TD-SCDMA智能天線的自動(dòng)化測(cè)試

引言

　　智能天線（或beamforming）可以通過將’beam’對(duì)準(zhǔn)特定的用戶，顯著的提高用戶接收信噪比和降低對(duì)其他用戶的干擾，從而增加系統(tǒng)容量。

　　TD-SCDMA很大程度上是功率受限系統(tǒng)，同時(shí)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，又由于TDD系統(tǒng)的天然上下行信道對(duì)稱性，所以從TD-SCDMA設(shè)計(jì)之初就開始了對(duì)智能天線的實(shí)際部署研究。智能天線在TD-SCDMA中開始應(yīng)用并走向成熟。在后續(xù)演進(jìn)中，TD-SCDMA將向TD-LTE演進(jìn)，LTE更大程度上引入了帶寬受限，所以智能天線/MIMO自適應(yīng)技術(shù)是TDD多天線技術(shù)的方向。

　　任何一項(xiàng)產(chǎn)品特性都需要大量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試不僅大大節(jié)省了成本，加快了產(chǎn)品推出周期，而且比現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試更易構(gòu)造各種測(cè)試環(huán)境可重復(fù)性的進(jìn)行測(cè)試，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　自動(dòng)化測(cè)試簡化測(cè)試操作，自動(dòng)完成設(shè)備配置、重復(fù)執(zhí)行、結(jié)果記錄/分析/報(bào)告輸出等步驟，大大提高測(cè)試效率，進(jìn)一步加快產(chǎn)品推出周期，擴(kuò)大了測(cè)試的覆蓋范圍。

　　通常，測(cè)試設(shè)備都提供通用的接口，如GPIB，Ethernet等，供軟件編程調(diào)用。我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，通過對(duì)SR5500M的自動(dòng)化控制完成智能天線的各種測(cè)試。進(jìn)一步，我們將對(duì)基站和手機(jī)（或其他終端設(shè)備）完成自動(dòng)化控制，屆時(shí)，智能天線測(cè)試將具有更高的性能和更多的特性。

1 智能天線在TD-SCDMA的應(yīng)用

　　TD-SCDMA作為TDD系統(tǒng)，上下行信道完全對(duì)稱，所以通過對(duì)上行信號(hào)的信道估計(jì)即可得到下行信號(hào)的權(quán)值（權(quán)矢量），從而達(dá)到波束賦形（Beamforming），無需冗余信號(hào)設(shè)計(jì)或資源占用。

　　TD-SCDMA基站為8天線單元平板天線，天線單元間距為λ/2，低間距意味著天線間信號(hào)的高相關(guān)性，通常可以假定相關(guān)性均為1，即所有天線經(jīng)歷相同的信道瞬時(shí)衰落，天線間信道的差別即為依賴于方向的相位差。通過在不同天線單元自適應(yīng)調(diào)整相位偏移作為各天線單元的權(quán)值以控制（steer）天線波束，從而對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的用戶，提高增益，同時(shí)降低對(duì)其他用戶的干擾。

　　但TD-SCDMA并不局限于高相關(guān)性天線配置，比如為了減少天線面積和重量，近年開發(fā)了雙極化天線，相當(dāng)于兩個(gè)完全不相關(guān)的4天線單元陣。此時(shí)除了天線單元間的相位偏移外，兩個(gè)天線陣之間的瞬時(shí)衰落不一定相同，因此，需要根據(jù)天線單元的信道估計(jì)（H）來獲得幅度和相位均不相同的復(fù)矢量作為各天線單元的權(quán)值。從而完成自適應(yīng)beamforming。

　　這兩種情況的算法設(shè)計(jì)并不是矛盾的，低相關(guān)配置包含了高相關(guān)配置的算法，TD-SCDMA的基站實(shí)現(xiàn)均根據(jù)每天線信道估計(jì)得到總的權(quán)矢量，因此不管是天線間相關(guān)性高或者低，均可直接使用。

　　在上行方向，基站作為接收機(jī)，主要是利用了多天線分集功能，通過最大信噪比合并（MRC）算法獲得分集增益。

　　需要指出的是，不同的天線相關(guān)性會(huì)影響智能天線性能。這方面的討論超出了本文的范疇，請(qǐng)參考相關(guān)論文。

2 思博倫SR5500M－智能天線測(cè)試

　　思博倫SR5500M在2007年底推出之時(shí)就考慮到TD-SCDMA智能天線的商用測(cè)試，即模塊化設(shè)計(jì)。如圖1所示，4臺(tái)SR5500M既可以供不同地點(diǎn)的不同團(tuán)隊(duì)測(cè)試，比如測(cè)試單天線性能等，也可以組合成系統(tǒng)，供同一地點(diǎn)的多個(gè)團(tuán)隊(duì)測(cè)試單天線性能，或供同一團(tuán)隊(duì)測(cè)試8天線性能，極大的提高了設(shè)備利用率：

圖1思博倫SR5500M