射頻波束賦形技術(shù)改善 TD-LTE 蜂窩小區(qū)邊緣性能

　　LTE 中的波束賦形

　　LTE 定義了多種可支持波束賦形的下行鏈路發(fā)射模式。特別受到關(guān)注的是發(fā)射模式 7、8 和 9。3GPP 第 8 版推出了支持單層波束賦形的 TM7。第 9 版增加了支持雙層波束賦形的 TM8，而第 10 版增加了 TM9，它可以支持多達(dá) 8 層發(fā)射。

　　圖 5 顯示了在 TD-LTE 蜂窩網(wǎng)絡(luò)中使用的典型 eNB 射頻天線配置。該網(wǎng)絡(luò)可支持 TM7、TM8 和 TM9 MIMO 波束賦形模式。

　　此例為一個(gè) 8 陣元物理天線，采用兩組天線單元配置。兩組天線單元彼此以 90? 正交交叉極化。天線組 0 包括天線單元 1 至 4，以 +45? 進(jìn)行極化。天線組 1 包括天線單元 5 至 8，以 -45進(jìn)行極化。

　　給定組內(nèi)的每個(gè)天線陣元都是空間分離的，間距大約為半個(gè)射頻載波波長。這樣可以使天線組中的天線陣元高度相關(guān)，對(duì)于相干波束賦形非常有利。由于兩個(gè)天線組彼此之間是交叉極化的，它們之間的相關(guān)度很低，所以有利于空間多路復(fù)用。因此，典型的 TD-LTE eNB 射頻天線物理配置可同時(shí)滿足 MIMO 空間多路復(fù)用和相干波束賦形這兩個(gè)合理但又矛盾的關(guān)聯(lián)要求。

　　典型的 TD-LTE eNB 波束賦形測試系統(tǒng)配置

　　波束賦形的主要測試挑戰(zhàn)是需要驗(yàn)證和顯示物理射頻天線陣列的波束賦形信號(hào)性能，以便對(duì)以下指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證：

　　•eNB 射頻天線校準(zhǔn)精度

　　•基帶編碼波束賦形加權(quán)算法正確性

　　•射頻天線處的 MIMO 信號(hào)和雙層 EVM

　　圖 6 中的測試系統(tǒng)使用 Agilent N7109A 多通道信號(hào)分析儀和支持 TD-LTE 測量的 89600 VSA 軟件。多通道信號(hào)分析儀可以支持 8 個(gè)相位相干射頻測量信道，并可與適合的射頻分離器和衰減器一起輕松集成到典型的 TD-LTE 基站測試裝置中。

　　系統(tǒng)校準(zhǔn)是進(jìn)行準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵。校正向?qū)С绦蚩梢砸龑?dǎo)用戶完成系統(tǒng)校準(zhǔn)過程，提示用戶將信號(hào)分析儀通道 1 測量電纜連接到雙路校準(zhǔn)分離器(圖 6 中用虛線標(biāo)出的注入點(diǎn)處)的第一個(gè)輸出端口。所有交叉信道表征測量都將以通道 1 為參考。隨后，校正向?qū)С绦蛱崾居脩魧⑹Ｏ碌耐ǖ?2 至 8 測量電纜(位于虛線上)逐次連接到雙路校準(zhǔn)分離器的第二個(gè)輸出端口，每次連接一條電纜。通過這種方式，校正向?qū)С绦蚰軌虮碚魉枰慕徊嫘诺佬Ｕ?，?duì)信號(hào)分析儀的波束賦形測量進(jìn)行補(bǔ)償，消除測量電纜、連接器、分離器和衰減器中固有的所有失配效應(yīng)，從而使用戶可以在射頻天線輸出端看到天線賦形性能的直接、經(jīng)過校正的測量結(jié)果。不過，對(duì)射頻電纜和連接器給測試系統(tǒng)帶來的幅度和相位變化進(jìn)行校準(zhǔn)固然重要，但也不能過分夸大。

　　如圖 7 所示，首先使用 VSA 軟件和多通道信號(hào)分析儀顯示從全部 8 個(gè)天線單元進(jìn)行的時(shí)間同步射頻信號(hào)捕獲。用戶可以快速識(shí)別基礎(chǔ)的射頻功率或定時(shí)性能差錯(cuò)，而后再執(zhí)行更高級(jí)的解調(diào)測量。