暗室多波面控制器测试系统、方法及装置与流程

本发明涉及信号测试领域，具体而言，涉及一种暗室多波面控制器测试系统、方法及装置。

背景技术：

多天线技术(Multiple-Input Multiple-Output，简称为MIMO)技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出了明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。

当前针对MIMO技术性能的测试方法，主要采用暗室多探头法(Multi-Probe Anechoic Chamber，简称为MPAC)。通过该方法可以有效对MIMO技术的终端设备进行吞吐量、误码率等性能测试。但是，暗室多探头法是基于MIMO技术终端，即手机等小型化设备的测试方法。由于其局限性，无法满足大尺寸的基站多天线以及大规模阵列多天线的测试需求。

针对相关技术中暗室多探头法无法满足大尺寸的基站多天线以及大规模阵列多天线的测试需求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种暗室多波面控制器测试系统、方法及装置，以至少解决相关技术中暗室多探头法无法满足大尺寸的基站多天线以及大规模阵列多天线的测试需求的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种暗室多波面控制器测试系统，包括：测试系统包括：多个波面控制器，其中，波面控制器包括：可编程N路功分器，用于将波面控制器分成N路信道，每路信道包括：天线探头，用于发生探测信号，其中，探测信号经待测设备反射形成测试信号；可编程相位控制器，用于对测试信号进行相位控制；可编程幅度控制器，用于对测试信号进行幅度控制。

进一步地，测试系统还包括：无线通信综合测试仪，用于与待测设备进行通信，并测量通信过程中的通信性能；信道仿真器，用于模拟无线信号传播过程中的路径损耗及传输时延；功率放大器，用于对信道中的信号的功率进行放大补偿；网络分析仪，用于对信道进行量化测量和校准；射频信号处理单元，用于对N路信道进行切换，并对待测设备的性能进行测试；转台控制单元，用于对待测设备所在的转台进行控制。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种暗室多波面控制器测试方法，包括：根据待测设备的属性参数确定至少一个波面控制器，其中，属性参数包括：待测设备的形状、待测设备的信号辐射方向；确定待测设备上的M个采样点；利用至少一个波面控制器分别对M个采样点进行相位控制和幅度控制，以实现对待测设备的性能测试。

进一步地，波面控制器包括可编程N路功分器，用于将波面控制器分成N路信道，每路信道包括：天线探头、可编程相位控制器以及可编程幅度控制器，天线探头用于发生探测信号，探测信号经待测设备发生形成测试信号，可编程相位控制器用于对测试信号进行相位控制，可编程幅度控制器用于对测试信号进行幅度控制，其中，利用至少一个波面控制器分别对M个采样点进行相位控制和幅度控制包括：利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程相位控制器分别对每个采样点进行相位控制；利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程幅度控制器分别对每个采样点进行幅度控制。

进一步地，利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器按照以下公式对M个采样点中的第m个采样点进行相位控制和幅度控制，得到第m个采样点的信号强度：其中，为第m个采样点的信号强度，N为波面控制器中天线探头的总数量，n为N个天线探头中的第n个天线探头，R_mn为第n个天线探头到第m个采样点的距离，w_n为可编程N路功分器所分成的N路信道中的第n路信道的功率分配权重。

进一步地，利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器按照以下公式对M个采样点中的第m个采样点进行相位控制和幅度控制，得到第m个采样点的信号强度：其中，为第m个采样点的信号强度，N为波面控制器中天线探头的总数量，n为N个天线探头中的第n个天线探头，R_mn为第n个天线探头到第m个采样点的距离，w_n为可编程N路功分器所分成的N路信道中的第n路信道的功率分配权重。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种暗室多波面控制器测试装置，包括：第一确定模块，用于根据待测设备的属性参数确定至少一个波面控制器，其中，属性参数包括：待测设备的形状、待测设备的信号辐射方向；第二确定模块，用于确定待测设备上的M个采样点；控制模块，用于利用至少一个波面控制器分别对M个采样点进行相位控制和幅度控制，以实现对待测设备的性能测试。

进一步地，波面控制器包括可编程N路功分器，用于将波面控制器分成N路信道，每路信道包括：天线探头、可编程相位控制器以及可编程幅度控制器，天线探头用于发生探测信号，探测信号经待测设备发生形成测试信号，可编程相位控制器用于对测试信号进行相位控制，可编程幅度控制器用于对测试信号进行幅度控制，其中，控制模块包括：相位控制模块，用于利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程相位控制器分别对每个采样点进行相位控制；幅度控制模块，用于利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程幅度控制器分别对每个采样点进行幅度控制。

进一步地，控制模块用于按照以下公式对M个采样点中的第m个采样点进行相位控制和幅度控制，得到第m个采样点的信号强度：其中，为第m个采样点的信号强度，N为波面控制器中天线探头的总数量，n为N个天线探头中的第n个天线探头，R_mn为第n个天线探头到第m个采样点的距离，w_n为可编程N路功分器所分成的N路信道中的第n路信道的功率分配权重。

进一步地，控制模块用于按照以下公式获取待测设备反射的测试信号的强度：其中，E为测试信号的强度，为第m个采样点的信号强度，M为M个采样点的总数量。

在本发明实施例中，暗室多波面控制器测试系统包括：多个波面控制器，其中，波面控制器包括：可编程N路功分器，用于将波面控制器分成N路信道，每路信道包括：天线探头，用于发生探测信号，其中，探测信号经待测设备反射形成测试信号；可编程相位控制器，用于对测试信号进行相位控制；可编程幅度控制器，用于对测试信号进行幅度控制，通过波面控制器达到了对待测设备进行相位控制和幅度控制的目的，进而解决了相关技术中暗室多探头法无法满足大尺寸的基站多天线以及大规模阵列多天线的测试需求的技术问题，从而实现了利用暗室多波面控制器测试系统对大尺寸的基站多天线以及大规模阵列多天线进行测试，进而扩展了暗室多波面控制器测试系统应用范围的技术效果。

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，构成本申请的一部分，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是根据现有技术的暗室多探头测试系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的暗室多波面控制器测试系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的波面控制器的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的波面控制器控制原理的示意图；

图5是根据本发明实施例的暗室多波面控制器测试方法的流程图；以及

图6是根据本发明实施例的暗室多波面控制器测试装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种暗室多波面控制器测试系统的实施例，利用本发明实施例中的暗室多波面控制器测试系统能够实现对大尺寸的基站多天线以及大规模阵列多天线的测试需求。

本发明实施例中的暗室多波面控制器测试系统是针对暗室多探头测试系统进行改进后所得到的测试系统。在对本发明实施例的暗室多波面控制器测试系统进行详细介绍之前，此处首先对暗室多探头测试系统进行说明，具体地：

图1是根据现有技术的暗室多探头测试系统的示意图，如图1所示，该暗室多探头测试系统可以包括全电波暗室，暗室内为用于测量MIMO终端性能的多探头系统，以及信道仿真器、无线通信测试仪、网络分析仪、测试转台DUT、功放单元、射频信号处理单元、2D转台控制单元。各模块的主要功能可以为：

多探头系统，用于模拟构建富散射、且空间均匀的MIMO信道模型环境；

信道仿真器，用于模拟实现无线信号传播中的路径损耗及传输时延；

网络分析仪，用于对系统链路进行量化测量与校准；

功放单元，用于对系统链路功率进行放大补偿；

射频信号处理单元，用于实现系统链路切换与自动化测试功能；

无线通信综合测试仪，用于实现与待测终端的通信，并测量通信过程中的性能；

测试转台DUT，用于放置待测的终端设备；

2D转台控制单元，用于对所述测试转台DUT进行控制。

利用图1所示的暗室多探头测试系统可以使MIMO终端待测件在暗室中，模拟出在真实无线环境中的通信场景，进而通过无线通信综合测试仪获取其通信性能，以完成MIMO终端在暗室中的性能评估。

但是，该暗室多探头测试系统存在以下缺陷：

(1)其所构建的是空间均匀的无线信道环境，仅适用于全向通信的MIMO终端，而不适用于定向通信的MIMO天线；

(2)暗室物理空间有限，仅适用于小型化的MIMO终端(30厘米以内)，而不适用于大尺寸的MIMO通信设备，例如，典型MIMO天线最长边约0.75米、大规模阵列多天线约1.5米见方等。

(3)其仅能对待测场中心点的信道模型进行仿真，无法仿真出一个立体区域的信道模型，不满足平面待测件的测试要求或立体待测件的测试要求。

(4)其仅仿真了多径信号的路径衰落、时延衰落，无法仿真相位空间相位衰落。

综上，暗室多探头测试系统是多个无线信号传输线缆与天线探头集合的系统，其本质是无线信号的辐射装置，缺少对无线信号辐射相位、与辐射的幅度的控制能力，因此导致无法利用可编程逻辑设备的程控能力，实现对大规模阵列多天线应用信道的仿真能力。

基于上述缺陷，本发明实施例提供了一种暗室多波面控制器测试系统，图2是根据本发明实施例的一种可选的暗室多波面控制器测试系统的示意图，如图2所示，该实施例的暗室多波面控制器测试系统可以包括波面控制系统，该波面控制系统设置于暗室内，该波面控制系统可以包括：多个波面控制器，其中，波面控制器的内部结构可以如图3所示，波面控制器可以包括：可编程N路功分器(图3中的N为3，N的取值可以根据实际需求确定，此处不做具体限定)，用于将波面控制器分成N路信道，每路信道可以包括：天线探头，用于发生探测信号，其中，探测信号经待测设备反射形成测试信号；可编程相位控制器，用于对测试信号进行相位控制；可编程幅度控制器，用于对测试信号进行幅度控制。

需要说明的是，本发明实施例在暗室多探头测试系统的基础上将原多天线系统，升级为波面控制器系统。波面控制器系统的本质是在原多天线系统辐射传播信号能力的基础上，引入了对辐射信号相位与幅度的控制能力。每个波面控制器系统可以由多个(>3)波面控制器设备构成，每个波面控制器可以由图3中的可编程N路功分器、可编程相位控制器、可编程幅度控制器及N路天线探头构成。

波面控制器系统的工作及控制原理可以描述为：

根据大规模阵列多天线系统待测设备的形状特征，在波面控制器系统中选择1个或多个波面控制器作为系统控制对象。通常当待测设备是平面测试对象时，选择1-2个波面控制器就可以构建平面无线波面环境。当待测设备是立体测试对象时，选择2-多个波面控制器可构建球面无线波面环境。

根据大规模阵列多天线系统待测件的方向特征，选择其辐射方向上，需程控的1个或多个波面控制器设备。

原理上，为实现立体待测区域中，某M点的相位与幅度控制，可以通过每个波面控制器中的可编程N路功分器、可编程相位控制器以及可编程幅度控制器，参考如下原理进行数值方法控制。

其中，参考图4所示，N代表波面控制器中天线探头的总数量，w代表可编程N路功分器的功率分配权重，通常采用线性均分。R_mn代表第n个天线探头至第m个测试区采样点的距离。从上述公式中可以看出R_mn距离直接影响可编程相位控制器与可编程幅度控制器的控制方式，且相位控制逻辑是圆极化线性、幅度控制逻辑是线极化线性的。

通过波面控制器系统，本发明实施例实现了原有多天线系统中不具备的相位控制与幅度控制能力。

作为一种可选的实施例，本发明实施例的暗室多波面控制器测试系统除了包括上述的波面控制器系统之外，还可以包括以下部分：无线通信综合测试仪，用于与待测设备进行通信，并测量通信过程中的通信性能；信道仿真器，用于模拟无线信号传播过程中的路径损耗及传输时延；功率放大器，用于对信道中的信号的功率进行放大补偿；网络分析仪，用于对信道进行量化测量和校准；射频信号处理单元，用于对N路信道进行切换，并对待测设备的性能进行测试；转台控制单元，用于对待测设备所在的转台进行控制。此处需要说明的是，上述部分与暗室多探头测试系统中的相应部分功能相似，此处不再一一对其进行介绍。

针对本发明实施例的暗室多波面控制器测试系统，需要强调以下几点：

该暗室多波面控制器测试系统通过增加波面控制器系统，实现各类基站天线测试的系统结构，其中，各类基站天线包括但不仅限于：大尺寸天线、大尺寸多天线、大规模阵列多天线、射频拉远有源多天线。

本发明实施例中的波面控制器系统及与其有类似功能的子系统可以包括但不仅限于可实现天线辐射传播时，可编程功率分配、可编程幅度衰减、可编程相位变化的功能。

本发明实施例中的波面控制器的系统架构，依次采用可编程N路功分器、可编程相位控制器、与可编程幅度控制器，其中，可编程N路功分器的功率分配逻辑，即线性均分逻辑；可编程相位控制器的相位控制逻辑，即基于R_mn的圆极化线性逻辑；可编程幅度控制器的幅度控制逻辑，即基于R_mn的线极化线性逻辑。

根据本发明实施例，提供了一种暗室多波面控制器测试方法的方法实施例，需要说明的是，本发明实施例中的暗室多波面控制器测试方法可以用于在本发明实施例中的暗室多波面控制器测试系统中执行。还需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图5是根据本发明实施例的暗室多波面控制器测试方法的流程图，如图5所示，该方法包括如下步骤S102至步骤S106：

步骤S102，根据待测设备的属性参数确定至少一个波面控制器，其中，属性参数包括：待测设备的形状、待测设备的信号辐射方向。

在步骤S102提供的方案中，波面控制器为本发明实施例的暗室多波面控制器测试系统中的波面控制器，波面控制器可以包括可编程N路功分器，用于将波面控制器分成N路信道，每路信道可以包括：天线探头、可编程相位控制器以及可编程幅度控制器，其中，天线探头可以用于发生探测信号，探测信号经待测设备发生形成测试信号，可编程相位控制器可以用于对测试信号进行相位控制，可编程幅度控制器可以用于对测试信号进行幅度控制。

根据待测设备的属性参数确定至少一个波面控制器可以具体包括：根据大规模阵列多天线系统待测设备的形状特征，在波面控制器系统中选择1个或多个波面控制器作为系统控制对象。通常当待测设备是平面测试对象时，选择1-2个波面控制器就可以构建平面无线波面环境。当待测设备是立体测试对象时，选择2-多个波面控制器可构建球面无线波面环境。根据大规模阵列多天线系统待测件的方向特征，选择其辐射方向上，需程控的1个或多个波面控制器设备。

步骤S104，确定待测设备上的M个采样点。

在步骤S104提供的方案中，可以在待测设备的立体待测区域中确定M个采样点，通过分别对这M个采样点进行相位与幅度控制，可以实现对待测设备的性能测试。此处需要说明的是，M个采样点的选取可以根据实际的立体待测区域进行确定，此处并不会对M的取值进行具体限定，M的取值可以根据立体待测区域的大小范围进行确定。

步骤S106，利用至少一个波面控制器分别对M个采样点进行相位控制和幅度控制，以实现对待测设备的性能测试。

在步骤S106提供的技术方案中，利用至少一个波面控制器分别对M个采样点进行相位控制和幅度控制，可以实现对待测设备的性能测试。可选地，步骤S106利用至少一个波面控制器分别对M个采样点进行相位控制和幅度控制可以包括：利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程相位控制器分别对每个采样点进行相位控制；利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程幅度控制器分别对每个采样点进行幅度控制。

需要说明的是，利用可编程相位控制器对采样点进行相位控制以及利用可编程幅度控制器对采样点进行幅度控制的方法可以具体包括：利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器按照以下公式对M个采样点中的第m个采样点进行相位控制和幅度控制，得到第m个采样点的信号强度：

其中，为第m个采样点的信号强度，N为波面控制器中天线探头的总数量，n为N个天线探头中的第n个天线探头，R_mn为第n个天线探头到第m个采样点的距离，w_n为可编程N路功分器所分成的N路信道中的第n路信道的功率分配权重。

在获取第m个采样点的信号强度之后，可以按照以下公式获取待测设备反射的测试信号的强度：

其中，E为测试信号的强度，为第m个采样点的信号强度，M为M个采样点的总数量。

需要说明的是，上述利用波面控制器对M个采样点进行相位控制和幅度控制的具体过程可以与本发明实施例的暗室多波面控制器测试系统中的波面控制器的工作及控制原理的具体描述过程相同，此处不再赘述。

根据本发明实施例，还提供了一种暗室多波面控制器测试装置的装置实施例，需要说明的是，该暗室多波面控制器测试装置可以用于执行本发明实施例中的暗室多波面控制器测试方法，本发明实施例中的暗室多波面控制器测试方法可以在该暗室多波面控制器测试装置中执行。

图6是根据本发明实施例的暗室多波面控制器测试装置的示意图，如图()所示，该装置可以包括：

第一确定模块22，用于根据待测设备的属性参数确定至少一个波面控制器，其中，属性参数包括：待测设备的形状、待测设备的信号辐射方向；第二确定模块24，用于确定待测设备上的M个采样点；控制模块26，用于利用至少一个波面控制器分别对M个采样点进行相位控制和幅度控制，以实现对待测设备的性能测试。

需要说明的是，该实施例中的第一确定模块22可以用于执行本申请实施例中的步骤S102，该实施例中的第二确定模块24可以用于执行本申请实施例中的步骤S104，该实施例中的控制模块26可以用于执行本申请实施例中的步骤S106。上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。

可选地，波面控制器可以包括可编程N路功分器，用于将波面控制器分成N路信道，每路信道可以包括：天线探头、可编程相位控制器以及可编程幅度控制器，天线探头用于发生探测信号，探测信号经待测设备发生形成测试信号，可编程相位控制器用于对测试信号进行相位控制，可编程幅度控制器用于对测试信号进行幅度控制，其中，控制模块26可以包括：相位控制模块，用于利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程相位控制器分别对每个采样点进行相位控制；幅度控制模块，用于利用至少一个波面控制器中的每个波面控制器中的可编程幅度控制器分别对每个采样点进行幅度控制。

可选地，控制模块26可以用于按照以下公式对M个采样点中的第m个采样点进行相位控制和幅度控制，得到第m个采样点的信号强度：其中，为第m个采样点的信号强度，N为波面控制器中天线探头的总数量，n为N个天线探头中的第n个天线探头，R_mn为第n个天线探头到第m个采样点的距离，w_n为可编程N路功分器所分成的N路信道中的第n路信道的功率分配权重。

可选地，控制模块26可以用于按照以下公式获取待测设备反射的测试信号的强度：其中，E为测试信号的强度，为第m个采样点的信号强度，M为M个采样点的总数量。

还需要说明的是，上述模块可以设置于本发明实施例中的波面控制器系统中，以用于执行本发明实施例中的步骤S102至步骤S106。

本发明实施例能够实现以下技术效果：

(1)本发明可以适用于定向通信的MIMO天线，例如基站天线。

(2)本发明可以适用于大尺寸MIMO天线，例如基站天线。

(3)本发明可以建模仿真平面待测件、立体待测件的性能。

(4)本发明可以仿真空间相位与衰落，可用于大规模阵列多天线系统的性能测试。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。