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(shí)用，發(fā)展到現(xiàn)今如像WiCFi一樣好用。隨著消費(fèi)者和商業(yè)應(yīng)用開發(fā)者急于找到能利用改進(jìn)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(qiáng)大的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)以支持這種需求。

隨著用戶、手機(jī)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(jī)行業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)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I(xiàn)P(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(shí)施的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括稱為長期演進(jìn)(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(jī)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(kuò)大鏈接覆蓋范圍而無需額外帶寬或增加發(fā)射功率。可以采用幾種不同技術(shù)實(shí)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(kuò)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(yàn)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，然后再進(jìn)行空間定點(diǎn)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(shí)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(yùn)動中所處的真實(shí)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(shí)世界行為以提高操作性能，所以在一些測試情況下，實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)程接收器這一過程進(jìn)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(zhǔn)確性和可重復(fù)性。OTA試驗(yàn)一般是在大房間或野外進(jìn)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(xiàng)既耗時又費(fèi)錢的工作。