专利名称：移动通信网络中移动终端的多径衰落测试系统及其测试方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域中CDMA移动通信终端的测试，具体涉及到CDMA通信网络中移动终端的多径衰落自动测试系统及其测试方法。
背景技术：
移动通信信道在传输过程中具有本身的一些特性，如可以发生反射、绕射、散射现象。移动终端天线收到的信号有直射波、反射波和散射波，并随着移动终端位置的移动，波的幅度、相位和时延随时随地发生变化，所以移动终端接收到的信号电平是不稳定的。
移动通信中的多径衰落是指无线信号经发射天线发射后在到达接收机之前，会被不同的障碍物反射多次，形成多条路径，每条路径都经过不同程度的衰减和延迟，每条路径上的无线信号在移动终端的接收天线处叠加，相位接近时信号增强，相位相反时信号减弱，信号起伏可以达到几十dB，因此无线通信中的多径衰落现象对于移动终端的信号接收性能有很重要的影响。
CDMA移动终端通过分集接收技术来解决无线环境中的多径衰落问题，对于移动终端信号接收性能指标需要在一个能够模拟多径衰落的环境下进行测试。
目前的测试方法是人工进行手动地控制操作，由于需要模拟多种情况下无线通道的多径衰落环境，测试步骤繁多，仪器参数配置操作复杂，人工参与程度高，占用时间很多，而且目前的测试方法自动化程度很低，工作效率低，无法实现移动终端的快速测试的要求。
发明内容
本发明的目的，就在于解决移动终端的多径衰落测试操作复杂，自动化程度低，测试结果的准确性和一致性差的问题，提供了一种能够对移动终端的多径衰落射频指标进行自动测试的系统及其测试方法，本发明能够模拟无线通信实际网络中的多径衰落效应，得到移动终端在多径衰落环境下前向基本信道解调性能的指标，实现了对接收机的性能进行自动测试，以保证移动终端在实际网络中的可靠性。本发明可以对手机研发前期进行接收机性能测试提供自动测试系统及其测试方法，大大增强了多径衰落测试的自动化程度，能够大幅度地提高测试的工作效率。
为实现上述目的，本发明中移动终端的多径衰落测试系统，包括与被测移动终端连接的噪声干扰信号模拟器，与噪声干扰信号模拟器连接的射频信道模拟器，与射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器相连接的无线综合测试仪，质量认证测试控制装置通过GPIB电缆与噪声干扰信号模拟器、射频信道模拟器、无线综合测试仪相连接，并通过GPIB总线进行控制信号和测试数据的传输，质量认证测试控制装置由主控模块和动态连接库两部分所组成，主控模块响应控制命令，接收测试数据的输入，并显示测试数据的输出，动态连接库部分驱动控制测试仪器，读取结果数据，并与主控模块进行通信。
通过射频电缆连接噪声干扰信号模拟器和待测移动终端，该段射频电缆在待测移动终端工作中心频率上的损耗需要输入质量认证测试控制装置的系统输入主参数表中，使噪声干扰信号模拟器在调节信号电平时能够对路径损耗进行补偿。
质量认证测试控制装置包括测试项目库，系统输入主参数表和结果文件保存模块，测试项目库中包括测试频段，测试项目的参数设置和指标设置。制定移动终端的测试计划时，可以从测试项目库中选定所需要的测试项目，对测试项目的序列和具体参数进行编辑。系统输入主参数表可以设置与测试系统有关的一些参数，包括无线综合测试仪、射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器的基本参数设置。结果文件保存模块能够自动保存每次测试计划结束后的测试数据。
为了保证移动终端质量认证测试的精度和可靠性，多径衰落测试系统应工作在屏蔽室内，或者把被测移动终端放置于隔离度不小于60dB的屏蔽箱中。
一种移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，包括以下步骤在质量认证测试控制装置中选择频段类别，输入系统测试主参数，配置无线综合测试仪、射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器的基本参数.
建立测试计划，对移动终端的每个测试项目进行参数设置和测试指标设置。
被测移动终端登录到无线综合测试仪，无线综合测试仪得到被测移动终端的注册信息，与移动终端之间建立通话连接。
质量认证测试控制装置依次对测试计划中的每个项目进行测试，无线综合测试仪统计所发送的帧的数目和移动终端所接收的好帧数目，计算移动终端在每种数据速率下的误帧率FER；无线综合测试仪发起呼叫终止信令，结束与被测移动终端之间的通话连接状态。
本方法能够支持US Cellular和PCS CDMA终端两个频段的测试，可以根据具体需要选择不同的CDMA 800MHz Cellular和1900MHz PCS测试频段。
质量认证测试控制装置通过GPIB控制卡与GPIB总线控制无线综合测试仪发射射频信号进入射频信道模拟器，并配置射频信道模拟器形成多条路径以及模拟瑞利衰落环境，射频信号在射频信道模拟器所模拟的瑞利衰落环境下，变成经过多条路径和瑞利衰落后的射频信号，同时质量认证测试控制装置配置噪声干扰信号模拟器在射频信号中加入高斯白噪声，调节输出电平，提供射频信号的环路器，使无线综合测试仪与待测移动终端之间建立通话连接。
移动终端在解调出无线综合测试仪发出的射频信号后，通过噪声干扰信号模拟器的环路器把解调信号返回到无线综合测试仪，无线综合测试仪测试出手机的接收误帧率，并对处于通话状态中的移动终端进行各种性能指标测试。质量认证测试控制装置读取无线综合测试仪中的测试结果，与设定的指标进行对比，判定该项性能是否符合测试标准，并对每项测试的测试结果进行存储。
无线综合测试仪与移动终端之间建立通话连接的步骤需要设定无线综合测试仪以基站模拟器方式工作时的基站功率和基站模拟器的业务信道号。
移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法还包括信道切换测试项目，信道切换测试项目有以下步骤无线综合测试仪发送一个切换指示消息，命令待测移动终端进行硬切换；待测移动终端接收到切换指示消息后，在不同频率的信道之间进行切换；质量认证测试控制装置测量移动终端完成硬切换的时间，并检测移动终端在不同的频率间切换时是否关闭了发射机。
硬切换以业务信道的临时中断为特征。这种切换可能是不同基站之间的切换，不同指配频率下的切换或者是不同帧偏移下的切换。
移动终端的多径衰落测试方法还包括等待测试项目，等待时间参数是用来在测试项目之间设置等待的时间，测试项目等待时间参数可以输入一个具体的时间数值，缺省值为1，等待单位是秒。
本发明能够完成CDMA 800MHz Cellular/1900MHz PCS频段多径衰落条件下前项业务信道解调项目的自动测试，得到移动终端在多径衰落环境下的信号接收性能指标，本测试系统及其方法大大增强了多径衰落测试的自动化程度，能够大幅度地提高测试的工作效率。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的测试系统连接方框图；图2为本发明的测试系统的射频信号连接示意图；图3为本发明的测试系统的控制信号连接示意图；图4为本发明的测试系统中设备的GPIB地址分配图；图5为本发明的测试方法的流程图；图6为本发明的多径衰落情境配置示意图。
具体实施例方式
如图1所示，测试系统中包括噪声干扰信号模拟器、射频信道模拟器、无线综合测试仪和质量认证控制测试装置。与被测移动终端连接的噪声干扰信号模拟器，与噪声干扰信号模拟器连接的射频信道模拟器，以及与射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器相连接的无线综合测试仪，质量认证控制测试装置通过GPIB电缆与噪声干扰信号模拟器、射频信道模拟器、无线综合测试仪相连接，通过GPIB总线进行控制信号和测试数据的传输。
射频信道模拟器在测试系统中模拟射频多径衰落信道，提供测试所需要的各种多径衰落环境，噪声干扰信号模拟器加入高斯白噪声，调节输出电平，同时提供了信号的环路器，并最终决定输出的射频信号的载噪比，无线综合测试仪在测试系统中工作在基站模拟器方式下，能够与待测移动终端之间建立数据环回方式的通话连接，同时对处于通话状态中的移动终端进行各种性能指标的测试。
其中噪声干扰信号模拟器采用思博伦公司TAS4600型号，射频信道模拟器采用思博伦公司TAS4500型号，无线综合测试仪采用安捷伦公司E5515C型号，通过射频电缆连接待测移动终端与噪声模拟器TAS4600通道1的DUPLEX端口，该段射频电缆在待测移动终端工作中心频率上的损耗需要输入系统参数表中，使噪声干扰信号模拟器TAS4600在调节信号电平时能够对路径损耗进行补偿。
如图2所示，无线综合测试仪从RF Out射频信号输出端口发出信号，进入射频信道模拟器TAS4500通道1(Channel 1)的RF In端口，通道1中提供了一个模拟的多路径衰落环境，从而使信号经过了一个模拟实际无线通信信道的环境，从通道1的RF Out端输出，然后进入噪声干扰信号模拟器TAS4600的通道1(Channel 1)的RF In端口，在噪声干扰信号模拟器信号被调节输出电平，并加入设定的高斯白噪声后，从噪声干扰信号模拟器TAS4600通道1的RF Duplexout端输出到达被测移动终端，噪声干扰信号模拟器TAS4600通道1的RFout提供了一个信号环路器，被测移动终端的返回信号经过环路器直接进入无线综合测试仪从RFin端口进行测试，从而实现了对多径衰落环境下的移动终端接收机解调性能的测试。本系统中没有使用射频信道模拟器TAS4500和噪声干扰信号模拟器TAS4600的射频通道2(Channel 2)。
如图3所示，是测试系统的控制信号的连接状况，质量认证控制测试装置和无线综合测试仪、射频信道模拟器、噪声干扰信号模拟器各仪器之间通过GPIB总线进行控制，质量认证控制测试装置上配置一块GPIB卡，作为上述仪器设备间通信的装置，可以以星型或线型方式进行设备间的连接，同步信号指的是上述各个仪器的参考信号都以无线综合测试仪的本振提供的10MHz信号作为参考频率参考信号，达到各个仪器间同频率的目的，同步信号分别从无线综合测试仪的10MHz Out端口出来，进入到射频信道模拟器TAS4500和噪声干扰信号模拟器TAS4600的10MHz In。
如图4所示，在测试系统中，每个仪器设备被分配一个不同的GPIB地址，作为GPIB控制器对仪器控制的区分标志。可以把无线综合测试仪的GPIB地址设置为14，射频信道模拟器的GPIB地址设置为15，噪声干扰信号模拟器的GPIB地址设置为16。
质量认证测试控制装置是该系统的核心部分，主要包括两个模块，自动测试装置包括主控模块和动态连接库模块两部分，主控模块是整个管理控制界面，负责测试数据的输入/输出显示、响应控制命令，并与动态连接库模块合作完成对底层仪器的操作控制；动态连接库模块部分则主要负责驱动测试仪器，读取结果数据，并与应用层进行通信。
质量认证测试控制装置包括测试项目库，系统输入参数模块和结果文件保存模块，测试项目库中包括测试频段，测试项目的参数设置和指标设置。制定移动终端的测试计划时，可以从测试项目库中选定需要的测试项目，对测试项目的序列和具体参数进行编辑。系统输入参数表模块设置与测试系统有关的一些参数，包括基站模拟器、射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器的参数设置。结果文件保存模块能够自动保存每次测试结束后的测试数据。
如图5所示，测试方法的系统流程图，表示了移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，包括以下步骤在质量认证测试控制装置中选择频段类别，输入系统测试主参数，通过GPIB总线控制进行配置无线综合测试仪、射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器的基本参数。
建立测试计划，对移动终端的每个测试项目进行参数设置和测试指标设置。
被测移动终端登录到无线综合测试仪，无线综合测试仪得到被测移动终端的注册信息，与移动终端之间建立通话连接。
质量认证测试控制装置依次对测试计划中的每个项目进行测试，无线综合测试仪统计所发送的帧的数目和移动终端所接收的好帧数目，计算移动终端在每种数据速率下的误帧率FER；无线综合测试仪发起呼叫终止信令，结束与被测移动终端之间的通话连接状态。
质量认证测试控制装置通过GPIB控制卡与GPIB总线控制无线综合测试仪发射射频信号进入射频信道模拟器，并配置射频信道模拟器形成多条路径以及模拟瑞利衰落环境，射频信号在射频信道模拟器所模拟的瑞利衰落环境下，变成经过多条路径和瑞利衰落后的射频信号，同时质量认证测试控制装置配置噪声干扰信号模拟器在射频信号中加入高斯白噪声，调节输出电平，提供射频信号的环路器，使无线综合测试仪与待测移动终端之间建立通话连接。
移动终端在解调出无线综合测试仪发出的射频信号后，通过噪声干扰信号模拟器的环路器把解调信号返回到无线综合测试仪，无线综合测试仪测试出手机的接收误帧率，并对处于通话状态中的移动终端进行各种性能指标测试。质量认证测试控制装置读取无线综合测试仪中的测试结果，与设定的指标进行对比，判定该项性能是否符合测试标准，并对每项测试的测试结果进行存储。
最后质量认证测试控制装置将上述测试结果生成数据库文件，对上述测试项目与测试指标设置之间进行比较判断，判定移动终端多径衰落环境下接收信号的性能是否符合指标要求。
本方法能够支持US Cellular和PCS CDMA终端两个频段的测试，可以根据具体需要选择不同的CDMA 800MHz Cellular和1900MHz PCS测试频段。
多径衰落信道中前向业务信道的解调性能用帧差错率(FER)或用每种帧类别的差错率确定。对每个单个的数据速率计算FER。图6表明了需要进行的衰落测试CDMA 800MHz Cellular频段完成6种情况下的23个测试；CDMA 1900MHz PCS频段完成5种情况下的16个测试。
情况1和4模拟2条衰落路径、运行速率均为8km/h，被测移动终端处于全速率通信状态；情况2和5模拟1条衰落路径、运行速率均为30km/h，被测移动终端分别处于四种通信速率状态；情况3和6模拟3条衰落路径、运行速率均为100km/h，被测移动终端分别处于四种通信速率状态。移动终端的四种通信速率状态包括全速率通信状态、半速率通信状态、1/4速率通信状态和1/8速率通信状态。
测试项目库中的测试项目是CDMA多径衰落系统中测试计划的组成元素。多个测试项目的集合构成一个测试计划。测试计划执行时，其中的各个测试项目被顺序执行，从而实现整个测试计划要完成的测试功能。测试项目库中的每个测试项目分别完成一种相应的测试功能，用户可根据自己的测试测量需要从测试项目库中选择测试项目并加入到自己的测试计划中。每个测试项目具有参数设置，指标设置和用户备注三种属性。用户可以对测试项目中的这三种属性进行编辑和修改，也可以使用测试项目的缺省参数设置和指标设置；缺省的用户备注属性为空白，用户可根据需要对测试计划中的测试项目进行用户备注，通过编辑测试项目的用户备注属性来完成。在多径衰落测试系统的测试项目库中总共包含有11个测试项目。其中的每个测试项目分别执行一种特定的测试功能。
这些测试项目中的大部分项目用来完成一项测试，一小部分项目用来实现测试的辅助功能，每个测试项目包含三种属性，即参数设置属性，指标设置属性和用户备注属性。
参数设置属性用来给该测试项目设定输入参数，使得待测移动终端在该参数设置情况下进行测试；指标设置属性被用来设定测试项目指标的上下门限，如果测试结果落在该指标规定的上下门限范围内则认为该测试结果合格，否则认为不合格；用户备注属性用来供用户输入对该测试项目的文字标注。
下面对测试项目库中的测试项目进行具体说明1、移动终端登录移动终端登录测试项目完成移动终端登录到无线综合测试仪工作在基站模拟器的功能。连接状况如图7所示。
移动终端登录测试项目的输入参数只有一个，如下表所示
Register Time设定待测移动终端登录到无线综测仪所需时间的上限，如果在该时间长度内没有登录到综测仪上，则认为移动终端登录测试不合格。
2、建立连接建立连接测试项目是一个辅助性测试项目，主要功能是建立待测移动终端与基站模拟器之间的通话连接。
建立连接测试项目的输入参数有两个，如下表所示
Cell Power是设定无线综测仪以基站模拟器方式工作时的基站功率。
Channel是设定基站模拟器的业务信道号。
3、US Cellular/PCS信道切换(Handoff)基站模拟器通过发送一个扩展切换指示消息，命令待测移动终端进行硬切换。此时，待测移动终端在不同的指配频率的基站之间切换。以业务信道的临时中断为特征表示硬切换。
4、多径衰落下前向基本信道的解调测试待测移动终端在多径衰落条件下对业务信道的解调能力。把无线综合测试仪和噪音干扰信号模拟器连接到移动终端天线连接器处。
对于移动终端支持的每种频段类别，把移动终端配置为该类别的频段。
设置每种测试项目的参数，可以从质量认证测试控制装置的测试项目库中选择测试项目，并对测试项目的序次和具体参数进行配置。
无线综合测试仪计数所发送的帧的数目和移动终端所接收的好帧数目。
测试输入参数主要有Ior/Ioc基站发送的前向CDMA信道的总发射功率谱密度与带宽受限的白噪声功率谱密度之比；
Ioc带宽受限的白噪声功率谱密度；Pilot Ec/Ior导频信道每PN码片的平均发送能量与发送功率谱密度之比；Confidence(％)置信度；Max Frames最大帧数；Timeout(Sec.)超时设置；Traffic Ec/Ior Test1业务信道每PN码片的平均发送能量与总发送功率谱密度之比；Traffic Ec/Ior Test2业务信道每PN码片的平均发送能量与总发送功率谱密度之比；Traffic Ec/Ior Test3业务信道每PN码片的平均发送能量与总发送功率谱密度之比；Waiting Time(Sec.)等待时间设置。
5、设置等待时间等待测试项目用来在测试项目之间设置等待的时间。等待测试项目有一个输入参数等待时间，缺省值为1，单位是秒。
6、无线综合测试仪结束呼叫无线综合测试仪结束呼叫测试项目是一个辅助性的测试项目，其执行的功能是由无线综合测试仪工作在基站模拟器状态时发起呼叫终止命令，结束与待测移动终端之间的通话连接状态。
权利要求
1.一种移动通信网络中移动终端的多径衰落测试系统，包括与被测移动终端连接的噪声干扰信号模拟器，与噪声干扰信号模拟器连接的射频信道模拟器，与射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器相连接的无线综合测试仪，质量认证测试控制装置通过GPIB电缆与噪声干扰信号模拟器、射频信道模拟器、无线综合测试仪相连接，并通过GPIB总线进行控制信号和测试数据的传输，质量认证测试控制装置由主控模块和动态连接库两部分所组成，主控模块响应控制命令，接收测试数据的输入，并显示测试数据的输出，动态连接库部分驱动控制测试仪器，读取结果数据，并与主控模块进行通信。
2.根据权利要求1所述的通信网络中移动终端的多径衰落测试系统，其特征在于通过射频电缆连接噪声干扰信号模拟器和待测移动终端，该段射频电缆在待测移动终端工作中心频率上的损耗需要输入质量认证测试控制装置的系统输入主参数表中，使噪声干扰信号模拟器在调节信号电平时能够对路径损耗进行补偿。
3.根据权利要求1所述的通信网络中移动终端的多径衰落测试系统，其特征在于所述的质量认证测试控制装置包括测试项目库，系统输入主参数表和结果文件保存模块。
4.根据权利要求3所述的通信网络中移动终端的多径衰落测试系统，其特征在于测试项目库中有测试频段的选择，测试项目的参数设置和指标设置，制定移动终端的测试计划时，可以从测试项目库中选定所需要的测试项目，对测试项目的序列和具体参数进行编辑。
5.根据权利要求3所述的通信网络中移动终端的多径衰落测试系统，其特征在于系统输入主参数表中设置与测试系统有关的一些参数，包括无线综合测试仪、射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器的基本参数设置，结果文件保存模块能够自动保存每次测试计划结束后的测试数据。
6.根据权利要求1至5任一个权利要求所述的通信网络中移动终端的多径衰落测试系统，其特征在于多径衰落测试系统工作时放置在屏蔽室内，把被测移动终端放置于隔离度不小于60dB的屏蔽箱中。
7.一种移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，其特征在于包括以下步骤(1)在质量认证测试控制装置中选择频段类别，输入系统测试主参数，配置无线综合测试仪、射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器的基本参数；(2)建立测试计划，对移动终端的每个测试项目进行参数设置和测试指标设置；(3)被测移动终端登录到无线综合测试仪，无线综合测试仪得到被测移动终端的注册信息，与移动终端之间建立通话连接；(4)质量认证测试控制装置依次对测试计划中的每个项目进行测试，无线综合测试仪统计所发送的帧的数目和移动终端所接收的好帧数目，计算移动终端在每种数据速率下的误帧率FER；(5)无线综合测试仪发起呼叫终止信令，结束与被测移动终端之间的通话连接状态。
8.根据权利要求7所述的移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，其特征在于所述的频段选择有CDMA 800MHz Cellular和1900 MHz PCS两个测试频段。
9.根据权利要求7所述的移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，其特征在于所述的第4步骤中还包括质量认证测试控制装置把测试计划的结果数据生成数据库文件并保存的步骤。
10.根据权利要求7所述的移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，其特征在于质量认证测试控制装置通过GPIB控制卡与GPIB总线控制无线综合测试仪发射射频信号并配置射频信道模拟器形成多条路径以及模拟瑞利衰落环境，射频信号在射频信道模拟器所模拟的瑞利衰落环境下，变成经过多条路径和瑞利衰落后的射频信号，同时质量认证测试控制装置配置噪声干扰信号模拟器在射频信号中加入高斯白噪声，调节输出电平，提供射频信号的环路器，使无线综合测试仪与待测移动终端之间建立通话连接。
11.根据权利要求7所述的移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，其特征在于移动终端在解调出无线综合测试仪发出的射频信号后，通过噪声干扰信号模拟器的环路器回到无线综合测试仪，无线综合测试仪测试出手机的接收误帧率，并对处于通话状态中的手机进行各种性能指标测试，质量认证测试控制装置通过GPIB控制卡与GPIB总线读取无线综合测试仪中的测试结果，与设定的指标进行对比，判定该项性能是否符合测试标准，并对每项测试的测试结果进行存储。
12.根据权利要求7或10所述的移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，其特征在于无线综合测试仪与移动终端之间建立通话连接的步骤需要设定无线综合测试仪以基站模拟器方式工作时的基站功率和基站模拟器的业务信道号。
13.根据权利要求7所述的移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，其特征在于还包括信道切换测试项目，信道切换测试项目有以下步骤无线综合测试仪发送一个切换指示消息，命令待测移动终端进行硬切换；待测移动终端接收到切换指示消息后，在不同频率的信道之间进行切换；质量认证测试控制装置测量移动终端完成硬切换的时间，并检测移动终端在不同的频率间切换时是否关闭了发射机。
14.根据权利要求7或13所述的移动通信网络中移动终端的多径衰落测试方法，所述的移动终端硬切换以业务信道的临时中断为特征，这种切换可能是不同基站之间的切换，不同指配频率下的切换或者是不同帧偏移下的切换。
全文摘要
本发明公开了一种移动通信网络移动终端的多径衰落测试系统及其方法，包括与被测移动终端连接的噪声干扰信号模拟器，与噪声干扰信号模拟器连接的射频信道模拟器，与射频信道模拟器和噪声干扰信号模拟器相连接的无线综合测试仪，质量认证测试控制装置通过GPIB电缆与噪声干扰信号模拟器、射频信道模拟器、无线综合测试仪相连接，并通过GPIB总线进行控制信号和测试数据的传输，本发明可以自动测试接收机性能测试，大大增强了多径衰落测试的自动化程度，能够大幅度地提高测试的工作效率。
文档编号H04B17/00GK1787411SQ20051010441
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者邱爱红, 刘志堂, 李乃峰 申请人:海信集团有限公司, 青岛海信移动通信技术股份有限公司