使用单个矢量信号发生器验证被测设备的系统和方法

摘要

本发明公开了一种用于测试通信设备的系统和方法。使用单个矢量信号发生器(VSG)来测试制造的2×2、3×2和4×2MIMO无线设备以识别可能的制造缺陷，所述缺陷可能削弱或抑制被测设备(DUT)接收机的能力。本发明所公开的实施例可以包括连接到DUT的VSG。VSG被配置为发送作为第一代码字和第二代码字的数据包，其中VSG包括软件和硬件架构，以作为仿真的第一波形和第二波形处理第一代码字和第二代码字，其中第一波形不同于第二波形。DUT被配置为从VSG接收作为指定信号的仿真的第一波形和第二波形。指定信号包括第一接收信号和第二接收信号，其中DUT包括软件和硬件架构以处理第一接收信号和第二接收信号，从而从第一接收信号和第二接收信号生成误块率结果。

说明书

技术领域

本发明整体涉及用于测试电子设备的系统和方法。更具体地讲，本发明涉 及在用于使用由硬件、固件和/或软件部分组成的测试平台测试无线设备以确 定误块率的系统和方法中的改进。

背景技术

目前的许多手持设备将“无线连接”用于电话技术、数字数据传送、地理 定位等。尽管频谱范围、调制方法和功率谱密度存在差异，无线连接标准采 用同步数据包传输和接收数据。

通常，所有这些无线连接功能（如WiFi、WiMAX、蓝牙等）均通过行业 认可的标准（如IEEE 802.11、IEEE 802.16）和基于移动电话行业协会的标准 （如3GPP LTE）进行限定，所述标准指定了具有上述连接功能的设备必须遵 循的参数和限制。

在设备开发连续过程的任何时间点，可能需要测试和验证设备是否在其标 准规范内运行。大多数此类设备为收发机，即，该设备发射并接收无线RF信 号。设计用于测试此类设备的专用系统通常包含子系统，子系统设计成接收 和分析设备发射的信号，然后发送符合行业许可标准的信号，以便确定设备 是否正在按照其标准接收和处理无线信号。

在无线电技术的发展过程中，若干种形式的智能天线技术中的一个进步包 括多输入多输出，即MIMO。MIMO利用发射机和接收机（其中之一或两者） 处的多个天线提高通信性能；即，为了倍增无线链路的吞吐量，在发射机和 接收机处均设置多个天线（以及相应的多个射频链路）。在点对点(PTP)链路 中的发射机和接收机处均带有相似数量天线的MIMO系统能够在有利条件下 通过每个额外的天线线性地倍增系统吞吐量。例如，2×2MIMO可使吞吐量 翻倍。

MIMO可以采用空间复用(SM)在不同的独立空间域传输信号（经过编码 和调制的数据流）。同时，移动WiMAX支持多种MIMO模式，也就是说， 使用SM或STC（空时编码）或两者来最大化频谱效率（增加吞吐量），而不 缩小覆盖区域。在这些模式之间基于信道条件的动态切换被称为自适应 MIMO转换(AMS)。如果与AAS（自适应天线系统）组合，MIMO便可进一 步增强WiMAX性能。

随着带宽需求越来越高的宽带用户的出现，需要在许多无线技术（如 PAN、LAN、MAN和WAN）中实现MIMO技术，以满足对数据速率增加数 倍的日益增长的需求。MIMO技术已经在无线通信领域引起关注，因为它显 著增大了数据吞吐量和链路范围，但无需额外的带宽或发射功率。该技术以 更高的频谱效率（每赫兹带宽每秒更多的比特）和链路可靠性或分集（降低 的衰落）来实现这一目的。由于这些性质，MIMO是诸如IEEE 802.11n(Wifi)、 4G、3GPP长期演进(LTE)、WiMAX和HSPA+的现代无线通信标准的重要部 分。

在某些点处，有必要测试和验证设计用于采用MIMO系统的设备。例如， 图1示出了常规系统100，该系统采用用于全面测试使用同步化的103矢量信 号发生器(VSG)102、104的2×2MIMO无线MIMO设备的标准。在设计用 于双接收机/双发射机MIMO（如2×2MIMO）的设备106的情况中，可使用 具有同时测试两个MIMO TX信号的两个矢量信号分析仪(VSA)的测试系统 来全面测试该设备的物理层(PHY)特性。此外，也可使用模拟用于测试设备的 两个接收机的两个独立TX MIMO信号的两个VSG来进行测试。

这样，能够测试被测设备(DUT)106的RX1/数字信号处理器(DSP)链路和 RX2/DSP链路，以确定其是否正常工作。由于使用两个VSG验证了2×2DUT 的两个接收链路具有正确操作，因此常规方法也可以允许进行RX链路验证和 MIMO信道估计。然而，测试系统的成本通常取决于所实施设备的成本，例 如本例中采用的VSA和VSG的成本。因此，实际上，无线连通性测试系统 中使用的测试设备越多，上述系统往往会越昂贵。此外，可能也存在与每件 测试设备相关的用于检查可靠性和/或维护应用的费用。因此，希望降低与测 试系统中所用设备有关的费用，同时仍然保持所实施设备的可靠测试方法。

已经尝试限制测试设备的部件，从而限制相关的成本因素。例如，图2 的常规实施例通过仅采用单个VSG 202并将其输出204分配为两个相同的信 号来使用测试系统200。然而，该方法不足以测试两个DUT接收机206、208 的能力。通过以这种方式分配输出而尝试使用单个VSG 202来提供RX链路 验证和信道估计的作法不能验证两个RX链路。这尤其是因为所采用的方法仅 仅测量所得两个噪声系数的平均值，而不是每个单独的噪声系数。结果是， 这种快速方法不能验证对于MIMO系统中的空间复用(SM)的正常处理至关重 要的信道估计。简而言之，该方法不能通过全面测试RX1/DSP和RX2/DSP 链路两者来提供完整的测试信号估计。因此，仅仅是验证单个DSP链路（而 不是两个），并且也不能验证MIMO信道估计。

因此，需要一种改进的成本降低的测试系统，这种系统可满足或超出领先 无线连通性能力的要求。这种需求提供了测试制造的2×2、3×2和4×2MIMO 无线设备的改进功能。还需要降低对附加测试设备的依赖性，从而降低运营 成本，以执行用于识别无线设备中缺陷的测试以及确定误块率信息。

发明内容

因此，本发明的目的是克服现有技术的缺陷，以包括使用优选地包括单个 VSG的测试系统的系统和方法，其中VSG允许测试制造的2×2、3×2和4×2 MIMO无线设备以识别可能的制造缺陷，这些缺陷可能削弱或抑制DUT接收 机的能力，使其不能正确接收所构成的MIMO TX信号和准确解码由所发送 的TX信号传送的比特/符号。

根据一个公开的示例性实施例，提供了测试通信设备的方法，在一些实施 例中，该方法包括将数据包作为第一代码字和第二代码字从矢量信号发生器 (VSG)发送到被测设备(DUT)。该方法可以包括：通过预编码第一代码字和第 二代码字来处理第一代码字和第二代码字；以及生成分别来自经过处理的第 一代码字和第二代码字的第一输出信号和第二输出信号，其中第一输出信号 不同于第二输出信号。附加的实施例可以包括用DUT接收来自VSG的第一 信号，其中DUT的第一接收信号是VSG的第一输出信号和第二输出信号之 和。此外，可以用DUT接收来自VSG的第二信号，其中DUT的第二接收信 号是VSG的第一输出信号和第二输出信号之和。该方法可以附加包括通过预 编码第一接收信号和第二接收信号来处理DUT的第一接收信号和DUT的第 二接收信号。可以从DUT的经过处理的第一接收信号和DUT的经过处理的 第二接收信号生成误块率结果。

根据另一个公开的示例性实施例，提供了用于测试通信设备的系统，在一 些实施例中，该系统包括用于将数据包作为第一代码字和第二代码字从矢量 信号发生器(VSG)发送到被测设备(DUT)的装置。该系统还可以包括用于处理 第一代码字和第二代码字以分别产生第一输出信号和第二输出信号的装置， 其中第一输出信号不同于第二输出信号。另外，还可以包括用于用DUT接收 来自VSG的第一信号的装置，其中DUT的第一接收信号是VSG的第一输出 信号和第二输出信号之和。该系统包括用于用DUT接收来自VSG的第二信 号的装置，其中DUT的第二接收信号是VSG的第一输出信号和第二输出信 号之和。此外，也可包括用于处理DUT的第一接收信号和DUT的第二接收 信号以生成用于DUT的第一接收信号和DUT的第二接收信号的误块率结果。

根据又一个公开的示例性实施例，提供了用于测试通信设备的系统，在一 些实施例中，该系统包括连接到DUT的VSG。VSG被配置为发送作为第一 代码字和第二代码字的数据包，其中VSG包括软件和硬件架构以作为仿真的 第一波形和第二波形来处理第一代码字和第二代码字，其中第一波形不同于 第二波形。DUT被配置为从VSG接收作为指定信号的仿真的第一波形和第二 波形。指定信号包括第一接收信号和第二接收信号，其中DUT包括软件和硬 件架构以处理第一接收信号和第二接收信号，从而从第一接收信号和第二接 收信号生成误块率结果。

为了更好地理解其中的详细描述，并且为了更好地认识本发明对现有技术 的贡献，对本发明的某些实施例进行了相对广义地概括。当然，还存在以下 将描述的本发明的附加实施例，并且这些实施例将成为所附权利要求的主题。

在这一方面，在对本发明的至少一个实施例进行详细说明之前，应当理解， 本发明在其应用中并不局限于以下描述中所述或附图中所示构造的细节和部 件的布置方式。本发明能够具有除了所述实施例之外的实施例，并且能够以 多种方式进行应用和实施。另外，应当理解，本文所用措词和术语以及说明 书摘要的目的是为了描述，而不应被视为限制。

同样，本领域的技术人员将会知道，本公开所依据的构思可以轻松作为设 计其他结构、方法和系统的基础，以便实施本发明的若干目的。因此，重要 的是，将权利要求书视为包括此类等同结构，只要它们不脱离本发明的精神 和范围。

仅通过举例说明多个示例性实施例和实施方案，包括构思实现本发明的最 佳模式，可从以下详细描述轻松理解本发明的其他方面、特征和优点。本发 明还能够具有其他和不同的实施例，并且可在不脱离本发明的精神和范围的 情况下在若干方面对其几个细节进行修改。因此，附图和说明书将被视为本 质上示例性的，而不是限制性的。

附图说明

通过下面给出的详细描述以及通过本发明多个实施例的附图，将会更加全 面地理解本发明。然而，这些描述和附图不应理解为将本发明限制为具体的 实施例，而仅仅是为了说明和理解。

图1为使用同步化矢量信号发生器测试2×2MIMO无线MIMO设备的常 规系统。

图2示出了将单个VSG的输出分配成两个相同信号的测试系统。

图3示出了根据所公开的示例性实施例的用于生成VSG信号以命令DUT 的配置表。

图4示出了根据所公开的示例性实施例的从代码字CW0和CW1到VSG 生成的波形的流。

图5示出了根据所公开的示例性实施例的2×2MIMO DUT，其具有编码 为处理进入VSG信号的预编码和解扰链路。

图6示出了根据所公开的示例性实施例的完整测试设计，其使用单个VSG 和配置为全面测试RX和DUT的解码链路的2×2MIMO DUT。

具体实施方式

现在将结合附图描述本发明，在附图中，类似的附图标记表示类似的部件。 以下具体实施方式是结合附图的受权利要求书保护的本发明的示例性实施 例。相对于本发明的范围，此类描述旨在进行示例而非加以限制。已对此类 实施例加以详尽的描述，使得本领域的普通技术人员可以实施该主题发明， 并且应当理解，在不脱离本主题发明的精神或范围的前提下，可以实施具有 一些变化的其他实施例。

在本发明全文中，在没有明确指示与上下文相反的情况下，应当理解，所 述单独的电路元件可以是单数或复数。例如，术语“电路”可以包括单个部 件或多个部件，所述部件为有源和/或无源，并且连接或换句话讲耦合到一起 （如成为一个或多个集成电路芯片），以提供所述功能。另外，术语“信号” 可指一个或多个电流、一个或多个电压、或数据信号。在图中，相似或相关 的元件将具有相似或相关的α、数字或数字字母混合的指示。此外，虽然在具 体实施的上下文中已讨论了本发明使用分立的电子电路（优选地为一个或多 个集成电路芯片形式），但作为另一种选择，根据待处理的信号频率或数据速 率，此类电路的任何部分的功能可以是使用一个或多个适当程序化的处理器 的具体实施。

本文所述发明提供了使用需要更少测试部件的测试系统来验证无线系统 中有缺陷部件的系统和方法。具体而言，本发明所公开的系统和方法的实施 例采用包括单个VSG的测试系统，该VSG被配置为并且可以测试制造的2×2 MIMO无线设备以识别任何制造缺陷，这些缺陷会削弱或抑制DUT的接收机 的能力，使其不能正确接收所构成的MIMO TX信号。本发明所公开的测试 系统和方法还能够准确地解码由上述TX信号传送的比特/符号。在这种情况 下，在本文中，2×2MIMO设备的所述使用旨在基于3GPP LTE标准；然而， 2×2MIMO设备旨在为示例性的。虽然以下描述中表达的2×2MIMO DUT是 符合3GPP LTE标准的设备，但容易理解，利用本领域的技术人员已知的类 似的预编码和代码字技术，本发明所采用的系统和方法适用于任何2×2 MIMO DUT RX链路和信道估计验证测试方法。

因此，本发明所公开的系统和方法会命令测试仪根据所选择的本发明的标 准从单个VSG生成合适的波形。如此生成的单个VSG信号用来验证两个DSP 链路以及提供能识别影响MIMO RX的制造缺陷的误块率测试。本发明所公 开的测试能力至少与使用附加设备（例如两个VSG）的常规测试系统和方法 相当。然而，通过消除对第二VSG的需求，本发明所公开的系统和方法减少 了用于识别系统中潜在缺陷的测试装置所需的费用，从而具有节约成本的优 点。

为了生成单个VSG波形，本文所公开的发明可以采用算法来命令DUT 执行例如两个解码链路。在一个实施例中，本发明所公开的系统可以使用配 置表（例如利用3GPP LTE MIMO的配置表）来生成所需VSG信号。图3 示出了3GPP LTE MIMO中使用的示例性配置表300，其中包含可以用于生 成所需VSG信号来命令DUT执行两个解码链路的值。图3的下行控制信息 (DCI)格式2表提供对应于各自说明项304的规定值302，在该实例中说明项 304可以列为具体项目编号306。规定值302可以输入到测试仪或设备以确定 测试仪或设备如何工作。在一个优选的实施例中，DCI格式2表将其值信息 提供给单个VSG，VSG继而产生用于全面测试2×2MIMO DUT的VSG波形。

参见图4，利用来自图3的表值302的单个VSG 400采用包含嵌入发送的 包中的数据的代码字的规定值。代码字经过若干基于软件的处理步骤402和 基于硬件的处理步骤404，产生例如与3GPP LTE 2×2空间复用架构兼容的信 号。（作为可选实施例，早期处理步骤402也可以是基于硬件的。）在该实例 中，使用了两个代码字（CW0和CW1）并且使其经历上述处理步骤402、404 以生成波形TX0和TX1。代码字可以例如经由软件或硬件处理，以进行若干 操作，包括例如对各自代码字CW0和CW1的循环冗余校验401、信道编码 406和加扰408。在一个优选的实施例中，加扰有利于通过提供不同值（例如， 对于CW0，q=0；对于CW1，q=1）来生成仿真信号。根据本发明所公开的 实施例，可以对代码字CW0和CW1执行一个或多个附加操作，包括例如调 制映射410、层映射412、RE映射414和正交频分复用(OFDM)调制。

在一个优选的实施例中，两个输出信号TX0和TX1的生成需要对代码字 CW0和CW1进行预编码418。在预编码过程中，进行旁通/通过解码。预编 码算子可以为：

$1/2\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right),$基于信道$H=\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 1\end{array}\right).$的伪逆

在该处理之后，VSG发射机420的输出生成两个信号TX0和TX1。在 VSG的输出级处，信道为：

$H=\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 1\end{array}\right).$

因此，VSG的输出产生相同的输出信号TX0+TX1，该信号成为两个接收 机RX0、RX1的输入信号。

转到图5，发送到DUT 500的两个接收机502的信号RX0和RX1可以分 别表达为TX0+TX1和TX0+TX1。VSG信号RX0和RX1从接收机502沿处 理链路上行，并且进行一个或多个附加处理，例如通过正交频分复用(OFDM) 解调操作504。此外，进行附加操作以处理信号RX0和RX1，包括例如RE 解映射506和预编码508。这里，在预编码操作过程中，预编码算子可以表示 为：

$\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right).$

如图5所示，在预编码508之后，可以采用层解映射510、调制解映射512 和解扰514、515操作来进一步处理信号RX0和RX1。在一个优选的实施例 中，在两个链路中的解扰514、515对于RX0和RX1信号均设置q=0，如下 面进一步讨论的。在解扰之后，信号RX0和RX1可以进行信道解码516、517 和循环冗余校验518，以分别为RX链路RX0和RX1生成误块率结果(BLER) 520、522。

参见图6，示出了整个测试配置，其中包括单个VSG 400、VSG输出信 号TX0、TX1、为两个信号（分别为TX0和TX1）进行的向RX0(TX0+TX1) 和RX1(TX0+TX1)的信道转换、以及两个RX链路的所得BLER结果520、 522。整个端到端结果（从在VSG 400处的预编码418的输入到在DUT 500 处的预编码508的输出）用下式描述：

$\hat{X}{=P}_{\mathrm{dut}}{H}^{+}{\mathrm{HP}}_{\mathrm{vsg}}X=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right)\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 1\end{array}\right)\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ x_1\end{array}\right)$

其中，是用从VSG 400发送且未映射到CW1的CW0流，该流用q=0 进行了加扰。CW1被允许在DUT 500侧流化。CW0解码517和BLER报告 520在DUT 500侧是直接的。然而，对于CW1，DUT 500被配置为在试图对 BLER 522进行解码516和报告之前优选地用q=0（而不是q=1）对流进行解 扰514。

与其中单个VSG输出被分配和馈送到每个RX（例如，参见图2）的情况 不同，本文所公开的发明提供了BLER结果，该结果考虑了整个RX链路、 各个噪声系数和信道估计的特性。此外，由本发明提供的误块率测试可识别 影响MIMO RX的制造缺陷，其准确度至少为利用附加设备（例如两个VSG） 的常规测试系统和方法的准确度。然而，通过消除对第二VSG的需求，本发 明所公开的实施例提供了更经济的测试系统和操作方法。

本领域的技术人员将显而易见，在不脱离本公开的情况下，可以在本发明 所公开的装置和方法中进行各种修改和变型。另外，在考虑了说明书的情况 下，该装置和方法的其他实施例对于本领域的技术人员将显而易见。说明书 和实例应被视为仅用于举例说明，本公开的真正范围由以下权利要求及其等 同形式限定。

本技术中所述系统或其任何部件可以计算机系统的形式呈现。计算机系统 的典型实例包括通用计算机、编程的微处理器、微控制器、外围集成电路元 件和能够实现构成本技术的方法的步骤的其他设备或设备的布置。

计算机系统包括计算机、输入设备、显示单元和/或因特网。计算机还包 括微处理器。微处理器连接到通信总线。计算机也包括存储器。存储器可以 包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。计算机系统还包括存储设 备。存储设备可以是硬盘驱动器或可拆除的存储驱动器，例如，软盘驱动器、 光盘驱动器等。存储设备也可以是用于将计算机程序或其他指令加载到计算 机系统中的其他类似装置。计算机系统也包括通信单元。通信单元允许计算 机通过I/O接口连接到其他数据库和因特网。通信单元允许传送和接收来自其 他数据库的数据。通信单元可包括调制解调器、以太网卡或任何使得计算机 系统能够连接到数据库和LAN、MAN、WAN和因特网等网络的类似设备。 计算机系统有利于用户通过可通过I/O接口访问系统的输入设备进行输入。

计算机系统执行存储在一个或多个存储元件中的指令集，以处理输入的数 据。存储元件也可根据需要保持数据或其他信息。存储元件可以为存在于处 理器中的信息源或物理存储元件的形式。

指令集可以包括多个命令，这些命令指示处理器执行具体任务，例如构成 本技术的方法的步骤。指令集可以为软件程序的形式。此外，软件可以为单 独程序的集合、具有较大程序的程序模块或程序模块的一部分的形式，如在 本技术中那样。软件也可以包括具有面向对象的编程形式的模块化编程。由 处理器进行的输入数据的处理可以响应用户命令、此前的处理的结果或由另 一个处理器发出的请求。

虽然以下描述提出了使本领域的普通技术人员能够制造和使用本技术，但 是在用于获得专利的要求的背景下提供的。本说明书是用于实现本技术的目 前想到的最佳方法。对于优选实施例的各种修改对本领域的技术人员将显而 易见，并且本技术的一般原理可以应用于其他实施例，而且可以使用本技术 的一些特征而无需对应使用其他特征。因此，本技术并非意图局限于所示实 施例，而是被赋予与本文所述原理和特征一致的最宽泛的范围。