无线设备的射频性能测试方法、装置及测试仪与流程

本发明涉及无线设备性能测试技术领域，特别涉及一种无线设备的射频性能测试方法、装置及测试仪。

背景技术：

相关技术中，习惯用传导的手段来测试无线设备的射频性能。具体地，如图1所示，首先用传导方法测试无线设备天线性能，然后将传导线接在接收机上测试接收机性能，从而将得到的结果组合则认为是整机的射频性能。

然而，相关技术的传导测试存在以下几个问题：

第一：由于传导线接在了被测件传导馈点上，导致改变被测件本身的射频匹配，进而会改变天线和接收机性能；

第二：传导线上会耦合电流，使其成为被测件的一部分；

第三：在正常工作模式下，被测件自身干扰噪声可以通过天线耦合进去接收机导致对接收机造成一定的干扰，但在接入了传导接头之后，噪声耦合无法进入接收机，从而导致测试结果和实际结果对不上；

第四，在5g无线终端中，由于被测件的尺寸有限或者对成本有要求，一般的都不会有射频接头留出，导致传导测试基本没法进行。

因此，相关技术的传导测试不但存在一定误差，降低测试准确性，而且具有一定局限性，亟待解决。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种无线设备的射频性能测试方法，该方法可以根据功率回报信息实现虚拟导线的求解。

本发明的另一个目的在于提出一种无线设备的射频性能测试装置。

本发明的再一个目的在于提出一种测试仪。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种无线设备的射频性能测试方法，包括以下步骤：采集被测件的功率回报信息；根据所述功率回报信息获取传播矩阵，并根据所述传播矩阵得到加载的逆矩阵，以在仪表输出端口和所述被测件的接收机端口之间形成虚拟导线；根据吞吐率测试信号通过所述虚拟导线传输，以对所述被测件进行性能测试，并生成射频性能测试结果。

本发明实施例的无线设备的射频性能测试方法，可以功率回报信息获取传播矩阵，从而在仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线，以对被测件进行性能测试得到射频性能测试结果，通过根据功率回报信息实现虚拟导线的求解，提高测试的精确度的同时，提高测试效率，并且提升测试的适用性。

另外，根据本发明上述实施例的无线设备的射频性能测试方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：获取所述被测件的多个天线的天线方向图信息；根据所述天线方向图信息与预先mimo信道传播模型融合，以模拟得到mimo传输信道，生成所述吞吐率测试信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功率回报信息由所述被测件将每一个接收机接收到的信号功率通过天线上报得到，或者将接收到的功率记录在本地后导出得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述功率回报信息获取传播矩阵，进一步包括：根据所述功率回报信息得到幅度值；根据所述幅度值得到所述传播矩阵中元素的相位差，以得到所述传播矩阵。

进一步地，在本发明的一个实施例中，测试公式为：

其中，n表示所述被测件的天线个数，t表示测试端口的激励信号，r表示接收机端口的接收信号，表示相位信息，e表示由所述传播矩阵得到。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种无线设备的射频性能测试装置，包括：采集模块，用于采集被测件的功率回报信息；第一获取模块，用于根据所述功率回报信息获取传播矩阵，并根据所述传播矩阵得到加载的逆矩阵，以在仪表输出端口和所述被测件的接收机端口之间形成虚拟导线；测试模块，用于根据吞吐率测试信号通过所述虚拟导线传输，以对所述被测件进行性能测试，并生成射频性能测试结果。

本发明实施例的无线设备的射频性能测试装置，可以依据功率回报信息获取传播矩阵，从而在仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线，以对被测件进行性能测试得到射频性能测试结果，通过根据功率回报信息实现虚拟导线的求解，提高测试的精确度的同时，提高测试效率，并且提升测试的适用性。

另外，根据本发明上述实施例的无线设备的射频性能测试装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：第二获取模块，用于获取所述被测件的多个天线的天线方向图信息；生成模块，用于根据所述天线方向图信息与预先mimo信道传播模型融合，以模拟得到mimo传输信道，生成所述吞吐率测试信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述功率回报信息由所述被测件将每一个接收机接收到的信号功率通过天线上报得到，或者将接收到的功率记录在本地后导出得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一获取模块包括：获取单元，用于根据所述功率回报信息得到幅度值；计算单元，用于根据所述幅度值得到所述传播矩阵中元素的相位差，以得到所述传播矩阵。

为达到上述目的，本发明再一方面实施例提出了一种测试仪，其包括上述的无线设备的射频性能测试装置。该测试仪可以功率回报信息获取传播矩阵，从而在仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线，以对被测件进行性能测试得到射频性能测试结果，通过根据功率回报信息实现虚拟导线的求解，提高测试的精确度的同时，提高测试效率，并且提升测试的适用性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为相关技术的传导测试无线设备的射频性能的原理示意图；

图2为相关技术的mimoota测试的原理示意图；

图3为相关技术的测试天线前端加入射频矩阵模块的原理示意图；

图4为相关技术的n个虚拟导线与测试端口和接收机端口的连接示意图；

图5为相关技术的mimo测试方法辐射两步法的原理示意图；

图6为根据本发明实施例的无线设备的射频性能测试方法的流程图；

图7为根据本发明一个实施例的测试天线1的信号输出示意图；

图8为根据本发明一个实施例的测试天线2的信号输出示意图；

图9为根据本发明一个实施例的测试天线1和测试天线2的信号输出示意图；

图10为根据本发明一个实施例的公式表面信号传播示意图；

图11为根据本发明一个实施例的被测件放入微波暗室的测试示意图；

图12为根据本发明实施例的无线设备的射频性能测试装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面在描述根据本发明实施例提出的无线设备的射频性能测试方法及装置之前，先来简单描述一下本申请是基于发明人如何对以下问题的认识和发现作出的：

目前，主要通过ota(overtheair，空中下载技术测试)测试来评估在空口状态下(没有射频线缆链接被测件)无线设备射频性能的好坏，从而获取无线设备的真实射频性能评估。

具体地，ota测试已经成为国内外对无线设备射频性能评估的标准测试方法。比如在市场上发布的无线电子产品都必须经过ota认证测试，以确保其无线性能能够达到指标，而且保证该设备不会对电磁环境造成干扰。其中，ota测试可以分为几类：对于单输入单输出系统(siso)，其测试指标主要有两个：总辐射功率(trp)和总接收灵敏度(tis)；对于多输入多输出系统(mimo)，其测试指标有吞吐率。国内的ota标准制定组织为中国通信标准化协会ccsa，国际的ota标准制定组织为3gpp(3rdgenerationpartnershipproject)。

在mimoota测试中，一种“虚拟导线”的技术在多个地方被采用。具体地，如图2所示，将多天线被测件放在屏蔽室中，其中测试天线个数m等于被测件天线个数n，那么电磁波从n个测试天线发出到n个接收天线馈点会形成一个稳定的传播矩阵，这里记录为传播矩阵p，其中p是一个n×n的矩阵。

在测试天线前端加入一个射频矩阵模块，如图3所示，设置射频矩阵模块v的值等于传播矩阵p的逆，即p＝v^-1，则n个测试端口的信号(t1，t2，...，tn)与n个接收机端口的接收信号(r1，r2，...，rn)满足关系：

(r1，r2，...，rn)^t＝p*v*(t1，t2，...，tn)^t＝(t1，t2，...，tn)^t，

其中，()^t表示矩阵转置。

上述公式表明，在这样的设置下，可以实现将测试端口的信号直接导入接收机端口，类似于传导线接入的方式，区别在于：被测件始终处于整机状态，没有任何侵入式的导线连接，测试得到的性能就是其真实工作性能。这样的工作方式也称为“虚拟导线”技术，如图4所示，n个虚拟导线连接了测试端口和接收机端口。

虚拟导线技术可以用到多个测试方面，其中，最具体的是mimo测试国际标准之辐射两步法中。例如，相关技术中公开的一个辐射两步法的、快速、准确、经济的mimoota测试解决方案。辐射两步法是通过在计算机中计算出应该到达每一个接收机的信号(即应该到达每一个接收机的吞吐率测试信号)，然后通过虚拟导线将对应的测试信号直接输送到该接收机上，从而实现多路信号同时传输测试吞吐率。

具体地，mimo测试方法辐射两步法的测试如图5所示，其测试流程主要分为以下几步：

s1：获得被测mimo无线终端的多个天线的天线方向图信息。

s2：根据获取的无线终端的多个天线的天线方向图信息与预先设定的mimo信道传播模型融合，用以模拟获得完整的mimo传输信道，进而产生吞吐量测试信号。

s3：确定暗室里面针对被测件的传播矩阵，再根据传播矩阵计算逆矩阵，加载逆矩阵，在信道模型器输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线。

s4：将吞吐率测试信号通过虚拟导线传输以对所述无线终端进行测试。

然而，很多特殊情况下，虚拟电缆的实现具有很大的困难，比如：

如图2所示，假设空间传播矩阵p为

其中，pxy表示从第y个测试天线发出到x个天线接收的信号幅度变化，表示从第y个测试天线发出到x个天线接收的信号相位变化，也可以说是第y个测试天线发出到x个天线接收的s参数。

想要求解空间传播矩阵p的逆矩阵，就必须知道p的信息，然而，在ota测试中，被测件都是没有传导线连接的，也就意味着，从测试天线到被测件接收端口之间没有可以计算绝对相位的参考基准，那么p表达式中的χxy就是未知的，因此，理论上p矩阵的逆矩阵就没法求解出来。

在相关技术[2×2逆矩阵求解基于天线方向图信息的电磁波传播矩阵的逆矩阵求解方法]中公开了一种在2×2辐射两步法中基于被测件终端回报信息的逆矩阵求解方法，然而该方法并没有适用n＞2的情况，且在相关技术[基于mimo无线终端测试的信号生成方法和装置]中公开了一种在m×n辐射两步法中基于被测件终端回报信息的逆矩阵求解方法，具体地，该方法指出，在被测件回报中，人们可以获取到p矩阵的幅度信息以及p矩阵中每一列元素中，其他元素相对于第一个元素的相位差信息，比如p矩阵第一列中：

可以通过被测件自身的计算回报知道χn1相对于χ11的值(χ11本身值是不知道的)，然后依赖这些回报的相位信息求解逆矩阵。这样的方式适用于一部分被测件，然而，对于以下几种情况有缺陷：

1、对于没有相位回报的被测件，这样的方式无法获取相位差，没法计算，比如一些阵列天线，或者多天线路由器等等，本身不具备相位测试和回报的能力；

2、对于相位回报不准的被测件，这样的方法会受到很大的局限，特别是当n比较大的时候，相位的准确性极大程度影响虚拟导线的求解精度。

本发明正是基于上述问题，而提出了一种无线设备的射频性能测试方法、装置及测试仪。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的无线设备的射频性能测试方法、装置及测试仪，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的无线设备的射频性能测试方法。

图6是本发明实施例的无线设备的射频性能测试方法的流程图。

如图6所示，该无线设备的射频性能测试方法包括以下步骤：

在步骤s101中，采集被测件的功率回报信息。

可选地，在本发明的一个实施例中，功率回报信息由被测件将每一个接收机接收到的信号功率通过天线上报得到，或者将接收到的功率记录在本地后导出得到。

可以理解的是，本发明实施例仅仅需要被测件提供功率回报信息，而且目前的通信制式中，一般被测件都支持功率回报，比如gsm，wifi，lte，zigbee等等，然而没有制式要求支持相位回报，并且功率回报测试精度远高于相位测试。因此，本发明实施例可以更加准确、更加具有普适性的求解和实现虚拟导线。

在步骤s102中，根据所述功率回报信息获取传播矩阵，并根据所述传播矩阵得到加载的逆矩阵，以在仪表输出端口和所述被测件的接收机端口之间形成虚拟导线。

其中，在本发明的一个实施例中，根据功率回报信息获取传播矩阵，进一步包括：根据功率回报信息得到幅度值；根据幅度值得到传播矩阵中元素的相位差，以得到传播矩阵。

进一步地，在本发明的一个实施例中，测试公式为：

其中，n表示被测件的天线个数，t表示测试端口的激励信号，r表示接收机端口的接收信号，表示相位信息，e表示由传播矩阵得到。

具体而言，对于n个天线的mimo被测件，将其放入屏蔽室(也可以是暗室，因为暗室有屏蔽效果)，屏蔽室中有大于n个测试天线，如图3所示，选择n个测试天线连接在一个n×n的射频矩阵模块v上面，其中测试端口全部输出单位激励(幅度相位相等)。被测件需要支持功率回报，即被测件可以将每一个接收机接收到的信号功率大小通过天线上报给测试仪表，或者可以将接收到的功率大小记录在本地然后导出。

假设逆矩阵为：

传播矩阵p是未知的，其获取过程为：

步骤1：保持测试端口是单位激励(t1,t2,…,tn)＝(1,1,…,1)

步骤2：将逆矩阵写成此时相当于只有测试天线1有信号输出，如图7所示，读取n个接收机功率汇报(实数，转化为幅度值)，即p矩阵的第一列的幅度信息，记录为

步骤3：将逆矩阵写成此时相当于只有测试天线2有信号输出，如图8所示，读取n个接收机功率汇报(实数，转化为幅度值)，即p矩阵的第二列的幅度信息，记录为

步骤4：依次将v矩阵对角线写1，其他的写零，可以获取整个p矩阵的所有幅度信息

步骤5：通过功率合成算法求解部分相位信息，具体为：

a.将逆矩阵v中其他的都写成零，即此时相当于只有测试天线1以及测试天线2同时有信号输出，如图9所示，读取n个接收机功率汇报(实数，转化为幅度值)，记录为此时，每一路接收机的功率都是两路信号的合成，例如对于第n个接收机，其接收信号幅度大小为qn＝pn1*pn2*cos(χn1-χn2)，从而求解出相位差同理，依据以及可以求解出的值，即计算出p矩阵中，第二列元素相对于第一列对应行的元素的相位差；

另外，也可以通过多次设置为不同的值，然后读取接收功率，从而实现更加精确的求解。例如，可以固定的幅度，然后使用旋转矢量法求解出第二列元素相对于第一列对应行的元素的相位差；

b.同理，将逆矩阵v中其他的都写成零，读取n个接收机功率汇报(实数，转化为幅度值)，求解出的值，即计算出p矩阵中，第三列元素相对于第一列对于行的元素的相位差；

c.同理，计算出p矩阵中，所有n列元素相对于第一列对于行的元素的相位差；此时可以将p矩阵写成：

其中，是从第y个测试天线发出到x个天线接收的信号相位变化相减去从第1个测试天线发出到x个天线接收的信号相位变化，可以是通过上述第5步求解得到，是第1个测试天线发出到所有接收天线的相位变化是未知的。

截止此时，p矩阵求解结束，其逆矩阵求解如下：

p矩阵可以表示为：

令

其中，e矩阵是未知的，pb矩阵为完全已知的(通过上述步骤求解得到)。

对pb矩阵求逆，

将pb^-1写入逆矩阵模块，即令v＝pb^-1，

那么从测试端口出发的测试信号(t1,t2,…,tn)到接收机端口的信号(r1,r2,…,rn)关系为：

由于p＝e*pb，代入上述公式得到：

将e矩阵带入得到：

上述公式表面，第n个接收机的接收信号完全来自于第n个测试端口，虽然信号叠加了一个未知相位信息，然而这种隔离式的一对一的信号传输方式正是虚拟导线传输技术，如图10所示，该公式表面信号传播是从测试端口一对一的传入了接收机。

在步骤s103中，根据吞吐率测试信号通过所述虚拟导线传输，以对所述被测件进行性能测试，并生成射频性能测试结果。

在本发明的实施例中，本发明实施例在仅仅需要被测件功率回报的情况下实现了虚拟导线的求解，不需要依赖相位信息，可以使用与多种制式被测件，也可以在辐射两步法中使用，精度高，而且求解少，时间快。

另外，在本发明的一个实施例中，还包括：获取被测件的多个天线的天线方向图信息；根据天线方向图信息与预先mimo信道传播模型融合，以模拟得到mimo传输信道，生成吞吐率测试信号。

举例而言，本发明实施例可以在辐射两步法中使用，以下进行详细说明。

具体的，将被测件放入微波暗室，如图11所示，包括以下测试步骤：

步骤1：获得被测mimo无线终端的多个天线的天线方向图信息。

步骤2：根据获取的无线终端的多个天线的天线方向图信息与预先设定的mimo信道传播模型融合，用以模拟获得完整的mimo传输信道，进而产生吞吐量测试信号。

步骤3：固定被测件位置，通过本发明提供的步骤，利用被测件的功率回报确定暗室里面传播矩阵，以及需要加载的逆矩阵，在加载逆矩阵，使仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线。

步骤4：将吞吐率测试信号通过虚拟导线传输以对所述无线终端进行测试。

根据本发明实施例的无线设备的射频性能测试方法，可以功率回报信息获取传播矩阵，从而在仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线，以对被测件进行性能测试得到射频性能测试结果，不需要依赖相位信息，通过根据功率回报信息实现虚拟导线的求解，可以使用与多种制式被测件，也可以在辐射两步法中使用，精度高，而且求解少，时间快，提高测试的精确度的同时，提高测试效率，并且提升测试的适用性。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的无线设备的射频性能测试装置。

图12是本发明实施例的无线设备的射频性能测试装置的结构示意图。

如图12所示，该无线设备的射频性能测试装置10包括：采集模块100、第一获取模块200和测试模块300。

其中，采集模块100用于采集被测件的功率回报信息。第一获取模块200用于根据功率回报信息获取传播矩阵，并根据传播矩阵得到加载的逆矩阵，以在仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线。测试模块300用于根据吞吐率测试信号通过虚拟导线传输，以对被测件进行性能测试，并生成射频性能测试结果。本发明实施例的测试装置10可以根据功率回报信息实现虚拟导线的求解，提高测试的精确度的同时，提高测试效率，并且提升测试的适用性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的测试装置10还包括：第二获取模块和生成模块。

其中，第二获取模块，用于获取被测件的多个天线的天线方向图信息。生成模块用于根据天线方向图信息与预先mimo信道传播模型融合，以模拟得到mimo传输信道，生成吞吐率测试信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，功率回报信息由被测件将每一个接收机接收到的信号功率通过天线上报得到，或者将接收到的功率记录在本地后导出得到。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一获取模块200包括：获取单元和计算单元。

其中，获取单元用于根据功率回报信息得到幅度值。计算单元用于根据幅度值得到传播矩阵中元素的相位差，以得到传播矩阵。

需要说明的是，前述对无线设备的射频性能测试方法实施例的解释说明也适用于该实施例的无线设备的射频性能测试装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例的无线设备的射频性能测试装置，可以功率回报信息获取传播矩阵，从而在仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线，以对被测件进行性能测试得到射频性能测试结果，不需要依赖相位信息，通过根据功率回报信息实现虚拟导线的求解，可以使用与多种制式被测件，也可以在辐射两步法中使用，精度高，而且求解少，时间快，提高测试的精确度的同时，提高测试效率，并且提升测试的适用性。

此外，本发明的实施例还提出一种测试仪，该测试仪包括上述的无线设备的射频性能测试装置。该测试仪可以功率回报信息获取传播矩阵，从而在仪表输出端口和被测件的接收机端口之间形成虚拟导线，以对被测件进行性能测试得到射频性能测试结果，不需要依赖相位信息，通过根据功率回报信息实现虚拟导线的求解，可以使用与多种制式被测件，也可以在辐射两步法中使用，精度高，而且求解少，时间快，提高测试的精确度的同时，提高测试效率，并且提升测试的适用性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。