TW201511484A

TW201511484A - 用於測試多重資料封包信號收發器之系統及方法

Info

Publication number: TW201511484A
Application number: TW103129502A
Authority: TW
Inventors: Christian Volf Olgaard
Original assignee: Litepoint Corp
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2015-03-16
Also published as: JP2016529842A; WO2015034620A1; CN105519017B; US8879659B1; CN105519017A; KR20160052595A

Abstract

本發明揭示一種使用一N×N多輸入多輸出(MIMO)資料封包信號收發器以測試多個資料封包信號收發器之系統及方法。根據一項例示性實施例，一N×N之MIMO接取點可用來同時測試多個單輸入單輸出(SISO)資料封包信號收發器。選擇性資料封包信號毀損(例如，以資料封包信號衰減的形式)允許個別測試來自資料封包信號收發器之各自每一者的傳輸信號。

Description

用於測試多重資料封包信號收發器之系統及方法

本發明係關於測試資料封包收發器，尤其是有關於同時測試多個資料封包信號收發器。

許多現今的電子裝置使用無線技術作為連接及通訊兩種目的。因為無線裝置傳輸以及接收電磁能量，且因為二或多個無線裝置可能因其信號頻率及功率頻譜密度而干擾彼此的運作，這些裝置及其使用的無線技術必須遵循各種無線技術標準規格。

在決定此類無線裝置時，工程師必須額外小心以確保此類裝置將會符合或優於依據其所包括之基於無線技術所規定標準的每一項規格。再者，當這些裝置未來大量製造時，其會接受測試以確保製造瑕疵不會導致不適當的運作，此測試也包括是否遵循該等已包含的基於無線技術標準的規格。

為了在製造及裝配之後測試這些裝置，目前的無線裝置測試系統採用一子系統用於分析來自各裝置的信號。一般而言，此類子系統包括至少一向量信號產生器(VSG)，用於提供要被傳輸至受測裝置的來源信號，及包括一向量信號分析器(VSA)，用於分析由該受測裝置產生的信號。 VSG對於測試信號之產生及由VSA執行的信號分析通常是可程式化的，以使各自可用於測試各種受測裝置是否遵循各種無線技術標準，所述無線技術標準可有不同頻率範圍、頻寬以及信號調變特性。

在無線通訊裝置之製造過程中，製造測試有關的成本係佔了所需生產成本中相當高的一部分。一般而言，測試成本與進行此測試所需時間之間有直接之關聯性。因此，可縮短測試時間而不犧牲測試準確度或不增加設備成本(例如，因必要測試設備或多部測試器精密度提升而導致成本增加)的創新技術就顯得重要，並可顯著節省成本，尤其是對於製造及測試大量此類裝置而言。

無線射頻(RF)資料封包信號收發器之設計及運作方法之一最新發展為，利用多重天線實現之多輸入及多輸出之使用。換句話說，此等裝置，稱作多輸入多輸出(MIMO)裝置，使用多重天線用於其資料封包信號之無線傳輸及接收。因此，當測試此等裝置時，規定必須使其發揮其MIMO能力以進行測試。例如，這包括：操作該受測裝置(DUT)以使得其所有的傳輸器及接收器皆能運作以經由其各自的天線連接分別地傳輸及接收其各自的資料封包串流。因此，所有的傳輸器及所有的接收器皆可同時受測。

然而，對於單輸入單輸出(SISO)資料封包信號收發器而言，此類裝置需要更精密的專用測試硬體，以達成多個DUT的此種同時性測試；或者，另一個替代方案係，可使用費時的循序測試，以避免因使用精密測試設備所導致的高額成本。

緣此，期望能有一種可用於測試多個SISO裝置且其測試速度可比純粹循序測試更快的技術。

根據本發明，提供一種用於使用一N×N多輸入多輸出(MIMO)資料封包信號收發器以測試多個資料封包信號收發器之系統及方法。根據一例示性實施例，一N×N之MIMO接取點可用來同時測試多個單輸入單輸出(SISO)資料封包信號收發器。選擇性資料封包信號毀損(例如，以資料封包信號衰減的形式)允許個別測試來自資料封包信號收發器之各自每一者的傳輸信號。

根據本發明之一實施例，一具有一N×N多輸入多輸出(MIMO)資料封包信號收發器用於測試複數個資料封包信號收發器之系統包括：複數N個信號路徑，用於與複數個資料封包信號收發器受測裝置(DUT)進行通訊，以傳遞來自該複數個DUT的複數N個傳輸資料封包信號，並且將複數N個接收資料封包信號傳遞至該複數個DUT；一N×N MIMO資料封包信號收發器，用以接收該複數N個傳輸資料封包信號之至少一部分，並且提供該複數N個接收資料封包信號；以及信號控制電路系統，其耦合在該N×N MIMO資料封包信號收發器及該複數N個信號路徑之間，並藉由毀損以該N×N MIMO資料封包信號收發器所接收之該複數N個傳輸資料封包信號之一或多者中每一者之至少一部分，以回應於該複數N個傳輸資料封包信號。

根據本發明之另一實施例，以一N×N多輸入多輸出(MIMO)資料封包信號收發器測試複數個單輸入單輸出(SISO)資料封包信號收發器之方法包括：提供複數N個信號路徑，以用於與複數個資料封包信號收發器受測裝置(DUT)進行通訊，來傳遞來自該複數個DUT的複數N個傳輸資料封包信號，並且將複數N個接收資料封包信號傳遞至該複數個DUT；以一N×N MIMO資料封包信號收發器接收該複數N個傳輸資料封包信號之至少一部分；以該N×N MIMO資料封包信號收發器提供該複數N個接收資料封包信號；以及藉由毀損以該N×N MIMO資料封包信號收發器所接收之該複數N個傳輸資料封包信號之一或多者中每一者的至少一部分，以回應於該複數N個傳輸資料封包信號。

10‧‧‧受測裝置

12‧‧‧多輸入多輸出接取點

13ar、13br、13cr、13dr‧‧‧接收資料封包信號

13at、13bt、13ct、13dt‧‧‧傳輸資料封包信號

13‧‧‧信號路徑

14‧‧‧信號調節電路

14a、14b、14c、14d‧‧‧信號調節電路

15‧‧‧信號路徑

15ar、15br、15cr、15dr‧‧‧信號

15at、15bt、15ct、15dt‧‧‧入射傳輸資料封包信號

16‧‧‧信號分割器

16a、16b、16c、16d‧‧‧信號分割器

17‧‧‧信號路徑

17at、17bt、17ct、17dt‧‧‧傳輸資料封包信號

18‧‧‧功率量測電路

18a、18b、18c、18d‧‧‧功率量測電路

19‧‧‧功率量測信號

19a、19b、19c、19d‧‧‧資料信號

20‧‧‧控制邏輯

22‧‧‧向量信號產生器

23‧‧‧來源信號

25‧‧‧複製資料封包信號

25a、25b、25c、25d‧‧‧複製資料封包信號

27‧‧‧控制信號

30‧‧‧向量信號分析器

32a、32b、32c、32d‧‧‧額外信號分割器

100‧‧‧受測裝置

100a、100b、100c、100d‧‧‧受測裝置

102、104‧‧‧屏蔽包封

圖1描繪本發明之用於測試多個資料封包信號收發器之一測試環境之一例示性實施例。

圖2描繪根據本發明之用於測試多個資料封包信號收發器之一測試環境之另一例示性實施例。

圖3描繪根據本發明之傳輸多個資料封包信號收發器之信號測試之一例示性實施例之信號時序圖。

圖4描繪根據本發明之接收多個資料封包信號收發器之信號測試之另一例示性實施例之信號時序圖。

下列係本發明之例示性實施例於參照附圖的詳細說明。此等說明意欲為說明性的而非限制本發明之範疇。該等實施例係以足夠細節予以說明使得本領域具通常知識者得以實施本發明，且應理解，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下，可以某些改變來實施其他實施例。

在本揭示各處，如無相反於本文的明確指示，可理解所描述之各別電路元件在數目上可為單一的或是複數的。例如，「電路」及「電路系統」一詞可包括單一個或複數個元件，可為主動及/或被動，且經連接或以其他方式耦合在一起(例如，作為一或多個積體電路晶片)以提供所述的功能。另外，「信號」一詞可代表一或多個電流、一或多個電壓或一資料信號。在圖式中，相似或相關的元件會有相似或相關的字母、數字或文數字指示符號。再者，雖然已經討論使用離散電子電路系統(較佳的是以一或複數個積體電路晶片的實施方式)的情況下實施本發明，惟取決於欲處理的信號頻率或資料速率，可另外地使用一或複數個經適當程式化的處理器實施該等電路系統之任一部分的功能。再者，就圖示描述不同實施例之功能區塊圖的方面而言，該等功能區塊不一定表示硬體電路系統之間的分割。

如下所述，根據本發明之例示性實施例，使用一NxN MIMO資料封包信號收發器(例如，一NxN MIMO接取點(AP))，以利用信號路徑(如傳導性RF信號路徑(例如同軸電纜及連接器))在每一個SISO DUT和在MIMO AP上之其各自信號埠之間傳遞信號來測試多個資料封包信號收發器(如多個SISO資料封包信號收發器受測裝置(DUT))。該等信號路徑係包括用於控制(例如，改變)信號路徑損失或衰減、用於偵測資料封包信號包絡功率，以及用於控制可變信號路徑損失之技術手段，以及其他將說明之元件。(雖然下文係討論一單一使用者MIMO AP與多個SISO DUT的通訊，但熟知本領域通常技術者人士應理解本文所述的技術亦可應用在涉及多位使用者MIMO AP與多個MIMO DUT或多個SISO DUT通訊的測試環境中。)

根據另一例示性實施例，可包含一或多個資料封包信號分析裝置，如一或多個VSA，以執行資料封包信號的分析(例如實體層資料封包信號特性的分析)。

根據DUT之傳輸信號測試的例示性實施例，其係使用選擇性資料封包信號毀損，例如增加資料封包信號路徑損失。因此，儘管所有的SISO DUT和MIMO AP之間皆存在信號路徑鏈接，但該MIMO AP僅能感測到一個SISO DUT，因此也只能跟一個SISO DUT進行通訊。因此，在傳輸測試期間，該MIMO AP會表現出只和單一個SISO DUT鏈接及通訊。然而，此時所有的SISO DUT皆會發出回應，例如送出聲脈波信號回應(ping signal responses)。這些回應之毀損(例如，衰減)係發生於MIMO AP實際接收到這些回應之前，但是在已依其他方式偵測及量測這些回應之後(例如，偵測其信號包絡功率或是分析其誤差向量大小(EVM)特性)才發生這些回應之毀損。因此，可有效地同時測試所有SISO DUT之傳輸信號功率及實體層資料封包的信號特性。

同樣地，在已接收之信號測試期間，資料封包係由MIMO AP送至SISO DUT，但是從SISO DUT回送至MIMO AP的確認資料封包會經選擇性毀損，使得(再次說明)該MIMO AP僅能感測到和一單一SISO DUT進行通訊。然而，如先前所述，此等確認資料封包在毀損之前已由例如資料封包信號包絡功率偵測器所偵測及計數。因此，如先前所述，將可有效平行測試所有的SISO DUT。

參照圖1，用於採用根據本發明之例示性實施例之測試系統及方法之一測試環境10包括：一N×N MIMO AP 12及對應數量N個信號調節電路14、信號分割器(或分裂器或耦合器)16、及功率量測電路18，再加上用於測試一對應數量N個DUT 100之控制電路系統(或者控制邏輯)20。視需要，該等DUT可由各自的屏蔽包封102個別地隔離，且再連同由信號調節電路14所形成之信號路徑以及信號分割器16一起被包含在另一個屏蔽包封104內。此外，可包括一VSG 22以提供一或多個來源信號23，以供MIMO AP 12用於提供DUT 100的接收資料信號。

針對本文所述之範例而言，該N×N系統係一4×4系統，其中使用一4x4 MIMO AP連同包括四個信號調節電路14之四個信號路徑及信號分割器16一起用於測試四個DUT 100。然而，熟悉本技術者人士應可輕易理解，可調高或減少此系統的MIMO信號埠及信號路徑之數量。

根據眾所皆知的無線技術(例如使用RF信號電纜及連接器)，該MIMO AP 12和DUT 100係經由信號路徑13、15、17進行通訊，其依次在MIMO AP 12、信號調節電路14、信號分割器16及DUT 100之間提供信號通訊。MIMO AP 12將接收資料封包信號13ar、13br、13cr、13dr提供至信號調節電路14，信號調節電路14將實質上無毀損的信號15ar、15br、15cr、15dr傳遞至信號分割器16，以進一步傳遞17ar、17br、17cr、17dr至DUT 100(較佳的是在此信號方向中只有些許或完全無信號分割發生)。

同樣地，DUT 100a、100b、100c、100d將各自的傳輸資料封包信號17at、17bt、17ct、17dt提供至信號分割器16a、16b、16c、16d。該等信號被分成用於信號調節電路14a、14b、14c、14d之入射(incident)傳輸資料封包信號15at、15bt、15ct、15dt，以及用於功率量測電路18a、18b、18c、18d之測量的複製(或樣本)資料封包信號25a、25b、25c、25d。該等功率量測電路18偵測各自複製信號25的信號包絡功率，且提供功率量測信號19，該等功率量測信號19表示該等複製資料封包信號25a、25b、25c、25d每一者的各自大小、起始時間及結束時間之中一或多者。此等資料信號19a、19b、19c、19d由控制邏輯20所處理，以提供用於信號調節電路14的控制信號21。

根據該等控制信號21，該等信號調節電路14a、14b、14c、14d選擇性地再毀損另外一個入射傳輸資料封包信號15at、15bt、15ct、15dt(較佳為除了一個信號以外之所有信號)，以下會更詳細描述。所得的已毀損及無毀損的傳輸資料封包信號13at、13bt、13ct、13dt會傳遞至MIMO AP 12。

當MIMO AP 12提供該等接收資料封包信號13ar、13br、13cr、13dr時，其亦提供一或多個控制信號27，該等控制信號表示此等信號13ar、13br、13cr、13dr之每一者的起始時間及結束時間之中一或多者。此動作使得該控制邏輯20能夠確保其控制信號21會讓該信號調節電路14以一實質上無毀損的方式(例如，以最小信號衰減(若有任何信號衰減的話))，傳遞該等接收資料封包信號至該等信號分割器16。

參照圖2，根據另一例示性實施例，可包括一或多個VSA 30，以分析該等複製資料封包信號25的各種信號特性。亦可包括額外信號分割器32a、32b、32c、32d，以進一步分割該等複製傳輸資料封包信號25，用以提供充分隔離之複製傳輸資料封包信號31a、31b、31c、31d以供VSA 30處理。另外，在另一替代實施例中，VSG 22亦可連接至主要信號分割器16(例如，經由信號切換或耦合電路系統)，或連接至額外信號分割器32a、32b、32c、32d(其將會當作VG信號方向中的信號合併器或耦合器)，用於提供DUT 100的接收資料信號。

如下文更詳細說明，該等信號調節電路14會根據其各自的控制信號21，改變信號路徑損失到一等級，在此等級會發生足夠的資料封包信號衰減，致使該等已衰減的資料封包信號無法正確地被MIMO AP 12接收。較佳的是，此一資料封包信號衰減是於該資料封包信號內之一調訓序列結束時但在資料承載之前開始。此動作將確認對應的MIMO AP 12接收通道已開始接收該信號，且其自動增益控制(AGC)電路系統(圖中未示出)在此一信號衰減期間已選定及建立資料封包信號增益，藉此確保AGC不會進一步的調整及錯誤地致使該通道經由未知或非所欲的洩漏信號路徑接收其它埠/通道信號。此時，在MIMO AP 12僅有效地與一個DUT 100進行通訊之此期間，功率量測電路18仍可在沒有資料封包毀損的傳輸資料封包信號上執行功率量測，該功率量測電路18係信號調節電路14的上游(相對於DUT傳輸信號而言)。

參照圖3，在傳輸信號測試期間，MIMO AP 12提供初始資料封包13ri，以起始與各自的DUT 100之通訊鏈路。為了回應於這些初始資料封包13ri，DUT 100傳輸請求資料封包13tr，以建立與MIMO AP 12之各自通訊鏈路。如上所述，該功率量測電路18偵測DUT傳輸信號13tr(例如，其開始時間t1、結束時間t3及資料封包持續時間t3-t1之中一或多者)，接著該控制邏輯20提供適當控制信號21，使得所有的傳輸資料封包信號13tra、13trb、13trc(除了13trd之外)受到毀損(例如在資料封包開始時間t1之後的時間t2處，以確保一接收路徑具有選定的AGC)，藉此確保僅有一個MIMO AP 12信號埠與一個DUT 100進行通訊。通訊(例如與MIMO AP 12之通訊)持續進行，接著是來自所有N個埠的聲脈波資料封包、由DUT 100提供之確認資料封包13ta以及聲脈波回應資料封包13tp、毀損的對應資料封包，以便維持一個MIMO AP 12信號埠和其對應DUT 100d之間最初建立的通訊鏈路。

同樣地，參照圖4，在接收信號測試期間，由DUT 100傳輸的資料封包13tr、13ta選擇性地遭到毀損，以確保在MIMO AP 12的一個信號埠和其對應DUT 100d之間建立一信號通訊鏈路。即使在MIMO AP 12傳輸了一資料封包13rdb、13rdd但未被其對應的DUT 100b、100d所接收，及因此未以一對應的應答(ACK)資料封包13tab、13tad所確認的情況下，仍然可使用功率量測電路18進行資料封包計數而確認此等資料封包13rdb、13rdd的存在，此係因為僅管其等各自DUT 100b、100d之接收故障，此等資料封包13rdb、13rdd仍可被功率量測電路18偵測到。因此，可針對所有N個DUT 100同時執行接收信號測試。另外，若使用VSA 30(圖2)，仍可擷取及分析先前自MIMO AP 12發送至DUT 100而未被適當接收(即，未引發對應之應答資料封包13tab、13tad)之資料封包，以判斷此等資料封包13rdb、13rdd是否故障，或者對應的DUT 100b、100d是否因某些原因而未能夠接收、偵測或回應原為事實上良好的資料封包。

對熟悉本項領域者而言，在不悖離本發明的精神及範圍下，可顯而易見地在本發明的結構和操作方法中構思出各種其他修改及替換。儘管已藉由特定較佳實施例說明本發明，應理解本發明如所申請的不應解釋為不適當地受限於該較佳實施例。吾人意欲以下列的申請專利範圍界定本發明的範疇以及該申請專利範圍內之結構與方法從而涵蓋該等結構與方法之等效者。