【導(dǎo)讀】隨著全球蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商逐步采用LTE，滿足所有LTE要求的需求也在增長(zhǎng)，其中包括衰落特性。本文將介紹一種創(chuàng)新的全數(shù)字衰落模擬方法，這種方法可極大減少增加貴重設(shè)備所產(chǎn)生的成本，同時(shí)提高測(cè)量精度并縮短測(cè)試時(shí)間。
在任何實(shí)際移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，基站與手機(jī)或其他用戶設(shè)備(UE)之間傳輸?shù)男盘?hào)，都會(huì)存在嚴(yán)重的信號(hào)質(zhì)量下降問題。這是因?yàn)椋盘?hào)傳輸有無數(shù)條路徑，每條路徑有不同的衰減值和相位差，接收的信號(hào)是這些多徑信號(hào)的總和。這些多徑信號(hào)積極的和破壞性的不同組合會(huì)產(chǎn)生衰落(fading)，信號(hào)路徑質(zhì)量下降可用 Rayleigh 系數(shù)表示。
第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP) 在其TS 36.521-1標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了衰落的技術(shù)規(guī)格，用以測(cè)量LTE手機(jī)的衰落特性。
傳統(tǒng)衰落特性測(cè)試方法采用外部衰落模擬器和噪聲源，通過常規(guī)射頻測(cè)試設(shè)備修改信號(hào)。這種設(shè)備顯著增加了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的成本，并且需要額外的軟件控制并協(xié)調(diào)各個(gè)儀器。本文將介紹一種創(chuàng)新的全數(shù)字衰落模擬方法，這種方法可極大減少增加貴重設(shè)備所產(chǎn)生的成本，同時(shí)提高測(cè)量精度并縮短測(cè)試時(shí)間。
模擬信號(hào)衰落
如圖1所示，實(shí)際系統(tǒng)環(huán)境下，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間存在無數(shù)條路徑。顯然，不可能模擬所有路徑，但為了滿足測(cè)試目的，那些損耗明顯大于“最佳”路徑且對(duì)接收信號(hào)質(zhì)量造成負(fù)面影響的路徑將，我們將其忽略。同樣，延遲較長(zhǎng)的路徑，也會(huì)產(chǎn)生很高損耗，不需要進(jìn)行模擬。根據(jù)具有相似延遲的一組路徑，以及多普勒頻移效果的統(tǒng)計(jì)可進(jìn)一步簡(jiǎn)化模擬。而 Aeroflex 等效于基帶信號(hào)的射頻(RF)轉(zhuǎn)換，也許是最簡(jiǎn)單的一種方法。
如圖2(a)所示，射頻信道仿真一般采用兩種儀器進(jìn)行測(cè)試，即衰落模擬器和加性高斯白噪聲(AWGN)源。衰落模擬器模仿基站與用戶設(shè)備之間隨時(shí)間變化的射頻路徑，AWGN信號(hào)源模仿其他小區(qū)或用戶產(chǎn)生干擾。
圖1：信號(hào)傳輸途徑
除附加設(shè)備產(chǎn)生的成本外，這種傳統(tǒng)方法還存在以下局限：
• 信號(hào)電平不穩(wěn)，需要非常仔細(xì)的校準(zhǔn)。
• 外部組件產(chǎn)生介入損耗和延遲。
• 不同測(cè)試需要手動(dòng)改變連接。
• 獨(dú)立的衰落RF信道數(shù)量有限—— 難以滿足軟切換(UMTS)、天線分集和MIMO(多路輸入/多路輸出)環(huán)境的測(cè)試要求。
• 模擬組件降低信號(hào)質(zhì)量。
• 難以或不可能進(jìn)行精確的重復(fù)測(cè)試。
圖2：與傳統(tǒng)方法的比較
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基帶衰落模擬
相比之下，內(nèi)置衰落模擬器選件的Aeroflex 7100射頻測(cè)試儀采用的測(cè)試方法如圖2(b)所示。7100 測(cè)試平臺(tái)(如圖3所示)衰落模擬功能滿足或優(yōu)于所有3GPP要求，并且可以根據(jù)LTE用戶設(shè)備空前靈活地分配小區(qū)和衰落路徑，不需要手動(dòng)重新配置。內(nèi)置衰落模擬器的7100測(cè)試儀可以進(jìn)行完整的重復(fù)測(cè)試，包括模擬動(dòng)態(tài)環(huán)境，可靠精確地測(cè)試MIMO系統(tǒng)。
圖3：射頻測(cè)試儀
7100平臺(tái)中的每個(gè)基帶模塊是一種Micro-TCA卡，含有多種通用處理器(GPP)、DSP、FPGA和雙向高速數(shù)字鏈路。
基帶模塊生成一個(gè)或大量小區(qū)輸出的基帶樣本，可以是SISO(單路輸入，單路輸出)，也可以是MIMO。AWGN在信號(hào)到達(dá)RF模塊之前加入信號(hào)中，模擬其他干擾小區(qū)。這是一種全數(shù)字解決方案：增加衰落和噪聲不必采用任何 新的模擬器件。這樣可以消除校準(zhǔn)問題，傳輸?shù)侥M器件的信號(hào)可以完全重用。
每個(gè)基帶模塊中的多徑模擬器支持多達(dá)9個(gè)衰落路徑，每個(gè)路徑可在傳輸?shù)男盘?hào)中加入隨時(shí)間變化的獨(dú)立增益和延遲。
Aeroflex 7100 射頻測(cè)試平臺(tái)提供可擴(kuò)展的基帶和射頻源。由于加入基帶模塊，而不是射頻通道，衰落也是一種可擴(kuò)展的信號(hào)源。通過添加7100單元，只需對(duì)物理連接稍做調(diào)整，即可增加小區(qū)、天線或衰落路徑。
射頻工程師、系統(tǒng)集成人員和回歸測(cè)試工程師，需要隨時(shí)做好測(cè)試LTE新功能的準(zhǔn)備。為滿足LTE未來需求，Aeroflex 7100衰落模擬器支持20 MHz 以下所有LTE帶寬，頻率范圍達(dá)6GHz。衰落模擬器支持所有3GPP衰落規(guī)格，便于用戶確定自己的設(shè)備是否符合3GPP測(cè)試技術(shù)要求。
Aeroflex 7100測(cè)試平臺(tái)的衰落模擬器和AWGN選件，專門用來克服傳統(tǒng)用戶設(shè)備測(cè)試方法在射頻通道中采用外部組件的局限性。此外，7100 測(cè)試儀還為滿足3GPP LTE的各種要求提供完整的測(cè)試解決方案，包括MIMO、天線分集和軟切換，相對(duì)于采購(gòu)?fù)獠拷M件，可以極低的成本提供精確的、可重復(fù)的測(cè)試結(jié)果。
7100數(shù)字射頻測(cè)試儀采用 Aeroflex 經(jīng)過驗(yàn)證的 RF 和基帶技術(shù)，具有支持LTE 終端設(shè)備RF參數(shù)和協(xié)議測(cè)試的獨(dú)特功能。7100測(cè)試儀可從物理層到核心網(wǎng)絡(luò)IP基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全面網(wǎng)絡(luò)模擬，以小型臺(tái)面測(cè)試儀為L(zhǎng)TE移動(dòng)設(shè)備提供完整的測(cè)試系統(tǒng)。
