如何快速準確的仿真多天線(xiàn)環(huán)境

本文在介紹CATR聯(lián)合CMCC進(jìn)行的TD-LTE實(shí)驗室測試的基礎上，著(zhù)重介紹復雜信道模型的模擬。思博倫新一代信道模擬器VR5-HD充分考慮了目前和未來(lái)的需求，支持所有TD-LTE，及LTE-A的測試，真實(shí)的模擬無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境，使用方便，連接簡(jiǎn)單，重點(diǎn)介紹其對本次測試的支持情況。

　　TD-LTE多天線(xiàn)測試

　　1.1 MIMO and beamforming

　　MIMO，即多輸入多輸出，因為可以成倍的提高系統容量，成為L(cháng)TE的指定技術(shù)之一。另一方面，TD-LTE具有天然的上下行信道對稱(chēng)性，可以利用多天線(xiàn)來(lái)實(shí)現beamforming，從而提高增益，降低干擾。事實(shí)上，在TDD的3G階段，TD-SCDMA即充分利用上下行信道的對稱(chēng)性實(shí)現beamforming。TD-LTE創(chuàng )新的提出了雙流beamforming，即MIMO+beamforming技術(shù)，同時(shí)實(shí)現提高容量和降低干擾提高增益，是TD-LTE的最顯著(zhù)的特點(diǎn)。

　　上下行信道對稱(chēng)性又叫信道互易性，在測試beamforming時(shí)，必須滿(mǎn)足天線(xiàn)的互易性。

　　天線(xiàn)

　　TD-LTE基站有兩種天線(xiàn)配置，一種是兩天線(xiàn)，即2*2MIMO，該配置只使用MIMO技術(shù)，不使用beamforming技術(shù)，主要應用在室內及微蜂窩場(chǎng)景;另一種是8 天線(xiàn)，即8*2MIMO，該配置將8天線(xiàn)分為兩組，每組包括4天線(xiàn)，組內使用beamforming，組間使用MIMO發(fā)送雙流。這就是雙流 beamforming。8天線(xiàn)配置是將來(lái)的主要方向，也是我們測試的主要內容。

　　8天線(xiàn)帶來(lái)一個(gè)挑戰，因為天線(xiàn)各天線(xiàn)平行放置，且有一定的間隔，使得天線(xiàn)的尺寸較大，不易于工程使用。所以從3G開(kāi)始，都使用+-45°的雙極化天線(xiàn)，尺寸約縮小了一半，大大增強了實(shí)際可用性。同時(shí)，雙極化天線(xiàn)因為兩組天線(xiàn)的相關(guān)性天然降低，有利于提高M(jìn)IMO容量。

　　圖1 TD-LTE應用的雙極化8天線(xiàn)

　　CMCC還要求使用方向性天線(xiàn)，進(jìn)一步提高天線(xiàn)覆蓋的效率。

　　在模擬無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境時(shí)，必須模擬天線(xiàn)的極化及方向性，否則造成信道模型及輸出功率不正確。

　　多天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境仿真

　　因為可控性、可重復性、可對比等特征，實(shí)驗室評估測試越來(lái)越受到重視，有著(zhù)實(shí)際外場(chǎng)測試不可替代的優(yōu)點(diǎn)，成為在外場(chǎng)驗證之前必不可少的關(guān)鍵一步。那么在實(shí)驗室模擬真實(shí)的無(wú)線(xiàn)環(huán)境就成為一個(gè)課題，即如何在實(shí)驗室真實(shí)、快速的仿真無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境，從而在實(shí)驗室構造完整的測試環(huán)境，驗證網(wǎng)絡(luò )設備或終端。

　　TD-LTE要求8通道的互易信道，對系統集成度提出了更高要求;多天線(xiàn)技術(shù)特有的信道模型均要求更優(yōu)的信道模擬器的可靠性和真實(shí)性;同時(shí)由于測試復雜，周期長(cháng)，希望使用方便，實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)仿真。

　　思博倫作為90年代即推出信道模擬器的工業(yè)標準，不僅提供經(jīng)濟的方案，最新一代高集成度信道模擬器提供了最領(lǐng)先且易用的方案?？蓪?shí)時(shí)模擬所有要求的信道模型，內置功率計，方便的GUI，簡(jiǎn)單的連接，從而快速準確的進(jìn)行測試。TD-LTE研發(fā)技術(shù)試驗的要求

　　研發(fā)技術(shù)試驗包括兩類(lèi)測試。一類(lèi)是上行解調測試，主要是驗證基站在指定的信道環(huán)境下接收機的解調性能，要求得到在不同吞吐量下的信噪比，對接收機性能做出評估和比對。

　　圖2 上行解調測試結構圖-SR5500M

　　另一類(lèi)是雙向測試，主要驗證MIMO，MIMO加beamforming的在不同信道環(huán)境下雙向測試，要求畫(huà)出吞吐量與信噪比的曲線(xiàn)，對整體性能做出評估和比對。

　　圖3 雙向8*2測試結構圖-VR5-HD

　　從以上測試要求可以看到，信道衰落環(huán)境仿真起著(zhù)至關(guān)重要的作用，要求信道模型真實(shí)，噪聲電平、輸出功率等精確易控，設備可靠，同時(shí)因為環(huán)境復雜，要求信道模擬器連接盡量簡(jiǎn)單，操作方便，測試效率高等。

　　2.1 硬件基本要求

　　在上行解調的測試中，要求單向8通道的測試能力，無(wú)需外部設備或衰減器。

　　在雙向測試中，要求雙向8通道的測試能力，無(wú)需外部設備或衰減器，相位校準方便、精度高、校準周期盡量長(cháng)等。

　　輸入輸出應具備實(shí)時(shí)功率計，并支持實(shí)時(shí)的脈沖模式測量以滿(mǎn)足TD-LTE的要求，實(shí)時(shí)觀(guān)察各端口功率。

　　儀表具有良好的可靠性，各端口具備過(guò)載功率保護措施，不易損壞。

　　儀表的維修和校準應該在本地，在出現異常情況能快速處理并恢復。

　　功能要求

　　支持所有信道模型：支持基于幾何地理的SCME模型和IMT-A M.2135規定的信道模型。

　　信道模型必須是基于幾何地理方法的，不能用基于相關(guān)矩陣的信道模型來(lái)近似。

　　支持天線(xiàn)極化和天線(xiàn)方向性的設置。

　　儀表的功率精確，保證輸出的信噪比精確，對測試結果的評估至關(guān)重要。

　　儀表具備較高的動(dòng)態(tài)范圍，測試要求的信噪比及噪聲功率需要覆蓋非常寬的范圍，要求儀表的動(dòng)態(tài)范圍盡可能大，這樣保證可以滿(mǎn)足最低和最高的功率要求，找到設備的臨界點(diǎn)。

　　思博倫先進(jìn)信道模擬解決方案