用信道仿真器全面測試LTE系統

短短幾年間，移動(dòng)數據業(yè)務(wù)就已從開(kāi)始時(shí)的緩慢不堪以致沒(méi)法實(shí)用，發(fā)展到現今如像WiCFi一樣好用。隨著(zhù)消費者和商業(yè)應用開(kāi)發(fā)者急于找到能利用改進(jìn)的移動(dòng)數據服務(wù)所需的方法，技術(shù)專(zhuān)家也在努力提供更新、更快、更強大的寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )以支持這種需求。

隨著(zhù)用戶(hù)、手機制造商、應用開(kāi)發(fā)商和服務(wù)提供商都把注意力專(zhuān)注于將拉動(dòng)市場(chǎng)增長(cháng)的下一個(gè)大應用，目前的手機行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)已從“最少掉線(xiàn)”轉移到“最快網(wǎng)絡(luò )”上。這種需求的增長(cháng)主要來(lái)自數據傳輸。

現有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )容量受到限制，因此為維持這種增長(cháng)，就需要網(wǎng)絡(luò )具有如下特性：平順、全IP(因特網(wǎng)協(xié)議)架構、更大的容量、每比特更低的成本、更快的連接、更短的延遲、提高的視頻能力。隨著(zhù)數據服務(wù)持續爆炸性增長(cháng)，制造商和服務(wù)供應商將如何才能確保新設備和新應用能提供用戶(hù)期望的質(zhì)量、吞吐量和性能呢？

幾家領(lǐng)先的行業(yè)組織正在制定旨在推動(dòng)4G寬帶無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展、使這些日益復雜的設備能正常工作、使這些要求很高的應用得以實(shí)施的技術(shù)標準，包括稱(chēng)為長(cháng)期演進(jìn)(LTE)和802.16e-2005或移動(dòng)WiMAX。LTE和移動(dòng)WiMAX有一個(gè)主要的共同特性，它們都采用正交頻分多址(OFDMA)和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。本質(zhì)上，OFDMA和MIMO能以更小帶寬提供更高水平的數據傳輸能力。

對空中接口(在發(fā)射器和接收器之間射頻信號的物理路徑)的影響而言，OFDMA和MIMO系統可提升射頻發(fā)射器和接收器的整體性能。無(wú)線(xiàn)電信道會(huì )受到多方面的影響，比如信號延遲、衰減和障礙物等。這些因素既可能結合起來(lái)改善信號傳輸條件、也可能損壞所傳輸的信號，即它們可對整體信道吞吐量/數據速率產(chǎn)生正反兩方面影響。

OFDMA是一種魯棒的數字調制機制，能提高整體頻譜效率。為減少多徑干擾，它采用更少的每載波符號率，但它也使用多個(gè)載波來(lái)增加數據速率。OFDMA是在若干載波上同時(shí)傳輸多個(gè)符號，而不是在一個(gè)時(shí)間內傳送一個(gè)符號。副載波分布于多個(gè)頻率，且是“正交”的，從而避免相鄰副載波造成的任何干擾。

MIMO系統利用多個(gè)發(fā)送和接收數據路徑以顯著(zhù)增加吞吐量、擴大鏈接覆蓋范圍而無(wú)需額外帶寬或增加發(fā)射功率?？梢圆捎脦追N不同技術(shù)實(shí)現MIMO，包括空間復用、自適應天線(xiàn)系統(AAS)、空時(shí)編碼(STC)和最大比合并(MRC)。

空間復用一般通過(guò)增加系統的容量來(lái)改善性能。AAS通過(guò)把信號功率指向用戶(hù)或使干擾源的影響為零來(lái)擴大網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍。STC(分集發(fā)射)和MRC(分集接收)分別發(fā)送和接收相同用戶(hù)數據的多個(gè)副本，以避免衰減等損害。

傳統測試方法及限制

隨著(zhù)復雜和專(zhuān)門(mén)的新硬件和新軟件的推出，測試的挑戰在增加。測試工具是已發(fā)生根本改變的一個(gè)領(lǐng)域，特別是用于驗證新一代射頻發(fā)射和接收器測試的工具發(fā)生了翻天覆地的變化。有三種方法可用以測試發(fā)射器和接收器的性能：直接電纜連接、空中測試、借助信道仿真器的連接，如圖1所示。

圖1：用以測試發(fā)射器和接收器的性能的三種方法。

射頻測試傳統上一直是先在實(shí)驗室進(jìn)行，然后再進(jìn)行空間定點(diǎn)測試以及現場(chǎng)測試。通常，測試射頻電路的第一步是用射頻電纜和連接器將射頻發(fā)射器與接收器直接連接起來(lái)。雖然這種測試配置形態(tài)允許以一種受控和可重復的方法測試發(fā)射器和接收器的性能，但它是一種理想化、非真實(shí)的場(chǎng)景。

以電纜為基礎的測試無(wú)法滿(mǎn)足模擬當信號在空間傳輸以及無(wú)線(xiàn)設備在運動(dòng)中所處的真實(shí)世界動(dòng)態(tài)條件下所需的更復雜的測試要求。由于MIMO技術(shù)依賴(lài)真實(shí)世界行為以提高操作性能，所以在一些測試情況下，實(shí)驗室/以電纜為基礎的測試是無(wú)效，在許多其它測試中也是不適當的。

空中(OTA)測試是指對將射頻信號通過(guò)空間傳播到一個(gè)物理上的遠程接收器這一過(guò)程進(jìn)行的測試，它能提供一定程度的性能測量，但無(wú)法提供一致的準確性和可重復性。OTA試驗一般是在大房間或野外進(jìn)行，其條件并不完全可控或可重復，從而導致不同的測試有不同的結果。力圖在多種噪聲和不同干擾的現場(chǎng)條件下搭建數百個(gè)復雜的測試環(huán)境的努力是一項既耗時(shí)又費錢(qián)的工作。