MIMO设备的无线性能测量方法和系统与流程

本发明涉及通信的，尤其是涉及一种mimo设备的无线性能测量方法和系统。

背景技术：

1、由于mimo(multiple-input multiple-output，多入多出)技术的广泛应用，mimo设备的性能测量也变得尤为重要。mimo ota(over-the-air，空中接口)测量技术克服了传统的传导测量方法的局限，被广泛应用于mimo性能评估。mimo ota测量方法主要有三类，分别为基于混响室的方法、辐射两阶段法(radiated two-stage，rts)和基于多探头微波暗室(multi-probe anechoic chamber,mpac)的方法。

2、rts方法包括两个阶段：第一阶段在暗室中测量得到待测设备(device undertest，dut，具体为待测mimo设备)的天线辐射方向图信息；第二阶段将在第一阶段中测得的天线辐射方向图信息加载到信道模拟器中，模拟出包含了dut天线特性的无线信道，基站模拟器输出的下行信号先和加载了待测设备天线辐射方向图信息的无线信道进行卷积，然后通过测量天线发射出来，进行dut的接收机的性能测量。

3、rts方法中，基站模拟器输出的信号(记录为)与dut的接收机接收到的信号(记录为)之间的关系可以表示为：其中，[]t表示矩阵转置；h(t)表示信道相关矩阵，包含了信号经历的从测量天线辐射、空间信道的传播、到dut的天线耦合和接收机接收整个过程中所有的变换信息。

4、rts方法的第一阶段需要测量dut的天线辐射方向图信息。参考图1，在进行天线辐射方向图测量时，需要将dut的天线与接收机的连接断开，以便将矢量网络分析仪(vectornetwork analyzers，vna)与待测天线(antenna under test，aut)的馈点(即天线馈点)相连，以执行无源测量。而在第二阶段的测量中，参考图2-3，为了测量dut的整机辐射性能，需要第一阶段中断开的连接重新连上，使dut处于整机状态。

5、将天线馈点与接收机馈点之间的链路称为线束，包括但不限于rf线缆、放大器等。参考图1-3，天线辐射方向图测量是基于天线馈点，发明人发现，现有技术中通过无源测量获得的天线辐射方向图的信息未包含线束部分，而rts方法中，空口直连(虚拟导线)的连接是在dut的接收机馈点，即相当于将测量信号从仪表输出端口直接馈入接收机馈点，如果在rts方法中，采用前述未包含线束部分的天线辐射方向图信息，那么在执行测量时，线束也没有被考虑进去。

6、在一些多接收机无线设备中，接收机与天线之间使用线缆连接。这类无线设备多为大尺寸的无线设备，例如车辆。参照图4，在车辆无线电的设计中，天线需要分布在车身不同位置，甚至置于车外。而接收机通常置于车内，甚至中控区域，以保证其稳定性。因此接收机与相应的天线之间需要使用线缆连接，并且还需要考虑线缆和车身之间的安装配合问题，因此不同的天线可能需要使用不同长度的线缆，对于车辆而言，线缆长度可能在1m到3m不等。不同长度的线缆造成了不同的损耗，其损耗还会随着频率增加而增大。典型射频线缆在v2x频段的损耗约为0.6db/m-2db/m，这样的损耗可能剧烈影响车辆的通信性能。另外，为了提高信号强度，车辆通信中，可能在天线和接收机之间加入放大器，这样一来，天线馈点和接收机馈点之间的线束还包括了放大器。综上，天线馈点至接收机馈点之间的线束损耗将不可控制和评估，也无法拆卸下来进行测量(因为接收机馈点实际上是一个虚拟的，并不直接呈现的点，但天线馈点是一个物理上的可拆卸连接点)。

7、由于上述原因，现有技术在使用rts方法对mimo设备进行无线性能测量时，存在测量准确性差的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种mimo设备的无线性能测量方法和系统，以缓解现有技术在使用rts方法对mimo设备进行无线性能测量时，准确性差的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种mimo设备的无线性能测量方法，包括：

3、获取待测mimo设备的多个第一天线辐射方向图，其中，所述第一天线辐射方向图为以所述待测mimo设备的每个天线馈点为参考的天线辐射方向图；

4、获取所述待测mimo设备的多个接收机的接收信号的强度指示回报，并基于每个所述接收机的接收信号的强度指示回报和对应的第一天线辐射方向图的增益计算每个天线的天线馈点和对应的接收机馈点之间的线束损耗；

5、采用所述线束损耗对对应的第一天线辐射方向图进行修正，得到多个第二天线辐射方向图，其中，所述第二天线辐射方向图为以所述待测mimo设备的每个接收机馈点为参考的天线辐射方向图；

6、基于多个所述第二天线辐射方向图生成多路测量用发射信号，并将多路所述测量用发射信号馈入至多个测量天线，以通过多个所述测量天线对所述待测mimo设备进行无线性能测量。

7、进一步的，基于每个所述接收机的接收信号的强度指示回报和对应的第一天线辐射方向图的增益计算每个天线的天线馈点和对应的接收机馈点之间的线束损耗，包括：

8、基于每个所述接收机的接收信号的强度指示回报计算各天线的基于接收信号的强度指示回报的天线增益；

9、根据每个所述天线的基于接收信号的强度指示回报的天线增益和对应的第一天线辐射方向图的增益计算每个所述天线的天线馈点和对应的接收机馈点之间的线束损耗。

10、进一步的，基于每个所述接收机的接收信号的强度指示回报计算各天线的基于接收信号的强度指示回报的天线增益，包括：

11、根据基于接收信号的强度指示回报的天线增益计算算式计算各所述天线的基于接收信号的强度指示回报的天线增益，其中，表示第i个接收机对应的天线在角度ω，极化x上的基于接收信号的强度指示回报的天线增益，rssii表示第i个接收机的接收信号的强度指示回报，pbse表示有源测量时，测量仪表输出的信号的功率，pl表示测量环境中的路径损耗。

12、进一步的，根据每个所述天线的基于接收信号的强度指示回报的天线增益和对应的第一天线辐射方向图的增益计算每个所述天线的天线馈点和对应的接收机馈点之间的线束损耗，包括：

13、根据线束损耗计算算式计算每个所述天线的天线馈点和对应的接收机馈点之间的线束损耗，其中，δgi表示第i个天线的天线馈点和对应的接收机馈点之间的线束损耗，表示第i个接收机对应的天线在角度ω，极化x上的基于接收信号的强度指示回报的天线增益，表示第i个接收机对应的天线在角度ω，极化x上的第一天线辐射方向图的增益。

14、进一步的，基于多个所述第二天线辐射方向图生成多路测量用发射信号，包括：

15、将多个所述第二天线辐射方向图加载至信道模拟器中，模拟出包含所述待测mimo设备的天线特性的无线信道；

16、将测量仪表输出的每路下行信号输入至所述信道模拟器，与所述无线信道进行卷积；

17、对卷积得到的信号进行误差消除，得到多路所述测量用发射信号。

18、进一步的，对卷积得到的信号进行误差消除，包括：

19、将所述卷积得到的信号输入至rf模块，所述rf模块根据误差消除矩阵对所述卷积得到的信号进行计算，以消除误差，其中，所述误差消除矩阵为pmea-1＝p-1·e-1，pmea-1表示所述误差消除矩阵，p-1表示传播矩阵p的逆矩阵，e-1表示误差矩阵e的逆矩阵。

20、第二方面，本发明实施例还提供了一种mimo设备的无线性能测量系统，所述mimo设备的无线性能测量系统采用上述第一方面中任一项所述的mimo设备的无线性能测量方法对待测mimo设备进行无线性能测量，所述mimo设备的无线性能测量系统，包括：测量仪表、信道模拟器、rf模块、测量天线和通信天线；

21、所述测量仪表，用于输出多路下行信号；

22、所述信道模拟器，用于模拟出包含所述待测mimo设备的天线特性的无线信道，还用于将所述下行信号与所述无线信道进行卷积；

23、所述rf模块，用于对卷积得到的信号进行误差消除，得到多路测量用发射信号，并将多路所述测量用发射信号馈入至多个所述测量天线；

24、所述测量天线，用于向待测mimo设备发射多路测量用发射信号，以使所述待测mimo设备接收多路所述测量用发射信号后，向所述通信天线发送上行信号；

25、所述通信天线，用于接收所述上行信号，并将所述上行信号发送至所述测量仪表，以使所述测量仪表对所述待测mimo设备进行无线性能测量。

26、进一步的，所述信道模拟器和所述rf模块集成于所述测量仪表中。

27、进一步的，还包括：上位机；

28、所述上位机与所述测量仪表连接，用于控制所述测量仪表进行工作。

29、进一步的，还包括：电波暗室，用于提供测量环境；

30、至少所述测量天线和所述通信天线设置于所述电波暗室内。

31、进一步的，所述待测mimo设备包括具有mimo通信系统的车辆。

32、在本发明实施例中，提供了一种mimo设备的无线性能测量方法，包括：获取待测mimo设备的多个第一天线辐射方向图，其中，第一天线辐射方向图为以待测mimo设备的每个天线馈点为参考的天线辐射方向图；获取待测mimo设备的多个接收机的接收信号的强度指示回报，并基于每个接收机的接收信号的强度指示回报和对应的第一天线辐射方向图的增益计算每个天线的天线馈点和对应的接收机馈点之间的线束损耗；采用线束损耗对对应的第一天线辐射方向图进行修正，得到多个第二天线辐射方向图，其中，第二天线辐射方向图为以待测mimo设备的每个接收机馈点为参考的天线辐射方向图；基于多个第二天线辐射方向图生成多路测量用发射信号，并将多路测量用发射信号馈入至多个测量天线，以通过多个测量天线对待测mimo设备进行无线性能测量。通过上述描述可知，本发明的mimo设备的无线性能测量方法中，使用的是第二天线辐射方向图，即以待测mimo设备的每个接收机馈点为参考的天线辐射方向图，其包含了线束部分对无线性能测量的影响，因此，以该第二天线辐射方向图生成的多路测量用发射信号更加准确，使得基于该准确的多路测量用发射信号测量得到的待测mimo设备的无线性能测量结果也更加准确，缓解了现有技术在使用rts方法对mimo设备进行无线性能测量时，准确性差的技术问题。