【導讀】隨著全球蜂窩通信網(wǎng)絡運營商逐步采用LTE，滿足所有LTE要求的需求也在增長，其中包括衰落特性。本文將介紹一種創(chuàng)新的全數(shù)字衰落模擬方法，這種方法可極大減少增加貴重設備所產(chǎn)生的成本，同時提高測量精度并縮短測試時間。
在任何實際移動通信網(wǎng)絡中，基站與手機或其他用戶設備(UE)之間傳輸?shù)男盘?，都會存在嚴重的信號質量下降問題。這是因為，信號傳輸有無數(shù)條路徑，每條路徑有不同的衰減值和相位差，接收的信號是這些多徑信號的總和。這些多徑信號積極的和破壞性的不同組合會產(chǎn)生衰落(fading)，信號路徑質量下降可用 Rayleigh 系數(shù)表示。
第三代合作伙伴計劃(3GPP) 在其TS 36.521-1標準中規(guī)定了衰落的技術規(guī)格，用以測量LTE手機的衰落特性。
傳統(tǒng)衰落特性測試方法采用外部衰落模擬器和噪聲源，通過常規(guī)射頻測試設備修改信號。這種設備顯著增加了整個測試系統(tǒng)的成本，并且需要額外的軟件控制并協(xié)調(diào)各個儀器。本文將介紹一種創(chuàng)新的全數(shù)字衰落模擬方法，這種方法可極大減少增加貴重設備所產(chǎn)生的成本，同時提高測量精度并縮短測試時間。
模擬信號衰落
如圖1所示，實際系統(tǒng)環(huán)境下，發(fā)射機與接收機之間存在無數(shù)條路徑。顯然，不可能模擬所有路徑，但為了滿足測試目的，那些損耗明顯大于“最佳”路徑且對接收信號質量造成負面影響的路徑將，我們將其忽略。同樣，延遲較長的路徑，也會產(chǎn)生很高損耗，不需要進行模擬。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)計可進一步簡化模擬。而 Aeroflex 等效于基帶信號的射頻(RF)轉換，也許是最簡單的一種方法。
如圖2(a)所示，射頻信道仿真一般采用兩種儀器進行測試，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設備之間隨時間變化的射頻路徑，AWGN信號源模仿其他小區(qū)或用戶產(chǎn)生干擾。
圖1：信號傳輸途徑
除附加設備產(chǎn)生的成本外，這種傳統(tǒng)方法還存在以下局限：
• 信號電平不穩(wěn)，需要非常仔細的校準。
• 外部組件產(chǎn)生介入損耗和延遲。
• 不同測試需要手動改變連接。
• 獨立的衰落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)境的測試要求。
• 模擬組件降低信號質量。
• 難以或不可能進行精確的重復測試。
圖2：與傳統(tǒng)方法的比較
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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)衰落模擬功能滿足或優(yōu)于所有3GPP要求，并且可以根據(jù)LTE用戶設備空前靈活地分配小區(qū)和衰落路徑，不需要手動重新配置。內(nèi)置衰落模擬器的7100測試儀可以進行完整的重復測試，包括模擬動態(tài)環(huán)境，可靠精確地測試MIMO系統(tǒng)。
圖3：射頻測試儀
7100平臺中的每個基帶模塊是一種Micro-TCA卡，含有多種通用處理器(GPP)、DSP、FPGA和雙向高速數(shù)字鏈路。
基帶模塊生成一個或大量小區(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在信號到達RF模塊之前加入信號中，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。這樣可以消除校準問題，傳輸?shù)侥M器件的信號可以完全重用。
每個基帶模塊中的多徑模擬器支持多達9個衰落路徑，每個路徑可在傳輸?shù)男盘栔屑尤腚S時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。通過添加7100單元，只需對物理連接稍做調(diào)整，即可增加小區(qū)、天線或衰落路徑。
射頻工程師、系統(tǒng)集成人員和回歸測試工程師，需要隨時做好測試LTE新功能的準備。為滿足LTE未來需求，Aeroflex 7100衰落模擬器支持20 MHz 以下所有LTE帶寬，頻率范圍達6GHz。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備是否符合3GPP測試技術要求。
Aeroflex 7100測試平臺的衰落模擬器和AWGN選件，專門用來克服傳統(tǒng)用戶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 測試儀還為滿足3GPP LTE的各種要求提供完整的測試解決方案，包括MIMO、天線分集和軟切換，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(shù)字射頻測試儀采用 Aeroflex 經(jīng)過驗證的 RF 和基帶技術，具有支持LTE 終端設備RF參數(shù)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IP基礎設施進行全面網(wǎng)絡模擬，以小型臺面測試儀為LTE移動設備提供完整的測試系統(tǒng)。
