用于创建并且测试具有内设的 自测试的信道译码器的方法和设备 【发明领域】
本发明总体涉及信道译码器。更加特别地是，本发明涉及信道译码器的模拟和数字部分的测试，而且还特别涉及创建测试使用的仿真信号。
【发明背景】
信道译码器是用于从信道中接收信号，并且提取该信号内嵌入信息的电子系统。信道可以是如下各种传播媒介，例如导线、同轴电缆、光纤电缆，或者在射频(RF)链接情况下，可以是波导、空气或自由空间。信道也可以是存储媒介，例如磁带或光盘。信道译码器由模拟和数字部分构成。这两个部分可以典型地被安置在两个单独的集成电路(IC)中。模拟IC把RF(射频)信号转换为IF(中频)或基带信号，而且数字IC对这一信号进行解调。模拟-数字转换器是信号译码器中的必需部分，它可以位于模拟IC或者数字IC当中。由于半导体加工处理的允许误差和缺陷，因此在制造完成之后，一般需要对IC进行质量和精度的测试。
本领域内公知的典型测试过程就是针对其各种功能规范对模拟IC进行测试。模拟IC规范来自通信译码系统规范，但是所得到的规范只是真正模拟IC性能的近似说明。典型的数字IC测试忽略IC的功能，而是借助于可扫描触发器电路来对其结构进行校验。典型地数字测试假设某类特定的电路故障，但这并不能准确地模仿所有的物理缺陷。
当前测试方案的主要局限性在于不能确保系统的功能。这些测试可能会导致测试效果的不足，其中某些有缺陷的部件不能被识别出来，或者过测试，其特点就是拒绝了某些有效的部件。如果针对实际状况而言，测试信号与测试判据之间的相关性较差，则也可能会同时出现上述两种效应。在组成系统的两个部件被组装之后，只有在电路板级别上施加真正来自信道的信号，才能发现所有的缺陷。然而，信号发生器、其接口以及处理器都会使得这种测试非常昂贵。
此外，由于被测试设备的频率和管脚数量一直在增加，因此用于IC测试的自动测试设备(ATE)的成本也在快速增加。结果是，尽管由于处理技术的改进，导致IC的生产成本不断下降，但是其测试成本却一直在增加。
本领域内公认已知的内设的自测试方案(BIST)可以降低数字IC的测试成本。通过排除使用高端测试设备的需要，可以降低测试成本，或者至少减小高端设备的利用。可以有效地利用地成本测试平台。由于BIST利用常规操作频率(快速地)进行测试，因此可以改善测试的性能。此外，由于可以在现场把系统部署完毕之后，再进行BIST测试，因此可以提供改进的故障诊断方法以及维修能力。然而，本领域公知的数字BIST方法使用的信号是伪随机信号，它与常规操作中所遇到的信号截然不同。而且，每次利用一个伪随机信号。由于本领域公知的扫描电路需要首先加载每个向量，并且随后卸载，因此这会放慢测试的速度。
用于模拟电路的BIST方法也是本领域内公知的。然而其准确性通常会受到对处理变化的敏感性的影响。而且这些方法中也会具有很繁重的附加开销，而且这些方法典型地只注重部件，而不注重系统。
因此，需要有如下方法和设备，其中应用BIST测试方法，采用便宜的测试设备，在IC中引入真实的调制信号。理想情况是，测试者只要向测试设备提供电源和低频控制信号，并且收集测试结果。
发明概述
本发明提供用于创建和测试一种具有内设的自测试的信道译码器的方法和设备。该方法和设备仿真指定的信号译码器结构和操作。然后为内设的自测试(BIST)修改仿真的信道译码器。创建产品测试信号，以作为修改的信道译码器仿真的产物。制造一个模仿所述修改的信道译码器仿真的信道译码器。然后利用产品测试信号和BIST对所制造的信道译码器进行测试。
本发明的一个实施例中提供一种用于为内设的自测试修改信道译码器的方法和设备。该方法和设备包括识别信道译码器的存储器资源。此外，从所提供的测试消息中创建数字测试信号。根据存储器资源以及数字测试信号，对信道译码器进行修改。
另外一个实施例中提供一种用于为内设的自测试信道译码器生成产品测试信号的方法和设备。从所提供的测试消息中创建数字测试信号。数字测试信号被调制，并且选择调制数字测试信号的一个子集，以用于生成周期性的数字测试信号。基于所选择的顺序来创建产品测试信号，并且在存储设备中对其进行编码。
此外，实施例中提供一种用于测试内设的自测试信道译码器的方法和设备。在该实施例中，信道译码器的内部存储器被进行初始化。产品测试信号被下载到内部存储器中，并且以产品测试信号的时间协调的副本的形式来生成周期性的测试信号。然后，可以把周期测试信号提供给被测试电路。
另一实施例中提供为BIST而修改的信道译码器，其中包括射频电路、中频电路、模拟-数字转换器以及数字解调器。数字解调器允许对信道译码器通信标准的修改。还给出一个用于连接数字解调器和模拟到数字转换器的开关，以及一个用于连接数字解调器和中频电路的开关。信道译码器还使用一个用于与数字解调器通信的信号生成电路。
从随后所给出的结合附图的优选实施例的详细描述中可以更加明显地看到本发明的上述以及其它特征和好处。详细描述和附图只用于说明，而不是限制本发明，本发明的范围由随后的权利要求来定义。
附图简述
图1是根据本发明为内设的自测试(BIST)而修改的信道译码器的一个实施例的框图；
图2是根据本发明的信号生成电路的一实施例的框图；
图3是用于修改信道译码器并且创建一个周期性的测试信号的离线BIST实施步骤的流程图；以及
图4是用于测试的BIST应用步骤的流程图。
优选实施例的详细描述
参考图1，其中在总体上以信道译码器100的形式给出为功能性的内设的自测试(BIST)而修改的电路的实施例。射频(RF)电路110能够把包含数字数据的RF信号转换为中频(IF)信号。RF电路中可以包括带通滤波器120以及混频器130。IF电路115利用带通滤波器140和混频器150把IF信号转换为基带信号。基带信号可以由模拟-数字转换器(ADC)160进行数字化。在一实施例中，IF功能可以被实施于一个单一集成电路(IC)中(但是带通滤波器140除外，它典型地可以以声表面波(SAW)分立滤波器来实现)。数字解调器170对基带信号进行解调，以恢复原始数字数据。在一实施例中，ADC160可以被安置于IF电路115中，但是ADC 160也可以被安置于数字解调器170中。可以通过如下方式来为BIST而修改图1的信道译码器，即通过添加两个开关135、165之一，从而允许在IF电路115的输入端、或者ADC 160的输出端165、或者这两者之中注入由数字解调器170所生成的测试信号。
用于BIST方案的一实施例的信号生成要求提供对一个或多个比特进行编码的模拟(浮点)通信信号的周期性反馈。为了实现这一点，首先离线生成一个周期性的测试信号，它包括其中嵌入了一段测试消息的长有限长度的样值序列。在数字解调器170能够支持这种类型的信号生成之前，数字解调器170电路需要做出某些修改。图2中说明了在数字解调器中添加信号生成电路200的一实施例。在数字解调器170内能够生成周期性的测试信号250。
在测试时刻，由上述过程创建的周期性的测试信号以及嵌入的测试消息，以低速度被下载到数字解调器170中的存储器组220内。在一个实施例中，已经存在于数字解调器170中的RAM存储器模块被重新用作为存储器220，这导致包括存储器在内的模块的原有功能在测试期间被禁止。或者，如果没有任何空闲的存储器可以被用于测试，则可以在信道译码器内添加一组RAM。在另一实施例中，如果测试的数量较小，则可以在集成芯片中设置ROM。
地址生成器210选择从存储器220中读取的、包含被下载的周期性的测试信号在内的部分存储内容或“字”。通常，当存储器字的大小不同于信号精度时，而且对于存储器而言的采样频率过高时，则要求使用串行化装置(Serializer)230。对于只测试信道译码器的数字部分来说，串行化装置230的输出被当作周期性的测试信号250。对于组合的模拟和数字部分的测试来说，一个1比特DAC 240被用于生成周期性的测试信号的模拟版本。1比特DAC评估与多比特DAC相关的恶化的线性性能，并且降低电路设计的总体成本。
信号生成电路200重复周期性的测试信号，从而创建产品测试信号。可能的话，除了存储器模块220之外，信号生成电路200几乎不再要求附加硬件资源。在周期测试信号250的离线创建300中需要大部分的计算功率消耗。
图3中涉及在把BIST测试应用于信道译码器电路100之前所需要执行的操作。在利用本领域公知的计算机软件来制造芯片之前，需要执行如下过程300以便仿真所要求的信道译码器操作。首先310识别数字解调器170内可用的存储器资源。理想地，在实施例中被表示为220的存储器应该来自解调过程中空闲的一个模块。如果没有可用的存储器，则可以选择解调电路中的具备简单功能的包含RAM的模块。在另一实施例中，为了说明测试的目的，可以添加一个RAM模块。此外，如果测试信号的数量或规模较小，则可以在IC中安置ROM模块。无论哪一种存储器模块被使用，它都需要在电路的其余部分执行BIST之前被单独测试。
在识别存储器资源之后，创建320一个具备内嵌测试消息的测试信号。在一实施例中，提供内嵌测试消息，以作为外部计算机创建的随机符号。通过利用本领域公知算法的仿真软件对测试消息进行调制，产生出可以被采样的连续时间信号。信号样值构成可以容易地存储于存储器内的周期性的测试信号。在如下公式中，以符号表达的测试消息的大小(以s来标识)应该足够短，使得样值的数量(以b来标识)小于可用的存储器容量。两个数值之间的联系可以由b＝s×fc/fs来定义，其中fc是采样(时钟)频率，而且fs是符号频率。而且，由于测试信号要被重复，因此内嵌的测试消息也是周期性的，这一点非常重要。测试消息的内嵌由提供给指定要被测试的信道译码器的预定义通信标准来管理。
在一个标准中，帧是最小的周期性的消息结构。在这种情况中，测试消息至少必需与帧一样长。如果通信标准是很完备的，则为了减小测试信号的大小，需要在BIST操作期间改变通信标准中的某些参数。在另一实施例中，帧内的片段数量从133减小到3，把测试消息的大小压缩了100倍，而且也压缩了测试信号。由于采样频率一般都是由系统固定的，而且测试消息的大小以及样值的数量都是整数，因此采样频率会在标准值附近轻微波动。然而，由于解调器被设计成可以解决这种有害影响，因此这并不是一个问题。
然后，可以根据优选通信标准对测试消息进行调制，第一步骤要去创建周期测试信号。典型地，调制是在基带内实施的，因此调制之后，需要把已调制的测试消息从基带升频转换到IF频率，以便允许进行模拟测试。在此情况下，可能在升频转换的调制测试消息内添加额外的信道的有害影响。载波频率偏差、采样频率漂移、加性噪声、共道或邻道干扰、脉冲噪声和静态多径衰落都是可以模仿的信道影响的实例。这些影响便于对各种信号状况进行测试。随后在步骤350中，应用所得到的周期测试信号。
如上所述，信道译码器可能需要轻微改动，以便支持BIST 330。在一实施例中，首先通过添加信号生成电路200来实施这种修改。添加信号生成电路200一种可能的方式就是：修改一个现有模块，使其具备双重功能，然而也可以使用其它的方法。还需要在必需注入信号的地方添加开关。在一个实施例中，开关可以位于IF电路135的输入端和ADC 165的输出端。最终，数字解调器170必须能够便于当消息被创建320时所定义的修正通信标准的改动的参数。标准的修改要求满足可用的存储器220内的、嵌入在测试消息中的周期性的测试信号。在一实施例中，为了处理周期性的测试信号，信道译码器必须处理只有三个分段的帧以及具备313个分段的常规帧。
随后的步骤340是设计delta-sigma(Δ∑)调制器。Δ∑调制器的信号传递函数应该在信号带宽内具有单位增益。噪声传递函数应该能够使得信道中的量化噪声最小化。对本领域的技术人员来说，Δ∑调制器的设计是公知的技术。通过外部计算机程序所执行的Δ∑调制器的仿真，经过升频转换的调制测试消息(周期性的测试信号)在几个比特或者单个比特上进行编码。由于Δ∑调制的性质，其输出不会是周期性的。截取编码的周期性的测试信号的一个子集并且将其周期化，将会引入畸变，并且增加带内噪声。需要使用本领域内公知的搜索处理来从编码的周期性的测试信号中选择能尽量减小这些效应350的序列。搜索结果将会创建产品测试信号，该信号然后被放置360于存储设备中，以供测试过程400使用。存储设备可以是本领域内任何已知的类型。在330中描述步骤的仿真期间对信道译码器所执行的任何修改都必须被集成在实际的芯片设计中，以便利用这种BIST过程。根据330中的任意修改，信道译码器100是准备好可供测试的产品。
图4中总结了在测试期间BIST电路的优选实施例所执行的操作。首先，对先前被标注用于信号生成310的存储器资源220进行初始化(410)。在测试期间，必须要绕过为任何作为存储器220的模块。此外，根据测试选择420，来设置位于IF级135的输入端和数字解调器165的输入端的激励注入开关。
然后，把产品测试信号从存储设备360慢速下载430到存储器220中。为了创建周期测试信号，利用图1的电路，以高速度周期性地复制存储器220中的内容，为此，不同的实施例可以使用不同的电路。如果选择IF电路115的输入端来用于测试注入440，则周期性的测试信号被传递450给单比特数字-模拟转换器240，以便创建模拟的周期性的测试信号。在一实施例中，本领域内的公知的简单一阶RC低通滤波器可以被用于去减少模拟的周期性的测试信号中的高频成分，从而便于IF滤波器的处理。
然后，数字周期性的测试信号或模拟的周期性的测试信号可以施加给要进行测试的信道译码器460。在BIST操作期间，对于解调器170来说，为了减少频率和定时错误以及纠正信道的缺陷470，必需要有一个不收集错误的暂态时间段。然后，可以获得测试结果。在一个信道译码器的实施例中，信号处理电路中的最后一个模块就是纠错单元。如果存在这种单元并且具备用于错误计数的装置，则它可以被用于获得测试结果480。对于测试信道译码器单独的数字部分、以及测试模拟部分和数字部分的组合来说，这一方法都是有效的。在另一实施例中，数字部分的测试结果可以由多输入移位寄存器(MISR)来收集。MISR可以创建测试签名480，这是本领域的公知的。在测试周期的最后，这一签名与从已知的良好电路中获得的签名进行比较485。所得到的错误或签名差异的数量用于与门限值比较，以便去检查被测试的信道译码器是否能够满足质量要求485。然后针对包括例如载波频率偏移、降低的信号噪声比、共道干扰或衰落等有害影响在内的信号490的测试过程可以被重复487。最终做出一个及格/不及格的判决495。在一个实施例中，这种判决受到如下因素的控制，这些因素是产品成本、所要求质量级别以及及格或不及格的特定测试，然而其它的实施例中可以包含不同的及格/不及格准则。
尽管给出并且描述了本发明的特定实施例，但是很明显，对于本领域的计数人员来说，可以按多种方式来修改所阐述的本发明，并且除了上述特定提出的实施例，还可以假设多种实施例。相应地，本发明的范围在随后的权利要求中给出，并且在此意味着包含处于等效条款的意义和范围之内的所有变化。