相关专利申请
本专利申请要求2015年9月14日提交的美国专利申请14/852,821的优先权，该美国专利申请的公开内容以引用方式明确地并入本文。
背景技术：
当今许多电子设备都将无线信号技术用于连接和通信目的两者。由于无线设备发射和接收电磁能，并且由于两个或更多个无线设备由于其信号频率和功率谱密度具有干扰彼此的操作的可能，因此这些设备及其无线信号技术必须遵循各种无线信号技术标准规范。
在设计此类无线设备时，工程师需要格外小心以确保此类设备将符合或超过每一个基于它们包括的无线信号技术规定的标准的规范。此外，当这些设备随后被大量制造时，要对其进行测试以确保制造缺陷将不会导致不正确的操作，包括它们对基于所包括的无线信号技术标准的规范的遵守性。
对于在这些设备制造和组装后对其进行测试而言，当前的无线设备测试系统通常采用用于向每个待测设备(dut)提供测试信号并分析从每个dut接收到的信号的测试子系统。一些子系统(通常称为“测试器”)包括用于提供要传输到dut的源信号或测试信号的一个或多个矢量信号发生器(vsg)，以及用于分析由dut所产生的信号的一个或多个矢量信号分析器(vsa)。由vsg进行的测试信号产生和由vsa执行的信号分析一般是可编程的(例如，通过使用内部可编程控制器或外部可编程控制器，诸如个人计算机)，以便允许每一者用于测试多种设备，使之符合具有不同频率范围、带宽和信号调制特性的多种无线信号技术标准。
测试无线设备通常涉及测试其接收子系统和发射子系统。测试器通常会例如使用不同的频率、功率电平和/或调制技术将测试数据包信号的规定序列发送给dut，来确定dut接收子系统是否正在正常地工作。类似地，dut会以多种频率、功率电平和/或调制技术发送测试数据包信号，以确定dut发射子系统是否正在正常地工作。
低功率rf数据包信号收发器通常交换作为序列的一部分的数据包，以发起通信链路。一个示例是称为蓝牙低功耗(ble，或者也称为“蓝牙智能”)的个人局域网(pan)技术，该技术被设计为在其能量需求上非常保守，同时一旦建立连接，便在中心设备(“客户端”)和外围设备(“服务器”)之间提供连通性。此类设备的示例包括作为中心设备的“智能电话”，和作为外围设备连接到用户手腕的脉搏率传感器。
原始蓝牙设备被设计来为移动应用程序提供无线数据连接，诸如将正在播放的头戴式耳机连接到蜂窝电话，以及将便携式扬声器连接到mp3播放设备。较新的ble设备被设计成具有较简单的结构，并且以较低的速度传送较小数量的数据，以便最大限度降低使用的功率，从而保护电池寿命并使电池能够在延长的时间段内操作。
在制造过程中，当测试ble子系统时，输入/输出(i/o)端口可用于方便对接收器和发射器的物理级行为以及dut控制进行传导性测试。然而，一旦ble子系统与服务器外围设备(例如，传感器)组合，i/o端口通常就不再可用(例如，被移除或被封装)。因此，该阶段的测试必须使用辐射信令(例如，经由无线rf信号)以无线方式执行。然而，由于独立的dut控制很少是可用的(例如，传导性信号路径和无线控制信号信道都不可用)，所以这种测试依赖于使用dut控制在测试器和基于ble的外围待测设备(dut)之间建立无线通信链路，其中dut控制是通过在dut内包含驱动程序软件以及在测试器内包含特定于dut的测试软件而建立的。对驱动程序和测试软件的此类需求增加了测试的复杂性，延长了测试的时间，从而增大了测试成本。
另外，继续讨论ble示例，被外围设备用来发起通信链路的数据包能够以随机顺序在多个(例如三个)信道中的任一个信道上传输。除非测试系统事先知道dut会在哪个信道上传输，否则它不能够确定地在这同一个信道上传输响应式数据包。这可能显著延迟测试时间，或者需要在dut内采用某种形式的预定编码，于是便无法使用一般化的测试方法。
继续讨论ble示例，在等待建立通信链路期间，试图发起通信链路的数据包序列之间存在相对长的时间间隔。与此同时，在链路发起序列期间，发起数据包快速连续地在多个规定的信道上传输。有利的是，数据包的这种快速序列可以用于测试，由此更快地获得更多测试数据，从而缩短总的测试时间。
技术实现要素：
根据当前受权利要求书保护的本发明，提供了用于测试射频(rf)数据包信号收发器待测设备(dut)的方法，包括经由多个可用信号信道中的每个信号信道进行通信。在测试器和dut之间交换的作为通信链路发起序列的正常部分的数据包以这样的方式交换，该方式使得测试器使用不同的信号功率同时经由所有可用信道进行传输，从而确保正确工作的dut将响应于接收到具有足够信号功率的测试器数据包而进行传输。例如，在蓝牙低功耗收发器的情况下，能够以这样的方式使用广告数据包、扫描请求数据包和扫描响应数据包。
根据当前受权利要求书保护的本发明的一个实施方案，用于测试射频(rf)数据包信号收发器待测设备(dut)的方法，包括经由多个信号信道中的每个信号信道进行通信，该方法包括：
使用测试器经由多个信号信道中的第一个信号信道接收来自dut的第一链路发起数据包；
响应于第一链路发起数据包，使用测试器和第一信号功率同时经由多个信号信道中的每个信号信道传输第一测试器响应数据包；
使用测试器经由多个信号信道中的第二个信号信道接收来自dut的第二链路发起数据包；
响应于第二链路发起数据包，使用测试器和第二信号功率同时经由多个信号信道中的每个信号信道传输第二测试器响应数据包，其中第一信号功率和第二信号功率不相等；以及
使用测试器，
响应于第一测试器响应数据包经由多个信号信道中的第一个信号信道接收dut响应数据包，或者
响应于第二测试器响应数据包经由多个信号信道中的第二个信号信道接收dut响应数据包。
根据当前受权利要求书保护的本发明的另一个实施方案，用于测试射频(rf)数据包信号收发器待测设备(dut)的方法，包括经由多个信号信道中的每个信号信道进行通信，该方法包括：
使用dut经由多个信号信道中的第一个信号信道传输第一链路发起数据包；
响应于第一链路发起数据包，使用dut和第一信号功率同时经由多个信号信道中的每个信号信道接收第一测试器响应数据包；
使用dut经由多个信号信道中的第二个信号信道传输第二链路发起数据包；
响应于第二链路发起数据包，使用dut和第二信号功率同时经由多个信号信道中的每个信号信道接收第二测试器响应数据包，其中第一信号功率和第二信号功率不相等；以及
使用dut，
响应于第一测试器响应数据包经由多个信号信道中的第一个信号信道传输dut响应数据包，或者
响应于第二测试器响应数据包经由多个信号信道中的第二个信号信道传输dut响应数据包。
根据当前受权利要求书保护的本发明的另一个实施方案，用于测试射频(rf)数据包信号收发器待测设备(dut)的方法，包括经由多个信号信道中的每个信号信道进行通信，该方法包括：
使用dut经由多个信号信道中的第一个信号信道传输第一链路发起数据包；
使用测试器接收第一链路发起数据包，并且响应于该第一链路发起数据包，使用第一信号功率同时经由多个信号信道中的每个信号信道传输第一测试器响应数据包；
使用dut经由多个信号信道中的第二个信号信道传输第二链路发起数据包；
使用测试器接收第二链路发起数据包，并且响应于该第二链路发起数据包，使用第二信号功率同时经由多个信号信道中的每个信号信道传输第二测试器响应数据包，其中第一信号功率和第二信号功率不相等；以及
使用dut同时经由多个信号信道中的每个信号信道接收
第一测试器响应数据包，并且响应于该第一测试器响应数据包，经由多个信号信道中的第一个信号信道传输dut响应数据包，或者
第二测试器响应数据包，并且响应于该第二测试器响应数据包，经由多个信号信道中的第二个信号信道传输dut响应数据包。
附图说明
图1示出在传导性或有线环境中用于射频(rf)数据包信号收发器待测设备(dut)的典型测试环境。
图2示出在辐射性或无线环境中用于rfdut的典型测试环境。
图3示出根据当前受权利要求书保护的本发明的示例性实施方案，在无线环境中用于rfdut的测试环境。
图4示出bledut在没有测试器响应的情况下传输广告包。
图5示出根据示例性实施方案，在bledut和测试器之间交换广告包、扫描请求包和扫描响应包。
图6和图7示出根据示例性实施方案，在传输多个扫描请求包的同时，在bledut和测试器之间交换广告包、扫描请求包和扫描响应包。
图8和图9示出根据示例性实施方案，在利用变化的功率电平传输多个扫描请求包的同时，在bledut和测试器之间交换广告包、扫描请求包和扫描响应包。
具体实施方式
以下具体实施方式是结合附图的当前受权利要求书保护的本发明的示例性实施方案。相对于本发明的范围，此类描述旨在进行示例而非加以限制。已对此类实施方案加以详尽的描述，使得本领域的普通技术人员可以实施该主题发明，并且应当理解，在不脱离本主题发明的实质或范围的前提下，可以实施具有一些变化的其他实施方案。
在本发明全文中，在没有明确指示与上下文相反的情况下，应当理解，所述单独的电路元件可以是单数或复数。例如，术语“电路”可以包括单个部件或多个部件，所述部件为有源和/或无源，并且连接或换句话讲耦合到一起(如成为一个或多个集成电路芯片)，以提供所述功能。另外，术语“信号”可指一个或多个电流、一个或多个电压、或数据信号。在图中，相似或相关的元件将具有相似或相关的字母、数字或数字字母混合的指示。此外，虽然在具体实施的上下文中已讨论了本发明使用分立的电子电路(优选地为一个或多个集成电路芯片形式)，但作为另一种选择，根据待处理的信号频率或数据速率，此类电路的任何部分的功能可使用一个或多个适当编程的处理器进行具体实施。此外，就示出各种实施方案的功能区块的示意图的图示来说，所述功能区块未必表示硬件电路之间的分区。
诸如蜂窝电话、智能电话、平板电脑等的无线设备利用基于标准的技术(例如，ieee802.11a/b/g/n/ac、3gpplte和蓝牙)。成为这些技术的基础的标准被设计成提供可靠的无线连接和/或通信。该标准规定了物理和更高级别规范，所述规范通常设计为节能的，并且最大限度地减少使用相同或其他技术的设备之间的干扰，所述设备邻近或共享无线频谱。
由这些标准规定的测试旨在确保此类设备被设计成符合标准规定的规范，并且制造的设备继续符合规定的规范。大多数设备是收发器，包含至少一个或多个接收器和发射器。因此，测试旨在确认接收器和发射器是否均符合。dut的一个或多个接收器的测试(rx测试)通常涉及将测试包发送到一个或多个接收器的测试系统(测试器)以及确定一个或多个dut接收器如何响应那些测试包的一些方式。通过以下方式对dut的发射器进行测试：让这些发射器向测试系统发送包，然后测试系统评估dut所发送的信号的物理特性。
参见图1，典型制造测试环境10a包括测试器12和dut16，其中测试数据包信号21t和dut数据包信号21d作为经由传导性信号路径在测试器12与dut16之间传送的rf信号来交换，该传导性信号路径通常为同轴rf电缆20c和rf信号连接器20tc,20dc的形式。如上所指出的，该测试器通常包括信号源14g(例如，vsg)和信号分析器14a(例如，vsa)。另外，如上所讨论，测试器12和dut16包括有关预定测试序列的预加载信息，通常体现为测试器12内的固件14f和dut16内的固件18f。如上进一步指出，该固件14f,18f内关于预定测试流的细节通常需要测试器12与dut16之间某种形式的显式同步(通常经由数据包信号21t,21d)。
参见图2，最后组装之后(如上所述，在最后组装之后物理dut信号连接20dc通常不可用)的典型测试环境10b使用无线信号路径20b，测试数据包信号21t和dut数据包信号21d通过测试器12和dut16的相应天线系统20ta,20da，经由该无线信号路径进行通信。
以下讨论在作为dut的ble设备的语境中呈现。然而，本领域的普通技术人员应当容易理解，当前受权利要求书保护的本发明的原理和操作也适用于其中数据包作为通信链路发起序列的正常部分进行交换的设备或系统。如已知和下文讨论的那样，在ble收发器的情况下，此类数据包为广告数据包、扫描请求数据包和扫描响应数据包的形式。
参见图3，根据当前受权利要求书保护的本发明、用于交换作为通信链路发起序列的正常部分的数据包的设备或系统(诸如ble设备和系统)的测试方法，通常在无线测试环境中执行。dut16包括ble子系统或设备26，该ble子系统或设备传输21d广告包以供测试器12接收(阶段a)。在测试器12成功接收广告包之后，测试器12传输21t扫描请求包(阶段b)。在dut16的ble子系统26成功接收之后，dut16传输21d扫描响应包(阶段c)。
此类包的这些交换在ble系统的信号标准内规定。因此，dut16不需要任何特殊的驱动程序代码(例如，为固件或软件形式)，测试器12也不需要任何特定于设备的或者说是测试软件或固件。而且，包的这种互换在已经于dut16和测试器12之间建立通信链路之前，因而在没有这种通信链路的情况下出现。因此，还没有活动的通信配置文件，从而可以提示任何ble设备以这种方式与测试器交互。
参见图4，根据ble信号标准，ble设备使用(总共40个信道之中的)三个信道来进行设备查找和连接设置。这些信道位于标准无线局域网信道(“wi-fi”)之间，以最大限度减小系统间的干扰。这些信道称为“广告”信道，并被ble系统用来搜索其他设备或向可能希望建立连接的设备宣传自己的存在。该设备传输广告包，然后等待规定的时间间隔以接收扫描请求包。如果在该时间间隔内没有接收到扫描请求包，则在不同的信道上传输另一个广告包。对初始信道的选择是随机的，并且每个后续的广告包在不同的信道上传输，直到所有三个信道都已经被使用，然后重复该过程，直到接收到扫描请求包并且建立了通信链路为止。
因此，如这里通过示例所示，该ble设备在随机选择的信道(例如，信道1)上传输第一个广告包21aa。如果没有作为响应接收到扫描请求包，则在另一个信道(例如，信道2)上传输第二个广告包21ab。此外，如果在规定的时间间隔内没有接收到扫描请求包，则在剩余的信道(例如，信道3)上传输第三个广告包21ac。
参见图5，根据示例性实施方案，dut传输被测试器正确接收的广告包21aa，并且测试器响应于此传输扫描请求包21qa。响应于成功接收该扫描请求包21qa，dut然后传输扫描响应包21ra。这些包21aa,21qa,21ra全都在同一个信道(信道1,2或3)上传输。如果测试器在扫描响应包21ra之后避免发送任何另外的包，则dut将等待规定的时间间隔以接收进一步的命令。如果在该时间间隔内没有接收到进一步的命令，则dut重新开始在三个广告信道中的相应信道上按紧密连续的顺序且以接连的指定广告间隔发送广告包21ab,21ac,21ad。
因此，例如如这里所示，dut传输第二个广告包21ab、接收扫描请求包21qb，并且使用扫描响应包21rb作出响应。然而，当dut发送第三个广告包21ac时，本示例中的测试器以降低的信号功率传输扫描请求包21qc，该扫描请求包无法被dut接收。因此，dut不传输扫描响应包。然后，在规定的时间间隔23之后，dut通过发送第四个广告包21ad再次重新开始操作。
如通过该操作可以看到的那样，测试器可以使用ble标准协议，以三个规定的广告包频率中的一个频率从dut引出一个或多个扫描响应包。由dut传输的此类扫描响应包可以被看作类似于在wi-fi系统中使用的“确认”(ack)包(按照iee802.11标准)，该ack包可以用来测试wi-fi发射器信号特征(例如，信号功率电平和数据编码)。类似地，在这种语境中，这里的测试器可以使用这些扫描响应包来确定dut接收到了由测试器传输的多少个扫描请求包。所接收的扫描响应包与所传输的扫描请求包的比率可以用来推导有效的包错误率(per)。
此外，通过改变由测试器传输的扫描请求包的功率电平，将导致接收到的扫描响应包的数量发生变化，并且可以使用这些变化来确定dut内的ble接收器的灵敏度，该确定操作类似于执行wi-fi接收器的per测试，如2013年8月5日提交的美国专利申请13/959354中所述，并且该美国专利申请作为美国专利公开2015/0036729公布，其公开内容以引用方式并入本文。因此，测试器可以在短的测试时间内获得有关dut接收器灵敏度的有用信息。此外，测试器可以分析扫描响应包以及广告包的信号质量，诸如频率、功率电平、调制等，以确定dut发射器的性能质量。
在任何情况下，这些测试都可以使用常规的测试器进行，例如使用常规的vsa系统和vsg系统进行，而不需要dut内的特殊驱动程序代码或用于测试器的特定于设备的测试软件。
参见图6，根据另外的示例性实施方案，可以使用测试器内的宽带发射器(例如，宽带vsg)来简化和加速测试，由此避免在测试器(例如，vsa)内需要接收器来迅速确定dut正在其上传输广告包的信道。例如，响应于从dut(例如，在信道2上)接收到广告包21a，测试器传输扫描请求包21qa,21qb,21qc的组21q，其中每个扫描请求包21qa,21qb,21qc在使用宽带发射器能力的三个广告包信道中的相应一个信道上传输。结果，dut将在所有三个广告信道(即，实际用于广告包21a的信道，以及另外两个未使用的信道)上接收响应扫描请求包，从而确保dut进而通过在传输最初的广告包21a的同一个信道上传输扫描响应包21r来作出响应。
参见图7，在所有信道上利用扫描请求包来响应广告包的这种技术确保了无论dut在哪个信道上传输初始的广告包21a(在这种情况下是在信道1上)，dut都将作为响应在同一个信道上(以及在未使用的信道上)接收到扫描请求包。结果，dut随后将进而通过在同一个信道上使用扫描响应包21r作出响应，来完成通信链路发起序列。因此，无论dut使用这三个规定的信道中的哪个信道来传输其初始的广告包21a，测试器通过在所有可用的广告信道上使用扫描请求包作出响应，都将能够从dut引出扫描响应包21r，只要dut正常地执行任务并且扫描请求包21q的功率足以被dut正确接收即可。
以相关方式，测试器可以采用宽带接收器(例如，vsa)来检测并且正确地接收广告包21a和扫描响应包21r。即使这样的接收器不能够实时地确定正在其上发生交互的信道，但所接收的包一旦被捕获，稍后也就可以例如与下游系统或处理一起用来在捕获后处理期间确定该信道。
在信号路径损耗随广告信道频率而变化的那些情况下，所传输的包功率可以变化一个偏移量，该偏移量足以确保在dut处接收到的信号功率足以用于这三个广告信道中的每个信道。
参见图8，根据另外的示例性实施方案，上面讨论的以变化的信号功率传输扫描请求包并且经由不同的信道同时传输多个扫描请求包的多种技术可以一种或多种组合使用。例如，响应于第一个广告包21aa(例如，在信道2上)，如上所述，测试器可以在所有信道上以旨在防止被dut成功接收的降低的功率电平同时传输扫描请求包。因此，dut在规定的时间间隔之后，在不同的信道上(例如，在信道1上)传输第二个广告包21ab。测试器检测到该广告包21ab，然后通过在所有信道上同时传输(这次以较高的功率电平)第二组扫描请求包21qb来作出响应。然而，这个较高的功率电平仍然不足以确保被dut成功接收。因此，dut再次在规定的时间间隔之后在另一个不同的信道上(例如，在剩余的信道3上)传输第三个广告包21ac，测试器响应于此传输(这次以还要更高的功率电平)第三组扫描请求包21qc。这个功率电平现在足以确保被dut成功接收，dut在与用于最近一次交换广告包21ac和扫描请求包21qc的相同的信道(例如，信道3)上使用扫描响应包21r作出响应。
因此，扫描请求包的三个不同的功率电平被用于测试dut接收器成功接收此类扫描请求包的能力。尽管扫描请求包中的前两个组21qa,21qb的功率过低，但第三个组21qc具有足够大的功率来引出扫描响应包21r。因此，该测试可以由单次操作有效地产生三个结果。由于噪声进入该系统并且无法完全避免，所以不能够断定多大的实际功率电平可以构成这样的阈值，即超过该阈值就能确保dut成功接收所有扫描请求包。需要进一步的统计结果来确定这一点。因此，可以执行像这样的多重测试，来确定标识或以其他方式指示这种阈值的统计分布。
参见图9，作为达成这种统计分布的一部分，扫描请求包的组21qa,21qb能够以使得只需要两种功率电平来引发扫描响应包的功率电平传输。例如，尽管扫描请求包的第一个组21qa具有不足以确保被dut成功接收的功率电平，但是第二个组21qb能够以介于第二组扫描请求包的功率电平和第三组扫描请求包的功率电平之间的功率电平(如前面的示例(图8)中所标识)传输。这可以有利地进一步缩短测试结果之间的时间(例如，在接收到连接请求的情况下)，原因是相继的广告包之间的时间显著短于在没有建立通信链路的情况下新广告包序列的开始点之间的时间。(然而，在一些情况下，例如，如果在扫描响应包之后没有事件，则仍然可以传输第三个广告包，在这种情况下，仍将获得三个测试结果。)
不管怎样，以变化的功率电平执行这些包交换都能够形成统计数据库。此外，通过适当选择不同的包功率电平，可能更快地收敛于统计功率电平，在该功率电平处正确地接收到一半扫描请求包并且引出对应的扫描响应包。据此，如果选择的功率电平全部低于该敏感点，则dut将快速连续地发送后续的广告包。这使得在发送扫描请求包时能够设置功率电平的新值，而不必在发起新的广告包序列之前等待更长的持续时间。
在不脱离本发明的范围和实质的前提下，本发明的结构和操作方法的各种其他修改形式和替代形式对本领域的技术人员将是显而易见的。虽然本发明结合具体的优选实施方案加以描述，但应当理解，受权利要求书保护的本发明不应不当地限于此类具体实施方案。其意图是，以下权利要求限定本发明的范围，并且由此应当涵盖这些权利要求范围内的结构和方法及其等同物。