用信道仿真器全面測試LTE系統(tǒng)

短短幾年間，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)就已從開始時的緩慢不堪以致沒法實用，發(fā)展到現(xiàn)今如像WiCFi一樣好用。隨著消費者和商業(yè)應(yīng)用開發(fā)者急于找到能利用改進的移動數(shù)據(jù)服務(wù)所需的方法，技術(shù)專家也在努力提供更新、更快、更強大的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)以支持這種需求。

隨著用戶、手機制造商、應(yīng)用開發(fā)商和服務(wù)提供商都把注意力專注于將拉動市場增長的下一個大應(yīng)用，目前的手機行業(yè)的關(guān)注重點已從“最少掉線”轉(zhuǎn)移到“最快網(wǎng)絡(luò)”上。這種需求的增長主要來自數(shù)據(jù)傳輸。

現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)容量受到限制，因此為維持這種增長，就需要網(wǎng)絡(luò)具有如下特性：平順、全IP(因特網(wǎng)協(xié)議)架構(gòu)、更大的容量、每比特更低的成本、更快的連接、更短的延遲、提高的視頻能力。隨著數(shù)據(jù)服務(wù)持續(xù)爆炸性增長，制造商和服務(wù)供應(yīng)商將如何才能確保新設(shè)備和新應(yīng)用能提供用戶期望的質(zhì)量、吞吐量和性能呢？

幾家領(lǐng)先的行業(yè)組織正在制定旨在推動4G寬帶無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、使這些日益復(fù)雜的設(shè)備能正常工作、使這些要求很高的應(yīng)用得以實施的技術(shù)標(biāo)準，包括稱為長期演進(LTE)和802.16e-2005或移動WiMAX。LTE和移動WiMAX有一個主要的共同特性，它們都采用正交頻分多址(OFDMA)和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。本質(zhì)上，OFDMA和MIMO能以更小帶寬提供更高水平的數(shù)據(jù)傳輸能力。

對空中接口(在發(fā)射器和接收器之間射頻信號的物理路徑)的影響而言，OFDMA和MIMO系統(tǒng)可提升射頻發(fā)射器和接收器的整體性能。無線電信道會受到多方面的影響，比如信號延遲、衰減和障礙物等。這些因素既可能結(jié)合起來改善信號傳輸條件、也可能損壞所傳輸?shù)男盘?，即它們可對整體信道吞吐量/數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生正反兩方面影響。

OFDMA是一種魯棒的數(shù)字調(diào)制機制，能提高整體頻譜效率。為減少多徑干擾，它采用更少的每載波符號率，但它也使用多個載波來增加數(shù)據(jù)速率。OFDMA是在若干載波上同時傳輸多個符號，而不是在一個時間內(nèi)傳送一個符號。副載波分布于多個頻率，且是“正交”的，從而避免相鄰副載波造成的任何干擾。

MIMO系統(tǒng)利用多個發(fā)送和接收數(shù)據(jù)路徑以顯著增加吞吐量、擴大鏈接覆蓋范圍而無需額外帶寬或增加發(fā)射功率?？梢圆捎脦追N不同技術(shù)實現(xiàn)MIMO，包括空間復(fù)用、自適應(yīng)天線系統(tǒng)(AAS)、空時編碼(STC)和最大比合并(MRC)。

空間復(fù)用一般通過增加系統(tǒng)的容量來改善性能。AAS通過把信號功率指向用戶或使干擾源的影響為零來擴大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。STC(分集發(fā)射)和MRC(分集接收)分別發(fā)送和接收相同用戶數(shù)據(jù)的多個副本，以避免衰減等損害。

傳統(tǒng)測試方法及限制

隨著復(fù)雜和專門的新硬件和新軟件的推出，測試的挑戰(zhàn)在增加。測試工具是已發(fā)生根本改變的一個領(lǐng)域，特別是用于驗證新一代射頻發(fā)射和接收器測試的工具發(fā)生了翻天覆地的變化。有三種方法可用以測試發(fā)射器和接收器的性能：直接電纜連接、空中測試、借助信道仿真器的連接，如圖1所示。

圖1：用以測試發(fā)射器和接收器的性能的三種方法。

射頻測試傳統(tǒng)上一直是先在實驗室進行，然后再進行空間定點測試以及現(xiàn)場測試。通常，測試射頻電路的第一步是用射頻電纜和連接器將射頻發(fā)射器與接收器直接連接起來。雖然這種測試配置形態(tài)允許以一種受控和可重復(fù)的方法測試發(fā)射器和接收器的性能，但它是一種理想化、非真實的場景。

以電纜為基礎(chǔ)的測試無法滿足模擬當(dāng)信號在空間傳輸以及無線設(shè)備在運動中所處的真實世界動態(tài)條件下所需的更復(fù)雜的測試要求。由于MIMO技術(shù)依賴真實世界行為以提高操作性能，所以在一些測試情況下，實驗室/以電纜為基礎(chǔ)的測試是無效，在許多其它測試中也是不適當(dāng)?shù)摹?

空中(OTA)測試是指對將射頻信號通過空間傳播到一個物理上的遠程接收器這一過程進行的測試，它能提供一定程度的性能測量，但無法提供一致的準確性和可重復(fù)性。OTA試驗一般是在大房間或野外進行，其條件并不完全可控或可重復(fù)，從而導(dǎo)致不同的測試有不同的結(jié)果。力圖在多種噪聲和不同干擾的現(xiàn)場條件下搭建數(shù)百個復(fù)雜的測試環(huán)境的努力是一項既耗時又費錢的工作。