CN116112101A - 无线设备的空中辐射测试***、方法和测试仪 - Google Patents

无线设备的空中辐射测试***、方法和测试仪 Download PDF

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Abstract

一种无线设备的空中辐射测试***、方法和测试仪，首先获取测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵，然后将具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号，最后将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，以在测试仪与无线设备之间建立虚拟线缆连接，实现对无线设备执行空中辐射测试，解决了具有较宽带宽的预设频段的期望测试信号中幅度和相位的不平坦度较高，而导致的使用辐射两阶段(RTS)方法执行测试时隔离度低，测试精度低的问题。

Description

无线设备的空中辐射测试***、方法和测试仪
技术领域
本发明涉及通信测试领域，具体涉及一种无线设备的空中辐射测试***、方法和测试仪。
背景技术
现代无线技术为了提高数据传输速度，大量采用MIMO(multi-input multi-output)技术。MIMO无线设备具有至少两个接收机端口(与接收天线相连)或/和发射机端口(与发射天线相连)。其中，MIMO OTA测试是一种多天线整机性能测试方法,该方法通过对信道模型的仿真，在电波暗室中实现复杂的电磁环境来测量无线设备的接收性能。
如图1所示，基站中有M个发射天线，作为终端的无线设备具有N个接收天线，信号从基站的发射端口传输到无线设备的接收机端口，经过了多种路径，包括直射路径和反射路径，MIMO信道模型的基本参数包括功率分布，发射角(AoA)，到达角(AoD)，时延以及多普勒效应等等，这些基本参数在3GPP中有着详细的定义，基站中第m个发射端口和终端中第n个接收机端口之间的信道模型hn,m(t)可以描述如下：
Figure BDA0004020748580000011
其中，l是L个子路径之一，t为时间，f为测试的中心频率；ψl，Φl和τl分别为第l个子路径的主相位、多普勒效应和时延；
Figure BDA0004020748580000012
和
Figure BDA0004020748580000013
(x代表天线极化)分别是终端的第n个接收天线和基站的第m个发射天线的天线增益，αl,AoA，βl,AoD和
Figure BDA0004020748580000014
是第l个子路径中从天线极化y到x的AoA、AoD和路径损耗。
在传统的MIMO测试中，以2×2MIMO测试为例，如图2所示，通常以电缆线直接连接信道模拟器的输出端口和无线终端的天线端口，将无线终端的天线方向图集成到信道模拟器中进行计算，最终将测试信号通过电缆线馈入到无线终端的天线端口，来实现无线终端的MIMO性能测量。然而这种测试方式会产生以下2个问题：
(1)传导的形式使得无线终端的两个天线链路之间的隔离度很高，而无线终端实际工作时，两个天线的隔离度有限；
(2)无线终端自身的噪声对MIMO性能的影响(即相关技术中的Desense)在测试结果中无法体现。
综上，传导测量与整机OTA测量相比，无线终端的状态不同，无法用传导的方法代替OTA测量，另外随着毫米波广泛的应用，很多毫米波天线直接设于毫米波模组上(AiP),整个模组没有传导接口，这也使得毫米波的MIMO测量无法通过传导的形式实现。
3GPP和CTIA标准中的MIMO OTA测试方法包括辐射两阶段(RTS)方法和多探头消声室(MPAC)方法。MPAC方法直接通过测试探头的空间分布来实现对信道模型的模拟。RTS方法通过“空口直连”(空中接口直接连接)的方式使发射机与接收机之间的链路连接一一对应，类似通过电缆相连(又称“虚拟电缆”)，这种方式符合整机测试的要求，保留了天线间的耦合以及硬件与天线之间的噪声干扰，更加真实地反应了无线终端的MIMO性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何对无线设备执行空中辐射测试。
根据第一方面，一种实施例中提供一种无线设备的空中辐射测试***，其中，所述空中辐射测试***包括测试仪和至少两个测试天线，其中：
所述测试天线用于在所述测试仪与所述无线设备之间建立无线通信链路，以使所述测试仪与所述无线设备进行无线通信；
所述测试仪被配置用于：
获取所述测试仪与所述无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵；
获取具有预设频段的期望测试信号，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，所述多个子频段组成的频率范围为所述预设频段对应的频率范围；
将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在所述测试仪与所述无线设备之间建立虚拟线缆连接，对所述无线设备执行空中辐射测试。
根据第二方面，一种实施例中提供一种无线设备的空中辐射测试方法，其中，所述空中辐射测试方法包括：
获取测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵；
获取具有预设频段的期望测试信号，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，所述多个子频段组成的频率范围为所述预设频段对应的频率范围；
将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在所述测试仪与所述无线设备之间建立虚拟线缆连接，对所述无线设备执行空中辐射测试。
根据第三方面，一种实施例中提供一种测试仪，其中，包括：
逆矩阵获取模块，用于获取所述测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵；
子频段获取模块，用于获取具有预设频段的期望测试信号，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，所述多个子频段组成的频率范围为所述预设频段对应的频率范围；
逆矩阵加载模块，将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在所述测试仪与所述无线设备之间建立虚拟线缆连接，对所述无线设备执行空中辐射测试。
根据第四方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上述任一个实施例所述的空中辐射测试方法。
依据上述实施例的无线设备的空中辐射测试***、方法和测试仪，获取测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵，将具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号，最后将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，以在测试仪与无线设备之间建立虚拟线缆连接，实现对无线设备执行空中辐射测试。
附图说明
图1为现有技术中MIMO信道模型的示意图；
图2为现有的2×2多输入多输出(MIMO)测试***的结构示意图；
图3为2×2多输入多输出(MIMO)测试***中对于交叉信号的示意图；
图4为2×2多输入多输出(MIMO)测试***中对于总发射矩阵的示意图；
图5为一种实施例的无线设备的空中辐射测试***的结构示意图；
图6为将具有预设频段的期望测试信号划分为多个子频段的示意图；
图7为一种实施例的无线设备的空中辐射测试方法流程图；
图8为一种实施例的测试仪的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
下面对MIMO OTA测试方法中的辐射两阶段(RTS)方法进行介绍。
在MIMO OTA测试中，发射的测试信号与接收的测试信号的表达式为：
y(t)＝H(t)*x(t)
其中，y(t)为接收的测试信号，x(t)为发射的测试信号，H(t)为空间传输矩阵，当执行无线设备的接收性能测试时，以N个测试天线和无线设备的N个接收机端口组成的N×N测试***为例，空间传输矩阵H(t)的表达式为：
Figure BDA0004020748580000041
其中，h1,1(t)表示测试仪的第1个发射端口(与第1个测试天线相连，下同)到无线设备的第1个接收机端口之间的通信链路对应的传输参数，h1,N(t)表示测试仪的第N个发射端口(与第N个测试天线相连，下同)到无线设备的第1个接收机端口之间的通信链路对应的传输参数，hN,1(t)表示测试仪的第1个发射端口到无线设备的第N个接收机端口之间的通信链路对应的传输参数，hN,N(t)表示测试仪的第N个发射端口到无线设备的第N个接收机端口之间的通信链路对应的传输参数。
由于测试天线和无线设备的接收机端口之间存在交叉传输，通过在测试仪的发射端口前端加载空间传输矩阵的逆矩阵M(t)的方式来实现交叉传输导致的交叉信号的消除，在N×N***中空间传输矩阵的逆矩阵M(t)的表达式为：
Figure BDA0004020748580000051
其中，m1,1(t)表示测试仪的第1个发射端口到无线设备的第1个接收机端口之间的通信链路对应的逆传输参数，m1,N(t)表示测试仪的第N个发射端口到无线设备的第1个接收机端口之间的通信链路对应的逆传输参数，mN,1(t)表示测试仪的第1个发射端口到无线设备的第N个接收机端口之间的通信链路对应的逆传输参数，mN,N(t)表示测试仪的第N个发射端口到无线设备的第N个接收机端口之间的通信链路对应的逆传输参数。
以2×2MIMO的接收性能测试为例，如图3所示，测试仪中的基站模拟器和信道模拟器结合天线方向图处理得到发射信号，测试时，所需的发射信号是从测试仪的发射端口1传输到无线设备的接收机端口1、以及从测试仪的发射端口2传输到无线设备的接收机端口2的信号，因此从发射端口1传输到无线设备的接收机端口2、以及从发射端口2传输到无线设备的接收机端口1的交叉信号是MIMO测试中的干扰信号。2×2测试***中的空间传输矩阵H可以写为：
Figure BDA0004020748580000052
由于交叉链路的存在，集成了信道模型的测试信号无法正确传输到无线设备的各接收机端口。因此，使用逆矩阵来消除交叉传输的影响，实现测试仪到无线设备之间的“空口直连”，即虚拟电缆连接。逆矩阵可以由信道模拟器中的放大器、衰减器和移相器(或数字信号处理)实现。
在加载空间传输矩阵的逆矩阵后，发射信号与接收信号之间的关系变为：
y(t)＝[H(t)M(t)]*x(t)
如图4所示，2×2MIMO***的总发射矩阵T定义为：
Figure BDA0004020748580000053
其中，
Figure BDA0004020748580000054
在理想情况下，T矩阵为单位阵，即t11＝t22＝1，t12＝t21＝0，此时，从测试仪的发射端口1发出的测试信号只传输到无线设备的接收机端口1，从测试仪的发射端口2发出的测试信号只传输到无线设备的接收机端口2，交叉信号由于逆矩阵的引入被消除。而在实际链路中，由于测试***中的信号反射、功率以及相位调节精度有限等原因，交叉信号无法被完全消除，因此为了评估交叉信道对测试精度的影响，相关技术中引入了隔离度的概念，隔离度描述了交叉信号与期望信号之间的幅度关系，隔离度的定义如下：
Ios1＝|t11/t12|
Ios2＝|t22/t21|
Iost＝min(Ios1,Ios2)
其中，Ios1和Ios2分别代表无线设备的接收机端口1和无线设备的接收机端口2的期望信号与交叉信号的比值，Iost是2×2MIMO测试***的***隔离度。当隔离度达到一定的预设值，则认为能够实现良好的“空口直连”。在MIMO OTA测试中，隔离度是影响测试误差的重要因素之一，它与无线设备与测试天线的相对位置、无线设备与测试天线的天线方向图相关。
因此，RTS方法首先获得无线设备的天线辐射方向图和空间传输矩阵，再获得空间传输矩阵的逆矩阵，在测试信号中引入该逆矩阵的计算来抵消空间传输矩阵，实现基站模拟器(Base station emulator,BSE)和被测的无线设备(Device under test,DUT)之间的“空口直连”，以进行MIMO OTA测试。
随着通信带宽的增加以及通信链路的设计逐渐复杂，链路中的幅相不平坦度导致无线设备的接收机端口在带宽内的隔离度降低，从而给MIMO测量带来严重的挑战。链路中的射频部件如射频电缆，放大器、衰减器、滤波器等，都会在带宽内对幅度和相位做不同方式的调制。当测试信号为窄带信号时，这种调制导致的信号失真并不明显，而随着带宽的增加，带宽内不同信号到达测试中心的幅度和相位在不同频率下有较大变化，这种宽带内的幅相不平坦度会导致在进行MIMO测试时，不管是应用现有技术中的辐射两阶段(RTS)方法或多探头消声室(MPAC)方法，都会产生较大的测试误差。
在4G MIMO测试中，测试信号为窄带信号(频率小于等于20MHz)，由于窄带信号的频段内的幅度和相位的变化较小，其与中心频率一致性较好，按照上述RTS方法根据频段的中心频率获取的空间传输矩阵的逆矩阵可以在整个频段中实现较好的隔离度(例如20dB以上)，因此可以忽略幅度和相位平坦度问题。在5G宽带MIMO测试中，随着***带宽的增加，幅度和相位在宽频段内剧烈变化，如果将按照上述RTS方法根据频段的中心频率计算的空间传输矩阵的逆矩阵在整个宽频段内应用，会导致天线的隔离度差，难以实现“空口直连”，导致MIMO测试的不确定性高，甚至无法评估被测的无线设备的真实性能。
在本发明实施例中，将宽频段的测试信号分成多个窄频段的测试信号，在每个窄频段中计算空间传输矩阵的逆矩阵，并将空间传输矩阵的逆矩阵加载至窄频段的测试信号中，以实现无线设备的空中辐射测试。
请参考图5，本发明实施例提供了一种无线设备的空中辐射测试***，其中，无线设备200为被测的无线设备，该无线设备200具有至少两个接收机端口202(发射机端口203)，每个接收机端口202(发射机端口203)连接一个接收/发射天线201。本实施例提供的空中辐射测试***包括：测试天线101和测试仪102，测试仪101具有至少两个发射端口103(接收端口104)，每个发射端口103(接收端口104)连接一个测试天线101，测试天线101在测试仪102与无线设备200之间建立无线通信链路，以实现测试仪102与无线设备200的无线通信。测试仪102通过线缆连接或无线连接与测试天线101、无线设备200相连接。电波暗室300用于为测试提供电磁环境。需要说明的是，图5中，测试仪102置于电波暗室300的内部，在其他的实施方式中，测试仪102也可以置于电波暗室300的外部。
测试仪102用于被配置以下操作来实现无线设备200的空中辐射测试：
(一)获取测试仪102与无线设备200之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
在一实施例中，获取测试仪102与无线设备200之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵包括：获取下行逆矩阵，和/或，获取上行逆矩阵。其中，下行逆矩阵为测试仪102到无线设备200的接收机之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵，上行逆矩阵为无线设备200的发射机到测试仪之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵，下面详细说明。
(1)无线设备200在进行接收性能测试时，通过以下方式获取下行逆矩阵。
测试仪102的每个发射端口103分别发射各个子频段信号，获取无线设备200的每个接收机端口201接收到由测试仪102的每个发射端口103所发射各个子频段信号的幅度变化。在本实施例中，将当前发射信号的发射端口103作为当前发射端口103，此时其他发射端口103处于关闭状态，在当前发射端口103发射信号时，可以控制当前发射端口103逐个发射各个子频段信号，对于当前发射端口103发射当前子频段信号时，可以控制无线设备200的一个或多个接收机端口201接收该当前子频段信号，也可以控制所有无线设备200的所有接收机端口201同时接收该当前子频段信号，待无线设备200的所有接收机端口201接收该当前子频段信号的幅度变化后，再控制当前发射端口103发射下一个子频段信号，最终得到无线设备200的所有接收机端口201接收到的由当前测试天线101所发射的各个子频段信号的幅度变化。以此类推，将其他发射端口103逐个作为当前发射端口103，即可得到无线设备200的每个接收机端口201接收到的每个发射端口103所发射各个子频段信号的幅度变化。
测试仪102的任意两个发射端口103以不同的相位差多次发射各个子频段信号，获取无线设备200的每个接收机端口201接收到的任意两个发射端口103分别发射的各个子频段信号的相位差。在本实施例中，将当前发射信号的发射端口103作为第一当前发射端口103和第二当前发射端口103，其他发射端口103处于关闭状态，在第一当前发射端口103和第二当前发射端口103以不同的相位差发射当前子频段信号时，可以控制无线设备200的一个或多个接收机端口201接收该当前子频段信号，也可以控制无线设备200的所有接收机端口201同时接收该当前子频段信号，获取到无线设备200的接收机端口201接收到该当前子频段信号的相位差后，再控制第一当前发射端口103和第二当前发射端口103以不同的相位差多次发射下一个子频段信号，最终得到无线设备200的所有接收机端口201接收到的由第一当前发射端口103和第二当前发射端口103所发射的各个子频段信号的相位差。以此类推，将其他任意两个发射端口103逐个作为第一当前发射端口103和第二当前发射端口103，即可得到无线设备200的每个接收机端口201接收到的任意两个发射端口103所发射各个子频段信号的相位差。
在一实施例中，无线设备200的接收机端口201接收到该当前子频段信号的相位差的计算为：根据无线设备200的每个接收机端口202接收到的由第一当前发射端口103和第二当前发射端口103分别发射的当前子频段信号的幅度和合成信号(即第一当前发射端口103和第二当前发射端口103共同发射信号)的幅度，通过傅里叶级数拟合或者傅里叶变换计算得到该相位差。在另一实施例中，相位差的计算方式还可以为：首先，根据无线设备200的每个接收机端口202接收到的由第一当前发射端口103和第二当前发射端口103分别发射的当前子频段信号的幅度，计算合成幅度参考值，其中合成幅度参考值是前述分别发射的当前子频段信号以不同的相位差在无线设备200的每个接收机端口202合成时得到的合成信号的幅度计算值；然后，根据计算得到的合成幅度参考值和前述测试得到的合成信号的幅度，计算得到该相位差。
通过无线设备200所接收到的测试仪102发射的各个子频段信号的幅度变化和相位差，确定测试仪102的发射端口103到无线设备200的接收机端口202之间在多个子频段对应的空间传输矩阵，从而得到空间传输矩阵的逆矩阵。
在一实施例中，以n个发射端口103和n个接收机端口202为例，根据以下表达式得到在第i个子频段对应的空间传输矩阵：
Figure BDA0004020748580000091
其中，fi表示第i个子频段的中心频率，i为子频段的索引号，i＝1,2，…,I，I为子频段的数量；pvk表示第k个发射端口103发出到第v个接收机端口202接收的信号的幅度变化，
Figure BDA0004020748580000092
表示第k个发射端口103发出到第v个接收机端口202接收的信号的相位差，v＝1,2，…，n，k＝1,2，…,n。
由上述第i个子频段对应的空间传输矩阵，可得到如下表达式的第i个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵Mi(fi)为:
Figure BDA0004020748580000093
其中，fi表示第i个子频段的中心频率，i为子频段的索引号，i＝1，2，...，I，I为子频段的数量；mi,vk(fi)表示第k个发射端口103发出到第v个接收机端口202接收的信号的逆传输参数。
在本实施例中，根据如下表达式可以得到预设频段对应的宽带空间传输矩阵的逆矩阵MW：
Figure BDA0004020748580000094
其中，m′v,k＝[m1,vk(f1)…mi,vk(fi)…mI,vk(fI)]；m′v,k表示第k个发射端口103到第v个接收机端口202之间的无线通信链路在频率f1,…,fi,…fI的传输矩阵的逆矩阵。也就是，m′v,k实际上为一个向量，向量中的每个值为各个子频段对应的逆传输参数。
(2)无线设备200在进行发射性能测试时，通过以下方式获取上行逆矩阵。
无线设备200的每个发射机端口204分别发射各个子频段信号，获取测试仪102的每个接收端口104接收到的由无线设备200的每个发射机端口204分别发射的各个子频段信号的幅度变化。在本实施例中，将当前发射信号的发射机端口204作为当前发射机端口204，此时其他发射机端口204处于关闭状态，在当前发射机端口204发射信号时，可以控制当前发射机端口204逐个发射各个子频段信号，对于当前发射机端口204发射当前子频段信号时，可以控制测试仪102的一个或多个接收端口104接收该当前子频段信号，也可以控制所有测试仪102的所有接收端口104同时接收该当前子频段信号，待测试仪102的所有接收端口104接收该当前子频段信号的幅度变化后，再控制当前发射机端口204发射下一个子频段信号，最终得到测试仪102的所有接收端口104接收到的由当前发射机端口204所发射的各个子频段信号的幅度变化。以此类推，将其他发射机端口204逐个作为当前发射机端口204，即可得到测试仪102的每个接收端口104接收到的每个发射机端口204所发射各个子频段信号的幅度变化。
无线设备200的任意两个发射机端口204以不同的相位差多次发射各个子频段信号，获取测试仪102的每个接收端口104接收到的任意两个发射机端口204分别发射的各个子频段信号的相位差。在本实施例中，将当前发射信号的发射机端口204作为第一当前发射机端口204和第二当前发射机端口204，其他发射机端口204处于关闭状态，在第一当前发射机端口204和第二当前发射机端口204以不同的相位差发射当前子频段信号时，可以控制测试仪102的一个或多个接收端口104接收该当前子频段信号，也可以控制测试仪102的所有接收端口104同时接收该当前子频段信号，获取到测试仪102的接收端口104接收到该当前子频段信号的相位差后，再控制第一当前发射机端口204和第二当前发射机端口204以不同的相位差多次发射下一个子频段信号，最终得到测试仪102的所有接收端口104接收到的由第一当前发射机端口204和第二当前发射机端口204所发射的各个子频段信号的相位差。以此类推，将其他任意两个发射机端口204逐个作为第一当前发射机端口204和第二当前发射机端口204，即可得到测试仪102的每个接收端口104接收到的任意两个发射机端口204所发射各个子频段信号的相位差。
通过测试仪102所接收到的无线设备200发射的各个子频段信号的幅度变化和相位差，确定无线设备的发射机端口204到所述测试仪之间在多个子频段对应的空间传输矩阵，从而得到空间传输矩阵的逆矩阵。
需要说明的是，测试仪和无线设备的工作状态可以是发射状态，也可以是接收状态，通过接收性能测试获取的下行逆矩阵的具体方式已在上述实施例中进行了详细说明，由收发互易原理得知，发射性能测试和接收性能测试所得到的测试结果应该是一致的，因此本实施例不再赘述通过发射性能测试获取上行逆矩阵的具体方式。
(二)测试仪102获取具有预设频段的期望测试信号，将具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，多个子频段组成的频率范围为预设频段对应的频率范围。本实施例中的预设频段为一个具有较宽频率范围的频段，例如，5G通信常用的频段为100MHz或400MHz。需要说明的是，将预设频段分为多个子频段时，一般来说，划分的子频带越多，每个子频段内的信号的幅度差越小，最终的测试精度也越高，但是过多的频段会导致测试仪102中的控制处理器(FPGA或DSP)资源被过多占用，因此，本实施例中，任意两个子频段中的期望测试信号的相位差小于预设相位值，在一实施例中，预设相位值可以为10°，如图6所示，对于100MHz的预设频段，所划分的子频段的数量为10个(B1，B2，…，B10)，本领域技术人员可以理解的是，该预设相位值可根据实际应用需求进行调整，本实施例对此不作限定。
此外，测试仪102获取的具有预设频段的期望测试信号为时域信号，本实施例需要将具有预设频段的期望测试信号从时域转换至频域，在频域中，按照频段将具有预设频段的期望测试信号分为多个子频段对应的期望测试信号。作为一种示例，可采用离散傅里叶变换将具有预设频段的期望测试信号从时域转换至频域。
在一实施例中，以测试仪102到无线设备200的接收机端口之间的无线通信链路为例，具体操作如下：
(2-1)获取测试仪102的第k个发射端口103到无线设备200的第v个接收机端口202之间的无线通信链路所需的具有预设频段的期望测试信号xv,k(p)；其中k为测试仪102的发射端口103的索引号，v为无线设备200的接收机端口202的索引号。
(2-2)将第k个发射端口103到无线设备200的第v个接收机端口202之间的无线通信链路所需的具有预设频段的期望测试信号xv,k(p)从时域转换至频域，得到第k个发射端口103到无线设备200的第v个接收机端口202之间的无线通信链路在频域中的具有预设频段的期望测试信号Xv,k(w)。作为一种示例，根据如下表达式进行将具有预设频段的期望测试信号xv,k(p)从时域转换至频域：
Figure BDA0004020748580000111
其中，P为离散傅里叶变换的长度，取值可以为128、256、512或1024。
(2-3)在频域中将期望测试信号Xv,k(w)分成多个子频段对应的期望测试信号，得到频域中多个子频段对应的期望测试信号Xi,vk(w)。
(三)测试仪102将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在无线设备200与测试天线101之间建立虚拟线缆连接，对无线设备200执行空中辐射测试。测试仪102对无线设备200执行空中辐射测试至少包括以下之一：控制测试天线101向无线设备200发射预设频段的发射测试信号，以获得无线设备200的无线接收性能；或，控制无线设备200向测试天线101发射预设频段的发射测试信号，以获得无线设备200的无线发射性能。
在本实施例中，测试仪102是在频域中将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，因此，还需将频域中的各个子频段对应的发射测试信号转换至时域。作为一种示例，可采用逆离散傅里叶变换将频域中的各个子频段对应的发射测试信号转换至时域。
在一实施例中，以测试仪102到无线设备200的接收机端口之间的无线通信链路为例，具体操作如下：
(3-1)将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵中测试仪102的第k个发射端口103到无线设备200的第v个接收机端口202之间的无线通信链路的逆传输参数向量(m′v,k＝[m1,vk(f1)…mi,vk(fi)…mI,vk(fI)])加载至频域中多个子频段对应的期望测试信号Xi,vk(w)中，得到测试仪102的第k个发射端口到无线设备200的第v个接收机端口202之间的无线通信链路的频域中的各个子频段对应的发射测试信号Xi′,vk(w)。
根据如下表达式确定测试仪102的第k个发射端口103到无线设备200的第v个接收机端口202之间的无线通信链路的频域中的各个子频段对应的发射测试信号Xi′,vk(w)：
Xi′,vk(w)＝Xi,vk(w)mi,vk(fi)。
(3-2)将频域中的各个子频段对应的发射测试信号Xi′,vk(w)从频域转换至时域，得到测试仪102的第k个发射端口103到无线设备200的第v个接收机端口202之间的无线通信链路的各个子频段对应的发射测试信号xi′,vk(p)。作为一种示例，根据如下表达式将各个子频段对应的发射测试信号Xi′,vk(w)从频域转换至时域：
Figure BDA0004020748580000121
(3-3)在一实施例中，测试仪102的第k个发射端口103在各个子频段的发射测试信号如下:
Figure BDA0004020748580000122
其中，Txi,v表示测试仪102的第k个发射端口103在第i个子频段的发射测试信号。
本发明实施例通过将具有较宽带宽的预设频段的期望测试信号分成若干个子频带对应的期望测试信号，然后计算得到的将每个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应子频段对应的期望测试信号中，以实现对无线设备进行空中辐射测试，解决了具有较宽带宽的预设频段的期望测试信号中幅度和相位的不平坦度较高，而导致的使用辐射两阶段(RTS)方法执行测试时隔离度低，测试精度低的问题。
请参考图7，图7为一种实施例的无线设备的空中辐射方法流程图，本实施例提供的空中辐射方法应用于测试仪，包括步骤10至步骤30，下面详细说明。
步骤10：获取测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
在一实施例中，步骤10中，获取测试仪与所述无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵包括：获取下行逆矩阵，和/或，获取上行逆矩阵。其中，下行逆矩阵为测试仪到无线设备的接收机之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵，上行逆矩阵为无线设备的发射机到测试仪之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
在一实施例中，获取下行逆矩阵包括：
步骤11-1：获取无线设备的每个接收机端口接收到的由测试仪的每个发射端口分别发射的各个子频段信号的幅度变化。本步骤需要多次执行信号收发，每次执行时，仅一个发射端口发射信号，其他发射端口关闭，在单次执行中，可以控制无线设备的一个或多个接收机端口接收信号，也可以控制无线设备的所有天线同时接收，以提高效率。作为一种实施例，无线设备的每个接收机端口接收到信号的幅度的获取，可以通过无线设备的每个接收机端口的功率汇报获得，功率汇报例如为RSSI(Reference Signal Strength Indicator，接收信号强度指示)或RSRP(Reference Signal Received Power，参考信号接收功率)。在本实施例中，在每次执行时，可以控制发射信号的测试天线逐个发射各个子频段的信号，以得到每个接收机端口接收到的由该发射端口发射的各个子频段信号的幅度变化。
步骤12-1：获取无线设备的每个接收机端口接收到的由测试仪的任意两个发射端口同时发射的各个子频段信号的相位差。本步骤可通过控制任意两个发射端口以不同的相位差多次发射各个子频段的信号，获取每个接收机端口接收到的合成信号的幅度，根据每个接收机端口接收到的由任意两个发射端口分别发射的各个子频段信号的幅度和合成信号的幅度，得到无线设备的每个接收机端口接收到的由任意两个发射端口分别发射的各个子频段信号的相位差。本步骤需要多次执行信号收发，每次执行时，两个发射端口发射信号，其他发射端口通道关闭，可选地，在单次执行中，可以控制无线设备的一个或多个接收机端口接收信号，也可以控制所有接收机端口同时接收，以提高效率。作为一种实施例，相位差的计算方式为：根据无线设备的每个接收机端口接收到的由任意两个发射端口分别发射的信号的幅度和合成信号(即两个发射端口共同发射信号)的幅度，通过傅里叶级数拟合或者傅里叶变换计算得到该相位差。作为另一种实施例，相位差的计算方式为：首先，根据无线设备的每个接收机端口接收到的由任意两个发射端口分别发射的信号的幅度，计算合成幅度参考值。这里的合成幅度参考值是前述分别发射的信号以不同的相位差在无线设备的每个接收机端口合成时得到的合成信号的幅度计算值。然后，根据计算得到的合成幅度参考值和前述测试得到的合成信号的幅度，计算得到该相位差。在本实施例中，在每次执行时，可以控制发射信号的任意两个发射端口逐个发射各个子频段的信号，以得到无线设备的每个接收机端口接收到的由任意两个发射端口分别发射的各个子频段信号的相位差。
步骤13-1：根据各个子频段信号对应的所述幅度变化和所述相位差，获取测试仪到无线设备的接收机之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。也就是，每一个子频段均对应一个空间传输矩阵的逆矩阵，需要说明的是，空间传输矩阵的逆矩阵的构建方式在上述实施例中已进行了详细说明，此处不再赘述。
在一实施例中，获取上行逆矩阵包括：
步骤11-2：获取测试仪的每个接收端口接收到的由无线设备的每个发射机端口204分别发射的各个子频段信号的幅度变化。
步骤12-2：获取测试仪的每个接收端口接收到的由无线设备的任意两个发射机端口204同时发射的各个子频段信号的相位差。
步骤12-3：根据各个子频段信号对应的幅度变化和相位差，获取无线设备的接收机到测试仪之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
需要说明的是，测试仪和无线设备的工作状态可以是发射状态，也可以是接收状态，通过接收性能测试获取的下行逆矩阵的具体方式已在上述实施例中进行了详细说明，由收发互易原理得知，发射性能测试和接收性能测试所得到的测试结果应该是一致的，因此本实施例不再赘述通过发射性能测试获取上行逆矩阵的具体方式。
步骤20：获取具有预设频段的期望测试信号，将具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，多个子频段组成的频率范围为预设频段对应的频率范围。本实施例中，理论上预设频段所划分的子频段的数量越多越好，当子频段越多时，每个子频段中的信号的相位变化将非常微小，然而，太多的子频段对于测试仪中的控制处理器资源占用较多，因此，需要选取一个合适的子频段数据，本实施例中，多个子频段对应的期望测试信号需满足：任意两个子频段对应的期望测试信号的相位差小于预设相位值，该预设相位值在本实施例中取值为10°。需要说明的是，本实施例是在频域中将将具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号，因此需先将具有预设频段的期望测试信号从时域转换至频域，然后再划分为多个子频段对应的期望测试信号。
步骤30：将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在测试仪与无线设备之间建立虚拟线缆连接，对无线设备执行空中辐射测试。测试仪对无线设备执行空中辐射测试至少包括以下之一：控制测试天线向无线设备发射预设频段的发射测试信号，以获得无线设备的无线接收性能；或，控制无线设备向测试天线发射预设频段的发射测试信号，以获得无线设备的无线发射性能。在本实施例中，测试仪是在频域中将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，因此，还需将频域中的各个子频段对应的发射测试信号转换至时域。作为一种示例，可采用逆离散傅里叶变换将频域中的各个子频段对应的发射测试信号转换至时域。
请参考图8，本发明实施例还提供了一种测试仪，测试仪包括逆矩阵获取模块1001、子频段获取模块1002和逆矩阵加载模块1003。
逆矩阵获取模块1001用于获取测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
子频段获取模块1002用于获取具有预设频段的期望测试信号，将具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，多个子频段组成的频率范围为所述预设频段对应的频率范围。
逆矩阵加载模块1003用于将各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在测试仪与无线设备之间建立虚拟线缆连接，对无线设备执行空中辐射测试。
本实施例提供的测试仪中的各个模块与上述实施例中的方法步骤相对应，其具体实施方式在上述实施例中已进行了详细说明，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的***进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (15)

1.一种无线设备的空中辐射测试***，其特征在于，所述空中辐射测试***包括测试仪和至少两个测试天线，其中：
所述测试天线用于在所述测试仪与所述无线设备之间建立无线通信链路，以使所述测试仪与所述无线设备进行无线通信；
所述测试仪被配置用于：
获取所述测试仪与所述无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵；
获取具有预设频段的期望测试信号，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，所述多个子频段组成的频率范围为所述预设频段对应的频率范围；
将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在所述测试仪与所述无线设备之间建立虚拟线缆连接，对所述无线设备执行空中辐射测试。
2.如权利要求1所述的空中辐射测试***，其特征在于，所述获取测试仪与所述无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵包括：获取下行逆矩阵，和/或，获取上行逆矩阵。
3.如权利要求2所述的空中辐射测试***，其特征在于，所述获取下行逆矩阵包括：
获取所述无线设备的每个接收机端口接收到的由所述测试仪的每个发射端口分别发射的各个子频段信号的幅度变化；
获取所述无线设备的每个接收机端口接收到的由所述测试仪的任意两个发射端口同时发射的各个子频段信号的相位差；
根据各个子频段信号对应的所述幅度变化和所述相位差，获取所述测试仪到所述无线设备的接收机之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
4.如权利要求2所述的空中辐射测试***，其特征在于，所述获取上行逆矩阵包括：
获取所述测试仪的每个接收端口接收到的由所述无线设备的每个发射机端口分别发射的各个子频段信号的幅度变化；
获取所述测试仪的每个接收端口接收到的由所述无线设备的任意两个发射机端口同时发射的各个子频段信号的相位差；
根据各个子频段信号对应的所述幅度变化和所述相位差，获取所述无线设备的发射机到所述测试仪之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
5.如权利要求1所述的空中辐射测试***，其特征在于，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号包括：
将所述具有预设频段的期望测试信号从时域转换至频域，在频域中，按照频段将所述具有预设频段的期望测试信号分为多个子频段对应的期望测试信号。
6.如权利要求5所述的空中辐射测试***，其特征在于，所述多个子频段对应的期望测试信号需满足以下条件：
任意两个所述子频段对应的期望测试信号的相位差小于预设相位值。
7.如权利要求5所述的空中辐射测试***，其特征在于，将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号包括：
将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到频域中的各个子频段对应的发射测试信号；
将频域中的各个子频段对应的发射测试信号从频域转换至时域，得到各个子频段对应的发射测试信号。
8.一种无线设备的空中辐射测试方法，其特征在于，所述空中辐射测试方法包括：
获取测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵；
获取具有预设频段的期望测试信号，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，所述多个子频段组成的频率范围为所述预设频段对应的频率范围；
将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在所述测试仪与所述无线设备之间建立虚拟线缆连接，对所述无线设备执行空中辐射测试。
9.如权利要求8所述的空中辐射测试方法，其特征在于，所述获取测试仪与所述无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵包括：获取下行逆矩阵，和/或，获取上行逆矩阵。
10.如权利要求9所述的空中辐射测试方法，其特征在于，所述获取下行逆矩阵包括：
获取所述无线设备的每个接收机端口接收到的由所述测试仪的每个发射端口分别发射的各个子频段信号的幅度变化；
获取所述无线设备的每个接收机端口接收到的由所述测试仪的任意两个发射端口同时发射的各个子频段信号的相位差；
根据各个子频段信号对应的所述幅度变化和所述相位差，获取所述测试仪到所述无线设备的接收机之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
11.如权利要求9所述的空中辐射测试方法，其特征在于，所述获取上行逆矩阵包括：
获取所述测试仪的每个接收端口接收到的由所述无线设备的每个发射机端口分别发射的各个子频段信号的幅度变化；
获取所述测试仪的每个接收端口接收到的由所述无线设备的任意两个发射机端口同时发射的各个子频段信号的相位差；
根据各个子频段信号对应的所述幅度变化和所述相位差，获取所述无线设备的发射机到所述测试仪之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵。
12.如权利要求8所述的空中辐射测试方法，其特征在于，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号包括：
将所述具有预设频段的期望测试信号从时域转换至频域，在频域中，按照频段将所述具有预设频段的期望测试信号分为多个子频段对应的期望测试信号。
13.如权利要求12所述的空中辐射测试方法，其特征在于，将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号包括：
将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到频域中的各个子频段对应的发射测试信号；
将频域中的各个子频段对应的发射测试信号从频域转换至时域，得到各个子频段对应的发射测试信号。
14.一种测试仪，其特征在于，包括：
逆矩阵获取模块，用于获取所述测试仪与无线设备之间在多个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵；
子频段获取模块，用于获取具有预设频段的期望测试信号，将所述具有预设频段的期望测试信号按照频段分为多个子频段对应的期望测试信号；其中，所述多个子频段组成的频率范围为所述预设频段对应的频率范围；
逆矩阵加载模块，将所述各个子频段对应的空间传输矩阵的逆矩阵加载至相应的子频段对应的期望测试信号中，得到各个子频段对应的发射测试信号，以在所述测试仪与所述无线设备之间建立虚拟线缆连接，对所述无线设备执行空中辐射测试。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求8-13中任一项所述的空中辐射测试方法。
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