測(cè)試方法

鑒于前文中所討論過的原因，行之有效的測(cè)試方法必須能夠應(yīng)對(duì)所描述的這些挑戰(zhàn)：通過便攜機(jī)體尺寸提供數(shù)量較大的互易性RF信道、考慮到天線模式和極化的信道建模，以及在動(dòng)態(tài)(活動(dòng))場(chǎng)景中測(cè)試波束賦型的能力。雙向8×N系統(tǒng)測(cè)試所需的信道數(shù)量會(huì)帶來前所未有的挑戰(zhàn)。圖3顯示的是8x2雙向測(cè)試所用的現(xiàn)代系統(tǒng)圖示。傳統(tǒng)的信道仿真器可能占用一個(gè)40U機(jī)架，并且需要大量的外部RF硬件才能實(shí)現(xiàn)相同的信道場(chǎng)景。

圖3：本圖示顯示的是8×2 MIMO波束賦型測(cè)試的信道仿真。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的要求只會(huì)變得越來越具挑戰(zhàn)性，而且會(huì)變得越來越苛刻。實(shí)例之一就是雙層波束賦型應(yīng)用，其中包含兩個(gè)從不同物理位置與同一eNodeB BTS通話的用戶設(shè)備。所需的測(cè)試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中包含一個(gè)8×4雙向MIMO信道(也就是包含32個(gè)數(shù)字信道的16個(gè)RF信道)。另外一個(gè)實(shí)例就是IRC。要想對(duì)IRC進(jìn)行測(cè)試，需要eNodeB BTS，即本測(cè)試案例中的被測(cè)設(shè)備(DUT)，從一個(gè)“預(yù)期”的用戶設(shè)備和多個(gè)起干擾作用的用戶設(shè)備接收信號(hào)，而且測(cè)試中還會(huì)考慮到衰減的效應(yīng)。

隨著新技術(shù)的開發(fā)和現(xiàn)有技術(shù)在高天線數(shù)MIMO系統(tǒng)中的部署，未來還會(huì)出現(xiàn)一些極具挑戰(zhàn)性的測(cè)試場(chǎng)景。例如，多用戶MIMO(MU-MIMO)并非什么新的測(cè)試。但在LTE的MIMO用戶設(shè)備條件下進(jìn)行的此類測(cè)試則會(huì)帶來一些重大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橛卸喾N復(fù)雜的技術(shù)都以“分層”的方式層疊在一起。在MU-MIMO中，系統(tǒng)會(huì)使用信號(hào)處理來發(fā)揮多用戶設(shè)備之間的空間差異特性。另外一個(gè)實(shí)例是LTE-A中的協(xié)同多點(diǎn)(CoMP)傳輸。當(dāng)用戶設(shè)備連接至多個(gè)eNodeB BTS時(shí)(通常在重疊的蜂窩邊緣處)，該技術(shù)會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)冗余加以利用。

圖4顯示的是測(cè)試雙層波束賦型、MU-MIMO和集成雙向MIMO信道的CoMP時(shí)的典型袖珍設(shè)置。集成式解決方案的信道密度所發(fā)揮的作用遠(yuǎn)不止于在有限的實(shí)驗(yàn)室空間中應(yīng)對(duì)大量RF信道的挑戰(zhàn)。在相信校準(zhǔn)和穩(wěn)定性方面，它也是一種穩(wěn)定得多的平臺(tái)。

圖4：這種小巧的測(cè)試設(shè)置可應(yīng)對(duì)雙層波束賦型、MU-MIMO和CoMP測(cè)試場(chǎng)景。

幾何信道模型

當(dāng)需要對(duì)LTE和LTE-A系統(tǒng)的先進(jìn)天線技術(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，基于關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)MIMO信道建模就已經(jīng)無法勝任了。這種傳統(tǒng)的建模方法無法捕獲MIMO信道的空間特性或前文所討論過的先進(jìn)天線技術(shù)的效果。

多數(shù)基于關(guān)聯(lián)的MIMO信道建模都建立在一項(xiàng)假設(shè)的基礎(chǔ)之上，即信號(hào)離開發(fā)射天線時(shí)是全方向的，而且以同樣的方式到達(dá)接收天線。4但在MIMO波束賦型中，實(shí)際情況并非如此。

為解決這一問題，研究人員們提出了一種全新的信道建模方法，即所謂的幾何信道建模(GCM)。在GCM中，從發(fā)射天線到接收天線的每條信號(hào)路徑都從幾何上受到追蹤，并且合并在一起而形成了信道。這種方法從本質(zhì)上為天線模式和極化提供了支持。由于具體了這些特質(zhì)，GCM已被選定對(duì)下一代無線技術(shù)進(jìn)行評(píng)估。

實(shí)時(shí)衰減

實(shí)時(shí)衰減方法可以實(shí)時(shí)生成信道數(shù)據(jù)，而不是預(yù)先計(jì)算出的數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以從緩存存儲(chǔ)內(nèi)容中對(duì)其加以回放。推動(dòng)實(shí)時(shí)衰減有兩項(xiàng)主要的動(dòng)力：創(chuàng)建真正的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景并且實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)和查錯(cuò)式的研發(fā)故障查找。在動(dòng)態(tài)或移動(dòng)場(chǎng)景中，信道參數(shù)會(huì)隨時(shí)間而改變。實(shí)時(shí)衰減使測(cè)試人員可對(duì)信道參數(shù)編制腳本，從而對(duì)信道的動(dòng)態(tài)加以模仿。利用實(shí)時(shí)衰減引擎，為波束賦型測(cè)試創(chuàng)建不同類型用戶設(shè)備移動(dòng)的工作將會(huì)變得非常簡(jiǎn)潔而直觀。

在研發(fā)測(cè)試中，需要具備控制信道來實(shí)現(xiàn)故障查找的靈活能力。利用幾何信道建模和實(shí)時(shí)衰減能力，工程師能夠?qū)σ豁?xiàng)或多項(xiàng)信道參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且立即獲得響應(yīng)。這種“實(shí)驗(yàn)和查錯(cuò)式的故障查找”方法在產(chǎn)品開發(fā)中是通用的，而且已經(jīng)廣泛用于各類系統(tǒng)測(cè)試中。

由于整個(gè)行業(yè)都在為實(shí)現(xiàn)更新的無線應(yīng)用而追求更高的數(shù)據(jù)速率，所用的天線數(shù)量和先進(jìn)天線技術(shù)的復(fù)雜性都必然會(huì)與日俱增。這種趨勢(shì)將對(duì)包含先進(jìn)天線技術(shù)的LTE和LTE-A測(cè)試構(gòu)成巨大的挑戰(zhàn)。因此，新的方法和新的測(cè)試場(chǎng)景思維方式都將是不可或缺的。

八天線系統(tǒng)可以將2x2 MIMO系統(tǒng)所用的信道數(shù)量提高至原有水平的四倍。但研究人員已經(jīng)開始探討天線組件數(shù)量為2x2系統(tǒng)的8倍的技術(shù)。如果在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)互易式高天線數(shù)測(cè)試場(chǎng)景，將會(huì)面臨空間和其它資源方面諸多的嚴(yán)重制約。與傳統(tǒng)的信道建模相比，新興的先進(jìn)天線技術(shù)也會(huì)帶來新的挑戰(zhàn)。當(dāng)測(cè)試人員需要完整理解系統(tǒng)的性能時(shí)，在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試是必不可少的。

能夠應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的有效測(cè)試方法必須使用可支持各種先進(jìn)天線技術(shù)的幾何信道建模。它還必須能夠以實(shí)時(shí)方式運(yùn)行動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。最后，這種測(cè)試方法還必須能夠可靠、高效地創(chuàng)建八天線系統(tǒng)中雙向MIMO信道的所有細(xì)節(jié)，而且必須在小巧便攜的設(shè)備規(guī)格內(nèi)實(shí)現(xiàn)所有這些功能。

作者：思博倫通信 陳康

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