用于测试具有D2D能力的移动通信终端设备的高频测试仪和方法与流程

本发明涉及用于测试具有D2D能力的移动通信终端设备的高频测试仪和方法。

背景技术：

本发明属于所谓的设备到设备(D2D)通信的领域。D2D是一种LTE(长期演进系统)中的无线标准，其允许在绕过基站并进而绕过相应的无线网络的情况下进行不同的移动通信终端设备之间的直接通信。在LTE标准中，这些移动通信终端设备也称为用户设备(UE)以及移动通信终端设备之间的直接通信连接称为侧链路。D2D通信被视作一种手段，从而便于移动通信终端设备之间的点对点(P2P)服务，便于在紧急情况下无基础设施的通信以及通过转移无线通信网络的数据拥堵而改进线路容量。WO 2012/082024 A1描述了这种D2D通信的例子。

下面将基于D2D通信对本发明以及本发明的问题进行描述，然而本发明并不局限于这种移动通信终端设备以及LTE标准。

由于现代移动通信终端设备的功能性增多，所以对其进行测试的意义越来越重要。如果在真实的移动通信网络中测试移动通信终端设备，则因为像小区功率、定时、负荷率等边缘条件会一直变化，这些条件通常不可再现。因此，存在特别为测试移动通信终端设备而设置的测试仪。这些待测试的移动通信终端设备通常也称为测试设备(Device Under Test)或者简称为DUT。相对于当前的测试仪能够对基站的功能进行仿真，未来的测试仪还必须也能够测试移动通信终端设备的D2D通信特性。

尽管D2D对于两个移动通信终端设备之间的通信来说存在。然而在实际的应用中，也会出现其中多个移动通信终端设备中的一个移动通信终端设备通过相应的D2D通信连接被通话的情况。在这种情况下，移动通信网络的基站配置对相应的发射移动通信终端设备来说共同的发射源，其中随机选择这些单 个的发射源。此外，相应的发射源被分给作为接收源的接收移动通信终端设备。因此发射源的选择由单个的移动通信终端设备在时间和频率范围内通过随机时间进行，所以也会发生至少两个发射移动通信终端设备分别以相同的发射频率且在相同的时间，即在相同的时隙中把数据发射给接收移动通信终端设备。因此而出现了发射的数据信号之间的干涉。然而接收移动通信终端设备在这种情况下也必须正常工作，这需要通过相应的测试场景进行验证。因此，需要在出现干涉的无线电传输中也能按规定对待测试的移动通信终端设备进行测试。

技术实现要素：

在这种背景下，本发明的任务在于，改进移动通信终端设备的测试。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1所述特征的测试仪和/或通过具有权利要求13所述特征的方法完成。

因此规定了：

－一种用于测试具有D2D能力的移动通信终端设备的高频测试仪，所述高频测试仪具有：用于仿真多个移动通信终端设备的D2D功能的仿真设备，所述仿真设备设计用于，通过对每个发射信道来说根据预先规定的信道模型产生每个发射信道特有的基带-数据信号来对与移动通信终端设备的数量对应的数量的、彼此独立的发射信道中的一个进行仿真；结合设备，其设计用于，使产生的基带-数据信号彼此结合；转换设备，其设计用于，通过把结合的基带-数据信号从频率范围转换到时间范围内来产生用于待测试的移动通信终端设备的接收信号；通信端口，通过所述通信端口能使高频测试仪与待测试的移动通信终端设备联接并且通过所述通信端口能把接收信号发射至待测试的移动通信终端设备。

－一种用于借助于测试仪，尤其是借助于根据本发明的测试仪测试移动通信终端设备的方法，所述方法具有步骤：通过根据预先规定的第一信道模型产生第一发射信道特有的第一基带-数据信号来对用于D2D通信连接的第一发射信道进行仿真；通过根据预先规定的第二信道模型产生第二发射信道特有的第二基带-数据信号来对用于D2D通信连接的、与第一发射信道不同的至少一个第二发射信道进行仿真；使产生的第一和第二基带-数据信号彼此结合；使结合的基带-数据信号从频率范围转换到时间范围内以用于产生用于待测试的移 动通信终端设备的接收信号；把产生的接收信号发射至待测试的移动通信终端设备。

根据本发明提供了一种测试仪，其对至少两个移动通信终端设备的D2D通信能力进行仿真。因此可以模仿由于随机选择的频率源而会出现的干涉的无线电传输，并进而在待测试的移动通信终端设备中测试其作用。

对测试来说，为每个发射信道在频率范围内分别产生基带-数据信号。所述基带-数据信号已经包含每个相应的发射信道对非失真的数据信号的作用。为了产生基带-数据信号，对发射信道的合适的信道模型进行仿真，所述信道模型对应于信道模型向待发射的数据信号施加一失真。因此对每个发射信道来说相应地得到一基带-数据信号。随后仅还需要使不同的基带-数据信号彼此结合，例如通过复数乘法，并变换到时间范围内。通过这种方式对用于待测试的移动通信终端设备的接收信号进行仿真，像其在考虑多个发射信道和随之出现的信道失真的情况下产生的那样。

在此，本发明基于如下考虑：

在每个时隙中，发射信道对每个副载波来说可以视作恒定的复因子，所述复因子根据模型描述了，由发射移动通信终端设备待发射的数据信号以何种幅度(或衰减)和相位到达接收机。根据两个选择的因子(幅度和相位)相对彼此如何表现，对两个干涉的传输中的一个来说，可以对到达接收的和进而待测试的移动通信终端设备的、组合的接收信号进行解码或者也可以不进行解码。

如果允许两个复因子(幅度、相位)随时间变化，也可以出现，相同序列的不同的传输对待测试的移动通信终端设备来说在不同的时间点可以被解码。如果待测试的移动通信终端设备例如通过前述传输已经知道待传输的数据信号的内容，则对发射移动通信终端设备来说，存在了在随后的时间点把干涉从接收信号减去并进而相继接收所有发射移动通信终端设备的数据块的可能性(所谓的先进接收机/干涉消除)。

在测试仪中，通过在基带-数据信号的处理链的末尾通过复数乘法接近发射信道能够有利地省去在时间范围内花费很大的衰减信道模拟以及省去在达到待测试的移动通信终端设备之前不同的移动通信终端设备的待发射的高频数据信号的相加。

此外，尤其像在所谓的侧链路直接发现中存在的那样，有限大小的分配还可以相继地在相同的硬件上以时分多路复用进行计算。为此特别设置的控制设备在此确保了，用于单个分配的发射信道的复因子分别对应于在相应的移动通信终端设备的发射时间点经配置的信道模型。通过这种方式接收移动通信终端设备的解码实际效率(decoding performance)能够在测试仪中可靠地、可再现地且成本有利地执行。

由其它的从属权利要求以及由参考附图进行的描述得到有利的设计方案和改进方案。

在优选的设计方案中，仿真设备具有信号发生器和信道模拟器。信号发生器设计用于，对每个发射信道来说产生不同的数据信号。信道模拟器优选设计用于，通过信道模拟器向相应的发射信道的每个数据信号施加一预先规定的、相应的发射信道特有的信道失真来实现对每个发射信道来说使用预先规定的不同的信道模型。优选也可以对多个发射信道来说使用唯一的发射信号发生器和/或唯一的信道模拟器。

在尤其优选的设计方案中，信号发生器设计为协议测试仪或者简称协议测试器。协议测试仪执行待发射数据的、与预先规定的协议组对应的编码。

根据典型的改进方案，信道模拟器设计用于，通过对应于预先规定的信道模型改变待发射的数据信号以产生发射信道特有的基带-数据信号来模仿发射信道的特性。数据信号在其幅度和/或相位方面发生改变。通过这种方式实现了，为了测试目的对发射信道进行仿真，据此可以有针对性地测试待测试的移动通信终端设备。

本发明的优选设计方案规定了，信道模拟器为了产生发射信道特有的基带-数据信号，并进而为了发射信道的仿真而使用恒定的滤波器系数。这尤其在移动通信终端设备的研发阶段是有利的，在所述研发阶段中，首先针对移动通信终端设备的基本功能进行测试。

本发明的尤其优选的、备选的设计方案规定了，信道模拟器为了产生发射信道特有的基带-数据信号，并进而为了发射信道的仿真而使用可变的滤波器系数。使用可变的滤波器系数考虑到了发射信道自身变化的情况，像其例如在移动通信终端设备的位置变化时出现的情况那样。这种备选设计方案优选在研 发过程之后使用，以便测试在真正的环境中待测试的移动通信终端设备的功能性。信道模拟器优选设计用于，为了模拟预先规定的信道失真，对每个发射信道来说使用不同的信道系数。

本发明的优选设计方案规定了，仿真设备通过待发射的数据信号与信道模型的滤波器系数的复数乘法来计算发射信道特有的基带-数据信号。

在一设计方案中，仿真设备设计为：提供待传输的数据；为待传输的数据分配多个载波频率以及每个发射信道的编码参数；对应于被分配的载波频率和编码参数产生多个经调制的载波数据信号；以及借助于预先规定的频率选择的信道模型使至少一个经调制的载波数据信号失真。

在特别优选的设计方案中，仿真设备设计用于，模仿不同的测试场景。这种测试场景例如可以是与待发射的数据信号叠加的干扰、衰减和/或跳动。此外还可以设想其它的测试场景。

本发明的优选设计方案规定了，转换设备设计用于，为了形成用于待测试的移动通信终端设备的接收信号，执行结合的基带-数据信号处的IFFT变换。利用IFFT把数据信号从频率范围变换到时间范围内。对测试来说，通过这种方式在时间范围内对接收信号进行仿真，像在待测试的移动通信终端设备的正常工作中通常通过空中端口接收的那样。

根据典型的改进方案，通信端口设计用于，建立至待测试的移动通信终端设备的硬线通信连接。通过这种方式阻止了，由测试仪产生的且输入待测试的移动通信终端设备的接收信号被另一个例如由空中端口形成的信道干扰或者通过另一种不可复制的方式改变。

只要是有意义，上述设计方案和改进方案可以彼此任意组合。本发明的其它可行的设计方案、改进方案和执行方式还包括本发明的之前或之后鉴于实施例描述的特征的、未详细提到的组合。本领域技术人员尤其也可以将单个方面作为改进或补充添加到本发明的相应的基本形式中。

附图说明

下面根据在示意性图示中说明的实施例进一步描述本发明。附图示出：

图1表示用于D2D通信的一场景；

图2表示根据本发明的用于测试移动通信终端设备的D2D通信能力的测 试仪的第一普遍实施例；

图3表示根据本发明的用于测试移动通信终端设备的D2D通信能力的测试仪的另一优选实施例；

图4表示根据流程图根据本发明的用于测试移动通信终端设备的D2D通信能力的方法的流程。

附图应该辅助进一步理解本发明的实施方案。附图示出实施方案并用于结合说明书解释本发明的原理和设想。鉴于附图得到其它实施方案和多个所述优点。附图的元件不必相对彼此比例正确地示出。

在附图中，在没有其它说明的情况下，相同的、功能相同的和起相同作用的元件和组件分别具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1首先根据框图示出用于移动通信终端设备的D2D通信的示例性场景。在此示出移动通信小区10，该移动通信小区由也称为eNodeB的基站11形成。在示出的例子中，在该移动通信小区10内部示出三个也称为UEx的移动通信终端设备12、13、14。在此，待测试的移动通信终端设备14称为UE3。

基站11相对于各个发射移动通信终端设备12、13通过连接17配置单个的发射源(在LTE中：SL-DiscTxPoolList)，移动通信终端设备12、13由该发射源随机选择资源，以便在所谓的侧链路上把数据发射至其环境中。此外，把相应的发射源通过连接18分给接收移动通信终端设备14作为接收源(在LTE中：SL-DiscRxPoolList)。单个的发射－和接收源包含时隙的分量和频率范围中的带宽，所述带宽分配给通过基站11定义的、相应的无线电小区10。根据数据通信的配置和协议，发射数据从单个发射移动通信终端设备12、13又仅以预配置资源的分量发射。

每个发射移动通信终端设备12、13为D2D通信把待发射的数据通过所谓的侧链路15、16直接发射给接收移动通信终端设备15。

图2示出根据本发明的用于测试移动通信终端设备的D2D通信能力的高频测试仪的第一普遍实施例。在图2中根据本发明的测试仪以附图标记20标记。该测试仪20被设置在一高频测量位置，该高频测量位置也可以称为HF测试器或移动通信测试器。

测试仪20与待测试的移动通信终端设备14(或者DUT＝Device under Test)通信连接。在此所用的通信标准典型地由移动通信终端设备14预先规定。在该例子中规定了LTE标准。测试仪20和移动通信终端设备14之间的通信连接实现了测试系统的两个组件之间的双向信号交换。

高频测试仪20具有仿真设备21、结合设备22、转换设备23以及通信端口24。

仿真设备21设计用于，对多个在此未示出的移动通信终端设备进行仿真并且在此尤其是模仿这些移动通信终端设备的D2D功能。为此，仿真设备21对多个彼此独立的发射信道，也就是说对每个发射移动通信终端设备来说分别一个发射信道进行仿真。因此，对每个发射信道来说产生各个发射信道特有的基带-数据信号26。基带-数据信号26的产生分别根据预先规定的信道模型进行，该信道模型存储在仿真设备21的信道模拟器中。

结合设备22设计用于，使由仿真设备21产生的基带-数据信号26彼此结合，以便产生结合的基带-数据信号27。

转换设备23设计用于，通过结合的基带-数据信号27从频率范围转换到时间范围内，从而由结合的基带-数据信号27产生用于待测试的移动通信终端设备14的接收信号28。

高频测试仪20通过通信端口24与待测试的移动通信终端设备14联接。通过该优选包括硬线共轴连接29的通信端口24把接收信号28发射至待测试的移动通信终端设备14并从该待测试的移动通信终端设备接收信号。

此外，还可以设想，出于测试目的，在测试仪20和待测试的移动通信终端设备14之间存在无线空中端口。

测试仪20随后以本身已知的方式能够测试该待测试的移动通信终端设备14的D2D功能性。

测试仪20的元件，在此尤其是仿真设备21、结合设备22、转换设备23和通信端口24可以部分地或全部在程序控制的设备中，例如像微处理器、微控制器等中执行。

图3示出根据本发明的用于测试移动通信终端设备的D2D通信能力的测试仪的另一优选实施例。

仿真设备21在此设计用于，模仿两个发射信道30、31。为此，仿真设备21具有信号发生器32、33和信道模拟器34、35。

信号发生器32、33设计用于，为每个发射信道30、31产生数据信号36、37。

信道模拟器34、35设计用于，对相应的发射信道30、31的每个数据信号36、37施加预先规定的、相应的发射信道特有的信道失真38、39。这典型地通过在乘法设备40、41中信道失真38、39与相应的数据信号36、37的复数乘法进行。由此得到基带-数据信号26a、26b。例如在结合设备22中由该基带-数据信号26a、26b通过相加产生结合基带-数据信号27。

信号发生器32、33以及信道模拟器34、35可以通过程序控制的设备，例如像微控制器或微处理器实现。还可以设想，对多个或所有发射信道20、21来说仅使用唯一的信号发射器和/或仅使用唯一的信道模拟器。

例如在DE 10 2008 055 759 A1中描述了为了测试目的进行基带-数据信号26a、26b的计算。其中描述了，为了测试目的，如何能够在产生时间范围信号之前借助于复数乘法在频率范围中在LTE移动通信系统中对无线电传输的信道失真进行模型化。在本发明中，相同的模型通过仿真设备21用于仿真彼此独立的发射信道。因此鉴于为了测试目的在产生时间范围信号之前借助于复数乘法在频率范围中对无线电传输的信道失真进行仿真和模型化，把DE 10 2008 055 759 A1的所有内容引用至本专利申请中。

在3GPP标准化的移动通信标准LTE中，使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制方法。在此，高数据率的有效信息被划分为多个较低数据率的分数据流。这些分数据流每个单独地利用调制方法，例如正交幅度调制(QAM)，利用小的带宽进行调制并施加给载波频率。此外，其被称为经调制的载波信号。各个分数据流的经调制的载波信号被与发射信号相加，其中经调制的载波信号由于载波功能的正交性彼此正交。在下行链路(例如从基站至移动通信终端设备的通信连接)中直接使用OFDM，而在上行链路(例如从移动通信终端设备至基站的通信连接)中和侧链路(也就是说两个移动通信终端设备之间的D2D通信连接)中使用OFDM的变型。在OFDM的这种变型中，在调制阶段之前，数据信号还通过FFT-运算进行预编码。经 FFT-编码的扫描值像在经典的OFDM中一样进行数字调制，并施加至单个的OFDM副载波。OFDM的这种变型也称为SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)并在产生的无线电信号中导致较小的PAPR(Peak to Average Power Ratio)，也就是说在时间范围信号中产生较不显著的功率峰值。这样使得实现了具有成本更有利的功率放大器的移动通信终端设备中的发射阶段。

对传输来说，大多使用多天线系统(MIMO＝Multiple Input Multiple Output)，其中信号由例如在基站中的两个或四个天线发射至移动通信终端设备中例如两个或四个天线。然而在此，不同的有效信息或数据分流也可以通过不同的天线以相同的频率传输至传输信道。为了对数据流解码或者再次编制，单个的发射信道可以是不同的，这通过把不同的传播特性分配给相应的天线来实现。此外，通过基站-和无线设备天线之间的不同的传播路径减少了由于发射等导致的发射信号的消光。这样在改进了传输质量的同时实现了较高的数据率。即使在D2D通信的情况下在LTE侧链路中在移动通信终端设备处仅设置了单个的发射天线，在接收移动通信终端设备处也可以借助于例如两个或四个天线接收传输信号。由此在LTE侧链路的情况下得到了SIMO系统(Single Input Multiple Output)，所述SIMO系统是普遍的MIMO系统的特殊情况。

假设测试仪20设计用于，除了D2D通信之外还可以测试移动通信终端设备20的移动通信特性。这种测试仪20本质上是无线电测量位置，其为移动通信网络的修改的小的基站。测试仪20可以根据期望的无线通信标准对特定的测试网络进行仿真，例如GSM-，UMTS-或者LTE网络，从而可以极其接近现实地执行测试。使用这种类型的测试仪20，以便测试移动通信终端设备的高频特性，例如发射-和接收能力，数据吞吐量，数据量等。为了测试移动通信终端设备14的纯粹的移动通信特性，要求测试仪20通过空中端口与待测试的移动通信终端设备14联接。在该测试模式中，根据本发明的测试仪20产生高频测试区，在该高频测试区中定位并测试移动通信终端设备3。

在优选的设计方案中，测试仪20具有高频测量-/分析设备，其设计用于，测试通过通信端口与测试仪20联接的移动通信终端设备14的高频特性。

根据本发明的测试仪20优选可以支持移动通信标准的多种不同的协议， 例如像GSM、CDMA(W-CDMA、CDMA 2000等)、UMTS、LTE等。

图4根据流程图示出借助于根据本发明的高频测试仪测试移动通信终端设备的D2D通信能力的根据本发明的测试方法的流程，例如像根据图2和图3已经阐述的那样。

在第一步骤S1中，对用于D2D通信连接(在LTE中：侧链路)的第一发射信道进行仿真。在此根据第一预先规定的信道模型产生第一发射信道特有的第一基带-数据信号。

在至少另一步骤S2中，对用于D2D通信连接的第二发射信道进行仿真，其中根据第二预先规定的信道模型产生第二发射信道特有的第二基带-数据信号。

在步骤S1和S2中通过待发射的数据信号与信道模型的信道系数的复数乘法计算相应的发射信道特有的基带-数据信号。

在至少一个随后的步骤S3中，如此产生的第一和第二基带-数据信号彼此结合，例如通过加法彼此叠加。

接着在步骤S4中把如此产生的结合的基带-数据信号从频率范围变换到时间范围中，以便通过这种方式产生用于待测试的移动通信终端设备14的接收信号。

最终在步骤S5中把如此产生的接收信号发射至待测试的移动通信终端设备14。可以针对移动通信终端设备的D2D特性对移动通信终端设备14进行测试。

虽然已经在上文中根据优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明并不局限于此，而是能通过各种方式对其进行修改。

在本说明书中使用了表达“移动通信终端设备”，其中可以理解为所有具有集成的移动通信功能性的设备，且与在这些设备中是否集成了其它功能性无关。因此例如移动通信终端设备可以理解为包括除了传统移动电话、智能电话、PDA、平板电脑外还包括移动计算机、导航设备、PDA(个人数字助理)、具有移动通信配备的车辆等等。

在本发明的上下文中，概念移动通信终端尤其应该明确地理解为用于任意基于无线电的移动的或无线的D2D通信装置。

此外，本发明也不局限于前述协议和标准，所述协议和标准应该仅用于说 明。

最后给出的数字说明应理解为仅是解释性的且不应该如下地限制本发明。

附图标记列表

10 移动通信小区

11 基站，eNodeB

12、13、14 移动通信终端设备，用户设备(UE)

14 待测试的移动通信终端设备，测试设备(DUT)

15、16 用于D2D通信的侧链路

17 发射移动通信终端设备的配置

18 接收移动通信终端设备的配置

20 测试仪

21 仿真设备

22 结合设备

23 转换设备

24 通信端口

26、26a、26b 基带数据信号

27 结合的基带数据信号

28 接收信号

29 硬线的共轴连接

30、31 发射信道

32、33 信号发生器

34、35 信道模拟器

36、37 数据信号

38、39 信道失真、信道系数

40、41 乘法设备

S1-S5 方法步骤。