專利名稱：智能天線測試方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中的智能天線技術，尤其涉及智能天線的測試方法和應用該方法的智能天線測試系統(tǒng)。
背景技術：
在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，智能天線技術作為空分復用技術，已經(jīng)成為繼頻分復用、時分復用、碼分復用之后的最具吸引力的技術。智能天線基于自適應天線陣原理，利用天線陣的波束賦形產生多個獨立的波束，并自適應地調整波束方向來跟蹤每一個用戶終端。采用智能天線技術實際上是通過數(shù)字信號處理使智能天線陣為每個用戶終端自適應地進行波束賦形，相當于為每個用戶終端形成了一個可跟蹤的高增益天線。因而，天線的增益不再與用戶終端所處的位置有直接關系，用戶終端所在方向上的增益總是最強而其他方向上的增益大大減小。
在無線基站中使用智能天線陣，根據(jù)對用戶終端的來波估計對基站的發(fā)射波束進行自適應的賦形，可以大大降低小區(qū)內的干擾，提高系統(tǒng)容量。此外，智能天線還可以提高基站接收機的靈敏度，提高基站發(fā)射機的等效發(fā)射功率，在改進小區(qū)覆蓋的同時提高了頻譜利用率。由于不需要大功率的功放，智能天線降低了無線基站的成本，并可以實現(xiàn)對終端的定位。
對智能天線而言，最重要的功能是進行來波估計和波束賦形。相應地，對基站智能天線的測試也圍繞這兩項功能進行。在現(xiàn)有技術中，主要通過以下兩種方法進行智能天線功能測試。
第一種方法是在空曠的環(huán)境中建立基站，使用若干個用戶終端和基站建立通話保持，然后以基站為圓心，移動在輸入口加裝小天線的頻譜儀測量出圍繞基站一周的功率值，再手動畫出基站的波束賦形圖。更換用戶終端的數(shù)量和位置，重復上述的測試過程，以得到多組波束賦形數(shù)據(jù)進行分析。對于用戶來波估計，需要用戶終端在基站周圍運動，從基站上報的估計角度來分析驗證結果。
這種測試方法需要耗費大量的時間和人力，而且測試會受到室外環(huán)境的影響，很難得到準確的結果。
第二種方法是使用多天線測試終端來進行測試。通常多天線測試終端由基站改建而成，在不改變基站硬件結構的基礎上通過更換基站的軟件實現(xiàn)。
圖1所示為使用多天線測試終端對基站進行測試的測試系統(tǒng)結構，基站100包括1個校準射頻通路140、N個用于智能天線陣的射頻收發(fā)信機131、132直至13N，校準射頻通路140借用智能天線陣的射頻收發(fā)信機131；所有的射頻收發(fā)信機都使用同一個本振源120，并連接到基帶處理器110。多天線測試終端200包括1個校準射頻通路240、N個用于智能天線陣的射頻收發(fā)信機231、232直至23N，校準射頻通路240借用智能天新陣的射頻收發(fā)信機231；所有的射頻收發(fā)信機同樣都使用同一個本振源220，并連接到基帶處理器210。
將基站100的校準射頻通路140和多天線終端200的校準射頻通路240連接構成校準專用收發(fā)通路，將基站100的N個射頻收發(fā)信機131、132直至13N的輸出端口與多天線終端200的N個射頻收發(fā)信機231、232直至23N的輸出端口通過饋線一一對接，形成N個射頻收發(fā)通路。
在進行測試前，要進行基站100和多天線終端200的聯(lián)合校準，包括發(fā)射校準和接收校準。在發(fā)射校準時，由基站100智能天線陣的每個射頻收發(fā)信機在校準時隙同時發(fā)射校準序列，多天線終端200對應的射頻收發(fā)信機進行接收，然后通過校準通路返回基站100，由基站100生成發(fā)射校準補償因子，補償基站100的發(fā)射通路和多天線終端200的接收通路組成的完整通路的幅度和相位。在接收校準時，由多天線終端200除射頻校準通路240外的N個射頻收發(fā)信機在校準時隙發(fā)射校準序列，由基站100對應的射頻收發(fā)信機進行接收，由基站100生成接收校準補償因子，補償基站100的接收通路和多天線終端200的發(fā)射通路所組成完整通路的幅度和相位。
聯(lián)合校準完成后，由多天線終端200和基站100建立無線鏈路，基站100向多天線終端200發(fā)射下行的波束賦形數(shù)據(jù)，通過多天線終端200的來波估計結果進行驗證；多天線終端200發(fā)送上行的賦形數(shù)據(jù)，由基站100顯示的來波估計結果進行驗證，從而完成智能天線的測試。
這種測試方法需要構造多天線終端，即使是將基站改建成多天線終端也需要修改基站的軟件，投入的人力資源非常大，增加了測試的成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術中智能天線測試需要構造多天線終端和人力成本過大的問題。
本發(fā)明所述智能天線測試方法包括以下步驟將兩臺基站各個天線的射頻收發(fā)信機通過饋線一一對接；配置兩臺基站的工作參數(shù)，使得第二基站能夠通過饋線解調出第一基站發(fā)送的信息；利用兩臺基站發(fā)送和接收信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形。
優(yōu)選地，所述方法將兩臺基站的射頻收發(fā)信機對接前還包括分別將兩臺基站連接智能天線進行校準，使其通過饋線連接形成的對應于每個天線的發(fā)送和接收通路達到幅相一致。
優(yōu)選地，所述方法在將基站連接智能天線進行校準之后還包括將兩臺基站的校準時間間隔都設置為不小于測試所需的時間。
優(yōu)選地，所述利用兩臺基站發(fā)送和接收信號中的方向性信息進行智能天線測試具體為在兩臺基站上分別建立無線鏈路并使其處于同步狀態(tài)；第二基站接收第一基站發(fā)射的信號；第二基站通過所接收信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形。
優(yōu)選地，所述無線鏈路上至少建立一個用戶；所述方法還包括在第一基站上對每個用戶在對應于每個天線的發(fā)送通路上發(fā)射的信號進行方向性加權處理。
優(yōu)選地，所述基站工作在TD-SCDMA系統(tǒng)；所述配置兩臺基站的參數(shù)具體為配置兩臺基站建立相同的小區(qū)，工作在相同頻率；配置第一基站上物理子幀第二時隙切換點的位置在第二基站上物理子幀第二時隙切換點之前。
可選地，所述基站工作在寬帶碼分多址WCDMA系統(tǒng)；所述配置兩臺基站的參數(shù)還包括將第一基站的發(fā)送頻率配置為與第二基站的接收頻率相同。
本發(fā)明還提供了一種智能天線測試系統(tǒng)，包括第一基站、第二基站和測試裝置，其中第一基站的饋線與第二基站的饋線一一連接，形成對應于各個天線的發(fā)送和接收通路；測試裝置用來設置第一和第二基站的工作狀態(tài)，使第二基站能夠解調出第一基站發(fā)送的信息；并通過控制第一基站發(fā)送信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形。
優(yōu)選地，所述第一基站和第二基站通過饋線連接形成的接收和發(fā)送通路具有相同的幅相。
優(yōu)選地，所述測試裝置控制發(fā)送信號中的方向性信息具體為測試裝置對第一基站從對應于每個天線的發(fā)送通路發(fā)射的信號進行加權處理。
優(yōu)選地，所述第一和第二基站工作在TD-SCDMA系統(tǒng)中；所述測試裝置設置第一和第二基站的工作狀態(tài)包括設置第一基站上物理子幀第二時隙切換點的位置在第二基站上物理子幀第二時隙切換點之前。
可選地，所述第一和第二基站工作在WCDMA系統(tǒng)中；所述測試裝置設置第一和第二基站的工作狀態(tài)包括設置第一基站發(fā)送信號的頻率和第二基站的接收頻率相同。
本發(fā)明采用兩個基站來進行智能天線測試，配置基站的工作狀態(tài)以實現(xiàn)一方發(fā)送的同時一方接收，通過發(fā)送和接收信號中的方向性信息來進行智能天線的測試；本發(fā)明不再需要構造多天線終端，通過現(xiàn)有的基站即可實現(xiàn)智能天線的精確測試，在達到良好測試效果的同時大大節(jié)省了人力資源，降低了測試成本。


圖1為現(xiàn)有技術中智能天線測試系統(tǒng)的結構圖；圖2為本發(fā)明中智能天線測試中基站的連接結構圖；圖3為本發(fā)明所述智能天線測試方法的流程圖；圖4為TD-SCDMA系統(tǒng)的物理子幀結構圖；圖5為本發(fā)明中第一基站的物理子幀結構示例圖；圖6為本發(fā)明中第二基站的物理子幀結構示例圖；圖7為本發(fā)明所述智能天線測試系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式
智能天線的測試主要是針對來波估計和波束賦形功能進行測試，而來波估計和波束賦形都是通過上下行信號中表征方向性的信息來進行的，而與上下行信號中的具體數(shù)據(jù)內容并無關系。由于兩臺基站都是智能天線多天線系統(tǒng)，可以產生方向性信息，因此可以通過兩臺基站之間互相發(fā)送和接收信號進行智能天線測試。
因此，本發(fā)明采用兩個基站作為發(fā)送端和接收端來進行智能天線測試。兩個基站在測試時的連接結構可以參見圖2，基站300包括N個用于智能天線陣的射頻收發(fā)信機331、332直至33N，所有的射頻收發(fā)信機都使用同一個本振源320，并連接到基帶處理器310?；?00包括N個用于智能天線陣的射頻收發(fā)信機431、432直至43N，所有的射頻收發(fā)信機同樣都使用同一個本振源420，并連接到基帶處理器410。
基站300的N個射頻收發(fā)信機331、332直至33N的輸出端口與基站400的N個射頻收發(fā)信機431、432直至43N的輸出端口通過饋線一一對接，形成N個分別對應于每個基站N個天線的接收、發(fā)送通路。智能天線測試即通過這N個接收、發(fā)送通路進行。
如果兩個基站都有天線耦合盤和專門的校準通路，可以直接通過天線耦合盤兩側的非校準天線接口連接兩個基站，本發(fā)明中不需要使用基站的校準通路。
本發(fā)明中智能天線測試方法的流程如圖3所示。設本發(fā)明中用于測試兩臺基站為第一基站和第二基站，在步驟S310，第一基站和第二基站連接智能天線陣分別進行校準。現(xiàn)有技術中已有多種具體的校準方法有很多種，本發(fā)明中可以使用其中任何一種。
校準的目的是使兩臺基站的智能天線陣在通過饋線連接后形成的所有發(fā)射和接收通路達到幅相一致，從而實現(xiàn)智能天線的功能。兩臺基站第一次上電啟動后需要進行校準，也可以在任意兩次測試之間進行校準。
在步驟S320，如果兩臺基站上的校準時間間隔設置較短，則將其設置為不小于測試所需的時間。在校準時間間隔內，每臺基站發(fā)送或接收射頻通道的幅度和相位變化可以忽略不計。
在步驟S330，連接兩臺基站用于連接智能天線陣的饋線，即通過饋線將兩臺基站智能天線陣中各個天線的射頻收發(fā)信機一一對接起來，形成對應于各個天線的發(fā)送和接收通路。兩臺基站連接后的邏輯結構可以參見圖2。
在步驟S340，配置兩臺基站的工作參數(shù)，使得第二基站能夠接收到第一基站發(fā)送的信息。
基站工作參數(shù)的配置方法因其所工作的系統(tǒng)、所采用的協(xié)議不同而不同，以下以工作在TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division MultipleAccess，時分同步碼分多址)系統(tǒng)中的基站為例來說明工作參數(shù)的設置方法。
為了使兩臺基站能夠互相發(fā)送和接收信息，應配置兩臺基站工作在相同的頻率；同時，要使接收信息的基站認為接收到信息中的信道參數(shù)是本小區(qū)的，應配置兩臺基站建立相同的小區(qū)。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，一個無線幀長為10ms(毫秒)，包括兩個5ms的物理子幀。物理子幀結構請參見圖4，一個物理子幀包括長度為96chips(碼片)的DwPTS(下行導頻時隙)、長度為96chips的GP(主保護時隙)、長度為160chips的UpPTS(上行導頻時隙)和7個時隙TS0、TS1至TS6，每個時隙長度為864chips。在7個時隙中，時隙TS0規(guī)定分配給下行鏈路，TS1規(guī)定分配給上行鏈路。每個物理子幀中有兩個時隙切換點，第一時隙切換點的位置是固定的，通過配置第二時隙切換點的位置，可以靈活地配置每個物理子幀中上下行時隙的個數(shù)。當配置TS2和TS3為上行時隙，TS4、TS5和TS6為下行時隙時，第二時隙切換點即位于圖4中的位置。
可見，在TD-SCDMA系統(tǒng)中，為了使第二基站能夠接收到第一基站發(fā)送的信息，還應當使第一基站上物理子幀第二時隙切換點的位置在第二基站上第二時隙切換點的位置之前。這樣，當?shù)谝换疽压ぷ髟谙滦邪l(fā)送狀態(tài)時，第二基站還工作在上行接收狀態(tài)，此時第二基站可以通過連接饋線形成的接收通道接收到第一基站發(fā)射的信號。
例如，配置第一基站的時隙TS2至TS6為下行時隙，如圖5所示，第二時隙切換點的位置在時隙TS1和TS2之間；同時配置第二基站的時隙TS2為上行時隙、TS3至TS6為下行時隙，如圖6所示，第二時隙切換點的位置在時隙TS2和TS3之間。這樣，在時隙TS2，第二基站就可以接收到第一基站發(fā)送的信息。
在本發(fā)明中的方法應用于WCDMA(Wideband Code Division MultipleAccess，寬帶碼分多址)系統(tǒng)中時，由于基站的上行和下行使用不同的頻率，因此在配置工作參數(shù)時，需要將第一基站發(fā)送信號的頻率配置為和第二基站的接收頻率相同，以實現(xiàn)信號的正確收發(fā)。
請再參閱圖3，在步驟S350，在兩臺基站上分別建立無線鏈路，并使該無線鏈路處于同步狀態(tài)。
由于基站沒有發(fā)送上行導頻的功能，不能實現(xiàn)隨機接入，因此在建立小區(qū)后，不必建立公傳信道和進行隨機接入過程。
仍以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，說明測試時建立的無線鏈路在不同業(yè)務種類下的測試原理，具體業(yè)務種類包括以下2種其一是建立單碼道信令承載，比如1.7kbps(千比特每秒)信令、3.4kbps信令，此時基站上下行的傳輸信道和物理信道的配置是完全一樣的，換言之此時第一基站的下行數(shù)據(jù)與用戶終端的上行數(shù)據(jù)是完全相同的，因而第一基站的下行數(shù)據(jù)可以完全模擬用戶終端的上行數(shù)據(jù)；其二是建立多碼道語音業(yè)務，比如12.2kbps電路域業(yè)務鏈路，此時基站上下行的傳輸信道配置一樣，但物理信道配置不同。在這種情況下第一基站的下行數(shù)據(jù)與用戶終端的上行數(shù)據(jù)不完全相同，因而第一基站的下行數(shù)據(jù)不能完全模擬用戶終端的上行數(shù)據(jù)。但是，在智能天線的測試中并不需要用戶終端的全部上行數(shù)據(jù)，而只需要每個時隙的信道估計碼。TD-SCDMA系統(tǒng)在每個時隙發(fā)射的突發(fā)結構如下表所示

上表中144chip的中間碼(midamble)即為信道估計碼。信道估計碼只和建立的小區(qū)號相關，由于在步驟S340中將兩臺基站配置為工作在同一小區(qū)，因而兩臺基站具有相同的小區(qū)號。這樣，第一基站的下行數(shù)據(jù)具有與用戶終端上行數(shù)據(jù)相同的信道估計碼，第二基站可以通過接收的信道估計碼實現(xiàn)正常的信道估計功能，達到檢測智能天線來波方向的目的。
在步驟S360，在第一基站上對每個用戶在每個天線對應的發(fā)送通路上的發(fā)射信號進行加權處理。
在無線鏈路上建立1個用戶或者1個以上用戶，可以測試單用戶和多用戶的各種情況。在第一基站上對每個用戶在對應于每個天線的發(fā)送通路上的發(fā)射信號進行加權處理，主要是對信號的幅度和相位進行調整，模擬出多個用戶終端在第二基站上形成的來波方向。
在步驟S370，第二基站接收第一基站發(fā)射的信號。
在步驟S380，第二基站通過從第一基站接收的信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形，實現(xiàn)對智能天線功能的測試。
當無線鏈路上建立了多個用戶時，第二基站根據(jù)接收到相應的用戶數(shù)據(jù)進行來波角度估計，并產生相應的賦形系數(shù)，從而達到驗證第二基站的來波估計算法和波束賦形算法的目的。
基站物理層軟件內部的消息中包含了每個用戶的賦形系數(shù)的信息和來波估計的信息，通過跟蹤這些信息可以方便地畫出所有用戶的波束賦形方向圖和來波估計方向圖，智能天線功能一目了然，可以非常方便地進行室內測試驗證。通過更改用戶數(shù)目和波束賦形的方向，可以測試各種情況下的波束賦形效果和來波估計效果，從而達到測試基站智能天線功能的目的。
圖7所示為應用上述測試方法的智能天線測試系統(tǒng)的結構示意圖，基站500的饋線501、502至50N和基站600的饋線601、602至60N一一連接，測試裝置700分別與基站500和基站600連接。
基站500的各條饋線與基站600對應的饋線連接，形成兩個基站分別對應于各個天線的接收通路和發(fā)送通路，接收和發(fā)送通路具有相同的幅度和相位以使兩個基站實現(xiàn)智能天線功能。
測試裝置700設置基站500和基站600的工作狀態(tài)，使得基站600能夠接收到基站500發(fā)射的信號，基站600通過接收信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形，實現(xiàn)對智能天線功能的測試。例如在TD-SCDMA系統(tǒng)中，可以通過設置基站500上物理子幀第二時隙切換點的位置在基站600上物理子幀第二時隙切換點之前來形成基站500發(fā)送而基站600接收的時隙，在該時隙上基站600能夠接收到基站500發(fā)送的信息。
在智能天線系統(tǒng)應用于WCDMA系統(tǒng)中時，需要配置基站500的發(fā)射頻率和基站600的接收頻率相同。
測試裝置700通過控制信道參數(shù)來模擬各種應用情況進行測試，例如，可以對基站500在每個天線對應的發(fā)送通路上發(fā)射的信號進行方向性加權處理，主要是對信號的幅度和相位進行調整，以模擬用戶終端在基站600上形成各種不同的來波方向，基站600根據(jù)來波角度估計生成相應的波束賦形系數(shù)，以測試來波估計算法和波束賦形算法。
本發(fā)明采用兩個基站構造發(fā)送和接收通路，通過發(fā)送和接收信號中的方向性信息來進行智能天線測試，避免了對多天線終端的使用，節(jié)省了構造多天線終端所需的人力資源，同時測試可以在室內進行，能夠得到精準的測試結果。
以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
權利要求
1.一種智能天線的測試方法，其特征在于，包括以下步驟將兩臺基站各個天線的射頻收發(fā)信機通過饋線一一對接；配置兩臺基站的工作參數(shù)，使得第二基站能夠通過饋線解調出第一基站發(fā)送的信息；利用兩臺基站發(fā)送和接收信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形。
2.如權利要求1所述智能天線的測試方法，其特征在于，所述方法將兩臺基站的射頻收發(fā)信機對接前還包括分別將兩臺基站連接智能天線進行校準，使其通過饋線連接形成的對應于每個天線的發(fā)送和接收通路達到幅相一致。
3.如權利要求2所述智能天線的測試方法，其特征在于，所述方法在將基站連接智能天線進行校準之后還包括將兩臺基站的校準時間間隔都設置為不小于測試所需的時間。
4.如權利要求2或3所述智能天線的測試方法，其特征在于，所述利用兩臺基站發(fā)送和接收信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形具體為在兩臺基站上分別建立無線鏈路并使其處于同步狀態(tài)；第二基站接收第一基站發(fā)射的信號；第二基站通過所接收信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形。
5.如權利要求4所述智能天線的測試方法，其特征在于所述無線鏈路上至少建立一個用戶；所述方法還包括在第一基站上對每個用戶在對應于每個天線的發(fā)送通路上發(fā)射的信號進行方向性加權處理。
6.如權利要求1至3任意一項所述智能天線的測試方法，其特征在于，所述基站工作在TD-SCDMA系統(tǒng)；所述配置兩臺基站的參數(shù)具體為配置兩臺基站建立相同的小區(qū)，工作在相同頻率；配置第一基站上物理子幀第二時隙切換點的位置在第二基站上物理子幀第二時隙切換點之前。
7.如權利要求1至3任意一項所述智能天線的測試方法，其特征在于，所述基站工作在寬帶碼分多址WCDMA系統(tǒng)；所述配置兩臺基站的參數(shù)包括將第一基站的發(fā)送頻率配置為與第二基站的接收頻率相同。
8.一種應用權利要求1所述方法的智能天線測試系統(tǒng)，其特征在于，包括第一基站、第二基站和測試裝置，其中第一基站的饋線與第二基站的饋線一一連接，形成對應于各個天線的發(fā)送和接收通路；測試裝置用來設置第一和第二基站的工作狀態(tài)，使第二基站能夠解調出第一基站發(fā)送的信息；并通過控制第一基站發(fā)送信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形。
9.如權利要求8所述智能天線測試系統(tǒng)，其特征在于所述第一基站和第二基站通過饋線連接形成的接收和發(fā)送通路具有相同的幅相。
10.如權利要求9所述智能天線測試系統(tǒng)，其特征在于所述測試裝置控制發(fā)送信號中的方向性信息具體為測試裝置對第一基站從對應于每個天線的發(fā)送通路發(fā)射的信號進行加權處理。
11.如權利要求10所述智能天線測試系統(tǒng)，其特征在于所述第一和第二基站工作在TD-SCDMA系統(tǒng)中；所述測試裝置設置第一和第二基站的工作狀態(tài)包括設置第一基站上物理子幀第二時隙切換點的位置在第二基站上物理子幀第二時隙切換點之前。
12.如權利要求10所述智能天線測試系統(tǒng)，其特征在于所述第一和第二基站工作在WCDMA系統(tǒng)中；所述測試裝置設置第一和第二基站的工作狀態(tài)包括設置第一基站發(fā)送信號的頻率和第二基站的接收頻率相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能天線的測試方法，包括將兩臺基站各個天線的射頻收發(fā)信機通過饋線一一對接；配置兩臺基站的工作參數(shù)，使得第二基站能夠通過饋線解調出第一基站發(fā)送的信息；利用兩臺基站發(fā)送和接收信號中的方向性信息進行來波估計和波束賦形。本發(fā)明還公開了一種智能天線的測試系統(tǒng)。本發(fā)明不再需要構造多天線終端，通過現(xiàn)有的基站即可實現(xiàn)智能天線的精確測試，在達到良好測試效果的同時大大節(jié)省了人力資源，降低了測試成本。
文檔編號G01R29/10GK1979183SQ20051012765
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權日2005年12月6日
發(fā)明者高軍, 郭全成 申請人:大唐移動通信設備有限公司