射頻波束賦形技術(shù)改善 TD-LTE 蜂窩小區邊緣性能

　　LTE 中的波束賦形

　　LTE 定義了多種可支持波束賦形的下行鏈路發(fā)射模式。特別受到關(guān)注的是發(fā)射模式 7、8 和 9。3GPP 第 8 版推出了支持單層波束賦形的 TM7。第 9 版增加了支持雙層波束賦形的 TM8，而第 10 版增加了 TM9，它可以支持多達 8 層發(fā)射。

　　圖 5 顯示了在 TD-LTE 蜂窩網(wǎng)絡(luò )中使用的典型 eNB 射頻天線(xiàn)配置。該網(wǎng)絡(luò )可支持 TM7、TM8 和 TM9 MIMO 波束賦形模式。

　　此例為一個(gè) 8 陣元物理天線(xiàn)，采用兩組天線(xiàn)單元配置。兩組天線(xiàn)單元彼此以 90? 正交交叉極化。天線(xiàn)組 0 包括天線(xiàn)單元 1 至 4，以 +45? 進(jìn)行極化。天線(xiàn)組 1 包括天線(xiàn)單元 5 至 8，以 -45進(jìn)行極化。

　　給定組內的每個(gè)天線(xiàn)陣元都是空間分離的，間距大約為半個(gè)射頻載波波長(cháng)。這樣可以使天線(xiàn)組中的天線(xiàn)陣元高度相關(guān)，對于相干波束賦形非常有利。由于兩個(gè)天線(xiàn)組彼此之間是交叉極化的，它們之間的相關(guān)度很低，所以有利于空間多路復用。因此，典型的 TD-LTE eNB 射頻天線(xiàn)物理配置可同時(shí)滿(mǎn)足 MIMO 空間多路復用和相干波束賦形這兩個(gè)合理但又矛盾的關(guān)聯(lián)要求。

　　典型的 TD-LTE eNB 波束賦形測試系統配置

　　波束賦形的主要測試挑戰是需要驗證和顯示物理射頻天線(xiàn)陣列的波束賦形信號性能，以便對以下指標進(jìn)行驗證：

　　•eNB 射頻天線(xiàn)校準精度

　　•基帶編碼波束賦形加權算法正確性

　　•射頻天線(xiàn)處的 MIMO 信號和雙層 EVM

　　圖 6 中的測試系統使用 Agilent N7109A 多通道信號分析儀和支持 TD-LTE 測量的 89600 VSA 軟件。多通道信號分析儀可以支持 8 個(gè)相位相干射頻測量信道，并可與適合的射頻分離器和衰減器一起輕松集成到典型的 TD-LTE 基站測試裝置中。

　　系統校準是進(jìn)行準確測量的關(guān)鍵。校正向導程序可以引導用戶(hù)完成系統校準過(guò)程，提示用戶(hù)將信號分析儀通道 1 測量電纜連接到雙路校準分離器(圖 6 中用虛線(xiàn)標出的注入點(diǎn)處)的第一個(gè)輸出端口。所有交叉信道表征測量都將以通道 1 為參考。隨后，校正向導程序提示用戶(hù)將剩下的通道 2 至 8 測量電纜(位于虛線(xiàn)上)逐次連接到雙路校準分離器的第二個(gè)輸出端口，每次連接一條電纜。通過(guò)這種方式，校正向導程序能夠表征所需要的交叉信道校正，對信號分析儀的波束賦形測量進(jìn)行補償，消除測量電纜、連接器、分離器和衰減器中固有的所有失配效應，從而使用戶(hù)可以在射頻天線(xiàn)輸出端看到天線(xiàn)賦形性能的直接、經(jīng)過(guò)校正的測量結果。不過(guò)，對射頻電纜和連接器給測試系統帶來(lái)的幅度和相位變化進(jìn)行校準固然重要，但也不能過(guò)分夸大。

　　如圖 7 所示，首先使用 VSA 軟件和多通道信號分析儀顯示從全部 8 個(gè)天線(xiàn)單元進(jìn)行的時(shí)間同步射頻信號捕獲。用戶(hù)可以快速識別基礎的射頻功率或定時(shí)性能差錯，而后再執行更高級的解調測量。