可靠經(jīng)濟(jì)的LTE 手機(jī)射頻信道衰落測試解決方案

任何實際移動通信網(wǎng)絡(luò)中，基站與手機(jī)或其他用戶設(shè)備 (UE) 之間傳輸?shù)男盘柎嬖趪?yán)重質(zhì)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。這些多徑信號有利和不利的不同組合會產(chǎn)生衰落 (fading)，信號路徑質(zhì)量下降可用 Rayleigh 系數(shù)表示。

隨著全球蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)運營商逐步采用 LTE，滿足所有 LTE 要求的需求也在增長，包括衰落特性。第三代合作伙伴計劃 (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，用以測量 LTE 手機(jī)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(shè)備修改信號。這種設(shè)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和協(xié)調(diào)各個儀器。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，同時提高測量精度并縮短測試時間。

模擬信號衰落

實際系統(tǒng)環(huán)境下，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間存在無數(shù)條路徑。顯然，不可能模擬所有路徑，但通過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(fù)面影響，從而可以忽略的路徑。同樣，延遲較長的路徑，損耗也會產(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)計可進(jìn)一步簡化模擬。而 Aeroflex 等效于基帶信號的射頻 (RF) 轉(zhuǎn)換，也許是最簡單的一種方法。

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設(shè)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。

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(zhì)量。

難以或不可能進(jìn)行精確的重復(fù)測試。

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(shè)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(jìn)行完整的重復(fù)測試，包括模擬動態(tài)環(huán)境，可靠精確地測試 MIMO 系統(tǒng)。

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)、數(shù)字信號處理器 (DSP)、現(xiàn)場可編程門陣列 (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(dá) 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(zhǔn)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(dá)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(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 新功能準(zhǔn)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(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 測試技術(shù)要求。

結(jié)束語

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(shè)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?fù)獠拷M件，可以極低的成本提供精確的、可重復(fù)的測試結(jié)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(shù)，具有支持 LTE 終端設(shè)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(luò) IP 基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全面網(wǎng)絡(luò)模擬，以小型臺面測試儀為 LTE 移動設(shè)備提供完整的測試系統(tǒng)。