具有动态可变信道模型的无线信道仿真器的制作方法
在无线系统中，诸如多输入多输出(mimo)无线系统中，例如，在基站和移动装置上使用多个天线来利用称为多路径传播的现象，以便实现更高的数据速率。通常，诸如mimo系统的无线系统在每个无线电信道上同时发送和接收多个数据信号。多路径传播现象是当数据信号在基站与移动装置之间行进时影响数据信号的环境因素的结果，这些环境因素包括例如电离层反射和折射、大气波导、来自地面物体的反射以及来自水体的反射。由于这些因素，数据信号经历多路径干扰，导致相长干涉、相消干涉或衰落、以及数据信号的相移。mimo技术已经在各种无线通信标准中被标准化，包括电气和电子工程师学会(ieee)802.11n、ieee802.11ac、hspa+(3g)、wimax(4g)和长程演进(lte)标准。
无线系统的基站和移动装置需要测试。用于测试被测移动装置(dut)的典型测试系统包括基站或基站仿真器(bs)、无线电信道(rc)、或衰落仿真器、被测移动装置(dut)、个人计算机(pc)、某种类型的多探头配置、以及用于互连这些部件的各种电缆。当bs是dut时，这种相同的测试系统配置可用于测试bs。在一些测试系统中，衰落仿真器的输出端口通过电缆连接到dut的天线端口。这种类型的测试系统被称为传导式测试系统。
最新一代的无线系统是第5代无线系统，通常缩写为“5g”。预期在30ghz至300ghz之间的毫米波谱(mmwave)中运行的5g无线系统将在bs和用户设备(ue)(例如，移动装置)中均采用具有快速动态波束切换的集成模拟波束形成。虽然目前的信令规范草案并不排除将模拟波束形成器应用于低于6ghz的频率，但这是不期望的。对于5g无线系统，如果每个天线元件处的rf天线连接器不可用，则ota测试方法和系统将用于测试bs和ue。用于传导性无线电信道仿真的连接器预期将在rf或中频(if)下基于天线端口而不是基于每个天线元件可用。每个天线端口将连接到多个天线元件，并且具有固定的一组元件加权系数的模拟波束成形将应用于每个天线端口，使得可以为每个正交频分复用(ofdm)符号选择不同的波束状态。
目前没有解决方案可用于在5g无线系统中利用时变波束执行传导性仿真模拟波束成形。因此，需要一种rc仿真器，其适用于测试5g无线系统的bs和ue，并且具有能够根据5gbs和ue的模拟波束形成器形成的时变波束方向图来动态更新的rc模型。
技术实现要素：
本发明涉及但不限于以下实施方案：
1.一种用于测试被测装置(dut)的测试系统，该测试系统包括：
基站(bs)，该基站被配置为根据波束索引选择性地控制电耦接到bs天线端口的bs天线元件，该bs的多个bs天线阵列中的每一个包括多个该bs天线元件；
该bs的映射逻辑，该映射逻辑被配置为将波束索引映射到符号；
该bs的bs模拟波束形成器电路，该bs模拟波束形成器电路基于该波束索引对该bs天线元件进行加权，以使得由该bs天线阵列形成时变bs天线阵列波束方向图；和
无线电信道(rc)仿真器，该无线电信道仿真器具有电耦接到相应bs天线端口的第一多个rc输入/输出(i/o)端口并且具有电耦接到用户设备(ue)的相应ue天线端口的第二多个rci/o端口，该第一多个rci/o端口接收从该相应bs天线端口输出的信号，并且该信号包含该rc仿真器从其中获得该波束索引的信息，该rc仿真器具有被配置为根据该波束索引而动态变化的动态可变信道模型，该动态可变信道模型对由该相应的bs天线阵列形成的该时变bs天线波束方向图建模并生成时变信号，并且其中该rc仿真器对由该动态可变信道模型生成的该时变信号执行rc仿真操作，以产生从该第二多个rci/o端口输出到该ue天线端口的经衰落的时变信号。
2.实施方案1的测试系统，其中该rc仿真器被配置为执行帧和符号同步，以使该rc仿真器与该bs同步。
3.实施方案2的测试系统，其中该rc仿真器被配置为对从该bs天线端口输出的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使该rc仿真器与该bs同步。
4.实施方案2的测试系统，其中该rc仿真器基于在该rc仿真器中从该bs或bs仿真器接收的触发信号来执行帧和符号同步。
5.实施方案2的测试系统，其中该rc仿真器被配置为在执行帧和符号同步之后从自该bs天线端口输出的信号中提取波束状态信息，并且其中该rc仿真器被配置为使用所提取的波束状态信息以及使用至少部分基于所提取的波束状态信息计算的信道模型系数在该rc仿真器的一个或多个信道上对该动态可变信道模型进行仿真。
6.实施方案5的测试系统，其中该rc仿真器被配置为对从该bs天线端口输出的信号进行解码，以便从该信号中提取该波束状态信息。
7.实施方案1的测试系统，其中该波束索引具有对应的波束状态序列，并且其中该对应的波束状态序列在测试之前为该rc仿真器所知。
8.实施方案1的测试系统，其中将被该动态可变信道模型用来对该时变bs天线阵列波束方向图建模的波束状态序列由该bs动态调度。
9.实施方案8的测试系统，其中该rc仿真器从自该bs天线端口输出的信号中解码波束状态调度信息，并使用该波束状态调度信息来获得波束状态序列，该波束状态序列将由该动态可变信道模型用于对该时变bs天线阵列波束方向图建模。
10.实施方案1的测试系统，其中该动态可变信道模型在该rc仿真器中对多个波束特定的信道模型并行建模。
11.实施方案10的测试系统，其中在任何给定的时刻，该波束特定的信道模型中只有一个是有效的。
12.实施方案11的测试系统，其中在该rc仿真器的不同物理信道上对该多个波束特定的信道模型进行建模，并且其中基于哪个波束特定的信道模型在给定时刻有效，打开或关闭不同的物理信道。
13.实施方案10的测试系统，其中在该rc仿真器的单个物理信道上对该多个波束特定的信道模型进行建模，并且其中基于哪个波束特定的信道模型在给定时刻有效，启用或禁用分配给每个波束特定的信道模型的信道抽头。
14.实施方案1的测试系统，其中该第一多个rci/o端口中的rci/o端口经由该bs的中频(if)连接器电耦接到该相应的bs天线端口，并且其中该第二多个rci/o端口中的rci/o端口经由该ue或ue仿真器的if连接器电耦接到该相应的ue天线端口，并且其中从该bs天线端口输出的信号处于第一if，并且其中从该第二多个rci/o端口输出到该ue天线端口的经衰落的时变信号处于第二if。
15.实施方案14的测试系统，其中该rc仿真操作在基带(bb)频率下执行，并且其中通过该动态可变信道模型对该时变bs天线阵列波束方向图的建模是在该bs的中心工作无线电频率(rf)下执行的。
16.一种用于测试被测装置(dut)的测试系统，该测试系统包括：
用户设备(ue)，该用户设备被配置为根据波束索引选择性地控制电耦接到ue天线端口的ue天线元件，多个ue天线阵列中的每一个包括多个该ue天线元件；
该ue的映射逻辑，该映射逻辑被配置为将波束索引映射到符号；
该ue的ue模拟波束形成器电路，该ue模拟波束形成器电路基于该波束索引对该ue天线元件进行加权，以使得由该ue天线阵列形成时变ue天线阵列波束方向图；和
无线电信道(rc)仿真器，该rc仿真器具有电耦接到相应ue天线端口的第一多个rc输入/输出(i/o)端口并且具有电耦接到该bs的相应bs天线端口的第二多个rci/o端口，该第一多个rci/o端口接收从该相应的ue天线端口输出的信号，并且该信号包含该rc仿真器从其中获得该波束索引的信息，该rc仿真器具有被配置为根据该波束索引而动态变化的动态可变信道模型，该动态可变信道模型对由该相应的ue天线阵列形成的该时变ue天线波束方向图建模并生成时变信号，并且其中该rc仿真器对由该动态可变信道模型生成的该时变信号执行rc仿真操作，以产生从该第二多个rci/o端口输出到该bs天线端口的经衰落的时变信号。
17.实施方案16的测试系统，其中该rc仿真器被配置为执行帧和符号同步，以使该rc仿真器与该bs同步。
18.实施方案17的测试系统，其中该rc仿真器被配置为对从该bs天线端口输出的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使该rc仿真器与该bs同步。
19.实施方案17的测试系统，其中该rc仿真器基于在该rc仿真器中从该bs或bs仿真器接收的触发信号来执行帧和符号同步。
20.实施方案17的测试系统，其中该rc仿真器被配置为在执行帧和符号同步之后从自该ue天线端口输出的信号中提取波束状态信息，并且其中该rc仿真器被配置为使用所提取的波束状态信息以及使用至少部分基于所提取的波束状态信息计算的信道模型系数在该rc仿真器的一个或多个信道上对该动态可变信道模型进行仿真。
21.实施方案20的测试系统，其中该rc仿真器被配置为对从该ue天线端口输出的信号进行解码，以便从该信号中提取该波束状态信息。
22.实施方案16的测试系统，其中该波束索引具有对应的波束状态序列，并且其中该对应的波束状态序列在测试之前为该rc仿真器所知。
23.实施方案16的测试系统，其中将被该动态可变信道模型用来对该时变ue天线阵列波束方向图建模的波束状态序列由该ue在测试期间动态分配。
24.实施方案23的测试系统，其中该rc仿真器从自该ue天线端口输出的信号中解码波束状态调度信息，并使用该波束状态调度信息来获得波束状态序列，该波束状态序列将由该动态可变信道模型用于对该时变ue天线阵列波束方向图建模。
25.实施方案16的测试系统，其中该动态可变信道模型在该rc仿真器中对多个波束特定的信道模型并行建模。
26.实施方案25的测试系统，其中在任何给定的时刻，该波束特定的信道模型中只有一个是有效的。
27.实施方案26的测试系统，其中在该rc仿真器的不同物理信道上对该多个波束特定的信道模型进行建模，并且其中基于哪个波束特定的信道模型在给定时刻有效，打开或关闭不同的物理信道。
28.实施方案25的测试系统，其中在该rc仿真器的单个物理信道上对该多个波束特定的信道模型进行建模，并且其中基于哪个波束特定的信道模型在给定时刻有效，启用或禁用分配给每个波束特定的信道模型的信道抽头。
29.一种用于测试被测装置(dut)的测试系统，该测试系统包括：
基站(bs)，该基站被配置为根据bs波束索引选择性地控制电耦接到bs天线端口的bs天线元件，该bs的多个bs天线阵列中的每一个包括多个该bs天线元件；
该bs的映射逻辑，该映射逻辑被配置为将该bs波束索引映射到符号；
该bs的bs模拟波束形成器电路，该bs模拟波束形成器电路基于该bs波束索引来对该bs天线元件进行加权，以使得由该bs天线阵列形成时变bs天线阵列波束方向图；
用户设备(ue)，该用户设备被配置为根据ue波束索引选择性地控制电耦接到ue天线端口的ue天线元件，多个ue天线阵列中的每一个包括多个该ue天线元件；
该ue的映射逻辑，该映射逻辑被配置为将该ue波束索引映射到符号；
该ue的ue模拟波束形成器电路，该ue模拟波束形成器电路基于该ue波束索引对该ue天线元件进行加权，以使得由该ue天线阵列形成时变ue天线阵列波束方向图；和
无线电信道(rc)仿真器，该rc仿真器具有电耦接到相应ue天线端口的第一多个rc输入/输出(i/o)端口并且具有电耦接到该bs的相应bs天线端口的第二多个rci/o端口，该rc仿真器具有动态可变信道模型，该信道模型根据该bs和ue波束索引而动态变化以生成时变信号，并且其中该rc仿真器对由该动态可变信道模型生成的该时变信号执行rc仿真操作，以产生从该第二多个rci/o端口输出到该bs天线端口的经衰落的时变信号。
30.一种用于测试被测装置(dut)的测试方法，该测试方法包括：
在发射机中，使用第一波束索引来获得发射机天线元件权重，该发射机的第一模拟波束形成器电路使用该权重来对该发射机天线元件进行加权，以使得时变发射机天线波束方向图由发射机天线阵列形成；
在接收机中，使用第二波束索引来获得接收机天线元件权重，该接收机的第二模拟波束形成器电路使用该权重来对该发射机天线元件进行加权，以使得时变接收机天线波束方向图由接收机天线阵列形成；
利用无线电信道(rc)仿真器，其具有电耦接到相应发射机天线端口的第一多个rc输入/输出(i/o)端口并且具有电耦接到接收机的相应天线端口的第二多个rci/o端口，根据该第一和第二波束索引动态改变该rc仿真器的动态可变信道模型；
在rc仿真器中，对由该发射机和接收机天线阵列形成的时变天线波束方向图建模，并生成时变信号；和
在该rc仿真器中，对该时变信号执行仿真操作，并将经衰落的时变信号从该第二多个rci/o端口输出到相应的接收机天线端口。
31.实施方案30的测试方法，其中该发射机是包括该rc仿真器的基站仿真器的一部分。
附图说明
当结合附图阅读时，从后面的详细描述中可以最好地理解示例性实施方案。要强调的是，各种特征不一定是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清晰性，尺寸可以任意增大或减小。在适用和实用的地方，相同的附图标记表示相同的元件。
图1是根据代表性实施方案的适合于测试5gdut的测试系统的示意性框图。
图2是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中ue是dut。
图3是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中bs是dut。
图4是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中bs是dut，并且其中图1所示的动态可变信道模型对天线波束方向图对进行建模，其中每个波束方向图对由bs天线阵列所形成的天线阵列波束方向图和ue天线阵列所形成的天线阵列波束方向图组成。
图5是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中ue是dut，并且动态可变信道模型120被配置为根据tx/rx波束索引对而动态变化。
图6是流程图，其是图4所示流程图的修改，表示根据代表性实施方案的测试方法，其中bs是dut，并且对于bs和ue每个天线端口都具有if连接器但没有rf连接器的情况，该测试方法被用于评价bs的发射机特性。
具体实施方式
本发明的原理和概念针对用于测试基站(bs)和用户设备(ue)的测试系统和方法。该测试系统包括具有动态可变信道模型的无线信道(rc)仿真器，该信道模型被配置为根据在rc仿真器中从bs和/或ue接收的波束索引而动态变化，这取决于实现场景以及是bs还是ue为dut。bs或ue(取决于哪一个是dut)使用波束索引来获得天线元件权重，bs或ue的模拟波束形成器电路使用该权重来对其天线元件加权，以使得时变天线波束方向图由其相应的天线阵列形成。时变天线波束方向图由rc仿真器的动态可变信道模型建模，以生成时变信号。rc仿真器对时变信号执行仿真操作并输出衰落的时变信号，以便由bs或ue在评价dut特性时使用。
在下文的详细说明中，出于解释而非限制的目的阐述了公开具体细节的示例性实施方案，以更全面地理解根据本教导的实施方案。然而，对于受益于本公开文本的本领域普通技术人员来说显而易见的是，根据本教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施方案仍在所附权利要求的范围内。另外，已知的装置和方法在此不在赘述，以免影响对示例性实施方案的说明。此类方法和装置显然落在本教导的范围内。
本文所用术语仅出于描述具体实施方式的目的且不意图为限制性的。所定义的术语附加于在本教导的技术领域中通常理解和接受的所定义术语的技术和科学含义之上。
如在本说明书和所附的权利要求书中所使用的，术语“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括单数和复数指示物，除非上下文以另外的方式清楚地指明。因此，例如“一个装置(adevice)”包括一个装置和复数个装置的情况。
可能使用关系术语来说明如在附图中所示的不同元件之间的关系。这些关系术语意在包含设备和/或元件的除附图中描绘的取向之外的不同取向。
应当理解，当元件被称为与另一个元件“连接”、“耦接”或“电耦接”时，这两个元件能够直接连接或耦接，或者可以存在中间元件。
和其他在本公开文本中使用的术语一样，术语“储存器”或“储存器设备”旨在表示计算机可读储存介质，该计算机可读储存介质可以储存用于由一个或多个处理器执行的计算机指令或计算机代码。本公开文本中提及“储存器”或“储存器设备”时应当被解释为一个或多个储存器或储存器设备。存储器可例如是同一个计算机系统内的多个存储器。存储器也可以是在多个计算机系统或计算设备中分布的多个存储器。
如本文所使用的，术语“处理器”包含能够执行计算机程序或可执行计算机指令的电子部件。本文提及的包括“处理器”的计算机应被解释为具有一个或多个处理器或处理核心的计算机。处理器可例如是多核处理器。处理器也可指单个计算机系统中的或分布在多个计算机系统中的处理器的集合。术语“计算机”也应当被解释为可能指计算机或计算装置的集合或网络，每个计算机或计算装置包括一个或多个处理器。计算机程序的指令可以由多个处理器执行，这些处理器可以在同一台计算机内或者可以分布在多台计算机上。
图1示出了根据示例性或代表性实施方案的测试系统100的框图，该系统适合但不限于测试5gbs和ue(例如，移动装置)。根据该说明性实施方案，测试系统100包括5gbs101、rc仿真器102和出于示例性目的被假设为5g移动装置的5gue103，例如5g智能手机。bs101或ue103可以是dut。下面的描述假设ue103是dut，并且描述了测试系统100用于测试ue103的方式。如果bs101正在被测试，则ue103可以是实际的ue或者可以是ue仿真器。本文使用的术语“ue”表示实际的ue或ue仿真器，并且本文使用的术语“bs”表示实际的bs或bs仿真器。应当注意，在bs101是bs仿真器的情况下，rc仿真器102可以是bs仿真器的一部分并且在bs仿真器内部。
bs101具有基带(bb)单元101a，该单元生成无线电帧，该无线电帧由ofdm符号组成。bb单元101a包括将波束索引映射到每个无线电帧内的符号的波束索引到符号映射逻辑105。所使用的无线电帧的结构取决于实现方式，因此本发明的原理和概念不限于任何特定的无线电帧结构。verizon5g空中接口测试计划规定，每个无线电帧的持续时间为10毫秒(ms)，并且具有一百个时隙，每个时隙的长度为t时隙＝15360xts＝0.1ms，其中ts＝1/(75000x2048)，其中两个连续的时隙形成一个子帧，并且每个时隙包含七个ofdm符号。然而，本领域技术人员应当理解，可以使用其他框架结构。为了说明的目的，将假设由bs101和由ue103生成的无线电帧具有上述帧结构。
bb单元101a生成由ofdm符号组成的无线电帧，每个符号具有与其相关联的多个波束索引。应当注意，虽然参考使用ofdm符号描述了代表性实施方案，但是本领域技术人员根据本文中提供的描述应当理解，本发明的原理和概念不限于使用ofdm符号。
假设bs101具有n个bs天线端口106，其中n是大于或等于2的正整数，在每个ofdm符号周期期间，n个不同的波束索引可以分别分配给n个bs天线端口106。bb单元101a使用波束索引到符号映射逻辑105来获得对应于每个ofdm符号的波束索引。分配给每个bs天线端口106的每个波束索引是对应于权重向量的数字，权重向量对于每个天线元件包括一个复系数(表示为复数的幅度值和相位值)。bs101的rf单元101b包括数模转换器(dac)和if转换器块104、n个bs模拟波束形成器电路107和n个bs天线阵列108。n个bs模拟波束形成器电路107分别位于n个bs天线端口106处。dac和if转换器块104将从bb单元101a输出的数字bb信号转换成模拟if信号，该数字bb信号包括可以从其中解码波束索引序列的信息。if信号具有已知的帧结构，并且包括控制信息，该控制信息可以被rc仿真器提取和解码以获得波束索引和对应的波束索引序列。波束索引或天线元件权重通常经由bs101的内部接口(未示出)传递到模拟波束形成器电路107。
n个模拟波束形成器电路107从n个相应的波束索引产生n个相应的权重。这n个权重被用于加权n个相应bs天线阵列108之一的bs天线元件，以使得n个相应bs天线阵列108分别形成n个时变bs天线阵列波束方向图109。根据该代表性实施方案，在每个bs天线端口106处形成的时变波束方向图可以由bs101在每个符号周期至少改变一次。根据该代表性实施方案，在任何给定时刻，在每个bs天线端口106处形成bs天线阵列波束方向图109，并且这些波束方向图中的每一个可以不同。因此，bs101使用权重来选择性地控制由各个bs天线阵列108形成的时变bs天线阵列波束方向图109。
rc仿真器102具有n个rc输入/输出(i/o)端口111，这些端口分别通过相应的电缆112电耦接到n个bs天线端口106。rc仿真器102具有m个rci/o端口113，根据该代表性实施方案，这些端口通过相应的电缆114电耦接到相应的ue天线端口115，以使ue103能够经受传导测试，其中m是大于或等于2的正整数。在其他实施方案中，ue103被放置在电波暗室(未示出)内用于ota测试，在这种情况下，rci/o端口113通过电缆114连接到电波暗室的天线探头(未示出)。
rc仿真器102具有被配置为根据波束索引而动态变化的动态可变信道模型120。rci/o端口111接收从各个bs天线端口106输出的信号，该信号包含可以从中获取波束索引的信息。动态可变信道模型120通常被实现为由rc仿真器102执行的硬件和软件和/或固件的组合。例如，rc仿真器102通常包括用于执行计算机指令的一个或多个处理器以及用于存储计算机指令和可能的数据的一个或多个存储装置。动态可变信道模型120被配置为根据从波束索引提取的波束状态信息来动态变化，使得由每个bs天线阵列108形成的时变bs天线阵列波束方向图109由每个相应rci/o端口111处的相应波束建模逻辑121来仿真。仿真的时变bs天线阵列波束方向图109被嵌入到rc仿真器102的动态可变信道模型120中。每个波束索引定义了波束状态，并且每个波束状态定义了具有特定方向性的特定波束方向图。
当在rci/o端口111接收的信号沿着rc仿真器的信道传播到rci/o端口113时，rc仿真器102还执行典型的rc仿真操作，即衰落操作。因此，对应于由相应波束建模逻辑121生成的衰落时变波束方向图的电信号由rc仿真器102产生，并在每个rci/o端口113输出，并经由电缆114之一传递到相应的ue天线端口115。
rc仿真器102优选地被配置为对从bs天线端口106输出并由相应的一个rci/o端口111接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使rc仿真器102与bs101同步。这使得由波束建模逻辑121执行的时变波束方向图的生成与由各个bs天线阵列108执行的时变波束方向图的生成同步。在执行帧和符号同步之后，rc仿真器102从包含在从bs天线端口106输出并由相应的rci/o端口111接收的信号中的波束索引中提取波束状态信息，并将所提取的波束状态信息嵌入动态可变信道模型120中。rc仿真器102被配置为使用至少部分基于所提取的波束状态信息计算的信道模型系数在rc仿真器102的一个或多个信道上对动态可变信道模型120进行仿真。
rc仿真器102可以在测试开始时执行一次帧和符号同步，或者通过测量bs101或(在使用bs仿真器代替bs的情况下)bs仿真器(未示出)的传输而在测试期间连续或周期性地执行帧和符号同步。同步测量可以通过利用从bs天线端口106输出的信号的已知结构来执行。如果bs101具有rf连接器，则rc仿真器102可以对从bs天线端口106输出并在其每个rci/o端口111接收的rf信号进行采样和下变频，执行时间和频率同步，并检测和解码信号结构的必要信息以提取帧和符号同步参数。同步过程可以基于类似于与bs通信的典型ue(例如，移动电话)用来执行同步的算法，这通常基于解码主同步信号(pss)、次同步信号(sss)和/或利用在每个bs发射天线端口上发射的已知导频序列。
或者，如果不需要在rc仿真器102中解码波束状态信息，则可以通过来自bs101或来自bs仿真器的触发信号来同步。波束状态信息用于在由rc仿真器102执行的仿真操作期间应用时变波束状态。对于每个时刻，bs101和ue103各自具有定义相应波束状态的有效波束索引。这对有效波束索引在本文中被称为tx/rx波束索引对。在多数情况下，rc仿真器102的动态可变信道模型120对由bs101生成的bs天线阵列波束方向图109和由ue103生成的ue天线阵列波束方向图129进行建模。在这种情况下，术语“波束状态”或“波束状态信息”对应于bs101的有效波束索引和ue103的有效波束索引。在这种情况下，波束状态由相应的tx/rx波束索引对定义，其由rc仿真器102嵌入动态可变信道模型120中。在一些情况下，rc仿真器102的动态可变信道模型120对bs天线阵列波束方向图109或ue天线阵列波束方向图129建模，但不是两者都建模。在那些情况下，术语“波束状态”或“波束状态信息”对应于bs101的有效波束索引或ue103的有效波束索引，这取决于在rc仿真器102中建模的是bs天线阵列波束方向图109还是天线阵列波束方向图129。
在一些情况下，可以在rc仿真器102中预先固定和预配置波束状态序列。在这种情况下，可以在信道模型/仿真生成阶段预先利用波束状态信息。动态可变信道模型120是在rc仿真器102中运行仿真之前建立的。基于文件的系统和信道建模工具是可用的，它们可用于生成动态可变信道模型120并将信道模型系数写入一个或多个文件。然后，当执行仿真时，rc仿真器102“播放”这些文件。如果波束状态序列是预先已知的，则生成动态可变信道模型120并将其写入对应的文件相对容易，但是由于高更新速率要求，在rc仿真器102中回放文件并不容易。因此，下面描述了用于在基于文件的rc仿真器102中执行动态可变信道模型120的多种可能性。
如果波束状态序列不是预先固定的和预配置的，则可以通过检测和解码下行链路控制信息(dci)或在rci/o端口111从bs天线端口106接收的信号中包含的其他控制信息来动态调度波束状态序列。在正常下行链路信令中，来自bs101的这些信号包括可以由rc仿真器102和ue103解码的波束状态信息。dci或其他控制信息包含波束索引到符号索引映射信息，可以检测和解码该信息以获得波束状态调度信息。波束状态调度信息通常在对应的波束状态之前一到二十个子帧被发送，因此解码必须几乎实时执行。动态调度波束状态序列的另一种方式是在bs101或bs仿真器与rc仿真器102之间提供单独的通信接口，通过该通信接口发送波束状态序列信息。通信接口可以是例如包括快速串行链路的数字通信接口，包括同步和定时信息的信号通过该快速串行链路被发送。
ue103的bb和if电路124生成由符号组成的无线电帧，为了示例的目的，这些符号被假设为ofdm符号。bb和if电路124包括将波束索引映射到每个无线电帧内的符号的波束索引到符号映射逻辑125。无线电帧由符号组成，每个符号具有与其相关联的多个波束索引。在每个符号周期期间，m个不同的波束索引可以被分配给m个相应的ue天线端口115。bb和if电路124使用波束索引到符号映射逻辑125来获得对应于每个符号的波束索引。分配给每个相应ue天线端口115的每个波束索引是对应于权重向量的数字，权重向量包括针对每个天线元件的一个复系数。ue103具有分别位于m个ue天线端口115处的m个ue模拟波束形成器电路127，其使用与m个相应波束索引相关联的m个相应权重来对m个相应ue天线阵列128之一的ue天线元件进行加权，以使得m个相应ue天线阵列128分别形成m个时变ue天线射线波束方向图129。
根据该代表性实施方案，在每个ue天线端口115处形成的时变ue天线阵列波束方向图129可以由ue103在每个符号周期中至少改变四次。在任何给定的时刻，可以在每个ue天线端口115处形成ue天线阵列波束方向图129，并且这些ue天线阵列波束方向图129中的每一个可以不同于所有其他ue天线阵列波束方向图129。因此，ue103使用权重来选择性地控制由相应的ue天线阵列128形成的时变ue天线阵列波束方向图129。
当ue103正在发射时，rc仿真器102对从ue天线端口115输出并由相应的一个rci/o端口111接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使rc仿真器102与ue103同步。这使得由波束建模逻辑121执行的时变天线阵列波束方向图的生成与由相应的ue天线阵列128执行的时变天线阵列波束方向图的生成同步。上述用于在bs101与rc仿真器102之间执行帧和符号同步的所有可能性也可用于在ue103与rc仿真器102之间执行帧和符号同步。
在执行帧和符号同步之后，rc仿真器102从自ue天线端口115输出并由相应的rci/o端口113接收的信号中提取波束状态信息。rc仿真器102被配置为使用所提取的波束状态信息并且使用至少部分基于所提取的波束状态信息计算的信道模型系数在rc仿真器102的一个或多个信道上对动态可变信道模型120进行仿真。
根据优选的实施方案，如果bs101是dut并且其发射能力正在被测试，则bs101和ue103分别生成bs和ue天线阵列波束方向图109和129，并且对应的tx/rx波束索引对被rc仿真器102嵌入到动态可变信道模型120中。rc仿真器102以上述方式执行波束建模和仿真，并且ue103或ue仿真器接收从该rci/o端口113输出的经衰落的信号，并且分析这些信号以评估bs101的发射能力。
如果bs101是dut并且其接收能力正在被测试，则ue103或ue仿真器和bs101以上述方式分别生成ue和bs天线阵列波束方向图129和109，并且对应的tx/rx波束索引对被嵌入动态可变信道模型120中。rc仿真器102执行波束建模和仿真，并且bs101接收从rci/o端口111输出的经衰落的信号，并且分析这些信号以评估bs101的接收能力。
如果ue103是dut并且其发射能力正在被测试，则ue103和bs101或bs仿真器分别生成ue和bs天线阵列波束方向图129和109，并且相应的tx/rx波束索引对被嵌入到动态可变信道模型120中。rc仿真器102以上述方式执行波束建模和仿真，并且bs101或bs仿真器接收从rci/o端口111输出的经衰落的信号，并且分析这些信号以评估ue103的发射能力。
如果ue103是dut并且其接收能力正在被测试，则bs101或bs仿真器和ue103以上述方式分别生成bs和ue天线阵列波束方向图109和129，并且对应的tx/rx波束索引对被嵌入动态可变信道模型120中。rc仿真器102以上述方式执行波束建模和仿真，并且ue103接收从rci/o端口113输出的经衰落的信号，并且分析这些信号以评估ue103的接收能力。
尽管两个链路端的有效波束索引通常嵌入动态可变信道模型120中，但是在一些实施方案中，与dut相对的链路端具有单个固定波束状态或者具有预先固定的波束状态序列。
如果波束状态序列是预先已知的固定波束状态序列，则可以在执行测试之前将波束状态序列嵌入动态可变信道模型120中。如果事先不知道波束状态序列，则波束状态序列通常作为正常信令的一部分由bs101和ue103发送到rc仿真器102，该rc仿真器检测并解码波束状态序列信息并使用其来近乎实时地动态改变动态可变信道模型120。如果事先不知道波束状态序列，并且因此要动态调度波束状态序列，则在rc仿真器102中执行动态可变信道模型120的近乎实时适配。为此，rc仿真器102应当具有高采样率，以便解决持续时间非常短的波束周期的问题。在这种情况下，波束调度信息通常被提前一到二十帧发送，因此检测和解码近乎实时执行。
3gpp指定的信道模型(例如tr.38.901或tr.36.873)中常用的当前信道建模原理对于每个簇的每条射线以及簇和射线角度应用天线响应，以生成非时变的天线阵列波束方向图。根据代表性实施方案，在动态可变信道模型120中，离散时变天线波束方向图代替3gpp指定信道模型的非时变天线波束方向图，如下所示：
其中t是时间，bi∈{1，...，brx}和βi∈{1，...，btx}分别指固定波束方向图的子集b内的接收器(rx)和发射器(tx)波束方向图，
如果rc仿真器102是非基于文件的rc仿真器，则动态可变信道模型120的信道系数是动态生成的。可以通过在信道系数的计算期间对于每个正弦曲线应用对波束状态特定的系数来更新波束状态。如果rc仿真器102是基于文件的信道仿真器，则信道系数在rc仿真之前生成，并存储在rc仿真器102内部的文件中，这些文件在rc仿真期间由rc仿真器102执行。
动态可变信道模型120可以针对每个预定义的波束状态生成，并且对波束特定的信道模型可以在rc仿真器102的波束建模逻辑121中并行运行。每个时刻可以根据有效波束状态信息激活并行信道模型中的一个。并行信道模型可以在rc仿真器102的多个不同的物理信道上运行，或者通过为每个波束方向图定义单独的簇/抽头集(即，多个重叠信道抽头)而在单个物理信道上运行。在rc仿真器102的多个物理信道上运行动态可变信道模型120的情况下，通过切换机制(未示出)一次激活(打开)一个信道，同时所有其他信道被去激活(关闭)，来执行波束方向图选择。例如，如果bs仿真器输出端口的数量高于测试系统100中所需的天线端口的数量，则可以由bs仿真器执行切换。在单个物理信道上运行动态可变信道模型120的情况下，通过启用为给定波束方向图分配的信道或一组抽头来执行波束方向图选择，同时通过例如将那些信道设置为具有高衰减来禁用为其他波束方向图分配的信道或抽头。
多个波束方向图的并行执行通常需要在rc仿真器102中使用额外的信道或抽头资源。然而，可以通过例如运行单个波束模型并基于所选波束方向图更新每个抽头/簇的幅度和相位来减少并行资源使用。
在rc仿真器102中存在用于顺序运行时变波束方向图的多种可能性。第一种可能性是全嵌入可能性，包括预先为所有波束方向图组合生成信道模型系数。本文使用的术语“完全嵌入”意味着所有相关的天线阵列特性都完全包括在动态可变信道模型120中。本文使用的术语“部分嵌入”意味着动态可变信道模型120是天线阵列特性的近似物，其尚未包括天线阵列波束方向图的所有可能影响。
对于第一全嵌入可能性，每个tx/rx波束索引对具有与其相关联的多个(例如，二十四个)衰落抽头，这些抽头将基于在rc仿真器102中接收的波束索引在rc仿真器102中被激活。每个tx/rx波束索引对的信道模型将被存储在波束建模逻辑121的存储器中，并且根据在每个时刻有效的tx/rx波束索引对而被选择用于执行。同样，在这种情况下，多个波束方向图可以并行运行，其中单个波束方向图在给定时刻是有效的，以实现有效波束方向图之间的快速转换。
用于在rc仿真器102中顺序运行时变波束方向图的第二种全嵌入可能性包括预先为每个抽头计算每个tx/rx波束索引对的复缩放系数和多普勒相量缩放系数表，运行单组抽头系数，并且基于在rc仿真器102中接收的波束索引来更新抽头增益、相位缩放器和多普勒相量缩放系数。
用于在rc仿真器102中顺序运行时变波束方向图的第一种部分嵌入可能性包括预先计算每个抽头的每个tx/rx波束索引对的增益缩放系数表，运行单组抽头系数，并且基于在rc仿真器102中接收的波束索引仅更新抽头增益缩放系数。这种可能性特别适合于簇内角度分散很小的情况。在具有簇角度/天线取向演进的动态模型的情况下，抽头增益缩放器系数也应是时变的(即缓慢变化的)。这种可能性忽略了由于模拟波束方向图差异而导致的多普勒相量变化和端口间相位差。包括了基于天线阵列几何形状的相位差，并且如果每个天线端口的波束方向图相似，则端口间相位差没有误差。如果每个端口的模拟波束方向图不同，端口之间的相位差预计不会相关。
用于在rc仿真器102中顺序运行时变波束方向图的第二种部分嵌入可能性包括为每个抽头预先计算每个波束索引对的复缩放系数表，运行单组抽头系数，并且基于在rc仿真器102中接收的波束索引仅更新抽头增益和相位缩放系数。
如上所示，当前rc仿真器解决方案在dut工作的中心rf频率下进行信道仿真，而rf连接器在5gbs和5gue中可能不是可用的。在5gbs和ue中，预计if连接器将可用。根据代表性的实施方案，bs101是5gbs，其在bs天线端口106处具有if连接器，这些连接器通过电缆112连接到相应的rci/o端口111。同样，根据该实施方案，ue是5gue，其在ue天线端口115处具有if连接器，这些连接器通过电缆114连接到相应的rci/o端口113。由bs101的bb单元101a产生的bb信号被bb单元101a转换成if信号，该if信号通过位于bs天线端口106的if连接器输出并在rci/o端口111处被接收。rc仿真器102将接收的if信号下变频为bb信号，因为rc仿真是在bb频率下执行的。由ue103的bb和if电路124产生的bb信号被ue103的bb和if电路124转换成if信号，这些if信号通过位于ue天线端口115的if连接器输出并在rci/o端口113处被接收。rc仿真器102将接收的if信号下变频为bb信号。
由动态可变信道模型120执行的信道建模是在dut的中心工作rf频率下执行的。这意味着信道模型参数化基于dut的中心工作rf频率来执行，并且信道模型采样率和多普勒建模也是基于dut的中心工作rf频率。rc仿真器102和dut可以被配置为在if频率下工作。在这种情况下，rc仿真器102通过应用动态可变信道模型120来执行bb频率下的衰落仿真，该动态可变信道模型是在测试期间根据dut的中心工作rf频率生成的。应用衰落后，bb信号在从rci/o端口111或113发射到bs101或ue103之前被上变频回if频率。根据该实施方案，不同的if频率可以用于不同的链路端，即bs101和ue103可以分别使用不同的if频率f1和f2。如果f1和f2不相等，则在rci/o端口111和113处执行的频率转换根据所连接的装置的频率来进行调谐。这也允许混合设置，其中一些dut以指定的rf频率连接，而一些dut以不同的rf频率操作或以if频率连接。
图2是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中ue是dut，并且测试系统100被用于评价ue103的接收机特性(即，ue103的下行链路测试)。在bs中，波束索引到符号映射逻辑用于将波束索引映射到符号，如框201所示。如上参考图1所述，bs具有电耦接到多个bs天线元件的多个bs天线端口106，并且每多个bs天线元件包括相应的bs天线阵列108。bs使用波束索引来获得bs天线元件权重，bs101的模拟波束形成器电路107使用该权重来加权bs天线元件，从而选择性地控制由相应的bs天线阵列108形成的时变bs天线波束方向图109，如框202所示。利用具有被配置为根据波束索引而动态变化的动态可变信道模型120的rc仿真器102，从bs天线端口106输出的并且包含波束索引的信号在rc仿真器102的rci/o端口111处被接收，如框203所示。如以上参考图1所说明的，rc仿真器102优选地对从bs天线端口106之一输出并由相应的一个rci/o端口111中的接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使rc仿真器102与bs101同步。
在rc仿真器102中，动态可变信道模型120对由相应的bs天线阵列108形成的时变天线波束方向图109建模，并生成时变信号，如框204所示。rc仿真器102对时变信号执行rc仿真操作，并从rc仿真器102的rci/o端口113向ue103的天线端口115输出经衰落的时变输出信号，如框205所示。经衰落的时变输出信号可用于评估或评价dut的接收机特性，在这种情况下，dut是ue103。测试系统100是双向的，因此上行链路测试(ue103进行发射并且bs101进行接收)可以使用相同的系统配置以相同的方式执行，以评价ue103的发射机特性。
图3是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中bs101是dut，并且该测试方法被用于测试bs101的接收机特性(即，bs101的上行链路测试)。在ue(或ue仿真器)中，ue103的波束索引到符号映射逻辑125用于将波束索引映射到符号，如框301所示。如上参考图1所述，ue103具有电耦接到多个ue天线元件的多个ue天线端口115，并且每多个ue天线元件包括相应的ue天线阵列128。ue103使用波束索引来获得ue天线元件权重，ue103的模拟波束形成器电路127使用该权重来对ue天线元件进行加权，从而选择性地控制由相应的ue天线阵列128形成的时变ue天线波束方向图129，如框302所示。
利用具有被配置为根据波束索引而动态变化的动态可变信道模型120的rc仿真器102，从ue天线端口115输出的并且包含波束索引的信号在rc仿真器102的rci/o端口113处被接收，如框303所示。如以上参考图1所指示的，rc仿真器102优选地对从ue天线端口115之一输出并由相应的一个rci/o端口113中接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使rc仿真器102与ue103同步。在rc仿真器102中，动态可变信道模型120对由相应的ue天线阵列128形成的时变天线波束方向图129建模，并生成时变信号，如框304所示。rc仿真器102对时变信号执行rc仿真操作，并从rc仿真器102的rci/o端口111向bs101的bs天线端口106输出经衰落的时变输出信号，如框305所示。经衰落的时变输出信号可用于评估或评价dut的接收机特性，在这种情况下，dut是bs101。因为测试系统100是双向的，所以下行链路测试(bs101进行发射并且ue103进行接收)可以使用相同的系统配置以相同的方式执行，以评价bs101的发射机特性。
图4是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中bs101是dut(即，bs101的发射机特性的下行链路测试)，并且动态可变信道模型120被配置为根据tx/rx波束索引对来动态变化。换言之，动态可变信道模型120对天线阵列波束方向图对建模，其中每个天线阵列波束方向图对由bs天线阵列波束方向图109和对应的ue天线阵列波束方向图129组成。在bs101和ue103中，相应的波束索引到符号映射逻辑105、125用于将波束索引映射到符号，如框401所示。bs101和ue103使用波束索引来获得bs和ue天线元件权重，bs101和ue103相应的bs和ue模拟波束形成器电路107和127分别使用bs和ue天线元件权重来加权bs和ue天线元件，从而选择性地分别控制由相应的bs和ue天线阵列109和129形成的时变bs和ue天线波束方向图109和129，如框402和403所示。利用具有被配置为根据波束索引而动态变化的动态可变信道模型120的rc仿真器102，分别从bs和ue天线端口106和115输出并且包含波束索引的信号分别在rc仿真器102的rci/o端口111和113处被接收，如框404所示。如上所述，rc仿真器102优选地对从bs101接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使bs101与rc仿真器102同步。
在rc仿真器102中，动态可变信道模型120对分别由相应的bs和ue天线阵列108和128形成的时变天线波束方向图对进行建模，并生成时变信号，如框405所示。rc仿真器102对时变信号执行rc仿真操作，并从rc仿真器102的rci/o端口113向ue103的ue天线端口115输出经衰落的时变输出信号，如框406所示。经衰落的时变输出信号可用于评估或评价dut的发射机特性，在这种情况下，dut是bs101。因为测试系统100是双向的，所以上行链路测试(ue103进行发射并且bs101进行接收)可以使用相同的系统配置以相同的方式执行，以评价bs101的接收机特性。
图5是表示根据代表性实施方案的测试方法的流程图，其中ue103是dut(即，ue103的发射机特性的上行链路测试)，并且动态可变信道模型120被配置为根据tx/rx波束索引对来动态变化。换言之，动态可变信道模型对天线阵列波束方向图对建模，其中每个天线阵列波束方向图对由bs天线阵列波束方向图109和对应的ue天线阵列波束方向图129组成。在bs101和ue103中，相应的波束索引到符号映射逻辑105和125用于将波束索引映射到符号，如框501所示。bs101和ue103使用波束索引来获得bs和ue天线元件权重，bs101和ue103的bs和ue模拟波束形成器电路107和127分别使用bs和ue天线元件权重来加权bs和ue天线元件，从而选择性地控制分别由相应的bs和ue天线阵列108和128形成的时变bs和ue天线波束方向图109和129，如框502和503所示。利用具有被配置为根据波束索引而动态变化的动态可变信道模型120的rc仿真器102，分别从bs和ue天线端口106和115输出并且包含波束索引的信号分别在rc仿真器102的rci/o端口111和113处被接收，如框504所示。如上所述，rc仿真器102优选地对从bs101接收的信号中的至少一个进行采样，以执行帧和符号同步，从而使bs101与rc仿真器102同步。
在rc仿真器102中，动态可变信道模型120对分别由相应的bs和ue天线阵列108和128形成的时变天线波束方向图对进行建模，并生成时变信号，如框505所示。rc仿真器102对时变信号执行rc仿真操作，并从rc仿真器102的rci/o端口111向bs101的bs天线端口106输出经衰落的时变输出信号，如框506所示。经衰落的时变输出信号可用于评估或评价dut的发射机特性，在这种情况下，dut是ue103。因为测试系统100是双向的，所以ue的下行链路测试(ue103进行接收并且bs101进行发射)可以使用相同的系统配置以相同的方式执行，以评价ue103的接收机特性。
图6是流程图，其是图4所示流程图的修改，以表示根据代表性实施方案的测试方法，其中bs101是dut，bs101和ue103对每个天线端口106和115分别具有的if连接器，但是不具有rf连接器。在这种情况下，rc仿真器102以bb频率执行rc仿真，并且由rc仿真器102的动态可变信道模型120进行的建模以bs101的中心工作rf频率来执行。从bs101发射到rc仿真器102的信号处于第一if，而从rc仿真器102发送到ue103的信号处于第二if，其中第一和第二if可以不同。
在bs101中，波束索引到符号映射逻辑105用于将波束索引映射到符号，如框601所示。bs101使用波束索引来获得bs天线元件权重，bs101的bs模拟波束形成器电路107使用该权重来加权bs天线元件，从而选择性地控制由相应的bs天线阵列108形成的时变bs天线波束方向图109，如框602所示。利用具有被配置为根据波束索引而动态变化的动态可变信道模型120的rc仿真器102，经由bs101的if连接器从bs天线端口106输出的并且包含波束索引的第一if的信号在rc仿真器102的rci/o端口111处被接收，如框603所示。rc仿真器102优选地对从bs101接收的第一if的信号中的至少一个进行采样，以上述方式执行帧和符号同步，从而使bs101与rc仿真器102同步。
在rc仿真器102中，第一if的接收信号被下变频成bb信号，如框604所示。在rc仿真器102中，动态可变信道模型120对由相应的bs天线阵列108以bs101的中心工作rf频率形成的时变天线波束方向图109进行建模，并生成时变信号，如框605所示。rc仿真器102以bb频率对时变信号执行rc仿真操作，然后以第二if将得到的经衰落的时变bb信号上变频成经衰落的时变信号，该第二if可以不同于但不需要不同于第一if，如框606所示。rc仿真器102以第二if从rc仿真器102的rci/o端口113输出经衰落的时变信号到具有if连接器的ue103的天线端口115，如框607所示。
图3的流程图可以按类似于上述情况中图6的流程图是图4的流程图的修改的方式来修改，其中bs101和ue103对每个天线端口具有if连接器，但是不具有rf连接器。为了简洁起见，这里没有示出或描述对图3的流程图的这种修改，因为本领域技术人员将理解可以进行这种修改的方式。
应注意的是，虽然上述代表性实施方案分别示出了分别经由电缆112和114连接到rc仿真器102的bs和ue天线端口106和115，但是这些电缆连接可以用无线连接(例如，无线线缆连接)代替。例如，一个链路端可以传导性地连接，即，利用电缆112或114来连接，而相对的链路端可以具有空中(ota)接口(例如，远场或近场ota或无线线缆接口)。例如，可以有rc仿真器102与dut的ota接口，以允许dut的辐射式测试。
应当注意，已经参考代表性实施方案描述了本发明的原理和概念，但是本发明的原理和概念不限于本文中描述的代表性实施方案。尽管在附图和前面的描述中详细展示和描述了本发明的原理和概念，但是这种展示和描述应被认为是展示性的或示例性的而非限制性的；本发明的原理和概念不限于所公开的实施方案。本领域技术人员通过对附图、公开文本和所附权利要求的研究，可以理解和实现所公开的实施方案的其他变体。
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