應對八天線(xiàn)LTE測試的挑戰（一）

目前，TD-LTE、FDD-LTE和LTE-Advanced（LTE-A）無(wú)線(xiàn)技術(shù)使用了幾種不同的多種輸入多路輸出（MIMO）技術(shù)。鑒于MIMO系統的復雜性正在日益提高，因此相關(guān)的測試方法也將更具挑戰性。例如，當前已部署的MIMO技術(shù)利用兩具天線(xiàn)來(lái)改善信道性能。還有一些LTE社區已率先開(kāi)始采用八天線(xiàn)技術(shù)來(lái)實(shí)現更高的性能。這些先進(jìn)的技術(shù)將使測試方法的選擇變得更為至關(guān)重要。

　　要想找到正確的方法，必須要充分理解每一版本的LTE所使用的天線(xiàn)技術(shù)。例如，波束是TD-LTE的一項關(guān)鍵特性。盡管它在某些場(chǎng)景下是一種極具吸引力的傳輸方案（例如開(kāi)放的鄉村地區或熱點(diǎn)覆蓋區），但它并不總是最佳的方法。波束賦型可以提高蜂窩中接收信號的信噪比（SNR），從而擴大覆蓋范圍或改善蜂窩邊緣區域的用戶(hù)體驗。它還可以從空間上對信號的范圍加以限制，從而將干擾降至最低。在信噪比充足的地區，波束賦型并不能使數據速率得到提高。

　　通過(guò)在空間上復用并發(fā)數據流，MIMO可以在低關(guān)聯(lián)、高信噪比信道條件下提高數據吞吐量。為了優(yōu)化MIMO數據速率，TD-LTE使用包含八具天線(xiàn)的組件。在圖1中，有四具天線(xiàn)（以藍色顯示）在物理上形成了角度相同的極化，而另外四具天線(xiàn)（以綠色顯示）則與前面的四具天線(xiàn)形成了物理正交的關(guān)系。

圖1：一個(gè)TD-LTE eNodeB天線(xiàn)配置，可以用于優(yōu)化MIMO數據速率

　　通過(guò)形成一個(gè)指向具體用戶(hù)設備（UE）的波束，這兩組四天線(xiàn)組件可以增強信噪比。兩個(gè)正交極化的波束能夠有效地模仿出兩個(gè)存在較低關(guān)聯(lián)天線(xiàn)，即使實(shí)際的空間關(guān)聯(lián)較高也沒(méi)問(wèn)題。因此，這種天線(xiàn)配置能夠擴大覆蓋范圍，使更廣泛的高數據速率傳輸成為可能（圖2）。

圖2：一個(gè)形成正交極化波束的8×2波束賦型系統

　　除TD-LTE外，八天線(xiàn)技術(shù)還可用于FDD-LTE。網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商可以利用該天線(xiàn)配置來(lái)增強上行鏈路的接收效果，解決低功率用戶(hù)設備鏈路預算限制的問(wèn)題。3GPP的RAN1工作組正在積極討論八天線(xiàn)技術(shù)在LTE-A的實(shí)用化部署。

在傳統的性能測試中，天線(xiàn)模式，即一個(gè)天線(xiàn)陣列在每個(gè)方向上的信號增益，通常都會(huì )被忽視。這部分是因為，在傳統的單路輸入單路輸出（SISO）系統進(jìn)行的測試中，人們往往會(huì )假設天線(xiàn)都是全向的。但對于多數基站來(lái)說(shuō)，事實(shí)并非如此。信號強度的方向性在MIMO空間信道中發(fā)揮著(zhù)重要的作用，而在波束賦型應用中的作用則更為關(guān)鍵。因此，在測試八天線(xiàn)系統時(shí)，認真考慮天線(xiàn)的模式將是至關(guān)重要的。

　　為了發(fā)揮八天線(xiàn)陣列的全部?jì)?yōu)勢，LTE和LTE-A系統會(huì )使用雙層波束賦型，以及干擾抑制和合并（IRC）等接收機技術(shù)。使用IRC技術(shù)時(shí)，eNodeB基礎接收機站（BTS）使用從多種用戶(hù)設備收集到信息（通常是各噪音源之間的交叉共變），從而以智能化的方式對噪音加以抑制。這類(lèi)方案會(huì )增加MIMO信道仿真的復雜性。此外，它們還會(huì )帶來(lái)如下的測試挑戰：

　　信道的數量：要想對一個(gè)波束賦型系統進(jìn)行測試，就必須建立起MIMO信道。在TD-LTE中，上行和下行鏈路在特性上是相同的。在FD-LTE中，信道的關(guān)聯(lián)程度可能較高或較低 – 這要依頻率間隔或所觀(guān)察到的（Rayleigh衰減、陰影衰減等）衰減水平等因素的而定。在實(shí)驗室中為測試用途而創(chuàng )建的任何RF信道必須將這些細節考慮在內。

　　對于八天線(xiàn)系統來(lái)說(shuō)，此類(lèi)測試很明顯將涉及大量的RF信道。例如，一個(gè)8x2雙向MIMO信道就需要16個(gè)RF信道。在許多實(shí)驗室中，空間RF都是一個(gè)重要的因素。因此，提供這一能力可以大幅度增強能力，同時(shí)又不會(huì )導致測試平臺的規模出現不成比例的異常增長(cháng)。

　　此外，要想實(shí)現信道互易性，就要求對8x2雙向MIMO測試系統進(jìn)行相位校準，只有校準后才能對系統的波束賦型能力進(jìn)行測試。有效的相位調整和信道校準都是實(shí)現可靠和高效測試的關(guān)鍵因素。信道數量的這種增加還要求更RF硬件更密集地集成到系統中。如果不能有效集成，在有大量外側分離器、合并器和循環(huán)器等設備的條件下，精確和可靠地實(shí)現RF信道幾乎會(huì )成為一項不可能完成的任務(wù)。

　　先進(jìn)的信道建模：由于