任何實(shí)際移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，基站與手機(jī)或其他用戶設(shè)備 (UE) 之間傳輸?shù)男盘?hào)存在嚴(yán)重質(zhì)量下降問(wèn)題。這是因?yàn)樾盘?hào)傳輸有無(wú)數(shù)條路徑，每條路徑有不同的衰減值和相位差，接收的信號(hào)是這些多徑信號(hào)的總和。這些多徑信號(hào)有利和不利的不同組合會(huì)產(chǎn)生衰落 (fading)，信號(hào)路徑質(zhì)量下降可用 Rayleigh 系數(shù)表示。

    隨著全球蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商逐步采用 LTE，滿足所有 LTE 要求的需求也在增長(zhǎng)，包括衰落特性。第三代合作伙伴計(jì)劃 (3GPP) 在其 TS 36.521-1 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了衰落的技術(shù)規(guī)格，用以測(cè)量 LTE 手機(jī)的衰落特性。

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

模擬信號(hào)衰落

    實(shí)際系統(tǒng)環(huán)境下，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間存在無(wú)數(shù)條路徑。顯然，不可能模擬所有路徑，但通過(guò)測(cè)試可以確定損耗明顯大于“最佳”路徑，對(duì)接收信號(hào)質(zhì)量造成負(fù)面影響，從而可以忽略的路徑。同樣，延遲較長(zhǎng)的路徑，損耗也會(huì)產(chǎn)生很高，不需要進(jìn)行模擬。根據(jù)具有相似延遲的一組路徑，以及多普勒頻移效果的統(tǒng)計(jì)可進(jìn)一步簡(jiǎn)化模擬。而 Aeroflex 等效于基帶信號(hào)的射頻 (RF) 轉(zhuǎn)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(cè)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設(shè)備之間隨時(shí)間變化的射頻路徑，AWGN 信號(hào)源模仿其他小區(qū)或用戶產(chǎn)生干擾。

   除附加設(shè)備產(chǎn)生的成本外，這種傳統(tǒng)方法還存在以下局限：

   信號(hào)電平不穩(wěn)，需要非常仔細(xì)的校準(zhǔn)。

   外部組件產(chǎn)生介入損耗和延遲。

   不同測(cè)試需要手動(dòng)改變連接。

    獨(dú)立的衰落 RF 信道數(shù)量有限 – 難以滿足軟切換 (UMTS)、天線分集和 MIMO (多路輸入/多路輸出) 環(huán)境的測(cè)試要求。

    模擬組件降低信號(hào)質(zhì)量。

    難以或不可能進(jìn)行精確的重復(fù)測(cè)試。

 基帶衰落模擬

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

    7100 平臺(tái)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(shù)字信號(hào)處理器  (DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA) 和雙向高速數(shù)字鏈路。

     基帶模塊生成一個(gè)或大量小區(qū)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(hào)到達(dá) RF 模塊之前加入信號(hào)中，模擬其他干擾小區(qū)。這是一種全數(shù)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(zhǔn)問(wèn)題，傳輸?shù)侥M器件的信號(hào)可以完全重用。

     每個(gè)基帶模塊中的多徑模擬器支持多達(dá)9個(gè)衰落路徑，每個(gè)路徑可在傳輸?shù)男盘?hào)中加入隨時(shí)間變化的獨(dú)立增益和延遲。

     Aeroflex 7100 射頻測(cè)試平臺(tái)提供可擴(kuò)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(kuò)展的信號(hào)源。通過(guò)添加7100單元，只需對(duì)物理連接稍做調(diào)整，即可增加小區(qū)、天線或衰落路徑。
    射頻工程師、系統(tǒng)集成人員和回歸測(cè)試工程師，需要隨時(shí)做好測(cè)試 LTE 新功能準(zhǔn)備。為滿足 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(dá) 6 GHz。衰落模擬器支持所有 3GPP衰落規(guī)格，便于用戶確定自己的設(shè)備是否符合 3GPP 測(cè)試技術(shù)要求。

結(jié)束語(yǔ)

    Aeroflex 7100 測(cè)試平臺(tái)的衰落模擬器和 AWGN 選件，專門用來(lái)克服傳統(tǒng)用戶設(shè)備測(cè)試方法在射頻通道中采用外部組件的局限性。此外，7100 測(cè)試儀還為滿足 3GPP LTE 的各種要求提供完整的測(cè)試解決方案，包括 MIMO、天線分集和軟切換，相對(duì)于采購(gòu)?fù)獠拷M件，可以極低的成本提供精確的、可重復(fù)的測(cè)試結(jié)果。

    7100數(shù)字射頻測(cè)試儀采用 Aeroflex 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的 RF 和基帶技術(shù)，具有支持 LTE 終端設(shè)備 RF 參數(shù)和協(xié)議測(cè)試的獨(dú)特功能。7100測(cè)試儀可從物理層到核心網(wǎng)絡(luò) IP 基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全面網(wǎng)絡(luò)模擬，以小型臺(tái)面測(cè)試儀為 LTE 移動(dòng)設(shè)備提供完整的測(cè)試系統(tǒng)。