测试无线电设备中数据通信功能的方法和系统的制作方法
专利名称：测试无线电设备中数据通信功能的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及测试无线电设备的功能。本发明尤其涉及根据差错统计测试数字无线电设备的功能。本发明的描述特别集中在无线电设备功能的类型鉴定测试，但无线电设备的功能当然也在许多其他情况中被测试，例如，在产品开发，制造，修理和服务期间。另外，本发明甚至可用在无线电设备正常使用期间。
对要在公共数据通信网中运行的新的数字无线电设备(例如，数字移动电话)在被引入市场以前进行类型鉴定试验。通常将在试验中所用的设备和方法规定在数据通信网标准中。
图1示出一种已知的测试方案，其中的测试针对蜂窝无线电系统的移动站(MS)101。也可将该移动站称为用户设备(UE)。一种仿真系统(SS)102在测试期间仿真一个蜂窝无线电系统。测试数据通信的功能需要一条在SS和MS之间的有效数据链路103，它可以是通过移动站一个测试接口的无线链路或有线链路。
测试通常采用这样一种技术，其中移动站从SS接收下行帧并将相应的包含等同位数的上行帧送回SS。该移动站甚至可以将在下行方向中接收到的相同的各个位再循环到SS。该SS查看是否移动站的数据传送或操作已经在帧中引起差错。箭头104示出返回环路。该方案对于测试已知蜂窝无线电系统的移动站是适合的，因为在该已知系统中数据链路容量被对称地分配上行和下行数据通信的容量相等。然而，在新的蜂窝无线电系统的移动站中，必须测试包含在上行和下行数据通信之间数据通信容量的不对称分配的功能。例如，在涉及浏览信息网的功能中，下行数据通信容量可以是上行容量的许多倍。依据现有技术的方案将不工作，因为所有的接收到的下行帧的位在上行帧中将并不适应。另外，新的蜂窝无线电系统的移动站可以包括基于单向的下行数据通信的功能，这些功能的测试自然不可能利用依据现有技术的方法。
从本申请人较早的芬兰专利申请No.981267，该申请在本申请的优先权日期前还未成为公开，已知一种适合于测试带有不对称容量的数据通信装置的另一种测试程序。在所述的程序中移动站从下行帧的位只选择一部分返回到上行帧。这样一种装置的缺点是在没有返回到上行的那些下行帧的位中的差错将仍然未被检测到。另外，这种装置对于测试单向的下行数据通信链路也是不合适的。
本发明的一个目的是提供一种用于测试数字无线电设备的功能的方法，该方法也适合于测试具有不对称容量或单向的数据通信装置的功能。本发明的另一个目的在于，也可将依据本发明的方法与数字无线电设备的正常使用相结合地利用。
通过在被测试的数字无线电设备中包括一种可以产生在测试中所用的测试数据复制品的电路来实现本发明的目的。从而，可以在被测试的数字无线电设备上编辑差错统计资料，使得只有该统计结果需要向上行发送。该上行连接可以与该下行连接完全分离。
依据本发明的方法的特征在于它包括以下步骤，其中-在下行方向中接收测试信号，-将该接收到的测试信号与该测试信号的一种已知形式作比较，-将通过比较产生的关于在接收到的测试信号中检测到的差错信息进行存储，和-将表示所存储的信息的信号向上行发送。
本发明还针对蜂窝无线电系统的移动站，其特征在于包括用于将接收到的信号与该信号的已知形式作比较的装置，和用于将由这样的比较产生的信息进行存储的装置，以及用于将表示在接收到的测试信号中检测到的差错信息向上行发送的装置。
为了测试与数据通信有关的功能，仿真系统产生一种伪随机位序列或其他的测试序列，将它装填到下行帧中并被发送到移动站。依据本发明将一种能够产生与仿真系统相同的测试序列的电路包括在该移动站中。因此，接收下行测试数据的该移动站逐位知道该接收到的测试数据帧应该包含什么。通过将该接收到的位序列与本身产生的序列相比较，可以检测出在该接收到的序列中的差错，并按例如，位差错率(BER)或帧删除率(FER)编辑各种差错统计资料。只需要上行连接将这些统计资料传送到该仿真系统，所以充其量对上行数据传输的需要只是对下行数据传输需要的一个分数。总之，可以这样说，该移动站利用该移动站本身产生的位序列进行该接收到的位序列的差错分析，并将关于从分析获得的结果的信息发送到该仿真系统。
上行数据连接根本不需要与下行数据连接有联系。已提出一种所谓的蓝牙链路，用于新的电子设备，在至少两种设备之间提供一条短距离的无线数据链路。移动站可以通过蓝牙链路发送关于分析结果的信息到该测试设备。
当按正常方式将移动站用作为蜂窝无线电系统中的移动通信设备时，也可采用依据本发明的位序列发生器和比较器电路。在许多情况下，如果移动电话或蜂窝无线电系统的其他的这样的移动站能够查看从给定的基站接收到的数据中的差错总数，这是有利的。为了实行这样一种测量，基站可以发送一种伪随机位系列，使得该移动站能够通过它自己的发生器产生相同的序列并进行必要的比较，以便检测和记录在下行数据传输中发生的差错。可应用这样一种测量，例如，确定在下行传输或与转移连接中的信道编码强度，以便找出最佳的可能的新基站。
本发明无论如何不限制由移动站向上行发送的差错数据的总数。依据本发明的一种实施方案，许多移动站可以在正常操作期间编辑在与该移动站的操作有关的下行数据传输中检测到的差错统计资料并将相应的数据通过基站发送到蜂窝无线电系统中的固定部分。如果数据向上行发送比较少，它们的传输将并不占据可用的数据通信容量的较大部分。在网络的某个点上，这些数据可被收集并与例如有关基站地理位置的信息组合，这样就实现了自动和连续地监测由网络提供的服务质量。网络运营者可将这些数据用于网络的发展，例如，用以增强网络覆盖。
现在参考用举例的方法给出的最佳实施方案和附图，更加详细地描述本发明，其中图1示出依据现有技术的测试，图2示出本发明的原理，图3示出依据本发明的一种移动站的方框图，图4示出在数据传输中协议等级的结构，图5示出在测试中依据本发明的方法，和图6示出在移动站的正常操作中依据本发明的方法。
以上结合现有技术的描述参考了图1，所以以下在本发明和它的最佳实施方案中将主要参考图2到6。
图2示出一种装置，其中待测的移动站202被以已知方式连到测试设备201。通常从测试观点看下面这样做是有利的，即移动站202装有专门为测试目的设计的用户身份模块(SIM)203，SIM可以是一种智能卡，如在移动站中广泛使用的SIM卡，或者是一种专门的SIM仿真器，用于建立移动站中SIM接口和一种仿真SIM操作的专门设备之间的必要连接。然而，本发明并不要求使用特殊的SIM。
在一种已知的方式中测试设备包括一个位序列发生器204，它利用某种所谓的种子205进行初始化，然后产生伪随机位序列。依据本发明移动站包括一种功能上等同的位序列发生器206，它也利用某种种子207进行初始化。从应用于伪随机位序列发生器的一般原理得出，如果种子205和207是相同的，发生器204和206将产生准确相同的伪随机位序列。
依据本发明移动站202也包括一种比较器电路208和统计单元209，它们被适配成用以逐位地将从测试设备接收到的位序列与本地产生的位序列作比较，并编辑所检测到的差别的统计资料。另外，有一个从统计单元209返回到测试设备的上行连接，使得所得到的统计资料可被发送到测试设备。这种连接可以是在相同的数据连接中的一个上行信道，通过它下行信号被从测试设备201发送到移动站202，或者它可以是某种其他的连接，如蓝牙连接。
为了使伪随机位序列的比较有意义，位序列发生器204和206必须工作在同步方式下，也就是它们必须在相同的步距上产生相同的位。位序列产生的同步本来就知道，因为通常在扩谱技术中，特别在码分多址(CDMA)方法中，给定的有用信号与相竞争的有用信号和噪声的区分是基于在发送和接收两端使用一种相同的伪随机扩谱序列。关于本发明，使用一种已知的技术来同步位序列的产生是可能的。在图2中，用箭头210图解表示同步。
通过上行连接，发送，例如，所存储的位差错率或帧删除率值或从它们导出的值，如在一个时间段内的平均位差错率是可能的。许多应用只感兴趣是否位差错率或帧删除率在预先确定的限值以下，在这种情况下，需要向上行发送的只是是/否型的回答(小于限值/不小于限值)。因为限值通常被规定为指数的数(比如说，1.0·10-6)，一种可能性是向上行发送表示观测到的位差错率的上限值的数1.0·10-x的指数X。这样，例如，向上行发送的数据-6指明所观测到的位差错率是小于1.0·10-6。
图3示出一种本发明可被应用的移动站的方框图。所示的移动站是一个装有数字信道的移动电话，但本发明的适用性并不限于移动电话。接口301是一个天线接口，通过它下行无线电帧(在测试情况下由测试设备产生)被传送到移动站。方框302通常表示本来就知道的所有射频(RF)和中频(IF)部分，通过它们接收到的RF信号被变换成基带。包含在基带信号中的信息在解调器303中被重建，可能的密码在解密方框304中被除去。从被称为点305的这个点往后，接收到的信息的处理将有区别，取决于是信号，数字化语音还是数据。
在信令信道上的信息被引到信道解码器306，并由此到控制方框307，它是一个微处理器并控制移动电话的操作。在控制方框307中产生上行信令信道的信息，并在方框308中对信道编码。从点309往后，信道编码的上行信令信息只被作为任何其他的上行信息进行处理，也就是，它被在加密方框310中加密，通过调制方法在调制器311中迭加到基带振荡上，在表示发送(TX)分支的RF部分的普通方框312中与RF混合，然后可被通过天线接口313发送。如果藉助于适当的双工器方框(未示出)防止上行和下行信息混合，天线接口301和313可以是同一个天线接口。
下行数字化语音被从点305引导到语音信道解码器314，产生在方框315中被进一步语音解码的信号。点316和317组成数字声频接口(DAI)的部分，通过它被移动站处理的数字语音信息可在测试设备中被监测。不理会DAI，从语音解码器315到D/A变换器318有一个直接的连接，将语音信息变换成模拟格式，所以可由扬声器319重现。在上行方向中，话筒320记录语音，在A/D变换器321中被变换成数字，然后被通过DAI传到测试设备；DAI的这个部分由点322和323表示。数字语音也可被从方框321引导到语音编码器324，并由此到信道编码器325用于语音信道，进一步到点309，从此点往后，对它的处理将如以上对于上行信号信息所描述的那样继续进行。
属于数据信道的下行信息被从点305传到用于数据信道的信道解码器326。当移动电话被与外部数据终端设备一道使用时，与数据信道有关的信道解码信息被通过点327引到终端适配器328，并由此进一步到外部数据终端设备329。相应地，与数据信道有关的上行信息被通过终端适配器328和点330从数据终端设备329到用于数据信道的信道编码器331，信道对数据编码，如以上对于上行信号信息所描述的那样，数据被从点309传向天线接口313。
图3中所示的方框在实际的移动电话中并不一定是分离的，而是如，信道编码和解码方框306，308，314，325，326和331可由单一电路实现，它被编程成以各种方式运行，取决于它正在处理信号，语音还是数据。然而，作为分离的方框查看图3中所示的方框是习惯做法，因为有助于理解移动电话的操作。
依据本发明将接收到的伪随机位序列与本地产生的位序列作比较可在图3中许多点上实现，取决于待测试的操作部分。本专利申请涉及本发明的两种示范性实施方案。在第一实施方案中，比较和差错统计资料的产生在点305实现，并按照方框332在点309将统计结果引到上行传输。在第二实施方案中，特别测试数据信道的操作。比较和差错统计资料的产生在点327实现，并按照方框333在点330将统计结果引到上行传输。
图3是基于这样的假定，即在上行传输信道上发送上行信息，从而方框332和333组成下行和上行传输之间的测试环路。如果一种蓝牙连接或相应的分离的数据链路被用于发送上行信息，方框332和333必须具有一种对维持这样一条分离的传输链路的功能方框(未示出)的连接。
利用待测的移动站从测试设备接收到的某些命令激活比较和统计的产生。为了说明这些命令的背景和处理，往下将参考图4简要描述在所谈到的蜂窝无线电系统技术说明中所规定的蜂窝无线电系统协议堆的一部分。所描述的结构涉及在GSM系统中的所谓层3协议信令，如在技术说明ETS GSM04.07中所规定的那样，虽然为了图形清楚起见在图中已经做了某些不重要的简化。
在图4中的底部协议层401是一个所谓的无线电资源(RR)管理层，具有通过几个分离的逻辑信道向下的链路。这些信道是随机接入信道(RACH)，广播控制信道(BCCH)，接入许可信道/寻呼信道(AGCH+PCH)，单独专用控制信道(SDCCH)，快速关联的控制信道(FACCH)和慢速关联的控制信道(SACCH)。涉及无线电资源管理的信道被连到RR方框402，其他的信道被通过RR服务接入点(RR-SAP)连到下一个更高的协议层，这就是移动性管理(MM)层403。在该层上，涉及移动性管理的信道被连到MM方框404，其他的信道被通过他们自己的SAP引到层405涉及呼叫控制的连接被通过MMCC-SAP引到层405的呼叫控制(CC)部分，涉及辅助服务的连接被通过MMSS-SAP连到层405的辅助服务(SS)部分，和涉及短消息的连接被通过MMSMS-SAP引到层405的短消息服务(SMS)部分。层405的CC，SS和SMS部分以及层403的MM方框具有对下一个更高协议层的连接，这在图4中未示出。
当依据本发明测试移动站开始时，首先建立依据图2的装置，在其中待测的移动站被按已知方式连到测试设备和测试SIM。按照图5在移动站和测试设备之间建立一种移动端接(MT)的无线电链路。当移动站接通时，测试设备在PCH上将寻呼请求501发送到移动站，移动站利用在RACH上发送信道请求502对此作出响应。然后，测试设备发送立即分配503，可以包括用于移动站的各种指令。移动站发送一组异步平衡模式(SABM)消息504到测试设备，事实上这是一种寻呼响应并在SDCCH上发送。测试设备利用一种不计数的确认(UA)505对SABM消息确认。
图5中所示的消息的内容和句法主要规定在技术说明GSM04.08中。然而，某些消息具有为将来的扩展保留的部分，这些部分可被用于本发明的消息。特别是立即分配503包含所谓的剩余字节，其中头两位指明剩余字节的其余内容。在本专利申请的优先权日子前，剩余字节头两位值中值11和10已被保留，但值01和00未被使用。依据本发明的优选实施方案，这些值中至少一个可被保留，用以指明对立即分配503作出响应，待测试的移动站必须将自己设置为专门的测试模式。测试模式被方便地规定成这样，使得尽管在移动站和测试设备之间的RR-等级的链路已被建立，在移动站的协议堆中的RR层(图4中层401)将并不通知MM层(图4中层403)关于此链路的情况。因为MM层和较高的协议层并不知道存在无线电链路，它们将不试图断开此链路，因为一种监督机制，将例如，试图监测连接的差错状态。
所以测试模式意味着待测试的移动站被通知保持在某个传输信道上的连接。移动站被层3信令保持在测试模式。如以上所述的那样规定测试模式和在实践中实施此规定可很容易被本领域的技术人员实现，因为移动站的操作统统由它的控制方框控制(图3中的参考标识符307)。控制方框本身是一个微处理器，执行存储在对其可用的存储器媒体中的程序。当该程序被写成这样，使得对接收某个层3的命令作出响应，没有通知被发送到上面的协议层，则移动站可以按本发明所希望的方式完成功能。
当依据图5的方式建立连接时，测试设备可以发送任何命令到待测试的移动站，并不需要不知道此连接的上面的协议层参与通信。以下描述一种情况，参考图3，其中测试设备想要移动站依据点305和309之间的方框332进行比较和差错统计。为了简单起见，可将这种装置称为G环。通过举例的方法让我们专门考虑一种情况，其中被测试的传输信道是HSCSD型的数据信道，或者属于它的数据可被放在一个无线帧中一个以上的时隙中。这样一种信道也可被称为多时隙信道。
首先，测试设备发送与该数据信道有关的比较和统计操作开始命令，该命令可被称为CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD。关闭命令可以包括一个标识符，移动站可根据此标识符识别G环。另一种方案是，可以说明如果CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD不包括一个标识符，是指G环闭合。为了测试设备能够检验由它发送的信息已被接收到，随着发送启动一个定时器是有利的，在这种情况下移动站必须在定时器到期以前发送确认。移动站利用可被称为CLOSE_Multi_Slot_Loop_ACK的确认消息确认该消息。移动站在发送确认后某个时间内闭合，也就是，激活，测试环路。与以前规定的功能的兼容性可对该时间周期要求某个值。在GSM中，一个有利的值是所谓的报告周期，或者SACCH上的块长度，对应于104无线电帧的长度。另外，如果测试环路已闭合或依据图5的方式有效的无线电链路尚未建立，规定移动站将不响应CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD消息是有利的。
一旦G环已被激活，测试设备可开始发送测试数据，也就是被装填到下行帧中的伪随机位序列周期。在一种替代的实施方案中，在下行帧中的信息位也可以包括非随机位组合，这将特别用于接收差错的检查。自然，被测试的移动站必须知道使用这样的位组合，就象以上所描述的知道使用伪随机位序列那样。从功能上讲，数据的发送和接收是在被称为层1的物理协议层上实现的。所以，原理上测试并不需要包含移动站上任何一个较高的协议层。然而，层1并不允许用于任何涉及控制移动站操作的命令，这样一些命令的接收和解释需要在层3上进行。可是，依据本发明的优选实施方案，没有通知被发送到上面的协议等级，虽然正常的操作需要有关现用的通信链路的信息发送到所有的协议等级，直到应用等级，通过链路所发送的数据与该等级的操作有关。自然，本发明并不排斥本发明的另一种实施方案遵循有关协议等级的正常步骤。
当G环有效时，移动站将接收到的位序列部分与本地产生部分作比较，并测量，例如，位差错率或帧删除率和按所希望的方式编辑测量结果的统计资料。因为接收到的信号是在信道解码前G环中进行查看，在移动站本地产生的位序列也必须被信道编码以便使比较有意义。完全的统计资料或表示接收差错状况的信息要素通常被向上行发送到测试设备。
该测试设备接收由移动站发送的上行帧并对它们解调和解密，使得在接收到的帧中的统计结果可被测试设备处理。下行帧发送到移动站的信号电平可被改变，所以由它测试到的位差错率(BER)表示移动站的接收机灵敏度，特别是在低信号电平时。要求移动站某个最低限度的灵敏度对于类型鉴定试验是典型的，这意味着在给定的信号电平上位差错率必须不超过预先确定的限值。
测试结束时，测试设备可以通过发送一个可被称为OPEN_MUlti_Slot_CMD的专门的命令通知移动站释放测试环路。如果已经规定移动站一次只有一个现用的测试环路，该命令不需要识别哪个特定的测试环路被指定。移动站打开测试环路并利用可被称为OPEN_Multi_Slot_Loop_ACK的确认消息确认该消息。随着释放测试环路，移动站从测试模式返回到正常操作模式。
往下让我们考虑一种情况，其中参考图3，测试设备想要移动站依据点327和330之间的方框333进行比较和差错统计。为了简单起见，这种测试环路可被称为H环。让我们考虑一个HSCSD型的数据信道要被测试。测试设备发送OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD，现在它方便地包括一个标识符，移动站根据此标识符识别H环。如果可能有几个不同的数据信道，所涉及的数据信道也必须被识别。测试设备随同发送消息也方便地启动一个定时器，在这种情况下移动站在定时器到期以前必须发送确认。移动站利用OPEN_Multi_Slot_Loop_ACK确认该消息，从而测试设备停止所述的定时器。移动站在它发送确认以后的某段时间内激活测试环路。这个时间周期最好与上述的G环的情况中相同。
依据H环的操作与依据G环的不同在于因为信道解码是在数据向上行回送以前被实现的，移动站也可查看是否接收到的数据帧有差错，这是通过包括在数据帧中的检验和揭示出来的。所以，除了或替代正常的差错检测和统计方法外，也可利用第二方法。而且，现在在移动站本地发生的位序列不需要被信道编码。
在GSM中，移动站根据窃取标志的值随同解码检测该帧包含与FACCH信道有关的数据也是可能的。本发明并不限制处理在测试状态中的这些帧。一种有利的解决方案是既让上行又让下行FACCH正常地工作在测试状态中，规定对于接收属于下行FACCH的帧无测试响应。同样的情况适用于SACCH信道。象以上所描述的打开G环的相同方法实施H环的打开。
以下的一般规则最好应用到以上描述过的所有测试环-一个OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息应该打开所用现用的测试环路，-一个OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息应该领先于对一种新多时隙信道时隙配置的分配，以便打开现有的测试环路，-测试设备的责任是保证正确的信道配置用于测试，-终止已建立的数据链路应该按与OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息相同的方式打开测试环路，-改变发送功率，一次新的信道分配或一次转交应该不影响测试环路，-测试设备应该确信新的信道分配，转交或重新配置将不包括影响测试环路的时隙配置，-一旦测试环路被闭合，新的CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD消息将使以前的无效(多个CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD消息并不迭加)，-如果数据链路被终止，因而测试环路被打开，就不需要发送分离的OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息。
-数据信道测试环路只影响所涉及的数据信道，不影响，例如，FACCH或SACCH信道的操作，和-数据信道测试环路并不影响与它们无关的可能的其他同时的测试环路。
除了以上所描述的测试外，本发明一般可应用在蜂窝无线电系统的移动站或终端处于正常使用，也就是随着它的用户在蜂窝无线电系统的区域内移动时。然后在大部分时间内处于所谓的空闲模式，在此时它从基站接收某个下行消息并在必要时向上行发送位置更新消息。蜂窝无线电系统始终知道至少具有所谓的位置区域(LA)准确度的每个空闲的移动站的位置。利用当前的方法，甚至以一个小区的精度确定移动站的位置是可能的，为将来的蜂窝无线电系统提议的定位方法使移动站在一个小区内甚至可被定位到某个点或区域。
依据本发明的一种实施方案在正常操作期间可在基站和移动站之间建立测试环路，其中基站和移动站首先商定使用某种(最好是伪随机的)位序列。图6中，这个步骤用方框601表示。该序列也可以是系统中为测试目的保留的一种标准序列。在这种情况下不需要分开商定序列，而是基站在某个测试信道上发送测试序列，移动站在步骤601中按已知方式取得与它同步。在成功的同步以后，在步骤602中移动站开始接收由基站发送的测试信号，也就是包括测试序列部分的帧。在步骤603中移动站将接收到的信号与相应的本地产生的信号作比较，并按与以上关于测试装置本身所描述的相同方式存储统计信息。在某个时间间隔内，移动站依据步骤604发送从所存储的统计数据抽出的资料到基站，并依据步骤605进一步将它发送到蜂窝无线电系统中的质量控制站。
为了防止以上所描述的测试占据数量不合理的无线电资源和大大地增加移动站的功率消耗，可以规定，基站将测试序列的部分包含在某些消息中，并将始终由移动站在空闲模式期间接收。同样可以规定，移动站将统计数据作为消息的部分向上行发送。这些消息是移动站无论如何，例如，为了更新它们的位置要发送的。
蜂窝无线电网的质量控制站可以收集由移动站发送的统计数据并由基站从蜂窝无线电网的不同部分接收到。因为统计数据表示在下行数据通信中的差错，并至少与某个位置区域有关，在将来的蜂窝无线电系统中甚至与小区内的位置有关，质量控制站可在过程中组成一种非常精确的和连续更新的图形，指明蜂窝无线电系统的各部分中下行数据通信的无差错程度，可以按这样一种方式利用这种信息，在下行数据通信看来包括比通常的要多的差错的区域中，基站的发送功率被增加或者建立新的基站。也可以按这样一种方式使用依据本发明的方法，每次在一个基站的区域中进行测试，以便查看，例如，基站的操作条件或在一个基站小区中无线电信号的强度。在那种情况下，系统并不一定需要一种集中的质量控制站，通过将基站设置成测试模式，甚至可以在一个基站上开始测试。
只通过举例的方法给出了与特定的系统或硬件有关的本专利申请中的名称和技术说明，并不影响本发明对所有移动通信系统的适用性，在这些系统中移动站可以在数据，通信业务和控制信道上操作。对本发明也可用许多方式进行修改而不偏离所附权利要求所规定的本发明的范围。例如，在本发明的一种修改中，激活测试环路，将移动站设置到测试模式以及打开测试环路，将移动站返回到正常模式可通过一种不是经由测试设备发送命令的方式实现。甚至可以想象，通过将移动站中的开关或连接器设置成所希望的位置，用人工方式激活这些功能。然而，从测试的平稳性和自动化的前景考虑，通过由测试设备设置命令来实现这些功能可能是有利的。
权利要求
1.一种用于测试移动站中下行数据通信功能的方法，该移动站被装备为用于接收(301，302，303，304，326)下行方向中的信号和发送(331，319，311，312，313)上行方向中的信号，其特征在于该方法包括以下步骤-接收(301，302，602)下行方向中的测试信号，-比较(208，603)该接收到的测试信号与该测试信号的已知形式，-产生和暂时存储(209)在比较步骤期间在该接收到的测试信号中被检出的差错信息，和-在上行方向中发送(312，313，604)表示所存储的差错信息的信号。
2.依据权利要求1的方法，其特征在于它包括在移动站产生(206，207)伪随机位序列的步骤，以便产生该测试信号的已知形式。
3.依据权利要求1的方法，其特征在于产生和暂时存储(209)关于在比较步骤期间接收到的测试信号中检测出的差错信息的步骤包括产生和暂时存储关于接收到的信号的所检出的位差错率信息的步骤，和在上行方向中发送(312，313，604)表示该存储的关于差错信息的信号的步骤包括，在上行方向中发送表示所检出的位差错率的信号的步骤。
4.依据权利要求1的方法，其特征在于产生和暂时存储(209)关于在比较步骤期间在接收到的测试信号中检测出的差错的信息的步骤包括产生和暂时存储关于接收到的信号的帧删除率信息的步骤，和在上行方向中发送(312，313，604)表示所存储的关于差错信息的信号的步骤包括在上行方向中发送表示所检出的帧删除率信号的步骤。
5.一种依据权利要求1的方法，其特征在于它包括以下步骤-在下行方向中接收某个第一协议等级的命令，-对接收到的命令作出响应，将移动站设置为测试模式，其中没有关于已建立双向通信链路的通知被发送到高于所述的第一协议等级的协议等级。
6.依据权利要求5的方法，其特征在于所述的第一协议等级是层3 RR等级。
7.依据权利要求1的方法，其特征在于被装备为用于将下行信号变换(302)成基带和对被变换成基带的信号进行解调(303)，解密(304)和信道解码(326)的移动站中，将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式比较的步骤在解调(303)和解密(304)以后但在信道解码(326)以前实行(332)。
8.依据权利要求1的方法，其特征在于被装备为用于将下行信号变换(302)或基带和对被变换成基带的信号进行解调(303)，解密(304)和信道解码(326)的移动站中，将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式比较的步骤在解调(303)，解密(304)和信道解码(326)以后实行(333)。
9.一种用于测试蜂窝无线电系统中下行数据通信功能的方法，其特征在于它包括以下步骤-将测试信号从基站发送到(602)至少一个移动站，-在移动站接收由基站发送的测试信号，-将在移动站接收到的测试信号与该测试信号的已知形式作比较(603)，-在移动站上产生和暂时存储关于在比较步骤期间在接收到的测试信号中被检测到的差错信息，-将表示该所存储的差错信息的信息从移动站发送(604)到基站，-在基站上接收由移动站发送的信息，和-将由基站接收到的信息存储(605)在蜂窝无线电系统中。
10.依据权利要求9的方法，其特征在于它包括以下步骤-将测试信号从大量的基站发送到大量的移动站，-在大量的基站上接收由大量的移动站发送的信息，-在蜂窝无线电系统的控制站上存储由基站接收到的信息，和-在控制站上产生表示在蜂窝无线电系统中下行数据通信质量的信息。
11.一种蜂窝无线电系统的移动站，包括-用于接收在下行方向中信号的接收装置(301，302，303，304，326)和-用于在上行方向发送信号的发送装置(331，310，311，312，313)；其特征在于它包括-用于将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式作比较的比较装置(332，333)，-用于产生和暂时存储关于由所述的比较装置在接收到的测试信号中检测到的差错信息的装置(332，333)和-用于在上行方向中发送表示所存储的差错信息的信号的上行发送装置(332，333)。
12.依据权利要求11的移动站，其特征在于它包括-用于将接收到的下行数据变换到基带的下变换装置(302)，-用于将被变换到基带的数据解调的解调器(303)，-用于将被解调的数据解密的解密装置(304)，-用于对被解调和解密的数据进行信道解码的信道解码器(326)，-用于对上述数据进行信道编码的信道编码器(331)，-用于对该信道编码的上行数据进行加密的加密装置(310)，-用于将加密的信道编码的上行数据调制到基带振荡上的调制器(311)，和-用于将被调制的基带振荡变换到用于发送的发送频率上的上变换装置(312)，其中安排所述的比较装置，所述的用于产生和暂时存储有关差错的信息的装置和所述的上行发送装置，建立从解密装置(304)的输出(305)到加密装置(310)的输入(309)的连接(332)。
13.依据权利要求11的移动站，其特征在于它包括-用于将接收到的下行数据变换到基带的下变换装置(302)，-用于将被变换到基带的数据进行解调的解调器(303)，-用于对被解调的数据进行解密的解密装置(304)，-用于对该被解调和解密的数据进行信道解码的信道解码器(326)，-用于对上行数据进行信道编码的信道编码器(331)，-用于对该信道编码的上行数据进行加密的加密装置(310)，-用于将该加密的信道编码的上行数据调制到基带振荡上的调制器(311)，和-用于将该被调制的基带振荡变换到用于发送的发送频率上的上变换装置(312)，其中安排所述的比较装置，所述的用于产生和暂时存储差错信息的装置和所述的上行发送装置，建立从信道解码器(326)的输出(327)到信道编码器(326)的输入(330)的连接(333)。
全文摘要
为了测试下行数据通信功能,移动站包括用于接收下行方向中信号的装置(301,302,303,304,326)和用于向上行发送信号的装置(331,310,311,312,313)。移动站接收下行方向(310,302,602)中的测试信号并将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式(208,603)作比较。另外,移动站存储通过比较产生的接收到的测试信号(209)中被检测到的差错信息并将表示所存储的信息(312,313,604)的信号向上行发送。
文档编号H04B7/26GK1345520SQ00805642
公开日2002年4月17日 申请日期2000年3月28日 优先权日1999年3月29日
发明者J·努米宁, M·林蒂宁, J·金努宁, J·萨沃莱宁, P·约基塔洛, E·诺科宁 申请人:诺基亚移动电话有限公司
技术领域：
本发明一般涉及测试无线电设备的功能。本发明尤其涉及根据差错统计测试数字无线电设备的功能。本发明的描述特别集中在无线电设备功能的类型鉴定测试，但无线电设备的功能当然也在许多其他情况中被测试，例如，在产品开发，制造，修理和服务期间。另外，本发明甚至可用在无线电设备正常使用期间。
对要在公共数据通信网中运行的新的数字无线电设备(例如，数字移动电话)在被引入市场以前进行类型鉴定试验。通常将在试验中所用的设备和方法规定在数据通信网标准中。
图1示出一种已知的测试方案，其中的测试针对蜂窝无线电系统的移动站(MS)101。也可将该移动站称为用户设备(UE)。一种仿真系统(SS)102在测试期间仿真一个蜂窝无线电系统。测试数据通信的功能需要一条在SS和MS之间的有效数据链路103，它可以是通过移动站一个测试接口的无线链路或有线链路。
测试通常采用这样一种技术，其中移动站从SS接收下行帧并将相应的包含等同位数的上行帧送回SS。该移动站甚至可以将在下行方向中接收到的相同的各个位再循环到SS。该SS查看是否移动站的数据传送或操作已经在帧中引起差错。箭头104示出返回环路。该方案对于测试已知蜂窝无线电系统的移动站是适合的，因为在该已知系统中数据链路容量被对称地分配上行和下行数据通信的容量相等。然而，在新的蜂窝无线电系统的移动站中，必须测试包含在上行和下行数据通信之间数据通信容量的不对称分配的功能。例如，在涉及浏览信息网的功能中，下行数据通信容量可以是上行容量的许多倍。依据现有技术的方案将不工作，因为所有的接收到的下行帧的位在上行帧中将并不适应。另外，新的蜂窝无线电系统的移动站可以包括基于单向的下行数据通信的功能，这些功能的测试自然不可能利用依据现有技术的方法。
从本申请人较早的芬兰专利申请No.981267，该申请在本申请的优先权日期前还未成为公开，已知一种适合于测试带有不对称容量的数据通信装置的另一种测试程序。在所述的程序中移动站从下行帧的位只选择一部分返回到上行帧。这样一种装置的缺点是在没有返回到上行的那些下行帧的位中的差错将仍然未被检测到。另外，这种装置对于测试单向的下行数据通信链路也是不合适的。
本发明的一个目的是提供一种用于测试数字无线电设备的功能的方法，该方法也适合于测试具有不对称容量或单向的数据通信装置的功能。本发明的另一个目的在于，也可将依据本发明的方法与数字无线电设备的正常使用相结合地利用。
通过在被测试的数字无线电设备中包括一种可以产生在测试中所用的测试数据复制品的电路来实现本发明的目的。从而，可以在被测试的数字无线电设备上编辑差错统计资料，使得只有该统计结果需要向上行发送。该上行连接可以与该下行连接完全分离。
依据本发明的方法的特征在于它包括以下步骤，其中-在下行方向中接收测试信号，-将该接收到的测试信号与该测试信号的一种已知形式作比较，-将通过比较产生的关于在接收到的测试信号中检测到的差错信息进行存储，和-将表示所存储的信息的信号向上行发送。
本发明还针对蜂窝无线电系统的移动站，其特征在于包括用于将接收到的信号与该信号的已知形式作比较的装置，和用于将由这样的比较产生的信息进行存储的装置，以及用于将表示在接收到的测试信号中检测到的差错信息向上行发送的装置。
为了测试与数据通信有关的功能，仿真系统产生一种伪随机位序列或其他的测试序列，将它装填到下行帧中并被发送到移动站。依据本发明将一种能够产生与仿真系统相同的测试序列的电路包括在该移动站中。因此，接收下行测试数据的该移动站逐位知道该接收到的测试数据帧应该包含什么。通过将该接收到的位序列与本身产生的序列相比较，可以检测出在该接收到的序列中的差错，并按例如，位差错率(BER)或帧删除率(FER)编辑各种差错统计资料。只需要上行连接将这些统计资料传送到该仿真系统，所以充其量对上行数据传输的需要只是对下行数据传输需要的一个分数。总之，可以这样说，该移动站利用该移动站本身产生的位序列进行该接收到的位序列的差错分析，并将关于从分析获得的结果的信息发送到该仿真系统。
上行数据连接根本不需要与下行数据连接有联系。已提出一种所谓的蓝牙链路，用于新的电子设备，在至少两种设备之间提供一条短距离的无线数据链路。移动站可以通过蓝牙链路发送关于分析结果的信息到该测试设备。
当按正常方式将移动站用作为蜂窝无线电系统中的移动通信设备时，也可采用依据本发明的位序列发生器和比较器电路。在许多情况下，如果移动电话或蜂窝无线电系统的其他的这样的移动站能够查看从给定的基站接收到的数据中的差错总数，这是有利的。为了实行这样一种测量，基站可以发送一种伪随机位系列，使得该移动站能够通过它自己的发生器产生相同的序列并进行必要的比较，以便检测和记录在下行数据传输中发生的差错。可应用这样一种测量，例如，确定在下行传输或与转移连接中的信道编码强度，以便找出最佳的可能的新基站。
本发明无论如何不限制由移动站向上行发送的差错数据的总数。依据本发明的一种实施方案，许多移动站可以在正常操作期间编辑在与该移动站的操作有关的下行数据传输中检测到的差错统计资料并将相应的数据通过基站发送到蜂窝无线电系统中的固定部分。如果数据向上行发送比较少，它们的传输将并不占据可用的数据通信容量的较大部分。在网络的某个点上，这些数据可被收集并与例如有关基站地理位置的信息组合，这样就实现了自动和连续地监测由网络提供的服务质量。网络运营者可将这些数据用于网络的发展，例如，用以增强网络覆盖。
现在参考用举例的方法给出的最佳实施方案和附图，更加详细地描述本发明，其中图1示出依据现有技术的测试，图2示出本发明的原理，图3示出依据本发明的一种移动站的方框图，图4示出在数据传输中协议等级的结构，图5示出在测试中依据本发明的方法，和图6示出在移动站的正常操作中依据本发明的方法。
以上结合现有技术的描述参考了图1，所以以下在本发明和它的最佳实施方案中将主要参考图2到6。
图2示出一种装置，其中待测的移动站202被以已知方式连到测试设备201。通常从测试观点看下面这样做是有利的，即移动站202装有专门为测试目的设计的用户身份模块(SIM)203，SIM可以是一种智能卡，如在移动站中广泛使用的SIM卡，或者是一种专门的SIM仿真器，用于建立移动站中SIM接口和一种仿真SIM操作的专门设备之间的必要连接。然而，本发明并不要求使用特殊的SIM。
在一种已知的方式中测试设备包括一个位序列发生器204，它利用某种所谓的种子205进行初始化，然后产生伪随机位序列。依据本发明移动站包括一种功能上等同的位序列发生器206，它也利用某种种子207进行初始化。从应用于伪随机位序列发生器的一般原理得出，如果种子205和207是相同的，发生器204和206将产生准确相同的伪随机位序列。
依据本发明移动站202也包括一种比较器电路208和统计单元209，它们被适配成用以逐位地将从测试设备接收到的位序列与本地产生的位序列作比较，并编辑所检测到的差别的统计资料。另外，有一个从统计单元209返回到测试设备的上行连接，使得所得到的统计资料可被发送到测试设备。这种连接可以是在相同的数据连接中的一个上行信道，通过它下行信号被从测试设备201发送到移动站202，或者它可以是某种其他的连接，如蓝牙连接。
为了使伪随机位序列的比较有意义，位序列发生器204和206必须工作在同步方式下，也就是它们必须在相同的步距上产生相同的位。位序列产生的同步本来就知道，因为通常在扩谱技术中，特别在码分多址(CDMA)方法中，给定的有用信号与相竞争的有用信号和噪声的区分是基于在发送和接收两端使用一种相同的伪随机扩谱序列。关于本发明，使用一种已知的技术来同步位序列的产生是可能的。在图2中，用箭头210图解表示同步。
通过上行连接，发送，例如，所存储的位差错率或帧删除率值或从它们导出的值，如在一个时间段内的平均位差错率是可能的。许多应用只感兴趣是否位差错率或帧删除率在预先确定的限值以下，在这种情况下，需要向上行发送的只是是/否型的回答(小于限值/不小于限值)。因为限值通常被规定为指数的数(比如说，1.0·10-6)，一种可能性是向上行发送表示观测到的位差错率的上限值的数1.0·10-x的指数X。这样，例如，向上行发送的数据-6指明所观测到的位差错率是小于1.0·10-6。
图3示出一种本发明可被应用的移动站的方框图。所示的移动站是一个装有数字信道的移动电话，但本发明的适用性并不限于移动电话。接口301是一个天线接口，通过它下行无线电帧(在测试情况下由测试设备产生)被传送到移动站。方框302通常表示本来就知道的所有射频(RF)和中频(IF)部分，通过它们接收到的RF信号被变换成基带。包含在基带信号中的信息在解调器303中被重建，可能的密码在解密方框304中被除去。从被称为点305的这个点往后，接收到的信息的处理将有区别，取决于是信号，数字化语音还是数据。
在信令信道上的信息被引到信道解码器306，并由此到控制方框307，它是一个微处理器并控制移动电话的操作。在控制方框307中产生上行信令信道的信息，并在方框308中对信道编码。从点309往后，信道编码的上行信令信息只被作为任何其他的上行信息进行处理，也就是，它被在加密方框310中加密，通过调制方法在调制器311中迭加到基带振荡上，在表示发送(TX)分支的RF部分的普通方框312中与RF混合，然后可被通过天线接口313发送。如果藉助于适当的双工器方框(未示出)防止上行和下行信息混合，天线接口301和313可以是同一个天线接口。
下行数字化语音被从点305引导到语音信道解码器314，产生在方框315中被进一步语音解码的信号。点316和317组成数字声频接口(DAI)的部分，通过它被移动站处理的数字语音信息可在测试设备中被监测。不理会DAI，从语音解码器315到D/A变换器318有一个直接的连接，将语音信息变换成模拟格式，所以可由扬声器319重现。在上行方向中，话筒320记录语音，在A/D变换器321中被变换成数字，然后被通过DAI传到测试设备；DAI的这个部分由点322和323表示。数字语音也可被从方框321引导到语音编码器324，并由此到信道编码器325用于语音信道，进一步到点309，从此点往后，对它的处理将如以上对于上行信号信息所描述的那样继续进行。
属于数据信道的下行信息被从点305传到用于数据信道的信道解码器326。当移动电话被与外部数据终端设备一道使用时，与数据信道有关的信道解码信息被通过点327引到终端适配器328，并由此进一步到外部数据终端设备329。相应地，与数据信道有关的上行信息被通过终端适配器328和点330从数据终端设备329到用于数据信道的信道编码器331，信道对数据编码，如以上对于上行信号信息所描述的那样，数据被从点309传向天线接口313。
图3中所示的方框在实际的移动电话中并不一定是分离的，而是如，信道编码和解码方框306，308，314，325，326和331可由单一电路实现，它被编程成以各种方式运行，取决于它正在处理信号，语音还是数据。然而，作为分离的方框查看图3中所示的方框是习惯做法，因为有助于理解移动电话的操作。
依据本发明将接收到的伪随机位序列与本地产生的位序列作比较可在图3中许多点上实现，取决于待测试的操作部分。本专利申请涉及本发明的两种示范性实施方案。在第一实施方案中，比较和差错统计资料的产生在点305实现，并按照方框332在点309将统计结果引到上行传输。在第二实施方案中，特别测试数据信道的操作。比较和差错统计资料的产生在点327实现，并按照方框333在点330将统计结果引到上行传输。
图3是基于这样的假定，即在上行传输信道上发送上行信息，从而方框332和333组成下行和上行传输之间的测试环路。如果一种蓝牙连接或相应的分离的数据链路被用于发送上行信息，方框332和333必须具有一种对维持这样一条分离的传输链路的功能方框(未示出)的连接。
利用待测的移动站从测试设备接收到的某些命令激活比较和统计的产生。为了说明这些命令的背景和处理，往下将参考图4简要描述在所谈到的蜂窝无线电系统技术说明中所规定的蜂窝无线电系统协议堆的一部分。所描述的结构涉及在GSM系统中的所谓层3协议信令，如在技术说明ETS GSM04.07中所规定的那样，虽然为了图形清楚起见在图中已经做了某些不重要的简化。
在图4中的底部协议层401是一个所谓的无线电资源(RR)管理层，具有通过几个分离的逻辑信道向下的链路。这些信道是随机接入信道(RACH)，广播控制信道(BCCH)，接入许可信道/寻呼信道(AGCH+PCH)，单独专用控制信道(SDCCH)，快速关联的控制信道(FACCH)和慢速关联的控制信道(SACCH)。涉及无线电资源管理的信道被连到RR方框402，其他的信道被通过RR服务接入点(RR-SAP)连到下一个更高的协议层，这就是移动性管理(MM)层403。在该层上，涉及移动性管理的信道被连到MM方框404，其他的信道被通过他们自己的SAP引到层405涉及呼叫控制的连接被通过MMCC-SAP引到层405的呼叫控制(CC)部分，涉及辅助服务的连接被通过MMSS-SAP连到层405的辅助服务(SS)部分，和涉及短消息的连接被通过MMSMS-SAP引到层405的短消息服务(SMS)部分。层405的CC，SS和SMS部分以及层403的MM方框具有对下一个更高协议层的连接，这在图4中未示出。
当依据本发明测试移动站开始时，首先建立依据图2的装置，在其中待测的移动站被按已知方式连到测试设备和测试SIM。按照图5在移动站和测试设备之间建立一种移动端接(MT)的无线电链路。当移动站接通时，测试设备在PCH上将寻呼请求501发送到移动站，移动站利用在RACH上发送信道请求502对此作出响应。然后，测试设备发送立即分配503，可以包括用于移动站的各种指令。移动站发送一组异步平衡模式(SABM)消息504到测试设备，事实上这是一种寻呼响应并在SDCCH上发送。测试设备利用一种不计数的确认(UA)505对SABM消息确认。
图5中所示的消息的内容和句法主要规定在技术说明GSM04.08中。然而，某些消息具有为将来的扩展保留的部分，这些部分可被用于本发明的消息。特别是立即分配503包含所谓的剩余字节，其中头两位指明剩余字节的其余内容。在本专利申请的优先权日子前，剩余字节头两位值中值11和10已被保留，但值01和00未被使用。依据本发明的优选实施方案，这些值中至少一个可被保留，用以指明对立即分配503作出响应，待测试的移动站必须将自己设置为专门的测试模式。测试模式被方便地规定成这样，使得尽管在移动站和测试设备之间的RR-等级的链路已被建立，在移动站的协议堆中的RR层(图4中层401)将并不通知MM层(图4中层403)关于此链路的情况。因为MM层和较高的协议层并不知道存在无线电链路，它们将不试图断开此链路，因为一种监督机制，将例如，试图监测连接的差错状态。
所以测试模式意味着待测试的移动站被通知保持在某个传输信道上的连接。移动站被层3信令保持在测试模式。如以上所述的那样规定测试模式和在实践中实施此规定可很容易被本领域的技术人员实现，因为移动站的操作统统由它的控制方框控制(图3中的参考标识符307)。控制方框本身是一个微处理器，执行存储在对其可用的存储器媒体中的程序。当该程序被写成这样，使得对接收某个层3的命令作出响应，没有通知被发送到上面的协议层，则移动站可以按本发明所希望的方式完成功能。
当依据图5的方式建立连接时，测试设备可以发送任何命令到待测试的移动站，并不需要不知道此连接的上面的协议层参与通信。以下描述一种情况，参考图3，其中测试设备想要移动站依据点305和309之间的方框332进行比较和差错统计。为了简单起见，可将这种装置称为G环。通过举例的方法让我们专门考虑一种情况，其中被测试的传输信道是HSCSD型的数据信道，或者属于它的数据可被放在一个无线帧中一个以上的时隙中。这样一种信道也可被称为多时隙信道。
首先，测试设备发送与该数据信道有关的比较和统计操作开始命令，该命令可被称为CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD。关闭命令可以包括一个标识符，移动站可根据此标识符识别G环。另一种方案是，可以说明如果CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD不包括一个标识符，是指G环闭合。为了测试设备能够检验由它发送的信息已被接收到，随着发送启动一个定时器是有利的，在这种情况下移动站必须在定时器到期以前发送确认。移动站利用可被称为CLOSE_Multi_Slot_Loop_ACK的确认消息确认该消息。移动站在发送确认后某个时间内闭合，也就是，激活，测试环路。与以前规定的功能的兼容性可对该时间周期要求某个值。在GSM中，一个有利的值是所谓的报告周期，或者SACCH上的块长度，对应于104无线电帧的长度。另外，如果测试环路已闭合或依据图5的方式有效的无线电链路尚未建立，规定移动站将不响应CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD消息是有利的。
一旦G环已被激活，测试设备可开始发送测试数据，也就是被装填到下行帧中的伪随机位序列周期。在一种替代的实施方案中，在下行帧中的信息位也可以包括非随机位组合，这将特别用于接收差错的检查。自然，被测试的移动站必须知道使用这样的位组合，就象以上所描述的知道使用伪随机位序列那样。从功能上讲，数据的发送和接收是在被称为层1的物理协议层上实现的。所以，原理上测试并不需要包含移动站上任何一个较高的协议层。然而，层1并不允许用于任何涉及控制移动站操作的命令，这样一些命令的接收和解释需要在层3上进行。可是，依据本发明的优选实施方案，没有通知被发送到上面的协议等级，虽然正常的操作需要有关现用的通信链路的信息发送到所有的协议等级，直到应用等级，通过链路所发送的数据与该等级的操作有关。自然，本发明并不排斥本发明的另一种实施方案遵循有关协议等级的正常步骤。
当G环有效时，移动站将接收到的位序列部分与本地产生部分作比较，并测量，例如，位差错率或帧删除率和按所希望的方式编辑测量结果的统计资料。因为接收到的信号是在信道解码前G环中进行查看，在移动站本地产生的位序列也必须被信道编码以便使比较有意义。完全的统计资料或表示接收差错状况的信息要素通常被向上行发送到测试设备。
该测试设备接收由移动站发送的上行帧并对它们解调和解密，使得在接收到的帧中的统计结果可被测试设备处理。下行帧发送到移动站的信号电平可被改变，所以由它测试到的位差错率(BER)表示移动站的接收机灵敏度，特别是在低信号电平时。要求移动站某个最低限度的灵敏度对于类型鉴定试验是典型的，这意味着在给定的信号电平上位差错率必须不超过预先确定的限值。
测试结束时，测试设备可以通过发送一个可被称为OPEN_MUlti_Slot_CMD的专门的命令通知移动站释放测试环路。如果已经规定移动站一次只有一个现用的测试环路，该命令不需要识别哪个特定的测试环路被指定。移动站打开测试环路并利用可被称为OPEN_Multi_Slot_Loop_ACK的确认消息确认该消息。随着释放测试环路，移动站从测试模式返回到正常操作模式。
往下让我们考虑一种情况，其中参考图3，测试设备想要移动站依据点327和330之间的方框333进行比较和差错统计。为了简单起见，这种测试环路可被称为H环。让我们考虑一个HSCSD型的数据信道要被测试。测试设备发送OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD，现在它方便地包括一个标识符，移动站根据此标识符识别H环。如果可能有几个不同的数据信道，所涉及的数据信道也必须被识别。测试设备随同发送消息也方便地启动一个定时器，在这种情况下移动站在定时器到期以前必须发送确认。移动站利用OPEN_Multi_Slot_Loop_ACK确认该消息，从而测试设备停止所述的定时器。移动站在它发送确认以后的某段时间内激活测试环路。这个时间周期最好与上述的G环的情况中相同。
依据H环的操作与依据G环的不同在于因为信道解码是在数据向上行回送以前被实现的，移动站也可查看是否接收到的数据帧有差错，这是通过包括在数据帧中的检验和揭示出来的。所以，除了或替代正常的差错检测和统计方法外，也可利用第二方法。而且，现在在移动站本地发生的位序列不需要被信道编码。
在GSM中，移动站根据窃取标志的值随同解码检测该帧包含与FACCH信道有关的数据也是可能的。本发明并不限制处理在测试状态中的这些帧。一种有利的解决方案是既让上行又让下行FACCH正常地工作在测试状态中，规定对于接收属于下行FACCH的帧无测试响应。同样的情况适用于SACCH信道。象以上所描述的打开G环的相同方法实施H环的打开。
以下的一般规则最好应用到以上描述过的所有测试环-一个OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息应该打开所用现用的测试环路，-一个OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息应该领先于对一种新多时隙信道时隙配置的分配，以便打开现有的测试环路，-测试设备的责任是保证正确的信道配置用于测试，-终止已建立的数据链路应该按与OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息相同的方式打开测试环路，-改变发送功率，一次新的信道分配或一次转交应该不影响测试环路，-测试设备应该确信新的信道分配，转交或重新配置将不包括影响测试环路的时隙配置，-一旦测试环路被闭合，新的CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD消息将使以前的无效(多个CLOSE_Multi_Slot_Loop_CMD消息并不迭加)，-如果数据链路被终止，因而测试环路被打开，就不需要发送分离的OPEN_Multi_Slot_Loop_CMD消息。
-数据信道测试环路只影响所涉及的数据信道，不影响，例如，FACCH或SACCH信道的操作，和-数据信道测试环路并不影响与它们无关的可能的其他同时的测试环路。
除了以上所描述的测试外，本发明一般可应用在蜂窝无线电系统的移动站或终端处于正常使用，也就是随着它的用户在蜂窝无线电系统的区域内移动时。然后在大部分时间内处于所谓的空闲模式，在此时它从基站接收某个下行消息并在必要时向上行发送位置更新消息。蜂窝无线电系统始终知道至少具有所谓的位置区域(LA)准确度的每个空闲的移动站的位置。利用当前的方法，甚至以一个小区的精度确定移动站的位置是可能的，为将来的蜂窝无线电系统提议的定位方法使移动站在一个小区内甚至可被定位到某个点或区域。
依据本发明的一种实施方案在正常操作期间可在基站和移动站之间建立测试环路，其中基站和移动站首先商定使用某种(最好是伪随机的)位序列。图6中，这个步骤用方框601表示。该序列也可以是系统中为测试目的保留的一种标准序列。在这种情况下不需要分开商定序列，而是基站在某个测试信道上发送测试序列，移动站在步骤601中按已知方式取得与它同步。在成功的同步以后，在步骤602中移动站开始接收由基站发送的测试信号，也就是包括测试序列部分的帧。在步骤603中移动站将接收到的信号与相应的本地产生的信号作比较，并按与以上关于测试装置本身所描述的相同方式存储统计信息。在某个时间间隔内，移动站依据步骤604发送从所存储的统计数据抽出的资料到基站，并依据步骤605进一步将它发送到蜂窝无线电系统中的质量控制站。
为了防止以上所描述的测试占据数量不合理的无线电资源和大大地增加移动站的功率消耗，可以规定，基站将测试序列的部分包含在某些消息中，并将始终由移动站在空闲模式期间接收。同样可以规定，移动站将统计数据作为消息的部分向上行发送。这些消息是移动站无论如何，例如，为了更新它们的位置要发送的。
蜂窝无线电网的质量控制站可以收集由移动站发送的统计数据并由基站从蜂窝无线电网的不同部分接收到。因为统计数据表示在下行数据通信中的差错，并至少与某个位置区域有关，在将来的蜂窝无线电系统中甚至与小区内的位置有关，质量控制站可在过程中组成一种非常精确的和连续更新的图形，指明蜂窝无线电系统的各部分中下行数据通信的无差错程度，可以按这样一种方式利用这种信息，在下行数据通信看来包括比通常的要多的差错的区域中，基站的发送功率被增加或者建立新的基站。也可以按这样一种方式使用依据本发明的方法，每次在一个基站的区域中进行测试，以便查看，例如，基站的操作条件或在一个基站小区中无线电信号的强度。在那种情况下，系统并不一定需要一种集中的质量控制站，通过将基站设置成测试模式，甚至可以在一个基站上开始测试。
只通过举例的方法给出了与特定的系统或硬件有关的本专利申请中的名称和技术说明，并不影响本发明对所有移动通信系统的适用性，在这些系统中移动站可以在数据，通信业务和控制信道上操作。对本发明也可用许多方式进行修改而不偏离所附权利要求所规定的本发明的范围。例如，在本发明的一种修改中，激活测试环路，将移动站设置到测试模式以及打开测试环路，将移动站返回到正常模式可通过一种不是经由测试设备发送命令的方式实现。甚至可以想象，通过将移动站中的开关或连接器设置成所希望的位置，用人工方式激活这些功能。然而，从测试的平稳性和自动化的前景考虑，通过由测试设备设置命令来实现这些功能可能是有利的。
权利要求
1.一种用于测试移动站中下行数据通信功能的方法，该移动站被装备为用于接收(301，302，303，304，326)下行方向中的信号和发送(331，319，311，312，313)上行方向中的信号，其特征在于该方法包括以下步骤-接收(301，302，602)下行方向中的测试信号，-比较(208，603)该接收到的测试信号与该测试信号的已知形式，-产生和暂时存储(209)在比较步骤期间在该接收到的测试信号中被检出的差错信息，和-在上行方向中发送(312，313，604)表示所存储的差错信息的信号。
2.依据权利要求1的方法，其特征在于它包括在移动站产生(206，207)伪随机位序列的步骤，以便产生该测试信号的已知形式。
3.依据权利要求1的方法，其特征在于产生和暂时存储(209)关于在比较步骤期间接收到的测试信号中检测出的差错信息的步骤包括产生和暂时存储关于接收到的信号的所检出的位差错率信息的步骤，和在上行方向中发送(312，313，604)表示该存储的关于差错信息的信号的步骤包括，在上行方向中发送表示所检出的位差错率的信号的步骤。
4.依据权利要求1的方法，其特征在于产生和暂时存储(209)关于在比较步骤期间在接收到的测试信号中检测出的差错的信息的步骤包括产生和暂时存储关于接收到的信号的帧删除率信息的步骤，和在上行方向中发送(312，313，604)表示所存储的关于差错信息的信号的步骤包括在上行方向中发送表示所检出的帧删除率信号的步骤。
5.一种依据权利要求1的方法，其特征在于它包括以下步骤-在下行方向中接收某个第一协议等级的命令，-对接收到的命令作出响应，将移动站设置为测试模式，其中没有关于已建立双向通信链路的通知被发送到高于所述的第一协议等级的协议等级。
6.依据权利要求5的方法，其特征在于所述的第一协议等级是层3 RR等级。
7.依据权利要求1的方法，其特征在于被装备为用于将下行信号变换(302)成基带和对被变换成基带的信号进行解调(303)，解密(304)和信道解码(326)的移动站中，将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式比较的步骤在解调(303)和解密(304)以后但在信道解码(326)以前实行(332)。
8.依据权利要求1的方法，其特征在于被装备为用于将下行信号变换(302)或基带和对被变换成基带的信号进行解调(303)，解密(304)和信道解码(326)的移动站中，将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式比较的步骤在解调(303)，解密(304)和信道解码(326)以后实行(333)。
9.一种用于测试蜂窝无线电系统中下行数据通信功能的方法，其特征在于它包括以下步骤-将测试信号从基站发送到(602)至少一个移动站，-在移动站接收由基站发送的测试信号，-将在移动站接收到的测试信号与该测试信号的已知形式作比较(603)，-在移动站上产生和暂时存储关于在比较步骤期间在接收到的测试信号中被检测到的差错信息，-将表示该所存储的差错信息的信息从移动站发送(604)到基站，-在基站上接收由移动站发送的信息，和-将由基站接收到的信息存储(605)在蜂窝无线电系统中。
10.依据权利要求9的方法，其特征在于它包括以下步骤-将测试信号从大量的基站发送到大量的移动站，-在大量的基站上接收由大量的移动站发送的信息，-在蜂窝无线电系统的控制站上存储由基站接收到的信息，和-在控制站上产生表示在蜂窝无线电系统中下行数据通信质量的信息。
11.一种蜂窝无线电系统的移动站，包括-用于接收在下行方向中信号的接收装置(301，302，303，304，326)和-用于在上行方向发送信号的发送装置(331，310，311，312，313)；其特征在于它包括-用于将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式作比较的比较装置(332，333)，-用于产生和暂时存储关于由所述的比较装置在接收到的测试信号中检测到的差错信息的装置(332，333)和-用于在上行方向中发送表示所存储的差错信息的信号的上行发送装置(332，333)。
12.依据权利要求11的移动站，其特征在于它包括-用于将接收到的下行数据变换到基带的下变换装置(302)，-用于将被变换到基带的数据解调的解调器(303)，-用于将被解调的数据解密的解密装置(304)，-用于对被解调和解密的数据进行信道解码的信道解码器(326)，-用于对上述数据进行信道编码的信道编码器(331)，-用于对该信道编码的上行数据进行加密的加密装置(310)，-用于将加密的信道编码的上行数据调制到基带振荡上的调制器(311)，和-用于将被调制的基带振荡变换到用于发送的发送频率上的上变换装置(312)，其中安排所述的比较装置，所述的用于产生和暂时存储有关差错的信息的装置和所述的上行发送装置，建立从解密装置(304)的输出(305)到加密装置(310)的输入(309)的连接(332)。
13.依据权利要求11的移动站，其特征在于它包括-用于将接收到的下行数据变换到基带的下变换装置(302)，-用于将被变换到基带的数据进行解调的解调器(303)，-用于对被解调的数据进行解密的解密装置(304)，-用于对该被解调和解密的数据进行信道解码的信道解码器(326)，-用于对上行数据进行信道编码的信道编码器(331)，-用于对该信道编码的上行数据进行加密的加密装置(310)，-用于将该加密的信道编码的上行数据调制到基带振荡上的调制器(311)，和-用于将该被调制的基带振荡变换到用于发送的发送频率上的上变换装置(312)，其中安排所述的比较装置，所述的用于产生和暂时存储差错信息的装置和所述的上行发送装置，建立从信道解码器(326)的输出(327)到信道编码器(326)的输入(330)的连接(333)。
全文摘要
为了测试下行数据通信功能,移动站包括用于接收下行方向中信号的装置(301,302,303,304,326)和用于向上行发送信号的装置(331,310,311,312,313)。移动站接收下行方向(310,302,602)中的测试信号并将接收到的测试信号与该测试信号的已知形式(208,603)作比较。另外,移动站存储通过比较产生的接收到的测试信号(209)中被检测到的差错信息并将表示所存储的信息(312,313,604)的信号向上行发送。
文档编号H04B7/26GK1345520SQ00805642
公开日2002年4月17日 申请日期2000年3月28日 优先权日1999年3月29日
发明者J·努米宁, M·林蒂宁, J·金努宁, J·萨沃莱宁, P·约基塔洛, E·诺科宁 申请人:诺基亚移动电话有限公司
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