时分双工(TDD)通信系统的有效并行测试方法

摘要

文中描述的本发明使用存储有预定义测试序列的受测设备(DUT)、具有矢量信号发生(VSG)和矢量信号分析(VSA)功能的测试仪和创新方法，将环回和单端测试功能结合，以使用蓝牙通信或其他基于时分双工(TDD)的通信获得更高的DUT测试效率。

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， 本发明涉及对于使用测试平台来测试无线设备的系统和方法的改进， 所述测试平台由硬件、固件和/或软件组成，最小限度地需要来自所述 设备的反馈。

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， 但是无线连接标准采用同步数据包发送和接收数据。

通常，所有这些无线连接功能(例如WiFi、WiMAX、蓝牙等) 由行业许可标准(例如IEEE 802.11和IEEE 802.16)定义，这些标准 规定了具有这些连接功能的设备必须遵守的参数和限制。

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，它们发送并 接收无线射频信号。设计用于测试此类设备的专门系统通常包含子系 统，这些子系统被设计成接收和分析设备所发送的信号并发送符合行 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。

越来越多的无线设备使用嵌入式控制子系统来控制各种无线功能 的运行，如3G Cellular、IEEE 802.11x和蓝牙等。此类设计可能会限制 测试-控制接口选择，并强制通过嵌入式控制器来完成控制，而不是直 接使用特定子系统。此外，要求降低此类设备的制造成本以及它们在 制造过程中的运行测试成本的压力持续存在。任何能够减少测试此类 设备所需时间且不损害测试完整性的创新都可降低测试成本。

图1示出了现有的测试设置100，所述设置一般包括具有矢量信 号分析(VSA)和矢量信号发生(VSG)功能的测试仪104、存储有预定义 测试序列102的受测设备(DUT)101和用于控制测试仪的PC控制器 106。双向通信接口103支持DUT 101和测试仪104之间的通信。同样， 双向通信接口105支持PC控制器106和测试仪104之间的通信。双向 通信接口103和105可以是有线传导接口或无线(例如射频、红外等) 接口。如图所示，DUT 101能够存储DUT 101和测试仪104均“已知” 的预定义测试序列102。通过这种配置，可以减少DUT和测试仪之间 的非测试相关的通信交互次数。

参见图2，图1的测试系统可用于实施环回测试，其中测试仪202 发送的数据包203、204、205由DUT 201接收。继而，DUT 201又分 别将被嵌入为新数据包206、207、208的所接收的数据包有效载荷发 回给测试仪202。因此，如果测试仪202使用3个时隙发送3个数据包， DUT 201将使用3个时隙环回3个数据包。在这种情况下，总时间是6 个时隙。尽管证明有用，但是大量的测试序列和多个设备会需要额外 时隙。

在以有效的方式测试所公开的系统的尝试中，已采用了其他的系 统和方法。参见图3，目前除了在测试仪305和多个受测DUT 301-304 之间的多端口接口310之外，还使用了与图2相同的装置。使用了多 端口接口或拆分器接口310，这样可并行复制数据包序列306、307和 308。在该示例性设置中，多端口接口310是一个具有4个端口的拆分 器(1个输入/4个输出)，其被构造成可同时测试4个DUT。测试仪 305使用单个VSG发送数据包序列306、307、308，这些数据包可使 用本领域公知的拆分器310电路复制。多端口接口310可以是测试仪 305的一部分(例如在其内部)并由测试仪305的主控制器控制，或者 可以与测试仪305分开(例如在其外部)，由测试仪305的主控制器 通过控制接口(未显示)控制。VSG发送的每个数据包导致数据包306、 307、308的4份拷贝，它们被分别发送给DUT 301、302、303、304， 如图所示。因此，用于发送3个VSG数据包的3个时隙将导致被4个 DUT 301、302、303、304接收的3组四份拷贝的数据包。因此，每个 DUT所需的接收上述三个数据包的测试时间是单个DUT测试时的四分 之一。

要求降低此类设备的制造成本以及它们在制造过程中的运行测试 成本的压力仍然持续存在。任何能够减少测试此类设备所需时间且不 损害测试完整性的创新预计最终将降低测试成本。因此，需要能够应 对并达成这些目标的创新系统和技术。

发明内容

文中描述的本发明使用存储有预定义测试序列的受测设备(DUT)、 具有矢量信号发生(VSG)和矢量信号分析(VSA)功能的测试仪和创新方 法，将环回和单端测试功能相结合，以使用蓝牙通信或其他基于时分 双工(TDD)的通信获得更高的DUT测试效率。

附图说明

根据下面给出的关于具体实施方式以及本发明多个实施例的附图 可更全面地理解本发明，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，而是仅供说明和理解。

图1示出了一个常规的无线测试系统。

图2示出了一个根据现有测试方法进行的环回式测试。

图3示出了一个根据现有设计的包括用以并行复制数据包序列的 多端口接口的无线测试系统。

图4是根据示例性公开实施例进行测试所需设备环境的功能框 图。

图5示出了图3的无线测试系统，其中包括根据示例性公开实施 例进行的改进测试和确认方案。

图6示出了根据示例性公开实施例进行的单端测试。

图7示出了图6的无线测试系统，其中包括根据示例性公开实施 例进行的改进测试和确认方案。

图8示出了根据示例性公开实施例进行的测试方案、环回响应和 误码率汇总。

图9示出了根据示例性公开实施例进行的另一个测试方案、环回 响应和误码率汇总。

图10示出了根据示例性公开实施例进行的理想测试场景。

图11示出了根据示例性公开实施例进行的非理想测试场景。

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。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，在没有明确指示与语境相反的情况下，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 以其他方式耦合到一起(例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。在这些图中，类似或相关的元件具有类似或相关 的字母、数字或字母数字指示符。此外，虽然在具体实施的语境中已 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部件可以是使用一个或多个被适当编程的 处理器的器件。

文中描述的本发明通过结合使用受测设备(DUT)中存储的预定义 测试序列的优势，减少基于时分双工(TDD)的通信系统(例如蓝牙)的 测试时间。此外，本发明还采用了并行测试DUT的方法，通常让DUT 使用相同频谱同时发送结果会妨碍并行测试的执行。一些优选实施例 使用存储有预定义测试序列的DUT、具有矢量信号发生(VSG)和矢量信 号分析(VSA)功能的测试仪和创新方法，将环回和单端测试功能结合， 以使用蓝牙通信或其他基于时分双工(TDD)的通信获得更高的DUT测 试效率。

所述实施例的测试设备可以包括一个无线测试仪，例如包括矢量 信号发生器(VSG)和矢量信号分析器(VSA)等其他电子部件。DUT可包 括一个或多个电子部件和配置，例如多个嵌入式子系统，包括一个主 处理器、存储器(例如，非易失存储器)、一个无线收发机以及一个 或多个外围设备。主处理器可被配置成通过各种控制接口来控制存储 器、无线收发机和外围设备。通常，存储器以固件形式存储将被DUT 使用的程序。控制器通常可被配置为运行生产测试软件，所述生产测 试软件通过通用串行总线(USB)、串行外围接口(SPI)、RS-232串行接 口、通用接口总线(GPIB)、以太网等通信通道来控制测试设备。测试设 备被配置为通过通信通道与DUT通信(例如，通过内部无线收发机)， 通信通道可以是有线或无线接口。测试设备需要设置信号发送、信号 接收和信号分析功能。不难理解，根据这些功能的实施方法，这样的 检测装置可通过一个测试仪或通过将多个测试仪器耦接在一起来实 现。

参见图4，可使用本领域公知硬件1100来实现要求权利保护的本 发明实施测试方法的示例性实施例。例如，测试仪1104通常可包括矢 量信号发生器(VSG)形式的信号源1108，信号发生器提供测试信号 1110，将数据包传递给受测设备(DUT)1101。作为应答，DUT 1101用 来将返回数据包1112发送给测试仪1104内部的接收器1114，其通常 为矢量信号分析器(VSA)的形式。(尽管DUT 1101通常为无线通信设 备，且传输信号1110、1112所用的通信通道也可以是无线通道，然而 在制造测试环境中此类通信通道多采取有线形式。)如前所述，测试 仪1104由控制器1106(例如，个人计算机)控制，此控制器通过控制 信号1116与测试仪1104通信，其中传送各种控制信号和测试数据。

图5示出了4个DUT(例如图3所示)的环回响应。(由测试仪 发送至DUT的)数据包序列在被嵌入新数据包后由DUT发送回该测 试仪。显然，当DUT在特定时隙期间未收到来自测试仪的数据包时， 其不会返回数据包。因此，每个DUT被配置为可发送回包含由测试仪 发送的有效载荷数据的相应数据包(例如图3所示)。测试仪接口406 允许在输入的环回数据包中进行选择，因此其可一次一个地分析上述 的环回数据包。如图5所示，在时隙1期间测试仪405对端口1取样， 但是在这种情况下，与该端口连接的DUT不接收或返回数据包。因此， 在时隙1期间不存在数据采集。在时隙2期间，对端口1取样的测试 仪确实采集到数据包，现在移至端口2。在接下来的n个时隙期间，没 有数据包在端口2被接收。测试仪405将该情况的发生记录为故障， 在该测试的剩余时间内将不再对端口2取样。现在，n+2时隙结束时， 测试仪405移至端口3，并且至此三个剩余的在工作的DUT均发送环 回返回数据包。因此，在时隙2+n+1期间，测试仪405将在端口3采 集数据包，然后移至端口4。在时隙2+n+2期间，测试仪405将在端口 4采集返回数据包。此时，发生“四至一”切换或衰减，从而使测试仪 405的VSA能够每次一个地接收并分析收到的环回数据包。在一个公 开实施例中，测试仪接口406可以是测试仪405的一部分(例如在其 内部)并由其主控制器控制。在另一个实施例中，测试仪接口406可 以与测试仪405分开(例如在其外部)，并由测试仪405的主控制器 通过控制接口(未显示)控制。

在某些情况下，一些数据包可能不被一个或多个DUT接收，因此， 可能不会在相应的时隙期间产生环回数据包。例如，一些数据包可能 不被一个或多个DUT接收，这是合理的，因为数据包是由接近DUT 灵敏度极限的测试仪发送的。实际采集可能需要额外的时隙，以补偿 那些测试仪对端口进行取样而未收到数据包并因此未发送环回数据包 的次数，如上文所述。

图6示出了单端测试，其中已知的数据包序列被发送给DUT 501， 并在接收到某预定数量(n)的数据包后，DUT将测试“汇总”数据包发 回测试仪502。在一些公开实施例中，该系统可能使用图1和2中所示 的相同装置。在图6的设置中，DUT 501被配置为使用其预定义测试 序列“知识”来确定为完成测试序列必须接收的相符数量的接收数据 包或预定数量的接收比特(无论好的或坏的)。达到该预定数量时， DUT 501作出响应将测试汇总数据包503发回测试仪502进行分析。 该“单端”测试工序所需的时间比环回工序少，因为汇总数据包仅耗 用一个时隙(返回汇总数据包503)，不论测试仪502将输入数据包发 给DUT 501需使用多少个数据包和时隙。此外，由测试仪502发送给 DUT 501的数据包可以隔得更近，因为至少无需在发送至DUT 501的 数据包数量等于可引发汇总数据包的预定数量之前预测汇总数据包。

图7示出了发送数据包序列609的测试仪605，数据包被拆分为4 个数据包且被并行发送至多个DUT。在此例中，4个DUT被配置为接 收数据包。因此，在优选实施例中，测试仪605发送的数据包序列被 复制且被同时发送至4个DUT中的每一个。作为响应，在接收到某预 定数量(n)的数据包后，DUT返回它们的汇总数据包607。汇总数据包 607充当单端确认数据包(例如图6的汇总数据包503)。公开实施例 提供“四至一”切换或选择性衰减(例如通过测试仪接口606)与测试 仪605连接，每次一个地选择从DUT接收的数据包进行分析。如图7 中所示，配置在测试仪接口606端口2和3上的各个DUT收到了“n” 个数据包，开始在时隙n+1期间发送一个汇总数据包607，随后在时隙 n+2、n+3、n+4期间重复3次。但是，端口1和4上的DUT耗用一个 额外时隙接收其n个数据包，因此开始在时隙n+2期间发送第一个汇 总数据包607，并在n+3、n+4、n+5期间继续发送三个重复的汇总数据 包607。测试仪605通过在端口1上采样并监控端口2、3、4在时隙 n+1开始其采集例程。如图所示，在时隙1期间测试仪605已在端口2 和3感测到数据包，但是在端口1未采集到数据包。因此，根据公开 实施例，测试仪605将根据规定的算法继续其操作并移动至下一个端 口，在该端口上测试仪605继续监测到达的汇总数据包607。在端口2 和3感测到汇总数据包607后，测试仪605计划在时隙n+2和n+3期 间到达端口2然后到达端口3(或相反)。例如，在时隙2期间，测试 仪605移至监测端口2，并从配置在该端口的相应DUT采集汇总数据 包607。然后，测试仪605在时隙3期间移至监测端口3，并从配置在 该端口的相应DUT采集汇总数据包607。测试仪605还被配置为监测 其他端口，在此例中，测试仪在时隙2期间“看到”汇总数据包607 已开始到达端口1和4。因此同样地，在时隙n+4和n+5期间，测试仪 605将计划到达端口4然后到达端口1(或相反)。例如，在时隙4期 间，测试仪605对端口4取样，并从配置在该端口的相应DUT采集汇 总数据包607。最终，在时隙5期间，测试仪605从端口1采集最后一 个汇总数据包607。

因此，在图7的示例性附图中，在第一个时隙中，不能从与端口 1和4连接的DUT得到返回汇总数据包607。因此，在时隙n+1中， 采集不到汇总数据包。测试仪605继续移动，以便在连续时隙(n+2至 n+4)中从与端口2、3、4连接的DUT采集汇总数据包607，然后在时 隙n+5期间与从端口1连接的相应DUT采集汇总数据包607。所以， 不难理解，对于本文所述的并行测试的“M”个DUT，M个DUT需要 返回最少M个汇总数据包607才能确保可从每个DUT采集到汇总数据 包。

图8示出了根据示例性公开实施例的测试方案，该测试方案结合 环回响应和误码率汇总。测试仪通过向多个DUT的每个接收器并行发 送数据包序列“A”(701,703,705,707)开始工作。在环回A序列中， 数据包701、703、705和707被发给4个DUT。然后，接收数据包的 每个DUT然后再将有效载荷重包到新数据包(例如702、704、706、 708)中，然后发回测试仪，作为发送机测试例程的一部分。如图所示， 每个DUT在环回A序列期间将环回数据包发给测试仪，所以完成该示 例性过程需要8个时隙。该实施例代表理想或最佳的状况。更有可能 的情况是，由于可能在接近灵敏度下限的情况下发送数据包，一个或 多个DUT可能收不到输入数据包，因此在特定时隙期间不会返回环回 数据包。如前所述，在这些情况下，在测试仪采集到所有环回数据包 之前可能耗用一个或多个额外时隙。

在环回B序列期间，测试仪可以发送与环回A序列至少具有一个 不同特性的数据包(例如频率、功率、调制)，DUT在收到数据包后 将再次将有效载荷重包到新数据包中并环回给测试仪。当前实施例示 出了理想化的完成示例性过程的8个时隙，该示例性过程假设每个DUT 均成功接收各个输入数据包。

环回A序列和环回B序列在测试发送参数。也可以累计误码率信 息，因此当环回A和环回B发送(TX)测试序列结束时，测试仪可以发 送预期用于误码率计算的额外数据包，或DUT可能已使用TX测试数 据包累计BER数据。因此在BER B序列期间，作为对测试仪发送的汇 总数据包请求的响应，DUT将发送汇总数据包，如图所示。尽管图8 示出了请求和接收BER汇总数据包所需的8个时隙序列，在使用环回 A和环回B序列的情况下，从所有受测DUT采集汇总数据包实际可能 需要额外时隙。

图9示出了与在图8产生的大致类似的测试序列。但是，图9在 环回A和环回B序列之间启动了误码率上传(BER A)序列。环回B序 列可能构成与环回A不同的功率变化。因此本发明的配置和采用的方 法提供了适合于各种应用序列数据特性的经改进的测试灵活性和生成 分析结果。

参见图10，在环回序列结束时，测试仪继续发送可能添增在环回 序列期间累计的数据的数据包，且带有计算误包率(PER)和误码率(BER) 所需的数据。虽然图示了BER序列前的5个数据包序列，但可能使用 额外的序列。准备就绪时，DUT发送一个BER汇总数据包。在图10 中，所有DUT同时准备就绪，因此BER序列在8个时隙中结束。这 是最佳的状况。但是，如图11中所示，在相同的初始时隙期间可能所 有DUT均未准备就绪。图11的实施例示出了在第一个时隙1002期间 为进行BER计算而未能从相应DUT 1000接收的数据包。因此，所公 开发明的实施例可能需要一个或多个额外时隙1004来接收延迟的数据 包1006，以结束BER测试。

本发明所公开的采用预定义序列的系统和方法具有环回测试并将 RX数据包并行发送给DUT，与RX/TX测试相比耗时更短。当与用于 测量误码率的单端测试结合时，本发明可实现进一步的时间压缩。与 使用带有单个VSA/VSG的测试仪进行的DUT串行测试相比，总体好 处是测试时间更短，与基本上同时使用各自带有VSA和VSG的多个 测试仪测试多个DUT相比，测试系统的成本更低。

根据上述示例性实施例，DUT针对各个数据块n,n+1,n+2,…的测 试包括以不同的相应频率F1,F2,F3,…来发送这些数据块。然而，对于 本领域普通技术人员显而易见的是，数据块信号的发送可包括其他信 号特征上的改变。例如，除了改变数据包发送所凭借的频率之外或作 为其替代，也可以改变其他信号特征，包括但不限于数据速率、信号 调制类型和信号功率。因此，规定的测试标准可根据需要涉及各种信 号特征，包括但不限于频率、数据速率、信号调制类型和信号功率。

对于本领域的技术人员将显而易见的是，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。规格和示例应被视为仅用于举例说明，本发明 的真实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 算机系统的典型例子包括通用计算机、经过编程的微处理器、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器 件或器件配置。

计算机系统包括计算机、输入设备、显示单元和/或互联网。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卸的存储驱动 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 库和互联网。通信单元允许向其他数据库传送数据和从其他数据库接 收数据。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和互联网等网络的类似设 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。处理机可以响应用户命令、此前的处理的结 果或由另一个处理机发出的请求来处理输入数据。

虽然给出了以上描述以使本领域的普通技术人员能够产生和使用 本技术，但是该描述是在要求获得专利的语境中提供的。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。