因为射线跟踪仿真器不对它进行建模。一般来说，m_i，p的值与墙表粗糙度和建筑物结构不规则度有关。例如，对于短期传播条件可选择m_i，p＝15，或者使用该值作为(截尾)高斯随机变量的平均值，以随机地选择m_i，p。如果在BS与MS之间获得LOS情况，则可选择m_i，p＝30。于是，A_i，p，k的值(其中k＝0，1，…，M)可利用如下三个约束来计算。

E{A_i，p，k}＝0                                    (8)

$E\left\{{A_{i,p,k}}^2\right\}=\frac{{\mathrm{\Ω}}_{i,p}}{M}(1-\sqrt{1-{m_{i,p}}^{-1}})---\left(9\right)$

$A_{i,p,0}=\sqrt{{\mathrm{\Ω}}_{i,p}\sqrt{1-{m_{i,p}}^{-1}}}---\left(10\right)$

等式3中的第二项可通过从[π，-π]上的均匀分布中选择φ_ipk来求解，从而使得这三个部分波的叠加对应于漫射干扰。入射角α_i，p，k取自具有平均值α_i，p，0和标准偏差s＝0.15弧度(＝8.59°)的截尾高斯分布。等式3的第一项中的入射角α_i，p，0、初始相位φ_i，p，0和幅度A_i，p，0是从射线跟踪仿真中精确地确定的。

在一个时间仓内的E_i，p(t)(例如，码片时长对于ALFT约为0.8μs)的仿真结果将一起进行矢量求和(即复数分量求和)，以产生复数幅度E_i(t)，其通过射线跟踪仿真器来预处理，并且将射线跟踪仿真结果作为单个条目保存于查找表中。

图6示出了在92处大体示出的流程图，其产生了预处理的信道冲激响应E_i(t)。操作在射线跟踪仿真开始处始于方框94。建筑物数据库加载有墙壁参数以及基站和移动台坐标，如方框96处所示。然后，如方框98处所示，计算从每个基站到移动台的所有可能的射线。通过幅度、相位和传播延迟来表示这些射线。

然后，如方框102所示，CoDiT建模用来计算在操作98中所计算的每个射线跟踪仿真射线周围的十至一百个漫射射线。以及，所有漫射射线一起进行矢量求和，并且与一个射线跟踪射线一起形成一个显著射线。计算结果是E_ip。

然后，在方框104处，所有显著射线当在单个码片时长内时(如图5中所示)一起进行矢量求和。该计算结果定义了E_i。随后，如方框108所示，将所得值存储到信道冲激信道查找表的条目。

随后，就是否进行另一个射线跟踪运行作出决定，如决定框112所示。如果进行，则采用T分支返回到方框94。否则，采用分支去往N方框114。

然后，该查找表将该存储于计算机DRAM中用于传播信道的实时仿真。该查找表的每个条目代表了用于指定的MS(移动台)和BS(基站)坐标对以及用于从环境中建模的特定建筑物位置和结构的一个传播信道。当运行如图1中所示的该地理位置传播通道仿真器时，查找表的该预处理条目将实时地馈送到图4中所示的抽头延迟线路模型中。

以如上所述方式形成的信道模型被运用于目前技术的硬件在环测试系统中，该测试系统用于测试CDAM网络中具有AFLT性能的移动设备的E911第二阶段顺应性。该方法的新颖性在于包含了提供更为真实的信道预测的特定区域信道仿真模块。信道预测是半确定性的。信道的确定性分量是射线跟踪过程的结果，该过程在3D建筑物和电磁参数数据库上进行操作，以便为研究区域中的每个发射器/接收器位置对预测镜面和漫射多径到达。包括基站位置的实际网络几何结构被用来提供无线信道的更为真实的估计。射线跟踪最佳地适于预测信道的长期属性如何随着接收器位置在发射器-接收器距离的显著部分上进行变化而改变。然而，射线跟踪可能未完全地捕获局部散射体或者移动体在局部区域中的运动对于收到的信息的影响，这是因为该类型的预测比在多数情况中可行的预测要求更为具体的建模。为了对信道的短期效应进行建模(比如Rayleigh衰落)，使用了基于测量的统计模型CoDiT，其提供了用于针对信号的(短期)衰落特性的散射效应进行建模。CoDiT模型使用了Nakagami-m分布，以便对短期衰落进行建模的容易的方法。“m”参数控制着接收器处经历的衰落电平。Nakagami-1产生Rayleigh衰落，以及Nakagami-m(m＞＞1)产生了类似Ricean的衰落。

利用射线跟踪作为用于信道预测的主要媒介的优点在于所观察的输出的内在空间相关性。无线信道的空间方面的特性在于在分离一段距离d的两个位置处接收的信号的相似性。这可以在到达时间、到达角度和根据接收器位置构成了多径冲激响应的单独路径的功率之间的相似性中形式上地观察到。空间相关性的关系在无法对区域的几何形状进行建模的信道模型中是无法捕获的。然而，射线跟踪能够使用特定区域建筑物数据库信息，以便给出无线信道的空间方面的一些指示。

通过在射线跟踪之后将随机的短期衰落引入到信道模型中，将完全确定性的射线跟踪预测提升到现场测试工程师在现实世界中所遭遇的甚至更为真实的表示。短期衰落的添加给出了对无线信号时间特性的甚至更多的了解。这之所以成立是因为如果接收器保持在一个位置上，则射线跟踪工具将预测该信道将不会改变。然而，经验表明如果在移动设备周围有运动(甚至在它静止时)，则作为时间的函数在无线信道中总有一些程度的波动。短期衰落也是由局部散射体的存在而产生的。由于假定能够对所有散射体以及它们在移动体的局部区域中的运动完全地进行建模是不切实际的，所以能够使用这些随机的短期衰落模型以便针对无线信号的散射效应影响进行建模。

由于完全的3D射线跟踪往往是缓慢的过程，所以优化的方法是预先计算信道模型，然后由于它们在测试系统内的实时产生则将它们作为查找表存储于计算机RAM中。

在如下的说明中，商业E911第二阶段顺应性测试系统除了通常的网络仿真模块之外，还包括特定区域的信道冲激响应模块，该模块实时地将半确定性的无线信道预测提供给测试系统。该方法的关键特性在于设计数量不限的真实测试范例的固有能力，每个范例可专门地加工用来研究特定的研究市场的AFLT系统性能或者可用来研究对于标准化测试范例集的性能。

接着转至图7，在136处大体示出的测试装置进行操作以测试移动终端的操作，其在此为移动终端140。功能性地表示出了测试装置的单元，其可在任何所需的方式下实现，比如通过可由处理电路执行的算法来实现。在一个示例性实现中，测试装置的单元在相当大的部分上与用于对接到移动终端的适当接口单元一起在计算机工作站等形成。而且，在示例性实现中，测试装置用来依照于E911第二阶段要求测试移动终端的顺应性。尽管如下描述将相对于用于针对E911第二阶段顺应性而测试被测终端操作的其示例性实现来说明测试装置的操作，但是该测试装置可类似地用于测试移动终端的其它操作。

装置136包括测试系统控制器142，其一般进行操作以控制测试装置的操作。该控制器包括分析器144，其进行操作以检测和记录由被测终端140在其测试期间产生的响应。射线跟踪仿真器和存储器单元146可以以上述方式用于进行射线跟踪以及其它操作，以便形成信道估计，并且在存储器单元中存储代表计算结果的值。

该测试装置还包括操作环境仿真器148，其在这里由CDMA网络仿真器152和无线信道仿真器154形成。网络仿真器仿真多个基站，比如在图中由网络仿真器的多个方框表示的多个基站。并且，仿真的导频信号由网络仿真器单元形成。无线信道仿真器154仿真无线信道，在实际操作环境中，仿真的导频信号在这些信道上广播到移动终端。无线信道仿真器利用射线跟踪仿真器的计算，其中进行的计算的值存储于存储单元146处。

而且，该测试装置还包括位置确定实体(PDE)仿真器158。在为了测试而设置被测终端140时，设置仿真器158以接收由该终端产生的响应，这里是AFLT测量。位置确定实体仿真器耦接到控制器142，这里通过线路162连接。在线路162上产生位置估计以及控制信令，例如启动和确认信令。

测试系统控制器142是可互连至任何标准局域网LAN的标准个人计算机。此外，正常的PC附件可用于测试系统控制器。该测试系统控制器选择测试场景并控制集成到测试环境中的设备。该设备还监控来自其它设备的反馈，并且接收测试性能结果。该测试系统控制器还为操作者提供了用于验证系统的用户界面。所有测量、分析、维护和校准操作是由该单元控制和自动执行的。该测试系统控制器还按照前面阐述的等式(1)来计算定位误差统计。

测试系统软件描述了在测试系统内用来执行测试场景、记录事件或者另外进行驱动实验室测试系统所必需的动作的任何且所有软件。

CDMA网络仿真器148包括能够产生3GPP顺应性正向链路信号的多个仿真无线信道，包括导频信道。这些信号是在蜂窝(850MHz)和PCS(1900MHz)频带中产生的。该测试系统仅需要为移动体在其虚拟网络位置处可见的那些基站发射器来产生CDMA信道。必须提供CDMA网络仿真器，以接收在上行链路上从被测终端发送到PDE(位置确定实体)的信号。

无线信道仿真器154对于在下行链路方向上由CDMA基站仿真器产生的信号应用无线路径条件(即多径和衰落)。该无线信道是通过利用RAM中存储的多径信道查找表在实验室环境中实时产生的。对信道信息进行预先计算来作为半确定性射线跟踪工具的输出，并且将这些结果存储于查找表中，该查找表根据网络内的位置来关联无线信道的有关方面。

射线跟踪工具146对于如下内容进行操作：3D建筑物数据库信息(具有伴随的电磁参数数据库信息，比如介电常数以及影响无线电波与环境的相互作用的其它参数)；陆地使用/陆地覆盖信息；地形和数字晋升模型；以及其它用户提供的特定区域的输入，以便产生无线信道的真实特性描述。

射线跟踪仿真器应当包括如下计算：地面反射、背墙(back-wall)反射、反射表面粗糙度；Fresel区衍射、衍射均匀理论(UTD)和屋顶衍射；以及到达接收器的多径射线的矢量求和(非标量求和)。

由于射线跟踪一般不计算漫射的射线，所以提出了用于信道预测的新方法，这里使用射线跟踪以便预测多径冲激响应的镜面分量，使用基于CoDiT(码分试验台)的随机模型以便创建漫射射线的随机到达相位和到达角度。这些漫射的射线将有助于信道模型中的短期衰落和多普勒移位。该方法将会用于把射线跟踪的信道模型提升到对于每个具体区域中的能量传播的甚至更为真实的表示。

一旦已经为具体的地理区域预测了信道的长期和短期特性，就可使用该信息以便预先计算将加载到测试系统控制器中的查找表集146。

为了给每个发射器位置分配多径屏蔽，首先将时间延迟轴离散化成仓集(第一个仓对应于LOS到达)。通过观察是否有占据第一个仓的射线，能够为每个接收器位置确定多径屏蔽类别，即特定的接收器位置是否应当分类为仅有LOS、LOS+回波、仅有回波或者受到阻碍(在后一情况中，基站是不可见的)。

图8示出了在164处大体示出的多径屏蔽的表示。多径屏蔽在这里指示四个区域：第一区域166、第二区域168、第三区域172和第四区域174。最内部的区域166表示视线(LOS)区域。区域168表示包括视线回波的区域；区域172表示仅由回波区形成的区域；以及区域174表示受阻碍的区域。该分类系统驱动了信道查找表的产生。

样本多径屏蔽查找表182在图9中示出。对于每个BS-Rx对184-186，分配了多径类别188。对于每个接收器位置，该测试系统还要求信道参数的矢量，如图9中所示。参数集A_ij、B_ij、C_ij、D_ij是与第i-j个BS接收器对相关联的信道参数矢量。功率延迟配置中占据的延迟仓的数量对于每个BS接收器位置确定了参数矢量集的长度(见图5)。所需信道参数分别通过时间延迟、Nakagami-m衰落参数(利用CoDiT模型导出)、到达角度以及与每个多径仓相关联的功率来给出。这些表是预先计算的，并且上传到测试系统，用于在测试阶段期间实时产生信道冲激响应。

图7中示出的被测终端单元140是表示制造商生产样本的CDMA蜂窝手机或PCS移动电话。从CDMA网络仿真器，被测终端应该接收定位命令并且以顺应标准的格式的结果来进行响应。被测终端将在定位过程期间利用所测量的CDMA导频信号。此外，被测终端应该响应来自测试系统控制器的配置命令，比如经由外部串行或附属连接器。

也在图7中示出的PDE仿真器158是这样的模块，其以标准顺应性方式将网络辅助数据提供给被测终端。它还使用由被测终端(经由IS-801)发送的导频信号测量以及基站的坐标，以便计算位置。要求PDE框是PDE销售商生产的代表性样本。

该系统维持了在不同测试场景的检查期间可能出现的任何问题以及每个部件的操作状态的记录。记录设备在每个测试场景的终止时将报告发送到测试系统控制器。

图10示出了在194处大体示出的消息序列图，其表示在本发明实施例的操作期间产生的信令。该信令表示在图7中示出的测试装置的各种实体之间形成的信令。

一旦已经定义了测试范例，将预先处理的信道冲激响应查找表加载到测试环境中。测试系统单元之间的通信开始于由段196、198、202、204、206、208、212和214指示的初始化和确认过程。一旦所有单元148、154和140已经向测试系统控制器发送了肯定性确认，则测试过程开始。将测试信息提供给PDE和信道仿真器，如段216和218所示。记录设备保持在测试的持续期间中出现的事件的活动记录。当PDE通过仿真网络将辅助数据发送到被测终端时，激活定位过程，如段222和224所示。一旦收悉，被测终端开始捕获来自其服务站点和指定数量的邻近站点的导频信号。该信息经过仿真网络发送回到PDE，如段232所示，这里进行了位置计算。如果要进行另一测试，则重复处理步骤218-232。一旦已经完成整组测试范例，则PDE在步骤234将定位误差统计发送到测试系统控制器。最后，测试系统控制器命令记录设备停止其记录过程，如段236所示。测试系统的最后结果是对于所研究的具体测试范例的水平定位准确度预测。

先前的描述是用于实施本发明的优选示例，本发明的范围应当不必限制于该描述。本发明的范围是由所附权利要求限定的。

Claims (20)

1.一种用于依照仿真操作环境的控制环境测试被测终端的测试装置，所述装置包括：

操作环境仿真器，用于产生仿真信号以应用到该被测终端，该仿真信号对于在该操作环境中产生和传送的信号进行仿真，该操作环境的仿真利用了建模的无线信道，该建模的无线信道是利用由至少第一非漫射分量和至少一个漫射分量的组合形成的信道冲激响应估计来建模的；以及

检测器，适于接收由该被测终端响应于向该被侧终端应用所述操作环境仿真器产生的仿真信号而产生的响应的指示。

2.如权利要求1所述的装置，其中该被测终端可选择性地进行操作以计算定位指示，其中由该终端产生的并且所述检测器耦接以接收的响应包括由该被测终端进行的该定位指示的计算。

3.如权利要求2所述的装置，其中由所述操作环境仿真器产生的该仿真信号包括允许该被测终端计算该定位指示的位置确定信号。

4.如权利要求1所述的装置，还包括用于存储表示该信道冲激响应的值的存储单元，该存储于所述存储单元处的值可依据该仿真信号的产生由所述操作环境仿真器进行存取。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述操作环境仿真器包括网络仿真器，所述网络仿真器用于对该被侧终端可在其中操作以进行通信的操作网络的各方面进行仿真。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述网络仿真器仿真的该操作网络包括多个基站，每个基站产生导频信号，以及其中所述网络仿真器仿真由该多个基站产生的导频信号。

7.如权利要求6所述的装置，其中该多个基站包括可在码分多址蜂窝通信系统中操作的基站，导频信号在该多个基站处产生且由所述网络仿真器仿真。

8.如权利要求6所述的装置，其中所述操作环境仿真器还包括用于仿真无线信道的无线信道仿真器，当在该操作环境中操作时，信号在该无线信道上传送到该被测终端，由所述无线信道仿真器仿真的该无线信道形成该建模的无线信道，由所述网络仿真器形成的该导频信号被应用到所述无线信道仿真器。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述操作环境仿真器包括用于仿真无线信道的无线信道仿真器，当在该操作环境中操作时，信号在该无线信道上传送到该被测终端，由所述无线信道仿真器仿真的该无线信道形成该建模的无线信道。

10.如权利要求1所述的装置，还包括位置确定实体仿真器，适于接收由该被测终端产生的响应，所述位置确定实体用于产生所述分析器适于接收的该响应的指示。

11.如权利要求10所述的装置，其中该被测终端进行操作以进行高级正向链路三边测量，并且其中由该被测终端产生的该响应包括该高级正向链路三边测量的值。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述检测器记录所述分析器适于接收的该响应的指示。

13.如权利要求1所述的装置，还包括测试控制器，所述测试控制器用于控制所述操作环境仿真器和所述检测器的操作。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述测试控制器使所述操作环境仿真器产生对第一操作环境进行仿真的和对第二操作环境进行仿真的仿真信号。

15.一种用于依照仿真操作环境的控制环境测试被测终端的方法，所述方法包括如下操作：

产生用于应用到该被测终端的仿真信号，该仿真信号对于在该操作环境中产生和传送的信号进行仿真，该操作环境的仿真利用了建模的无线信道，该建模的无线信道是利用由至少第一非漫射分量和至少第一漫射分量的组合形成的信道冲激响应估计来建模的；

将在所述仿真操作期间产生的该仿真信号应用到该被测终端；以及

检测由该被测终端响应于在所述应用操作期间向该被测终端应用该仿真信号而产生的响应的指示。

16.如权利要求15所述的方法，还包括如下操作：响应于在所述应用到该被测终端的操作期间对该仿真信号的应用，在该被测终端处计算定位指示，在所述检测操作期间检测到的指示表示该定位指示。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述计算操作包括：响应于在所述应用操作期间应用的该仿真信号，计算高级正向链路三边测量。

18.如权利要求15所述的方法，还包括如下操作：在所述产生操作之前，存储表示该信道冲激响应的值，在所述存储操作期间存储的该值可以依据所述产生操作进行存取。

19.如权利要求15所述的方法，其中所述产生该仿真信号的操作包括对于该被测终端可在其中进行操作的操作网络的各方面进行仿真。

20.一种用于确定移动设备位置坐标的仿真系统，包括：

网络仿真器，用于产生多个测试信号，每个测试信号与收发器基站的通信信道相关联，该收发器基站具有具体地理区域内的地理坐标；

信道仿真器，用于利用仿真数据来处理每个测试信号，以及为每个测试信号产生信道响应信号来表示该仿真数据的效果，其中该仿真数据包括干扰参数，该干扰参数表示反射、衍射、路径损耗、漫射和多普勒效应的属性以及这些属性的矢量求和，这些属性是由在该移动设备与该收发器基站之间的可选距离d上的可选障碍物创建的；以及

位置检测仿真器，用于基于所产生的每个信道响应信号以及每个收发器基站的地理坐标来计算位置坐标。

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