空中测试的制作方法
【专利摘要】预先选择器通过对于每一项预先选择生成预定数目的随机位置而形成多项预先选择，其中每一个位置是用于空中测试中的待测试器件周围的所述预定数目的天线元件当中的一个天线元件。选择器对于将要模拟的无线电信道的至少一条路径从所述多项预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的理论与真实空间相关之间的绝对误差低于预定阈值。连接器把所选择的预先选择的各个位置处的天线元件与无线电信道仿真器连接在一起，以便对于待测试器件和无线电信道仿真器在物理上实现所模拟的无线电信道。
【专利说明】空中测试
【技术领域】
[0001]本发明涉及对于无回波腔室中的器件的空中测试。
【背景技术】
[0002]当从传送器向接收器传送射频信号时，所述信号在沿着一条或多条路径的无线电信道中传播，所述路径具有不同的到达角度、信号延迟、偏振和功率，从而导致所接收到的信号中的不同持续时间和强度的衰落。此外，由于其他传送器而导致的噪声和干扰会与无线电连接发生干扰。
[0003]可以利用对真实情况进行仿真的无线电信道仿真器来测试传送器和接收器。在数字无线电信道仿真器中，通常利用FIR滤波器(有限脉冲响应)对无线电信道进行建模。传统的无线电信道仿真测试是通过引导连接来实施的，其中通过线缆将传送器与接收器耦合
在一起。
[0004]可以利用OTA (空中)测试来对无线电系统的订户终端与基站之间的通信进行测试，其中在无回波腔室内用仿真器的多个天线元件围绕真实DUT(待测试器件)。仿真器可以与基站耦合或者充当基站，并且根据信道模型对订户终端与基站之间的路径进行仿真。在每一个天线与仿真器之间有一条特定于天线元件的信道。常常需要许多天线元件，从而需要许多特定于天线元件的信道。需要大量天线元件的原因可能是在测试腔室内需要足够大的静默区。但是当特定于天线元件的信道的数目增加时，测试系统会变得更加复杂且昂贵。因此需要一种不同的方法。
【发明内容】
[0005]下面给出了本发明的简化概要，以便提供对于本发明的某些方面的基本理解。本概要并不是本发明的详尽总览。其不意图标识出本发明的关键元素，也不意图限定本发明的范围。其唯一目的是以简化形式给出本发明的一些想法，以作为将在后面给出的更加详细的描述的前导。
[0006]本发明的一方面涉及一种设备，其包括:预先选择器，其被配置成通过对于每一项预先选择生成预定数目的随机位置而形成多项预先选择，其中每一个位置是用于空中测试中的待测试器件周围的所述预定数目的天线元件当中的一个天线元件；选择器，其被配置成对于将要模拟的无线电信道的至少一条路径从所述多项预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的理论与真实空间相关之间的绝对误差低于预定阈值；连接器，其被配置成把所选择的预先选择的各个位置处的天线元件与无线电信道仿真器连接在一起，以便对于待测试器件和无线电信道仿真器在物理上实现所模拟的无线电信道。
[0007]本发明的另一方面是一种方法，其包括:通过对于每一项预先选择生成预定数目的随机位置而形成多项预先选择，其中每一个位置是用于空中测试中的待测试器件周围的所述预定数目的天线元件当中的一个天线元件；对于所模拟的无线电信道的至少一条路径从所述多项预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的理论与真实空间相关之间的绝对误差低于预定阈值；把所选择的针对所述至少一条路径的预先选择的各个位置处的天线元件与无线电信道仿真器连接在一起，以便对于待测试器件和无线电信道仿真器在物理上实现所模拟的无线电信道。
[0008]本发明的另一方面是一种空中测试的仿真系统，所述仿真系统包括无线电信道仿真器、多个天线元件、预先选择器、选择器和连接器；所述预先选择器被配置成通过对于每一项预先选择生成预定数目的随机位置而形成多项预先选择，其中每一个位置是用于空中测试中的待测试器件周围的所述预定数目的天线元件当中的一个天线元件；所述选择器被配置成对于将要模拟的无线电信道的至少一条路径从所述多项预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的理论与真实空间相关之间的绝对误差低于预定阈值；所述连接器被配置成把所选择的预先选择的各个位置处的天线元件与无线电信道仿真器连接在一起，以便对于待测试器件和无线电信道仿真器在物理上实现所模拟的无线电信道。
[0009]虽然独立地引述了本发明的各个方面、实施例和特征，但是应当认识到，本发明的各个方面、实施例和特征的所有组合都是可能的，并且落在所要求保护的本发明的范围内。
[0010]本发明利用处在经过优化的位置处的适当数目的特定于天线元件的信道和天线元件提供了精确的角度功率分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面将参照附图借助于示例性实施例更加详细地描述本发明，其中:
[0012]图1示出了 OTA测试腔室的一个平面几何实施例；
[0013]图2示出了反射在传送器与接收器之间传播的信号的聚类；
[0014]图3示出了作为角度的函数的所期望的功率；
[0015]图4示出了 PAS的傅立叶变换；
[0016]图5示出了各个天线元件的功率；
[0017]图6示出了 OTA测试腔室的一个立体几何实施例；
[0018]图7示出了三条空间相关线；
[0019]图8示出了三个正交线段；以及
[0020]图9示出了所述方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参照附图更加全面地描述本发明的示例性实施例，其中示出了本发明的一些而非所有实施例。实际上，可以通过许多不同形式来具体实现本发明，而不应当将其理解成限制到这里所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使得本公开内容将满足适用的法律要求。虽然说明书在几处可能提到了“某一”、“一个”或一些实施例，但是这并不一定意味着每一次所提到的都是相同的实施例，也不意味着所述特征仅仅适用于单个实施例。还可以组合不同实施例的单项特征以提供其他实施例。因此，所有措辞和表达法都应当被宽泛地解释，并且其意图说明而非限制每一个实施例。
[0022]图1以平面几何的方式给出了 OTA测试腔室。DUT100可以是订户终端并且处于中心，活跃天线元件102、104、106和108被分布在由预先选择器150生成的一项预先选择的各个位置处。图1中所示的预先选择是由选择器152从多项预先选择当中选择的，其中每一项预先选择具有由预先选择器150随机生成的各个位置。如果需要更多天线元件，则可以由更多天线元件110、112、114和116可用。
[0023]所述各个位置与DUT相距预定距离。所述各个位置可以离散地处在围绕DUT100的一个圆周上。DUT100又可以处在对应于测试点126的静默区内。我们把J个OTA天线元件102到108关于DUT100的方向标示为Θ k, k=l,...，J,并且用Δ 0k#示各个天线元件在角度域内的间距屯，d2,...dj，其中J是指每一时刻下的活跃天线元件的数目。角度Λ Θ k表示两个天线元件102到108关于电子器件100的角度分离的度量。由于天线元件102到108的位置是随机选择的，因此不同的间距屯，d2，...dT可能是不同的，类似地，分离角度Λ 0k通常也不同于任何其他分离角度Λ Θ P其中j Φ k。
[0024]天线元件102到108与DUT100的距离通常相同，但是其与DUT100的距离也可以不同。相应地，天线元件102到108可以仅仅被放置在一个扇区内，而不是被放置在完全角度或完全立体角度下。DUT100在天线中还可以具有一个或多个元件。
[0025]测试腔室可以是一个无回波室。仿真器148可以包括用于形成每一个特定于天线的信道的至少一个FIR滤波器。附加地或替换地，仿真器148可以包括处理器、存储器以及用于提供各个特定于天线的信道的适当的计算机程序。
[0026]仿真器148具有至少一个无线电信道模型，其中一个无线电信道模型可以被选择来用作所模拟的无线电信道以用于测试。所模拟的无线电信道可以由实施测试的人员选择。所使用的模拟无线电信道可以是基于从真实无线电系统记录的信道的重放模型，或者其可以是人工生成的模型，或者其可以是重放模型与人工生成的模型的组合。所述至少一个无线电信道可以被存储在仿真器148的存储器中。
[0027]比如EB (Elektrobit)PrOpS im? F8之类的仿真器148的每一个仿真器输出端口 156可以连接到连接器154的输入158。类似地，每一个天线元件102到108可以连接到连接器154的输出端口 160。仿真器148形成所模拟的无线电信道的预定数目的特定于天线元件的信道。
[0028]在专利申请PCT/FI2009/050471中更加透彻地描述了仿真器148如何形成对应于天线元件102到108的特定于天线元件的信道。
[0029]随后通过仿真器148与天线元件之间的连接把一个特定于天线元件的信道与一个天线元件相关联。一般来说，每当对一条路径进行模拟时，至少一个天线元件102到108被耦合到仿真器148。
[0030]现在假设将要使用预定数目的天线元件102到108。预先选择器150形成多项预先选择，其中每一项预先选择具有预定数目的随机位置。所述位置可以通过关于预定方向的角度Q1, Θ 2,...Θ J来定义，或者可以通过与围绕DUTlOO的预定义曲线(比如一个圆形的圆周)上的某一预定位置的距离Cl1, d2,...七来定义。每一个随机位置是用于一个不同的天线元件102到108。所述预定数目的天线元件102到108可以是最大可用数目，或者天线元件102到108的数目可以被限制到天线元件的一个子集，其数目小于最大可用数目。关于天线元件102到108的数目的限制可以是基于将要模拟的无线电信道，或者是基于决定每一时刻下的至少一条路径的方向的角度数据和角度扩展。在专利申请PCT/FI2010/050419中更加透彻地描述了关于天线元件102到108的数目的限制。[0031]现在假设需要对应于无线电信道的一条路径120的天线元件。仿真系统包括选择器152。仿真器148为选择器152提供关于所模拟的无线电信道的数据。利用所述数据，选择器152对于将要模拟的路径120从由预先选择器150提供的多项预先选择当中选择一项预先选择。
[0032]当由选择器152对于一条路径选择了一项预先选择时，可以由预先选择器150形成对应于另一条路径的各项预先选择，并且可以由选择器152从中选择一项预先选择。或者，可以由预先选择器150形成对应于多条路径当中的每一条的各项预先选择，并且可以按照类似的方式由选择器152对于其中每一条路径从所述各项预先选择当中选择一项所期望的预先选择。这样做是可能的，因为可以不考虑路径的数目而生成对应于一项或更多项预先选择中的各个天线元件的随机位置。
[0033]天线元件102到108可以从一个位置连续移动到另一个位置。这样就允许随机放置天线元件，并且在特定时刻在有需要的扇区内具有更高的天线元件密度。可以通过电动机或者通过气动或水力方式移动天线元件。
[0034]对于一条或多条路径，连接器154把所选择的预先选择的各个位置处的天线元件102到108与无线电信道仿真器148连接在一起，以便对于DUT100和无线电信道仿真器148在物理上实现所模拟的无线电信道。
[0035]仿真器150与待测试器件100之间的到达角度Φ在不同的时刻下通常是不同的，这是因为所模拟的情况中的各个聚类对于信号的反射是不同的。术语“聚类”指的是成组地出现并且具有类似参数值的多径信号分量。一个聚类可以被视为对应于一条路径的基础。无线电信道的此类多径分量是由于导致散射的各个物体或者至少一个物体的各个部分而导致的。聚类常常与MMO (多输入多输出)信道模型相关联，但是该术语也可以与其他信道模式相结合地使用。聚类可以是时变的。
[0036]图2示出了在特定时刻下反射在传送器与接收器之间传播的信号的聚类200、202、204，所述反射定义各个信号分量对于接收器的到达角度。聚类通常可以具有多个活跃区段(其在图2中用黑点示出)，其对于所反射的信号分量导致不同的延迟和功率。可以看至IJ，第一聚类200的到达角度Φ是大约-15°，第二聚类的到达角度是大约15°，并且第三聚类的到达角度Φ是大约150°。一个聚类的角度扩展通常是1°到15°，并且可以通过把天线元件随机放置在扩展区域内部的各个位置处而适当地实现一个聚类的扩展的功率分布。
[0037]所模拟的无线电信道的数据可以包括关于(多个)接收方向(即路径方向)的角度分布的信息。所述数据可以给出或具有DUT100所处的坐标，因此可以相对于DUT100来表示所述角度数据，而不考虑该数据是由DUT100还是由天线元件接收到。
[0038]当使用天线元件102到108来例如经由去到DUT100的路径120到124传送信号时，DUT100是接收器，于是所述数据包括关于DUT100的到达角度Φ的直接或间接信息。应当提到的是，为了清楚起见，在图1中将角度定义为Φ3=Φ+180°。作为一个实例，路径122、124的两个接收方向具有较窄的角度差，并且与路径120相比需要更多天线元件来实现。附加地或替换地，DUT100可以向天线元件102到108进行传送。
[0039]到达角度Φ可以是去到或来自DUT100的路径120到124的方向。因此，接收方向的角度分布可以被视为路径120到124的角度分布，并且可以在仿真器148中从所模拟的无线电信道提取出所述分布，或者仿真器148可以把所模拟的无线电信道馈送到预先选择器150，其随后可以提取出关于接收方向的角度分布的具体数据以用于预先选择位置的目的。
[0040]图3以图形方式给出了作为角度的函数的一个聚类的所期望功率300，即围绕DUT100的PAS (角功率谱)。功率在垂直轴上示出，角度在水平轴上示出。在该例中，PAS是其通常的拉普拉斯形状。峰值处于到达角度Φ处。有可能在对应于一个天线元件的所有预先选择中生成对应于PAS的峰值的位置。随后可以随机生成不同的预先选择中的对应于其他天线元件的所有其他位置。这样，除了峰值处的位置之外，不同的预先选择就可能是不同的。
[0041]可以对PAS进行傅立叶变换，并且在图4中给出了结果。经过PAS傅立叶变换的PAS得到空间相关函数400。相关值在垂直轴上示出，以波长计的位置在水平轴上示出。
[0042]现在可以利用取决于PAS并且从而也取决于路径的空间相关来从多项预先选择当中选择一项预先选择。OTA测试腔室中的空间相关取决于作为自变量的DUT100中的各个ULA (均匀线性阵列)天线元件的空间分离Am、标称到达角度Φ、到达角度的角度扩展σ φ。一般来说，空间分离可以被定义为两个点之间的相位距离。通常把静默区的测试点126中的相位距离纳入考虑。可以通过把两个点之间的距离除以波长来获得相位距离，并且例如还可以将其乘以2π。
[0043]由于各个天线元件在所述预先选择中的放置是随机的，因此空间分离Am也是随机的。
[0044]选择器152可以根据像对应于一个或多个聚类的L2范数那样形成的误差函数从
多项预先选择当中找到一项经过优化的预先选择，例如: [0045]
【权利要求】
1.一种设备，其包括: 预先选择器，其被配置成通过对于每一项预先选择生成预定数目的随机位置而形成多项预先选择，其中每一个位置用于空中测试中的待测试器件周围的所述预定数目的天线元件当中的一个天线元件； 选择器，其被配置成对于将要模拟的无线电信道的至少一条路径从所述多项预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的理论与真实空间相关之间的绝对误差低于预定阈值； 连接器，其被配置成把所选择的预先选择的各个位置处的天线元件与无线电信道仿真器连接在一起，以便对于待测试器件和无线电信道仿真器在物理上实现所模拟的无线电信道。
2.权利要求1的设备，其中，所述预先选择器被配置成形成具有用于天线元件的多个不同数目的位置的各项预先选择，并且所述选择器被配置成从所述具有用于天线元件的不同数目的位置的各项预先选择当中选择一项预先选择。
3.权利要求1的设备，其中，所述选择器被配置成从所述多项随机预先选择当中选择一项所期望的预先选择，其中对应于该项预先选择的基于理论和真实空间相关的误差函数的值得到优化。
4.权利要求1的设备，其中，所述设备被配置成避免生成不可实现的位置。
5.权利要求1的设备，其中，所述选择器被配置成在选择过程中忽略具有至少一个不可实现的位置的每一项预先选择。
6.权利要求1的设备，其中，所述预先选择器被配置成只允许形成其中任意两个位置之间的距离大于预定最小距离的预先选择，所述预先选择中的第一个位置被自由地生成。
7.权利要求1的设备，其中，所述预先选择器被配置成只允许生成与每一个先前生成的位置的距离大于预定最小距离的位置，每一项预先选择中的第一个位置被自由地生成。
8.权利要求6或7的设备，其中，所述预定最小距离是彼此具有结构接触的两个天线元件之间的距离。
9.一种方法，其包括: 通过对于每一项预先选择生成预定数目的随机位置而形成多项预先选择，其中每一个位置用于空中测试中的待测试器件周围的所述预定数目的天线元件当中的一个天线元件； 对于所模拟的无线电信道的至少一条路径从所述多项预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的理论与真实空间相关之间的绝对误差低于预定阈值； 把所选择的所述至少一条路径的预先选择的各个位置处的天线元件与无线电信道仿真器连接在一起，以便对于待测试器件和无线电信道仿真器在物理上实现所模拟的无线电信道。
10.权利要求9的方法，所述方法还包括:形成具有用于天线元件的多个不同预定数目的位置的各项预先选择，以及从所述具有用于天线元件的不同预定数目的位置的各项预先选择当中选择一项预先选择。
11.权利要求9的方法，所述方法还包括:从所述多项随机预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的基于理论和真实空间相关的误差函数的值得到优化。
12.权利要求9的方法，所述方法还包括:防止生成不可实现的位置。
13.权利要求9的方法，所述方法还包括:在选择过程中忽略具有至少一个不可实现的位置的每一项预先选择。
14.权利要求12的方法，所述方法还包括:只有在一项预先选择中的任意两个位置之间的距离大于预定最小距离的情况下才允许形成该项预先选择，其中该项预先选择中的第一个位置被自由地生成。
15.权利要求12的方法，所述方法还包括:只允许生成与任何先前生成的位置的距离大于预定最小距离的位置，其中每一项预先选择中的第一个位置被自由地生成。
16.权利要求14或15的方法，其中，所述预定最小距离是彼此具有结构接触的两个天线元件之间的距离。
17.—种空中测试的仿真系统，所述仿真系统包括无线电信道仿真器、多个天线元件、预先选择器、选择器和连接器； 所述预先选择器被配置成通过对于每一项预先选择生成预定数目的随机位置而形成多项预先选择，其中每一个位置用于空中测试中的待测试器件周围的所述预定数目的天线元件当中的一个天线元件； 所述选择器被配置成对于将要模拟的无线电信道的至少一条路径从所述多项预先选择当中选择一项预先选择，其中对应于该项预先选择的理论与真实空间相关之间的绝对误差低于预定阈值； 所述连接器被配置成把所选择的预先选择的各个位置处的天线元件与无线电信道仿真器连接在一起，以便对于待测试器件和无线电信道仿真器在物理上实现所模拟的无线电·信道。
【文档编号】H01Q3/26GK103430466SQ201080071257
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2010年12月28日 优先权日:2010年12月28日
【发明者】J－P·努蒂宁, P·屈厄斯蒂 申请人:安耐特通信有限公司