测试系统的制作方法

1.本发明涉及测试领域，具体涉及一种测试系统。


背景技术：

2.由于当前移动业务对于高数据速率和低数据时延的巨大需求，毫米波通信已经成为5g蜂窝移动通信系统中的重要技术，大规模多输入多输出(massive multiple-input multiple-output，massive mimo)技术和波束赋形技术成为物理层的关键性增强。因此如何对massive mimo进行空口(over-the-air，ota)测试已备受关注。
3.通常情况下可以采用暗室多探头(multi-probe anechoic chamber，mpac)系统作为massive mimo的ota测试系统，但现有的测试方法在该系统中进行信道重构过程时的计算量过大，测试效率低。


技术实现要素：

4.有鉴于此,本发明实施例提供了一种测试系统，以进行大规模多输入多输出的空口测试，同时降低信道重构过程的计算量，提高测试效率。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种测试系统，所述测试系统包括：
6.待测终端，所述待测终端上设置有至少一个天线装置；
7.球面探头墙，所述球面探头墙环绕所述待测终端设置，所述球面探头墙中包括多个探头,所述各探头通过所述天线装置与所述待测终端进行通信；以及
8.控制装置，所述控制装置被配置为执行如下步骤：
9.获取所述各天线装置形成的中心簇在预设时刻的入射角度；
10.根据所述入射角度，确定所述各中心簇在所述球面探头墙中的相对位置；
11.根据各所述相对位置分别选取预设数量的探头，以形成与各所述天线装置对应的探头集合；
12.根据预设算法确定各所述探头集合中的目标探头组合；
13.根据所述各目标探头组合构建模拟信道并进行相关测试；
14.其中，所述预设算法用于在所述探头集合中确定用于重构模拟信道的较优探头组合。
15.进一步地，所述控制装置被配置为：
16.以所述待测终端为中心，分别获取所述各天线装置形成的中心簇在预设时刻的入射角度。
17.进一步地，所述相对位置为所述入射角度的延长线与所述球面探头墙的交点。
18.进一步地，所述控制装置被配置为：
19.在所述球面探头墙中分别选取距离各所述相对位置最近的预设数量的探头，以形成与各所述天线装置对应的探头集合。
20.进一步地，所述目标探头组合中的目标探头数量为所述预设数量的二分之一。
21.进一步地，所述控制装置被配置为：
22.对于各所述探头集合，获取探头集合中各探头的探头位置，并以迭代的方式执行如下步骤，直到确定满足所述目标探头数量的目标探头组合；
23.根据所述探头集合中各探头的探头位置对所述探头集合中的探头进行凸优化计算，以确定所述探头集合中各探头的探头权重；
24.将所述探头集合中探头权重最低的探头移出所述探头集合。
25.进一步地，所述控制装置被配置为：
26.使用凸优化算法基于如下方程组确定所述探头集合中各探头的探头权重：
[0027][0028][0029]
其中，所述为模拟空间相关性，所述p为目标空间相关性，所述k为所述探头集合中的探头数量，所述ω为探头权重，所述模拟空间相关性根据所述探头权重和所述探头位置确定，所述目标空间相关性根据所述中心簇的角度功率谱确定，所述角度功率谱与所述中心簇的到达角和角度扩展对应。
[0030]
进一步地，所述控制装置被配置为：
[0031]
根据各所述目标探头组合中探头的探头位置和探头权重构建模拟信道并进行相关测试。
[0032]
进一步地，所述待测终端和所述球面探头墙均设置于吸波暗室内；
[0033]
其中，所述待测终端的信号覆盖范围处于所述球面探头墙的信号覆盖范围之内。
[0034]
进一步地，所述球面探头墙上、下两侧相对于球面探头墙球心所在位置的跨度为42
°
，所述球面探头墙左、右两侧相对于球面探头墙球心所在位置的跨度为120
°
；
[0035]
其中，所述球面探头墙中各行探头相对于球面探头墙球心所在位置的行间跨度为3
°
，所述球面探头墙中各列探头相对于球面探头墙球心所在位置的列间跨度为6
°
。
[0036]
本发明实施例的测试系统包括设置有天线装置的待测终端、环绕所述待测终端设置的球面探头墙以及控制装置。其中，所述控制装置被配置为获取各天线装置形成的中心簇在预设时刻的入射角度，根据入射角度确定各中心簇在球面探头墙中的相对位置，根据各相对位置分别选取预设数量的探头以形成与各天线装置对应的探头集合，根据预设算法确定各探头集合中的目标探头组合，根据所述各目标探头组合构建模拟信道并进行相关测试。其中，所述预设算法用于在所述探头集合中确定用于重构模拟信道的较优探头组合。通过所述系统可以进行大规模多输入多输出的空口测试，同时降低信道重构过程的计算量，提高测试效率。
附图说明
[0037]
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0038]
图1为本发明实施例的通信系统示意图；
[0039]
图2为本发明实施例的暗室多探头系统的示意图；
[0040]
图3为本发明实施例的测试方法的流程图；
[0041]
图4为本发明实施例的探头集合确定示意图；
[0042]
图5为本发明实施例的预设算法的流程图；
[0043]
图6为本发明实施例的测试系统的另一示意图；
[0044]
图7为本发明实施例的控制装置的示意图。
具体实施方式
[0045]
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0046]
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0047]
除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0048]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0049]
由于当前移动业务对于高数据速率和低数据时延的巨大需求，毫米波通信已经成为5g蜂窝移动通信系统中的重要技术，大规模多输入多输出(massive multiple-input multiple-output，massive mimo)技术和波束赋形技术成为物理层的关键性增强。因此如何对massive mimo进行空口(over-the-air，ota)测试已备受关注。
[0050]
具体地，多输入多输出(multiple-input multiple-output，mimo)技术是指分别在信号发射端和信号接收端设置多根天线，在通信过程中可以通过信号发射端和信号接收端所设置的多根天线发射和接收信号。而大规模多输入多输出技术则是在多输入多输出技术的基础上进一步增加了天线的数量。
[0051]
波束赋形又叫波束成型、空域滤波，是一种使用传感器阵列定向发送和接收信号的信号处理技术。波束赋形技术通过调整相位阵列的基本单元的参数，使得某些角度的信号获得相长干涉，而另一些角度的信号获得相消干涉。波束赋形既可以用于信号发射端，又可以用于信号接收端。在发射端，波束赋形器控制每一个发射装置的相位和信号幅度，从而在发射出的信号波阵中获得需要相长和相消干涉模式。在接收端，不同接收器接收到的信号被以一种恰当的方式组合起来，从而获得期盼中的信号辐射模式。例如：通过波束赋形技术可以控制发射端的天线按照不同的顺序发射信号，使得所发射的信号能够在同一时间被接收端的天线接收并处理。
[0052]
图1为本发明实施例的通信系统示意图。如图1所示，所述通信系统包括接收端11和发射端12。
[0053]
其中，所述接收端11具体可以为用于发射信号的信号基站，所述发射端12具体可以为具备信号接收功能的用户终端，例如手机、电脑或平板电脑等。
[0054]
进一步地，所述接收端11和所述发射端12均设置有至少一根天线，例如接收端11
设置有天线111和天线112，发射端12设置有天线121和天线122。
[0055]
应当理解，图1所示的天线数量仅仅是为了方便理解，在实际通信场景中，接收端和发射端各自的天线数量并不仅限于此。
[0056]
进一步地，所述接收端11和所述发射端12可以分别通过各自的天线接收和发射信号。
[0057]
具体地，发射端12在确认接收端11需要接收信号时，会通过天线121和天线122分别向接收端11的天线111和天线112发射信号，而接收端11可以通过天线111和天线112分别接收发射端12所发射的信号以实现信号的传递。在此通信过程中，发射端12与接收端11之间会构建多个用于传递信号的路径，也即通信信道。
[0058]
应当理解，图1中所示出的接收端数量仅仅是为了示意，在实际通信中发射端12可以与多个不同的接收端进行通信。
[0059]
进一步地，空口测试是一种在不产生实际接触的情况下，通过对信号的通信场景进行模拟，将实际通信场景中可能会对测试结果产生影响的因素，例如产品内部辐射干扰、产品结构、天线的因素、射频芯片收发算法、人体影响考虑进来，来对通信系统的通信性能进行测试的方法。
[0060]
进一步地，通常情况下可以采用基于扇区的暗室多探头系统作为massive mimo的ota测试系统，来对上述通信系统进行通信性能测试。
[0061]
其中，所述暗室多探头系统是指将待测终端和用于模拟基站的探头墙放置在一个可以屏蔽外界干扰以及信号反射的暗室内，通过控制探头墙中的探头向待测终端发射经过特殊处理的模拟信号，再由待测终端接收模拟信号，来模拟通信系统在实际通信场景中的通信过程，以实现对其通信性能的测试。
[0062]
图2为本发明实施例的暗室多探头系统的示意图。如图2所示，所述暗室多探头系统包括待测终端21和球面探头墙22。所述待测终端21用于模拟图1所示通信系统中的接收端，所述球面探头墙22用于模拟图1所示通信系统中的发射端。待测终端21和球面探头墙22均处于吸波暗室23内，所述吸波暗室23用于避免外界电磁干扰以及信号反射对于测试的影响。
[0063]
其中，待测终端21上设置有至少一个天线装置。球面探头墙22环绕所述待测终端21设置，球面探头墙22中包括至少一个探头。所述天线装置和探头分别用于实现信号的接收和发射。
[0064]
可选地，所述探头可以是交叉极化探头。球面探头墙22中的探头可以通过所述天线装置与待测终端21进行通信。
[0065]
具体地，球面探头墙22中的探头可以与待测终端21的各天线装置构建模拟信道，以模拟实际通信过程中接收端与发射端之间构建的通信信道。在构建模拟信道后，各探头和天线装置之间可以通过所构建的模拟信道保持信号传递。
[0066]
应当理解，在构建模拟信道之前，还需要先确定探头的探头位置和探头权重。也即，需要先在球面探头墙22选取适当的目标探头组合。
[0067]
进一步地，所述测试系统中还包括控制装置。应当理解，所述控制装置并未在所述图2中给出。所述控制装置用于在球面探头墙22与待测终端21构建模拟信道之前，在球面探头墙22中确定参与模拟信道构建的目标探头组合。
[0068]
现有测试技术在确定目标探头组合时，通常是通过不断确定球面探头墙中各探头的探头权重，再根据探头权重依次筛选掉权重较低的探头来确定目标探头组合。其中，所述探头权重可以在一定程度上体现探头的在后续通信过程中的通信效果。
[0069]
具体地，现有测试技术会利用球面探头墙中的全部探头进行凸优化，来获取各探头的探头权重，再剔除其中探头权重最低探头并再次进行凸优化直到确定符合数量要求的目标探头组合。这种确定目标探头组合的方法需要进行大量的凸优化计算。例如：当需要在拥有200个探头的球面探头墙中确定由16个探头组成的目标探头组合时，一共需要进行184次凸优化计算，过大的计算量会降低测试的效率。应当理解，所述目标探头组合中的探头数量一般为4，8或16个。
[0070]
同时，在实际通信过程中，用户所处的位置是会发生改变的。在用户的位置改变后，信号的到达角度也会随之改变，这会导致之前所构建的通信信道需要重新进行构建。因此，在本实施例的测试系统中，还需要考虑待测终端在移动时所造成的信道动态变化，这无疑在上述计算基础上再次加大了计算量。
[0071]
可选地，在本实施例的测试系统中，待测终端的信号覆盖范围应处于球面探头墙的信号覆盖范围之内，以确保待测终端中的天线装置均为有效天线装置。
[0072]
可选地，在本实施例的测试系统中，所述球面探头墙中探头的具体排列方式可以为所述球面探头墙上、下两侧相对于球面探头墙球心所在位置的跨度为42
°
，所述球面探头墙左、右两侧相对于球面探头墙球心所在位置的跨度为120
°
。其中，所述球面探头墙中各行探头相对于球面探头墙球心所在位置的行间跨度为3
°
，所述球面探头墙中各列探头相对于球面探头墙球心所在位置的列间跨度为6
°
。
[0073]
图3为本发明实施例的测试方法的流程图。通过所述测试方法可以提高信道重构效率，并进一步提高测试效率。
[0074]
可选地，所述测试方法的执行主体可以为图2中的控制装置。所述测试方法具体可以包括如下步骤：
[0075]
s100、获取所述各天线装置形成的中心簇在预设时刻的入射角度。
[0076]
其中，所述预设时刻可以是在中心簇发生改变且未重新构建模拟信道的时刻。所述入射角度可以是以待测终端为中心，各天线装置形成的中心簇相对于所述中心的入射角度。具体地，所述入射角度的具体确定方法可以是先构建如图2所示的，以待测终端为中心的三维坐标系，再获取各天线装置形成的中心簇相对于所述三维坐标系中心的入射角度。应当理解，所述中心簇具体可以为天线装置用于接收信号的方向。
[0077]
具体地，在实际通信过程中。用户的位置可能是突然发生变化，对应在测试系统中就是中心簇的角度突然改变，其改变是不可预测的。此时需要在中心簇角度发生改变且未重新构建模拟信道时，获取改变后的中心簇的入射角度。
[0078]
可选地，本实施例还可以在中心簇的角度改变前进行预测。
[0079]
具体地，在实际通信过程中。用户的位置也可能是按照一定的规律进行变化，对应在测试系统中就是中心簇的角度按照一定的规律进行改变，其改变是可以预测的。此时可以对不同时刻的中心簇的角度进行预测，当确定中心簇在下一时刻会发生改变时，可以提前获取中心簇在下一时刻角度改变后的入射角度。
[0080]
s200、根据所述入射角度，确定所述各中心簇在所述球面探头墙中的相对位置。
[0081]
其中，所述相对位置为沿所述入射角度的延长线与球面探头墙的交点。具体地，所述相对位置具体方法确定方法可以参照图6，图6示意性给出了与天线装置对应的中心簇211和212。延与天线装置对应的中心簇211和212作延长线，将两者延长线与球面探头墙22的交点作为天线装置在球面探头墙22中的相对位置。应当理解，在实际应用中，所述中心簇是不可见的。
[0082]
具体地，对于各天线装置，可以将入射角度的延长线与球面探头墙的交点确定为其在球面探头墙中的相对位置。
[0083]
s300、根据各所述相对位置分别选取预设数量的探头，以形成与各所述天线装置对应的探头集合。
[0084]
具体地，通常情况下，若直接对球面探头墙中所有的探头进行凸优化计算，会导致计算量很大。但经过计算可以发现每次的计算结果所确定的目标探头组合均是在相对位置附近的。对此，本实施例的步骤s300会预先根据各相对位置分别选取距离各相对位置最近的预设数量的探头，以形成与各天线装置对应的探头集合。
[0085]
其中，所述预设数量为所想要得到的目标探头组合中的探头数量的二倍。也即，所得到的目标探头组合中的目标探头数量为所述预设数量的二分之一。
[0086]
图4为本发明实施例的探头集合确定示意图。如图4所示，图4为以待测终端为中心看向球面探头墙时的示意图。其中，所述相对位置41、42和43分别为三个天线装置所对应的相对位置。在确定探头集合时，根据相对位置41、42和43分别选取距离各相对位置最近的预设数量的探头，以形成与各天线装置对应的探头集合。
[0087]
可选地，在判定相对位置与各探头距离时，可以构建如图4所示二维坐标系，并通过相对位置与各探头在二维坐标系中的坐标来确定两者间的距离。应当理解，所述二维坐标系中的横、纵坐标可以分别为所述球面探头墙中各列探头的列间跨度以及各行探头的行间跨度。所述二维坐标系的中心可以为待测终端中心所在位置。
[0088]
s400、根据预设算法确定各所述探头集合中的目标探头组合。
[0089]
可选地，所述预设算法可以是multishot算法。所述预设算法用于在所述探头集合中确定用于重构模拟信道的较优探头组合。
[0090]
图5为本发明实施例的预设算法的流程图。如图5所示，所述预设算法包括如下步骤：
[0091]
s410：获取探头集合中各探头的探头位置。
[0092]
具体地，对于各所述探头集合，获取探头集合中各探头的探头位置。所述探头位置具体可以是各探头在图2所构建的三维坐标系中的坐标。
[0093]
s420：根据所述探头集合中各探头的探头位置对所述探头集合中的探头进行凸优化计算，以确定所述探头集合中各探头的探头权重。
[0094]
具体地，对于各探头集合，根据所获取的探头位置，对探头集合中的探头进行凸优化计算，来确定各探头的探头权重。
[0095]
可选地，可以使用凸优化算法基于如下方程组确定所述探头集合中各探头的探头权重：
[0096]
[0097][0098]
其中，所述为模拟空间相关性，所述p为目标空间相关性，所述k为所述探头集合中的探头数量，所述ω为探头权重，所述模拟空间相关性根据所述探头权重和所述探头位置确定，所述目标空间相关性根据所述中心簇的角度功率谱确定，所述角度功率谱与所述中心簇的到达角和角度扩展对应。
[0099]
具体地，所述模拟空间相关性可以根据如下公式计算：
[0100][0101]
其中，ωk为第k个探头的探头权重向量，d
k_m
为第k个探头和第m个测试区域测样点间的三维距离。所述d
k_0
为第k个探头和待测终端中心间的三维距离。其中，所述测试区域测样点为在以待测终端为中心的测试区域内所选取的至少一个离散点。可选地，所述测试区域可以为球体，所述测样点可以为在所述球体上按照预设距离所选取的点。
[0102]
具体地，所述目标空间相关性可以根据如下公式计算：
[0103][0104]
其中，λ为信号波长，r0和rm分别为中心参考点和第m个测试区域测样点的位置向量，p(θ)和p(φ)分别是垂直和水平功率分布，为三维信号方向的单位向量。所述中心参考点具体可以为待测终端中心所在位置。
[0105]
s430：将所述探头集合中探头权重最低的探头移出所述探头集合。
[0106]
具体地，将各探头集合中探头权重最低的探头移出各自探头集合。
[0107]
s440：判断目标探头组合中的探头数量是否满足目标探头数量。
[0108]
具体地，当目标探头组合中的探头数量满足目标探头数量时，执行步骤s450结束循环，否则继续执行s420。
[0109]
s500、根据所述各目标探头组合构建模拟信道并进行相关测试。
[0110]
具体地，在确定好各目标探头组合，可以根据目标探头组合构建模拟信道并进行相关测试。
[0111]
进一步地，可以根据各所述目标探头组合中探头的探头位置和探头权重构建模拟信道并进行相关测试。
[0112]
图6为本发明实施例的测试系统的另一示意图。如图6所示，所述测试系统在图2所示系统的基础上还包括开关24、信道衰落模拟器25以及终端模拟器26。
[0113]
其中，所述终端模拟器26用于生成用于进行测试的模拟信号。所述信道衰落模拟器25用于模拟实际通信过程中通信场景对于信号传输的影响。所述开关24与球面探头墙中的各探头连接，用于控制与待测终端21进行通信的探头。
[0114]
具体地，终端模拟器26在生成模拟信号后，所生成的模拟信号会输入到信道衰落模拟器25中。信道衰落模拟器25会对模拟信号进行处理，以模拟实际通信过程，再通过开关24，将处理后的模拟信号通过目标探头组合中的探头发射给待测终端21的对应天线装置，
由待测终端21进行接收。
[0115]
本发明实施例公开了一种测试系统，所述测试系统包括设置有天线装置的待测终端、环绕所述待测终端设置的球面探头墙以及控制装置。其中，所述控制装置被配置为获取各天线装置形成的中心簇在预设时刻的入射角度，根据入射角度确定各中心簇在球面探头墙中的相对位置，根据各相对位置分别选取预设数量的探头以形成与各天线装置对应的探头集合，根据预设算法确定各探头集合中的目标探头组合，根据所述各目标探头组合构建模拟信道并进行相关测试。其中，所述预设算法用于在所述探头集合中确定用于重构模拟信道的较优探头组合。通过所述系统可以进行大规模多输入多输出的空口测试，同时降低信道重构过程的计算量，提高测试效率。
[0116]
图7为本发明实施例的控制装置的示意图。如图7所示，电子设备为通用数据处理装置，其包括通用的计算机硬件结构，其至少包括处理器71和存储器72。处理器71和存储器72通过总线73连接。存储器72适于存储处理器71可执行的指令或程序。处理器71可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器71通过执行存储器72所存储的指令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其它装置的控制。总线73将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器74和显示装置以及输入/输出(i/o)装置75。输入/输出(i/o)装置75可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出装置75通过输入/输出(i/o)控制器76与系统相连。
[0117]
本领域的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、装置(设备)或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品。
[0118]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图中的每一流程。
[0119]
这些计算机程序指令可以存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现流程图一个流程或多个流程中指定的功能。
[0120]
也可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程中指定的功能的装置。
[0121]
本发明的另一实施例涉及一种非易失性存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行上述部分或全部的方法实施例。
[0122]
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指定相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0123]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。