可靠經(jīng)濟的LTE 手機射頻信道衰落測試解決方案

任何實(shí)際移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )中，基站與手機或其他用戶(hù)設備 (UE) 之間傳輸的信號存在嚴重質(zhì)量下降問(wèn)題。這是因為信號傳輸有無(wú)數條路徑，每條路徑有不同的衰減值和相位差，接收的信號是這些多徑信號的總和。這些多徑信號有利和不利的不同組合會(huì )產(chǎn)生衰落 (fading)，信號路徑質(zhì)量下降可用 Rayleigh 系數表示。

隨著(zhù)全球蜂窩通信網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商逐步采用 LTE，滿(mǎn)足所有 LTE 要求的需求也在增長(cháng)，包括衰落特性。第三代合作伙伴計劃 (3GPP) 在其 TS 36.521-1 標準中規定了衰落的技術(shù)規格，用以測量 LTE 手機的衰落特性。

傳統衰落特性測試方法采用外部衰落模擬器和噪聲源，通過(guò)常規射頻測試設備修改信號。這種設備顯著(zhù)增加了整個(gè)測試系統的成本，并且需要額外的軟件控制和協(xié)調各個(gè)儀器。本文介紹一種創(chuàng )新的全數字衰落模擬方法，可極大地減少增加貴重設備產(chǎn)生的成本，同時(shí)提高測量精度并縮短測試時(shí)間。

模擬信號衰落

實(shí)際系統環(huán)境下，發(fā)射機與接收機之間存在無(wú)數條路徑。顯然，不可能模擬所有路徑，但通過(guò)測試可以確定損耗明顯大于“最佳”路徑，對接收信號質(zhì)量造成負面影響，從而可以忽略的路徑。同樣，延遲較長(cháng)的路徑，損耗也會(huì )產(chǎn)生很高，不需要進(jìn)行模擬。根據具有相似延遲的一組路徑，以及多普勒頻移效果的統計可進(jìn)一步簡(jiǎn)化模擬。而 Aeroflex 等效于基帶信號的射頻 (RF) 轉換，也許是最簡(jiǎn)單的一種方法。

射頻信道仿真一般采用兩種儀器進(jìn)行測試，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(hù)設備之間隨時(shí)間變化的射頻路徑，AWGN 信號源模仿其他小區或用戶(hù)產(chǎn)生干擾。

除附加設備產(chǎn)生的成本外，這種傳統方法還存在以下局限：

信號電平不穩，需要非常仔細的校準。

外部組件產(chǎn)生介入損耗和延遲。

不同測試需要手動(dòng)改變連接。

獨立的衰落 RF 信道數量有限 – 難以滿(mǎn)足軟切換 (UMTS)、天線(xiàn)分集和 MIMO (多路輸入/多路輸出) 環(huán)境的測試要求。

模擬組件降低信號質(zhì)量。

難以或不可能進(jìn)行精確的重復測試。

基帶衰落模擬

相比之下，內置衰落模擬器選件的 Aeroflex 7100 射頻測試儀采用的測試方法如圖 2(b) 所示。7100 測試平臺 (如圖3所示) 衰落模擬功能滿(mǎn)足或優(yōu)于所有 3GPP 要求，并且可以根據 LTE 用戶(hù)設備空前靈活地分配小區和衰落路徑，不需要手動(dòng)重新配置。內置衰落模擬器的7100測試儀可以進(jìn)行完整的重復測試，包括模擬動(dòng)態(tài)環(huán)境，可靠精確地測試 MIMO 系統。

7100 平臺中的每個(gè)基帶模塊是一種 Micro-TCA 卡，含有多種通用處理器(GPP)、數字信號處理器 (DSP)、現場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA) 和雙向高速數字鏈路。

基帶模塊生成一個(gè)或大量小區輸出的基帶樣本，可以是 SISO (單路輸入，單路輸出)，也可以是 MIMO。AWGN 在信號到達 RF 模塊之前加入信號中，模擬其他干擾小區。這是一種全數字解決方案：增加衰落和噪聲不必采用任何新的模擬器件。這樣可以消除校準問(wèn)題，傳輸到模擬器件的信號可以完全重用。

每個(gè)基帶模塊中的多徑模擬器支持多達9個(gè)衰落路徑，每個(gè)路徑可在傳輸的信號中加入隨時(shí)間變化的獨立增益和延遲。

Aeroflex 7100 射頻測試平臺提供可擴展的基帶和射頻源。由于加入基帶模塊，而不是射頻通道，衰落也是一種可擴展的信號源。通過(guò)添加7100單元，只需對物理連接稍做調整，即可增加小區、天線(xiàn)或衰落路徑。
射頻工程師、系統集成人員和回歸測試工程師，需要隨時(shí)做好測試 LTE 新功能準備。為滿(mǎn)足 LTE 未來(lái)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 6 GHz。衰落模擬器支持所有 3GPP衰落規格，便于用戶(hù)確定自己的設備是否符合 3GPP 測試技術(shù)要求。

結束語(yǔ)

Aeroflex 7100 測試平臺的衰落模擬器和 AWGN 選件，專(zhuān)門(mén)用來(lái)克服傳統用戶(hù)設備測試方法在射頻通道中采用外部組件的局限性。此外，7100 測試儀還為滿(mǎn)足 3GPP LTE 的各種要求提供完整的測試解決方案，包括 MIMO、天線(xiàn)分集和軟切換，相對于采購外部組件，可以極低的成本提供精確的、可重復的測試結果。

7100數字射頻測試儀采用 Aeroflex 經(jīng)過(guò)驗證的 RF 和基帶技術(shù)，具有支持 LTE 終端設備 RF 參數和協(xié)議測試的獨特功能。7100測試儀可從物理層到核心網(wǎng)絡(luò ) IP 基礎設施進(jìn)行全面網(wǎng)絡(luò )模擬，以小型臺面測試儀為 LTE 移動(dòng)設備提供完整的測試系統。