應(yīng)對(duì)八天線LTE測(cè)試的挑戰(zhàn)（一）

目前，TD-LTE、FDD-LTE和LTE-Advanced（LTE-A）無線技術(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(tǒng)的復(fù)雜性正在日益提高，因此相關(guān)的測(cè)試方法也將更具挑戰(zhàn)性。例如，當(dāng)前已部署的MIMO技術(shù)利用兩具天線來改善信道性能。還有一些LTE社區(qū)已率先開始采用八天線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高的性能。這些先進(jìn)的技術(shù)將使測(cè)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所使用的天線技術(shù)。例如，波束是TD-LTE的一項(xiàng)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（例如開放的鄉(xiāng)村地區(qū)或熱點(diǎn)覆蓋區(qū)），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(hào)的信噪比（SNR），從而擴(kuò)大覆蓋范圍或改善蜂窩邊緣區(qū)域的用戶體驗(yàn)。它還可以從空間上對(duì)信號(hào)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(qū)，波束賦型并不能使數(shù)據(jù)速率得到提高。

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

圖1：一個(gè)TD-LTE eNodeB天線配置，可以用于優(yōu)化MIMO數(shù)據(jù)速率

　　通過形成一個(gè)指向具體用戶設(shè)備（UE）的波束，這兩組四天線組件可以增強(qiáng)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，即使實(shí)際的空間關(guān)聯(lián)較高也沒問題。因此，這種天線配置能夠擴(kuò)大覆蓋范圍，使更廣泛的高數(shù)據(jù)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(tǒng)

　　除TD-LTE外，八天線技術(shù)還可用于FDD-LTE。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以利用該天線配置來增強(qiáng)上行鏈路的接收效果，解決低功率用戶設(shè)備鏈路預(yù)算限制的問題。3GPP的RAN1工作組正在積極討論八天線技術(shù)在LTE-A的實(shí)用化部署。

在傳統(tǒng)的性能測(cè)試中，天線模式，即一個(gè)天線陣列在每個(gè)方向上的信號(hào)增益，通常都會(huì)被忽視。這部分是因?yàn)椋趥鹘y(tǒng)的單路輸入單路輸出（SISO）系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)試中，人們往往會(huì)假設(shè)天線都是全向的。但對(duì)于多數(shù)基站來說，事實(shí)并非如此。信號(hào)強(qiáng)度的方向性在MIMO空間信道中發(fā)揮著重要的作用，而在波束賦型應(yīng)用中的作用則更為關(guān)鍵。因此，在測(cè)試八天線系統(tǒng)時(shí)，認(rèn)真考慮天線的模式將是至關(guān)重要的。

　　為了發(fā)揮八天線陣列的全部?jī)?yōu)勢(shì)，LTE和LTE-A系統(tǒng)會(huì)使用雙層波束賦型，以及干擾抑制和合并（IRC）等接收機(jī)技術(shù)。使用IRC技術(shù)時(shí)，eNodeB基礎(chǔ)接收機(jī)站（BTS）使用從多種用戶設(shè)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(duì)噪音加以抑制。這類方案會(huì)增加MIMO信道仿真的復(fù)雜性。此外，它們還會(huì)帶來如下的測(cè)試挑戰(zhàn)：

　　信道的數(shù)量：要想對(duì)一個(gè)波束賦型系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)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(yàn)室中為測(cè)試用途而創(chuàng)建的任何RF信道必須將這些細(xì)節(jié)考慮在內(nèi)。

　　對(duì)于八天線系統(tǒng)來說，此類測(cè)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(yàn)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(qiáng)能力，同時(shí)又不會(huì)導(dǎo)致測(cè)試平臺(tái)的規(guī)模出現(xiàn)不成比例的異常增長。

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

　　先進(jìn)的信道建模：由于