TD-SCDMA智能天線的自動化測試

引言

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

　　TD-SCDMA很大程度上是功率受限系統(tǒng)，同時是一個自干擾系統(tǒng)，又由于TDD系統(tǒng)的天然上下行信道對稱性，所以從TD-SCDMA設計之初就開始了對智能天線的實際部署研究。智能天線在TD-SCDMA中開始應用并走向成熟。在后續(xù)演進中，TD-SCDMA將向TD-LTE演進，LTE更大程度上引入了帶寬受限，所以智能天線/MIMO自適應技術是TDD多天線技術的方向。

　　任何一項產品特性都需要大量的實驗室測試。實驗室測試不僅大大節(jié)省了成本，加快了產品推出周期，而且比現(xiàn)場測試更易構造各種測試環(huán)境可重復性的進行測試，從而提高產品質量。

　　自動化測試簡化測試操作，自動完成設備配置、重復執(zhí)行、結果記錄/分析/報告輸出等步驟，大大提高測試效率，進一步加快產品推出周期，擴大了測試的覆蓋范圍。

　　通常，測試設備都提供通用的接口，如GPIB，Ethernet等，供軟件編程調用。我們在實際應用中，通過對SR5500M的自動化控制完成智能天線的各種測試。進一步，我們將對基站和手機（或其他終端設備）完成自動化控制，屆時，智能天線測試將具有更高的性能和更多的特性。

1 智能天線在TD-SCDMA的應用

　　TD-SCDMA作為TDD系統(tǒng)，上下行信道完全對稱，所以通過對上行信號的信道估計即可得到下行信號的權值（權矢量），從而達到波束賦形（Beamforming），無需冗余信號設計或資源占用。

　　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的高相關性，通?？梢约俣ㄏ嚓P性均為1，即所有天線經(jīng)歷相同的信道瞬時衰落，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調整相位偏移作為各天線單元的權值以控制（steer）天線波束，從而對準相應的用戶，提高增益，同時降低對其他用戶的干擾。

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

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

　　在上行方向，基站作為接收機，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，不同的天線相關性會影響智能天線性能。這方面的討論超出了本文的范疇，請參考相關論文。

2 思博倫SR5500M－智能天線測試

　　思博倫SR5500M在2007年底推出之時就考慮到TD-SCDMA智能天線的商用測試，即模塊化設計。如圖1所示，4臺SR5500M既可以供不同地點的不同團隊測試，比如測試單天線性能等，也可以組合成系統(tǒng)，供同一地點的多個團隊測試單天線性能，或供同一團隊測試8天線性能，極大的提高了設備利用率：

圖1思博倫SR5500M