用于接收器质量测试测量的方法和设备的制作方法

用于接收器质量测试测量的方法和设备的制作方法
【专利摘要】无线电接收器测试方法和设备基于接收器的基于在进入接收器解码器之前的信号而测量的质量和基于解码器之后的信号而测量的质量之间的已知关系。因此，信号发生器可以被设置为在预定的无线电场景(如，信道频率，幅度，等)中发射已知信号，并在接收器的解码器之前，可以获得接收器处理的已知信号的样本。可以在以噪声为主要信号干扰的无线电场景中和/或以接收器失真为主要信号干扰的无线电场景中进行测试。
【专利说明】用于接收器质量测试测量的方法和设备

【技术领域】
[0001] 本申请涉及无线电接收器，尤其涉及用于测试这样的接收器的质量的方法和设 备。

【背景技术】
[0002] 所有的蜂窝手机在生产中需要被校准和测试，以对其调谐，并查验其根据定义的 要求运行。利用目前生产中使用的技术，这些行动占用了大量时间去处理，且该生产时间 涉及高成本。另外，趋势是，在同一生产单元中增加更多的无线接入技术（RadioAccess Technology,RAT)和频带，这将会驱使测试和校准时间甚至更长。
[0003] 测试时间的一个大分摊者是对接收器质量的查验。目前的技术通常要么使用标准 连接呼叫，要么使用简化连接呼叫，其中，被测单元或被测设备（DeviceUnderTest,DUT) 被设置为在特定的静态无线电环境下在特定通信信道上接收并解码信息。解码的信息的质 量，通常量化为误码率（biterrorrate，BER)或吞吐量，被用作接收器的质量值。一些制 造商使用的另一质量查验方法是，使用简单的非调制信号作为输入信号，接收（输出）信号 的信噪比（signal-to-noise-ratio,SNR)估值作为质量值。
[0004] 例如，Seppinen等的美国专利No. 7, 203, 472陈述了，除其他之外，其公开了一种 操作射频（radiofrequency,RF)的方法，包括：生成校准信号；将任何天线之后的校准信 号输入RF接收器的低噪声放大器（lownoiseamplifier，LNA);以及，在校准信号的多个不 同的频率下，测量接收器的频率的下变换响应。
[0005]Aldridge等的美国专利No. 5, 737, 693是用于测试被测通信设备的射频子系统的 基带模拟系统的示例。在发送模式下，重获预存储的离散的同相（I)和正交⑷）样本，从该 样本，发送模拟I信号和Q信号被重建并提供给被测RF子系统，以确定被测RF子系统的用 于将模拟I信号和Q信号调制到一个或多个RF载波信号上的能力。在接收模式下，从RF 子系统接收的模拟I信号和Q信号被转换成I样本和Q样本，这些I样本和Q样本被分析 以确定被测RF子系统用于解调RF载波信号以输出模拟I信号和Q信号的能力。
[0006]Nazrul等的美国专利申请公布No.US2005/0260962描述了一种测试系统，该测 试系统仿真通信设备的模拟处理部分，并基于用户指定的失真和通过通信设备的基带处理 部分生成的控制信号调整输入信号。
[0007]Dubois等的GB2439769描述了 ：一种用于测试第一收发器（如移动电话）的基带 部分的装置，该第一收发器的基带部分模拟第二收发器（如基站）的基带；以及一种用于测 试第一收发器的前端部分的装置，该第一收发器的前端部分模拟第一收发器的基带和第二 收发器的基带和前端。
[0008] 在质量检测之前使用接收器解码器的目前的质量验证技术具有多个问题。例如， 接收器需要正确解码信息，如此解码的信息的可接受的误差阈值会很低。为了得到统计关 联的质量测量，需要接收大量信息。这通常导致长的质量测量时间，通常一次测量约1秒。
[0009] 再例如，现代的解码技术很擅长校正误差。这导致在检测DUT为好和检测DUT为 不好之间的急剧的转变。在特定的无线电条件下，从一次测量中很难估计转变的实际位置。 常规的测试仅显示，在测试条件下DUT通过或者不通过，而并不估计将在什么条件下DUT不 通过。
[0010] 此外，由于解码器很擅长校正误差，以及工厂的无线电测试条件是非常简单的、没 有多路径条件的静态测试，则一种不可忽略的可能性是，DUT的实际误差将不能通过测试被 检测到。此外，使用DUT的解码器迫使DUT涉及相当复杂的信令或半信令场景，这伴随着在 测试时间上的额外成本以及对测试信号发生器和其它设备的新增要求。
[0011] 另外，当前的接收器质量查验技术主要集中在，在噪声是主要干扰的情况下的性 能查验。这些测试通常涉及查验DUT可以接收接近无线电单元边界的弱信号。然而，不再 是这样的主要的场景。随着无线宽带通信的引入，DUT具有足够低的失真以使高速率通信 可行，这变得重要。在DUT的解码器之后使用质量测量可以测试失真，但是由于在生产中需 要额外的时间，通常并不这么做。估计非调制载波的SNR的质量查验方法也不能用于失真 查验，因为为了使失真质量测量可行，测试信号需要使用统计关联的信号调制。


【发明内容】

[0012] 根据本发明的多个方面，测试集中在查验接收器中对生产流程变化或部件变化敏 感的部分。静态的接收器部分，如在硬件或软件中实施的解码算法，不需要被测试，因为这 样的部分在一类或一种接收器的设计阶段期间被评估，并这样的部分的测试不必须针对这 一类中的每一生产单元而重复。
[0013] 根据本发明的多个方面，提供了测量接收器的质量的方法，所述接收器具有输入 端、解码器和输出端。所述方法包括：向所述输入端提供测试信号，所述测试信号代表通过 所述接收器处理的通信信号；在所述解码器之前采样通过所述接收器的频率相关部件从所 述测试信号生成的信号，从而形成采样信号；和基于所述采样信号的质量生成所述接收器 的质量的估值，其中，所述采样信号的质量代表在所述接收器的所述输出端的接收信号的 质量。
[0014] 同样根据本发明的多个方面，提供了一种用于测量接收器的质量的设备，所述接 收器具有输入端、解码器和输出端。所述设备包括：第一装置，所述第一装置被配置用于向 所述输入端提供测试信号，所述测试信号代表通过所述接收器处理的通信信号；第二装置， 所述第二装置被配置用于在所述解码器之前采样通过所述接收器的频率相关部件从所述 测试信号生成的信号，从而形成采样信号；和第三装置，所述第三装置被配置用于基于所述 采样信号的质量生成所述接收器的质量的估值，其中，所述采样信号的质量代表在所述接 收器的所述输出端的接收信号的质量。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 本发明的多个特征、目的和优点，将通过阅读该说明书连同附图而被理解，其中：
[0016] 图1A和图1B为接收器质量测量系统的示意图；
[0017] 图2为说明确定接收器质量测量的方法的流程图；和
[0018] 图3为说明连续的接收器质量测量的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0019] 本说明书针对于手机和用于蜂窝无线电电话系统的其它设备的质量测试，但是， 应当理解，本发明并不限制于对这样的设备的测试。
[0020] 根据本发明的测试方法和设备基于接收器的基于在进入接收器解码器之前的信 号而测量的质量和基于解码器之后的信号而测量的质量之间的已知关系。因此，信号发生 器可以被设置为在预定的无线电场景（如，信道频率，幅度，等）中发射已知信号，并在接收 器的解码器之前，可以获得接收器处理的已知信号的样本。
[0021] 根据本发明的多个方面，提供了以时间高效的方式评估接收器质量的方法和设 备，包括将接收器处理的信号与通过信号发生器产生的已知信号比较。还描述了包括以高 效的方式重新计算接收的信号以实现接收器质量的快速测试的方法和设备。这些方法和设 备可用于在噪声是主要信号干扰的无线电场景中的测试和/或在接收器失真是主要信号 干扰的无线电场景中的测试。
[0022] 根据本发明的多个方面，测量接收器的质量的方法的示例包括向接收器的输入端 提供测试信号。从而在接收器处理测试信号的标准过程中，接收器在接收器的输出端形成 接收的信号。在接收器中处理的测试信号的样本被收集，这些样本可以被叫做采样信号，在 接收器的解码器之前被收集，至少从接收器质量测量的角度而言，该解码器如上所述为接 收器的静态部分。
[0023] 如下面更详细的解释一样，接收器或DUT的"静态"部分通常是那些不包括接收器 的频率相关部件的部分。该"频率相关部件"通常包括：通常包括在DUT中且基于感兴趣的 无线电信道的频率具有不同的行为的无线电频率相关的部件，诸如双工滤波器；以及被设 计为对于所有的无线电信道具有相同行为、但在整个信道带宽内具有频率选择性行为的其 它频率相关部件，诸如信道滤波器。总体上，频率相关部件是模拟部件而不是数字部件。换 言之，静态部分是那些不以任何实质性的方式影响在解码器输入端测量的信号质量和解码 器之后测量的信号质量之间的已知关系的部分。电子处理器，如适当编程的信号处理器，基 于根据收集的样本确定的质量，生成接收器质量的估值。这种信号处理器可以是DUT的一 部分或在DUT的外部。
[0024] 当然，根据样本确定的质量和接收器的质量是函数关联的，这种函数关系可以根 据理论分析或计算机模拟容易地确定。接收器的质量可以通过如BER和/或吞吐量的量指 示，应当理解，可以使用指示接收器质量的其它量。
[0025] 此外，测试信号可以通过连接至接收器的天线端口的适当的测试信号发生器产 生，且测试信号也可以是重复的调制信号，该重复的调制信号具有重复长度和对于生成接 收器质量的估值而选择的调制。相比于使用目前的技术在解码器之后测量接收器信号，测 试或参考信号的适当的统计特征可以实现正确的质量估计。应当理解，总体上，测试信号优 选具有的统计特征与使用DUT的典型的通信网络中的典型的通信信号的统计属性相同或 相似。
[0026] 图1A是说明用于测量DUT110 (例如，无线电接收器）、尤其是DUT的其性能取决 于频率或其它因素的部件112的质量的设备100的示意图。因此，部件112不同于DUT110 的解码器和其它静态部件114。预定的测试信号通过适当的测试信号发生器120产生，并 作为调制的RF信号提供给DUT110的天线端口或其它输入端。施加在RF信号上的调制作 为参考信号被提供给信号处理器116,该信号处理器可以包括在图1A所示的DUT110中。 应当理解，预定的测试信号，或更精确的说参考信号，因此对于信号处理器116而言是已知 的，信号处理器116还接收通过非静态部件112处理（通常是下变频和信道滤波）后的测 试信号的样本、并基于参考信号和采样信号对DUT110进行一个或多个质量测量。如下所 述，处理器116执行涉及在DUT110的质量的测量中的计算和操作，还应当理解，处理器116 可以通过合适的控制器实现，该合适的控制器配置成用于引起DUT110执行其典型的操作 且可以包括在或产生在DUT110中。
[0027] 图1B是更详细地说明用于接收器质量测量的设备100的示意图。如图1B所示， 调制解调器或DUT110的非静态部件112可以包括：通常将从DUT110的天线接收输入RF 信号的带通滤波器112-URF放大器112-2、用于下变频或频移RF信号和生成I信号和Q信 号的混频器112-3、用于对下变频信号整形的低通滤波器（low-passfilter，LPF) 112-4、用 于生成下变频信号的数字样本的模数转换器（analog-to-digitalconverter,ADC) 112-5 和LPF112-6。
[0028] 应当指出，非静态部件112通常是但不一定仅仅是处理DUT110中的模拟信号的 部件，如，LPF112-6位于ADC112-5之后。还应当指出，信号处理器116使用的参考信号与 信号发生器120产生的、对其应用理想的DUT滤波器链的测试信号相当，该理想的DUT滤波 器链可以既包括模拟部分又包括数字部分。因此，应当理解，静态部分并不简单地贡献于误 差矢量幅度（ErrorVectorMagnitude，EVM)值（因为，其包括在参考中）。还应当理解， 模拟部分也可以具有"静态"部件，如，可以如此对待的典型的滤波器响应。
[0029] 同样如图1B所示，ADC112-5产生的数字样本被提供给接收器的解码器114-2,该 解码器产生可以用于以适当方式计算BER、吞吐量或其它性能测量的解码的比特。解码器 114-2和在DUT的信号处理链中任何后续的部件，因其处理DUT110中的数字信号而被认为 是DUT110的静态部件。因此，应当理解，至少一般而言，"静态"部件是数字部件，这是因为 这些部件位于ADC112-5之后并且是通常对DUT之间的性能改变不起作用的那些部件。非 静态部件112和静态部件114合起来可以被认为是通过DUT110的标准信号路径。应当理 解，DUT110可以包括图1B中示出的这些部件外的其它部件，且根据上述的不同，任何这样 的其它部件可以被认为是非静态部件或静态部件。
[0030] 应当指出，LPF112-6可以被认为是DUT的信道滤波的一部分，并因此在图1A和 图1B中被描述成其如同是非静态部件。然而，LPF112-6可以不对如下述发生的质量测量 具有显著影响，且由于LPF112-6位于ADC112-5之后，也就是说是在DUT的数字域内，则 LPF112-6也可以被认为是DUT的"静态"部件。
[0031] 图1B也示出了测试控制器130,其通常是配置成控制信号发生器120的适当编程 的计算机或其它电子处理器，从而使得信号发生器输出相关的参考信号。测试控制器130 可以被实施为适当编程的电子处理器，该适当编程的电子处理器可以但不需要实施在DUT 110中。如图1B中所示，DUT110可以通过测试控制器130控制，以接收参考信号并基于接 收的参考信号计算接收器质量测量，如误差矢量调制或幅度（errorvectormodulationor magnitude,EVM)〇
[0032] 如图IB所示，计算接收器质量测量所需的计算可以有利地通过DUT110中的缓冲 存储器116-2支持的、适当编程的信号处理器116-1执行。在图1B中可见，存储在缓冲存 储器116-2中的样本有利地从接近DUT数字域的边缘的位置取出，例如，当数字域被理解为 如上所述可以包括LPF112-6的静态部件114时，从ADC112-5的输出端或靠近该输出端 的位置取出。信号处理器116-1也可以被配置成执行测试控制器130的操作。
[0033]如图1B所示，计算机116-1可以基于在解码器114-2之前取出并存储在接收缓冲 存储器116-2中的采样信号与参考信号的比较而生成接收器质量测量，参考信号可以是通 过没有噪声或失真的理想的或标准的接收器以与DUT相同的方式从天线到采样点处理的 测试信号的预存的滤波后的形式。滤波后的参考信号可以被存储在处理器116-1中或适当 的额外的存储器中并因此可以被认为理想的采样信号，即，没有任何误差的采样信号。接 着，可以基于采样信号和参考信号之间的任何差异估计接收器质量。
[0034]应当理解，标准接收器产生的参考信号优选地不依赖于任何频率相关的接收器部 分，这些任何频率相关的接收器部分位于输入信号从信道载波频率下变换到基带或固定的 中频之前。在典型的蜂窝手机中，这种接收器部分是双工滤波器。任何这样的频率相关性 被认为是在接收器质量中检测到的内容，但是，当然这并不总是严格必要的。
[0035]因此，如上所述，对接收器质量的估计包括将采样信号与参考信号比较，其中参考 信号可以是施加到通过信号发生器产生的RF信号上并以同样的方式从天线到标准的参考 接收器中的采样点以没有噪声添加或失真的方式被处理的重复调制信号。应当理解，参考 信号可以有利地是具有选择的特征的重复信号，但是参考信号总体上可以是产生可以用于 确定EVM或测量和计算DUT质量的已知输出信号的任何信号，如，来自常规无线电测试器的 信号。使用这种设备测量的质量将通常依赖于设备能够产生的信号。
[0036] 依赖于频率并位于下变频之前的接收器部分在质量估计中被考虑，使得在质量估 计中衰减信道相关的线性失真。这种线性失真被认为是可以通过接收器的解码器处理的， 因此，不需要在质量估计中被检测。作为替代方案，频率相关的线性失真在质量估计中可以 被考虑。
[0037] 如上所述，接收器质量被测量作为采样信号和参考信号之间的差异的函数，且有 利的函数是EVM。总体上，EVM的一种形式通过以下表达式给出：

【权利要求】
1. 一种测量接收器的质量的方法，所述接收器具有输入端、解码器和输出端，所述方法 包括： 向所述输入端提供（202、204)测试信号，所述测试信号代表通过所述接收器处理的通 信信号； 在所述解码器之前采样（206)通过所述接收器的频率相关部件从所述测试信号生成 的信号，从而形成采样信号；和 基于所述采样信号的质量生成（208、210、212、214)所述接收器的质量的估值，其中， 所述采样信号的质量代表在所述接收器的所述输出端的接收信号的质量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收器的质量包括误码率或吞吐量，且所述 测试信号是已知信号并包括为生成所述接收器的质量的估值选择的调制。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述估值包括将所述采样信号与参考信号 比较，所述参考信号表示在通过标准的频率相关部件处理后提供给所述输入端且在所述解 码器之前被采样的所述测试信号，所述接收器的质量的所述估值基于所述采样信号和所述 参考彳目号之间的差异。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，生成所述接收器的质量的所述估值，使得经由所 述接收器的无线电频率相关的部分的所述测试信号的线性失真被衰减。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述接收器的质量的所述估值基于所述采样信 号和所述参考信号之间的差异的函数，所述函数包括误差矢量调制（EVM)函数；以及生成 所述估值包括： 通过至少以下多个形成（208)校正的采样信号： 估计所述采样信号中的频率误差； 估计所述采样信号中的直流（DC)偏移； 估计所述采样信号和所述参考信号之间的规模差异；以及 校正所述频率误差和所述DC偏移； 以及 确定（210、212)所述校正的采样信号和所述参考信号之间的时间偏移，其中，确定所 述时间偏移包括滑动所述校正的采样信号相对于所述参考信号的时间相关；以及 计算EVM值作为所述估值。
6. 根据权利要求5所述的方法，还包括：估计对应所述接收器的所述频率相关部分的 线性失真；以及在计算所述EVM值之前衰减所述线性失真。
7. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述测试信号是重复信号，且基于最大似然 估计和所述测试信号的重复长度估计所述频率误差。
8. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，估计所述DC偏移包括平均化所述采样信号 或者将所述DC偏移设置成所述参考信号的DC偏移。
9. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，基于非三角函数校正所述频率误差。
10. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，估计所述频率误差和估计所述DC偏移组合 执行。
11. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，滑动所述时间相关包括通过对所述参考信 号或所述校正的采样信号的过采样和内插的至少一者，确定所述校正的采样信号和所述参 考信号之间的所述相关的峰值。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中，滑动所述时间相关包括对所述校正的采样信 号和所述参考信号进行傅里叶变换、共轭傅里叶变换的信号之一、将所述傅里叶变换的信 号和共轭的傅里叶变换的信号相乘以及对乘积进行反向傅里叶变换。
13. 根据权利要求11所述的方法，还包括：在滑动所述时间相关前，下采样所述校正 的采样信号和所述参考信号，其中，下采样包括低通滤波所述校正的采样信号和所述参考 信号；以及在滑动下采样的校正的采样信号和下采样的参考信号的时间相关后，逐步上采 样所述下采样的校正的采样信号和所述下采样的参考信号并针对每一步在相关峰周围滑 动上采样的信号的时间相关，从而确定所述校正的采样信号和所述参考信号之间的时间偏 移。
14. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述相关的所述峰值基于所述校正的采样信 号的样本和所述参考信号的样本之间的数据点，根据基于所述样本的相关值的函数确定。
15. 根据权利要求5或6所述的方法，还包括内插所述参考信号的值或者所述校正的采 样信号的值，以匹配所需的时间偏移。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中，内插所述参考信号的值或者所述校正的采样 信号的值以匹配所需的时间偏移包括在各个信号的频域表示中至少引入相应的相位斜坡。
17. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，基于所述测试信号和时移参考信号之间的 相关的值和所述测试信号的功率的值计算所述EVM值。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，结合估计所述频率误差和估计所述DC偏移确 定所述测试信号的功率的值，且最终相关与所述采样信号的频率偏移和DC偏移的补偿相 结合。
19. 根据权利要求6所述的方法，其中，估计所述线性失真包括将频域中的所述参考信 号与所述频域中的所述采样信号的相应部分比较并平滑比较结果，以及衰减所述线性失真 包括确定校正因子。
20. 根据权利要求1所述的方法，还包括：针对多个不同的测试信号中的每一个测试信 号执行所述方法；以及在可控的信号发生器中生成所述不同的测试信号，所述不同的测试 信号按顺序提供给所述接收器，所述不同的测试信号时间同步于所述接收器。
21. 根据权利要求5所述的方法，其中，当已知时间偏移时，所述采样信号中的所述频 率误差的估计在确定所述时间偏移之后进行，并包括通过生成所述校正的采样信号和所述 参考信号之间的计算的相移的列表估计相位斜坡、基于各个样本子集的直方图确定2 的 相移以及确定所估计的相位斜坡的斜率。
22. -种用于测量接收器（110)的质量的设备（100)，所述接收器具有输入端、解码器 (114-2)和输出端，所述设备包括： 第一装置（120)，所述第一装置被配置用于向所述输入端提供测试信号，所述测试信号 代表通过所述接收器处理的通信信号； 第二装置（116-2)，所述第二装置被配置用于在所述解码器之前采样通过所述接收器 的频率相关部件从所述测试信号生成的信号，从而形成采样信号；和 第三装置（116、116-1)，所述第三装置被配置用于基于所述采样信号的质量生成所述 接收器的质量的估值，其中，所述采样信号的质量代表在所述接收器的所述输出端的接收 信号的质量。
23. 根据权利要求22所述的设备，其中，所述第三装置被配置用于通过至少将所述采 样信号与参考信号比较生成所述估值，其中所述参考信号表示在通过所述频率相关部件处 理后提供给所述输入端且在所述解码器之前被采样的所述测试信号，所述接收器的质量的 所述估值基于所述采样信号和所述参考信号之间的差异的误差矢量幅度（EVM)函数，且生 成所述估值包括： 通过至少以下多个形成（208)校正的采样信号： 估计所述采样信号中的频率误差； 估计所述采样信号中的直流（DC)偏移； 估计所述采样信号和所述参考信号之间的规模差异；以及 校正所述频率误差和所述DC偏移； 以及 确定（210、212)所述校正的采样信号和所述参考信号之间的时间偏移，其中，确定所 述时间偏移包括滑动所述校正的采样信号相对于所述参考信号的时间相关；以及 计算EVM值作为所述估值。
24. 根据权利要求22所述的设备，其中，生成所述接收器的质量的所述估值，使得经由 所述接收器的无线电频率相关部分的所述测试信号的线性失真衰减。
【文档编号】H04B17/336GK104380631SQ201380030417
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年4月29日 优先权日:2012年4月30日
【发明者】托斯滕·卡尔松, 托吉尔·斯文松 申请人:意法爱立信有限公司