用于多信道射频通信设备的测试和/或校准的系统和方法与流程

通常，RF通信系统，如同其它电子设备，需要测试，并且在一些情况下需要校准。在支持多发送(Tx)和接收(Rx)信道的RF通信系统或设备的情况下，测试和校准可能提出挑战。

一些传统方法使用单信道测量仪器依次逐一单独地测试并且校准多信道RF通信设备的每个信道。然而，这些方法具有一些缺点。首先，使用RF连接器将单信道测量仪器与多信道RF通信待测试设备(DUT)进行重复连接和断开会影响测试精度和可重复性。其次，随着发送和/或接收信道的数量增加，执行测试和校准所需的时间也增加。尤其是，在当前正开发的大规模多入多出(MIMO)通信系统的情况下，信道数量非常大(在很多情况下大于64)，因此，逐一测试这些信道中的每一个是非常耗时的，实际上，随着信道的数量增加，所需的时间可能令人望而却步。

一些其它方法使用多个测试仪器或多信道测试仪器并行地测试信道。然而，此方法的不利之处在于，当信道的数量非常大时，测试仪器或多信道测试仪器变得太过昂贵，甚至是不切实际的。

因此，现有的测试方法无法为未来的大规模MIMO系统提供合适的具有快速测试速度和低成本的测试系统和方法。期望提供更方便(例如，更快的测试速度和更低的成本)并且更可靠的方法和系统来测试和校准多信道RF通信系统或设备的性能。

技术实现要素：

在示例实施例中，一种测试系统，包括：单信道信号生成器，其配置为生成待分配到待测试设备(DUT)的多个RF信道中的每一个的自相关测试信号。时移网络包括每一个均与所述DUT的所述多个RF信道之一对应的多个时移信道，并配置为与所述DUT组合地提供每一个均具有不同时间延迟的对应自相关测试信号作为相应RF信道测试信号。单信道测量仪器配置为 基于所述RF信道测试信号的组合来处理单信道测试信号，以独立地测量所述DUT的所述RF信道中每一个的至少一个特性。

所述时移网络可以配置为耦合在所述单信道信号生成器与所述DUT之间。或者，所述时移网络可以配置为耦合在所述DUT与所述单信道测量仪器之间。

组合器网络可以配置为组合各RF信道测试信号并且将所述单信道测试信号提供给单信道测量仪器。所述组合器网络可以是校准后的组合器网络，其配置为在缆线传导测试模式下组合各RF信道测试信号，并且将所述单信道测试信号输出到所述单信道测量仪器。或者，所述组合器网络可以包括：天线布置，其配置为在空中(OTA)测试模式下组合所述多个RF信道测试信号，并且将所述单信道测试信号提供给所述单信道测量仪器。

此外，在各个实施例中，分配网络可以处于所述单信道信号生成器下游，并且配置为分配所述自相关测试信号，用于所述DUT的所述多个RF信道中的每一个。所述分配网络可以是校准后的分配网络，其配置为在缆线传导测试模式下分配所述自相关测试信号，用于所述DUT的所述多个RF信道中的每一个。或者，所述分配网络可以包括：天线布置，其配置为在空中(OTA)测试模式下分配所述自相关测试信号，用于所述DUT的所述多个RF信道中的每一个。

所述RF信道中的每一个的所述至少一个特性包括来自所述DUT的所述RF信道中的每一个的所述对应RF信道测试信号的功率电平、带宽以及失真中的至少一个。

所述DUT可以包括光学输出，因此所述测试系统可以包括光电转换器，其耦合到所述单信道测量仪器上游的所述DUT的所述多个RF信道中的每一个的光学输出。所述DUT可以包括光学输入，因此所述测试系统可以包括电光转换器，其耦合到所述单信道信号生成器下游的所述DUT的所述多个RF信道中的每一个的光学输入。

组合在所述单信道测试信号中的所述RF信道测试信号可以在时域上是重叠的。所述单信道信号生成器可以配置为生成具有自相关特性(其包括在非零值时移处为零值并在零值时移处为非零值)的自相关测试信号。

在另一示例实施例中，一种测试包括多个RF信道的DUT的方法，包括：通过单信道信号生成器生成自相关测试信号，用于分配到所述DUT的多个 RF信道中的每一个。所述方法包括：生成每一个均具有不同时间延迟的对应于分配到所述DUT的所述多个RF信道中的每一个的所述自相关测试信号的相应RF信道测试信号；基于所述RF信道测试信号的组合，通过单信道测量仪器处理单信道测试信号，以独立地测量所述DUT的所述RF信道中的每一个的至少一个特性。

所述自相关测试信号可以从所述单信道信号生成器输出到时移网络，以应用所述相应RF信道测试信号的不同时间延迟，然后输入到所述DUT的所述多个信道。可替代地，对应自相关测试信号可以从所述DUT的所述多个信道中的每一个输出到时移网络，以应用所述相应RF信道测试信号的不同时间延迟，然后输入到所述单信道测量仪器。

再者，所述RF信道中每一个的所述至少一个特性包括来自所述DUT的所述RF信道中的每一个的所述对应RF信道测试信号的功率电平、带宽以及失真中的至少一个。组合在所述单信道测试信号中的所述RF信道测试信号可以在时域上是重叠的。并且，所述单信道信号生成器可以配置为生成具有包括非零值时移处为零值并在零值时移处为非零值的自相关特性的自相关测试信号。

本实施例的系统和方法的优点在于，测试方法可以带有更快的测试速度和更低的成本。所述测试系统和方法使用校准的分配/组合器网络以及时移网络，其执行并行多信道RF性能测试，而不使用较慢的切换方法。所述测试系统和方法使用单信道信号生成和信号分析仪器进行多信道RF性能测试，其相比于多信道仪器测试方法产生降低的测试成本。

附图说明

当结合附图阅读时，示例实施例根据以下的具体实施方式得到最佳地理解。实际上，为了讨论的清楚性，尺寸可以任意增加或减少。只要适用和可行，相同的附图标记就指代相同的要素。

图1是示出根据本发明的特征的用于测试多信道RF系统或待测试设备(DUT)的系统架构的示例实施例的示意性框图。

图2是图1的测试系统的信号处理示图。

图3是示出根据本发明的特征的用于测试多信道RF系统或DUT的系统架构的另一示例实施例的示意性框图。

图4是示出根据本发明的特征的用于空中(Over-The-Air，OTA)测试多信道RF发射机或DUT的系统架构的另一示例实施例的示意性框图。

图5是示出根据本发明的特征的用于空中(OTA)测试多信道RF接收机或DUT的系统架构的另一示例实施例的示意性框图。

图6是测试多信道RF系统或DUT的方法的示例实施例的流程图。

具体实施方式

在以下的具体实施方式中，为了解释而非限制的目的，阐述公开了特定细节的示例实施例，以提供对于根据本教导的实施例的透彻理解。然而，对于已经受益于本公开的本领域技术人员明显的是，根据本教导的脱离在此公开的特定细节的其它实施例仍然在所附权利要求的范围内。此外，可以省略公知系统和方法的描述，以不会使得示例性实施例的描述模糊。这些方法和系统显然在本教导的范围内。

除非另外说明，否则当第一设备被称为连接到第二设备时，这涵盖可以使用一个或多个中间设备将这两个设备彼此连接的情况。然而，当第一设备被称为直接连接到第二设备时，这仅涵盖这两个设备在没有任何中间或介入设备的情况下彼此连接的情况。类似地，当信号被称为耦合到设备时，这涵盖可以使用一个或多个中间设备将信号耦合到设备的情况。然而，当信号被称为直接耦合到设备时，这仅涵盖信号在没有任何中间或介入设备的情况下直接耦合到设备的情况。

本实施例可以提供在缆线传导测试模式和OTA(空中)测试模式下可使用单信道信号生成和分析仪器执行多信道系统RF性能(例如，幅度和相位)测试和校准的更快且更低成本的测量方法。所提出的方法和系统使用组合器网络组合馈送到单信道分析仪器的多个接收到的信号以进行RF性能分析；并且，本实施例使用单个测试信号和时移网络产生多个信道之间的正交性。

图1示出用于测试多信道RF系统或DUT 10的测试系统100的第一示例实施例。图1的测试系统是缆线传导多信道RF性能测试系统。

测试系统100包括信号源或单信道信号生成器110、分配网络104、组合器网络120和单信道测量仪器130。在适当的情况下，测试系统100也可以进一步包括电光转换器106和对应的光电转换器108。尤其是，图1的测 试系统100是用于测试和/或校准多信道RF设备或DUT 10(尤其是多信道RF通信设备或系统)的多个RF发射机或接收机的系统的实施例。

在图1的测试系统100中，单信道信号生成器110生成具有理想的自相关特性(例如，非零值时移处全零值，零值时移处非零值)的测试信号。这些信号的一些示例包括但不限于Zadoff-Chu序列和互补Golay序列等。测试信号馈送到校准后的分配网络104，其将测试信号分配到时移网络105。

例如，Zadoff–Chu(ZC)序列是复数值数学序列，其在应用于无线电信号时产生恒定幅度的电磁信号，由此周期性地平移接收机处彼此零相关性的信号结果上所施加的序列的各版本。这些序列呈现出自身的周期性平移版本彼此正交的函数性质，也就是，倘若当在信号的时域内查看时每个周期平移大于发射机与接收机之间的该信号的组合传输延迟和多径延迟扩展。

在此，假设DUT 10包括能够彼此独立地工作的多个RF信道1-N。每个RF信道1-N接收例如处于基带序列的形式的对应数据，并且能够据此生成RF信号，其中，RF信号的一个或多个参数(例如相位或频率平移或调制)依据数据加以改变，使得数据表示在该RF信号中。

在时移网络105中，每个时移信道1-N将不同时间延迟应用于测试信号，时移网络105的多个输出信号输入到DUT 10中，即每个时移信号分别馈送到DUT 10中的一个RF信道1-N中，然后，校准后的组合器网络120将来自DUT 10的多个输出信号组合为单信道信号，并且将该信号馈送到单信道测量仪器130，用于进一步的RF性能分析。如果DUT 10具有光学输入和/或输出接口，则需要电光转换器106和/或光电转换器108。依据DUT 10是发射机还是接收机，其可具有不同的输入和输出接口组合，如以下将描述的那样。

因此，在所描述的实施例中，测试系统100包括单信道信号生成器110，其配置为生成待分配到DUT 10的多个RF信道中的每一个的自相关测试信号。单信道信号生成器110可以配置为生成具有包括在非零值时移处为零值并在零值时移处为非零值的自相关特性的自相关测试信号。

时移网络105包括多个时移信道1-N，其每一个均对应于DUT 10的多个RF信道1-N之一，并且配置为与DUT 10组合地提供每一个均具有不同时间延迟的对应自相关测试信号作为相应RF信道测试信号。单信道测量仪 器130配置为基于各RF信道测试信号的组合来处理单信道测试信号，以独立地测量DUT 10的RF信道1-N中每一个的至少一个特性。

受测量的RF信道中的每一个的特性可以包括来自DUT 10的RF信道1-N中每一个的对应RF信道测试信号的功率电平、带宽和/或失真。

在此实施例中，时移网络105配置为耦合在单信道信号生成器110与DUT 10之间。可替代地，在图3所示的测试系统300中，时移网络105可以配置为耦合在DUT 10与单信道测量仪器130之间。

组合器网络120可以配置为组合RF信道测试信号并且将单信道测试信号提供给单信道测量仪器130。如图1所示，组合器网络120可以是校准后的组合器网络，其配置为在缆线传导测试模式下组合各RF信道测试信号，并且将单信道测试信号输出到单信道测量仪器130。

此外，在图4所示的测试系统400中，组合器网络120'可以是天线布置，其配置为在空中(OTA)测试模式下组合多个RF信道测试信号，并且将单信道测试信号提供给单信道测量仪器130。例如，可以经由相应天线420-1至420-N发送多个RF信道测试信号。与单信道测量仪器130关联的天线设备121配置为接收多个RF信道测试信号以提供单信道测试信号，用于供单信道测量仪器130进行处理。

此外，在各个实施例中，分配网络104可以处于单信道信号生成器110下游，并且配置为分配自相关测试信号，用于DUT 10的多个RF信道1-N中的每一个。如图1、3和4所示，分配网络104可以是校准后的分配网络，其配置为在缆线传导测试模式下分配自相关测试信号，用于DUT 10的多个RF信道1-N中的每一个。

此外，在图5所示的测试系统500中，分配网络104'可以是天线布置，其配置为分配自相关测试信号OTA，用于DUT 10的多个RF信道1-N中的每一个。例如，自相关测试信号可以发送到相应天线504-1至504-N，用于DUT 10的信道1-N中的每一个。在此，与单信道信号生成器110关联的天线设备122配置为将自相关测试信号发送到分配网络104'的多个天线504-1至504-N。

如所讨论的那样，DUT 10可以包括光学输入，因此测试系统100、300、400和500可以包括光电转换器106，其耦合到处于单信道测量仪器130的上游的DUT 10的多个RF信道1-N中的每一个的光学输出。DUT 10可以包 括光学输入，因此测试系统100、300、400和500可以包括电光转换器108，其耦合到处于单信道信号生成器110的下游的DUT 10的多个RF信道1-N中的每一个的光学输入。

在要由单信道测量仪器130处理的单信道测试信号中组合的各RF信道测试信号在时域上可以是重叠的，如另外参照图2的信号处理示图所讨论的那样。

用于RF性能分析的主要分析处理是在所组合的信号(即单信道测试信号)与初始测试信号或自相关测试信号之间执行互相关处理。图2示出多信道RF性能测试系统100的信号处理示图。因为自相关测试信号的理想自相关特性，所以组合器网络120后的所组合的信号中的具有时间延迟τi的RF信道i的信号分量hi·Si将压缩为在互相关处理之后峰值位于时间τi的脉冲信号hi·σ(τ-τi)，并且其复数包络hi(其包括RF信道i的幅度和相位信息)可以被容易地提取出。

与时域上分离(例如，如先前顺序切换单信道测试方法中)不同，在本实施例中，来自不同RF信道1-N的单信道测试信号在组合器网络120中组合后可以在时域上是重叠的，因此，测试时间等于T0+τN(其中，T0是初始测试信号的时间长度)，并且通过选择合适的时间延迟τN(<T0)，测试时间可以远短于先前顺序切换单信道测试方法中所需的时间(其可能是N·T0)。

在一些实施例中，DUT 10可以是具有很多RF信道1-N的大规模多入多出(MIMO)通信系统。在DUT 10是MIMO系统的一些实施例，DUT 10可以具有至少N＝64个RF信道1-64。在一些实施例中，DUT 10可以具有N＝400或更多个RF信道1-400。

在各个实施例中，信号源或单信道信号生成器110可以包括信号处理器和信号生成器。信号处理器可以还包括数字微处理器和存储器，存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器，包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器—例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、FLASH存储器等。在一些实施例中，存储器可以存储待由数字微处理器运行的指令，以使得数字微处理器执行一个或多个算法，用于生成待提供给DUT 10的多个基带测试序列，如以下更详细讨论的那样。该信号处理器可以还包括固件、一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程门阵列等。

在实施例中，组合器网络120可以配置有多个组合器级，其中，每个组合器级可以包括一个或多个组合器。例如，每个组合器可以是二输入设备。组合器网络的其它配置是可能的。例如，在其它实施例中，组合器网络可以包括四输入设备的多个级或甚至具有一个N输入设备的单个级。

在有益的特征中，可以校准组合器网络120，使得通过组合器网络120来自每个RF信号的传递函数(例如信号幅度损耗和或相移)绝对地和/或相对于彼此是已知的(即，对于不同RF信号的损耗和相移相对于彼此是已知的)。用于各个RF信号的校准数据可以存储于存储器(例如，单信道测量仪器130的存储器)，使得单信道测量仪器130可以针对DUT 10的RF信道1-N中的每一个产生校准后的测量或测试结果。

在一些实施例中，单信道测量仪器130可以包括RF测试仪器。在一些实施例中，单信道测量仪器130可以包括单信道信号分析器，例如RF信号分析器(例如谱分析器)。然而，通常，单信道测量仪器130可以是可测量DUT 10生成的任何RF信号的一个或多个参数的任何测试或测量仪器。

在一些实施例中，测试系统100可以包括多于一个的单信道测量仪器，其可以与测量组合器网络120输出的单信道测试信号的不同参数并行地工作。

如上所述，即使组合器网络120组合RF信号以产生单信道测试信号，单信道测量仪器130也可以从单信道测试信号分解或分离每个单独RF信号，使得单独测试或测量来自组合器网络120输出的组合的单信道测试信号的RF信道1-N中任何一个的一个或多个参数。

在一些实施例中，信号处理器的数字微处理器和存储器可以执行一个或多个操作，如上所述。例如，在一些实施例中，数字微处理器可以根据存储器(例如非易失性存储器)中存储的指令来运行算法，以生成自相关测试信号。在一些实施例中，数字微处理器可以根据存储器(例如非易失性存储器)中存储的指令来运行算法，以生成自相关测试信号。

在一些实施例中，用于自相关测试信号的基带数据序列可以存储于存储器(例如，诸如EEPROM或FLASH器件之类的非易失性存储器)，并且可以由数字微处理器从非易失性存储器读取出。

在一些实施例中，基带数据序列可以由信号设计系统设计并且从其传送到信号源或单信道信号生成器110。在一些实施例中，该信号设计系统可以 包括通用计算机，其包括一个或多个数字微处理器、存储器(包括易失性和/或非易失性存储器)、数据存储部(例如硬盘或闪存驱动)、用于与信号源或单信道信号生成器110进行通信的一个或多个接口(例如以太网端口、无线网络接口等)以及可以包括显示器、键盘、键区、触摸屏、鼠标、轨迹球、麦克风等的用户接口。

在一些实施例中，用户可以运行信号设计系统的存储器和/或数据存储部中存储的一个或多个软件算法，以设计或设置用于由信号处理器使用的基带数据序列的参数，并且可以经由接口来传送该数据。在一些实施例中，该信号设计系统可以仅在系统设计期间或用于测试系统100的系统配置阶段连接到信号源或单信道信号生成器110。

在一些实施例中，单信道测量仪器130依次每次一个地测量RF信道1-N的一个或多个特性。在各个实施例中，单信道测量仪器130可以测量每个RF信道的以下特性中的一个或多个：输出功率电平、所占据的带宽、信噪比(SNR)，谐波输出电平、谐波失真、信噪干比(SNIR)等。

图6是测试多信道RF系统或设备(例如DUT 10)的方法600的示例实施例的流程图。在一些实施例中，方法600可以用于测试和/或校准多信道RF设备或系统(具体地，多信道RF通信设备或系统，例如大规模多入多出(MIMO)通信系统)的多个RF发射机或接收机。在一些实施例中，方法500可以由测试系统100、300、400或500执行，以测量DUT 10的RF信道1-N的一个或多个特性。

测试包括多个RF信道1-N的DUT 10的方法600开始(602)，并且包括(块604)：通过单信道信号生成器110生成自相关测试信号，用于分配到DUT 10的多个RF信道1-N中的每一个。该方法包括(块606)：生成均具有不同时间延迟的对应于分配到DUT 10的多个RF信道1-N中的每一个的自相关测试信号的相应RF信道测试信号。在块608，该方法包括：基于RF信道测试信号的组合，通过单信道测量仪器130处理单信道测试信号，以独立地测量DUT 10的RF信道1-N中的每一个的至少一个特性，然后结束于块610。

如上所述，在本实施例中，自相关测试信号可以从单信道信号生成器110输出到时移网络105，以应用相应RF信道测试信号的不同时间延迟，然后输入DUT 10的多个信道1-N,如图1的实施例所示。可替代地，对应自相 关测试信号可以从DUT 10的多个信道1-N中的每一个输出到时移网络105，以应用相应RF信道测试信号的不同时间延迟，然后输入到单信道测量仪器130，如图3实施例中所示。

再者，RF信道1-N中的每一个的所测特性可以包括来自DUT 10的RF信道1-N中的每一个的对应RF信道测试信号的功率电平、带宽和/或失真。在所述单信道测试信号中组合的RF信道测试信号可以在时域上是重叠的。并且，单信道信号生成器110可以配置为生成具有自相关特性(其包括在非零值时移处为零值并在零值时移处为非零值)的自相关测试信号。

本实施例的系统和方法的优点在于，测试方法可以带有更快的测试速度和更低的成本。所述测试系统和方法使用校准的分配/组合器网络以及时移网络，其执行并行多信道RF性能测试，而不使用较慢的切换方法。所述测试系统和方法使用单信道信号生成和信号分析仪器进行多信道RF性能测试，其相比于多信道仪器测试方法产生降低的测试成本。

虽然在此公开了示例实施例，但本领域技术人员应理解，根据本教导的很多变形都是可能的，并仍然在所附权利要求的范围内。因此，除了在所附权利要求范围内之外，本发明并不受限。