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“辐射两阶段(RTS)”法 MIMO OTA

发表时间: 2018-12-20 15:11:31

作 者: 通用测试

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作为 4G 标准演进中无线网络扩容的核心技术,MIMO 技术能够有效抑制信道衰落,在同等频宽和发射功率下显著提升系统吞吐量及传送距离,通过空分复用提升频谱效率和传输可靠性。RTS方法由于具有速度快、灵活性高等特点,成为了工程师进行 MIMO 终端研发设计验证的最佳选择。

技术背景



作为 4G 标准演进中无线网络扩容的核心技术,MIMO 技术能够有效抑制信道衰落,在同等频宽和发射功率下显著提升系统吞吐量及传送距离,通过空分复用提升频谱效率和传输可靠性。

MIMO 通信系统的实际传输数据率,取决于多种因素。除空间传播环境影响,MIMO 终端的性能,如天线性能、灵敏度失真等,对于传输速率也有决定性的影响。因此,MIMO 终端的 OTA 测试重要性不言而喻,不仅被移动运营商作为检验移动终端性能、发放终端入网许可证的依据,也是终端厂商在研发、质量控制过程中的重要技术手段。近年来,美国无线通信和互联网协会 (CTIA)、3GPP,以及欧洲科技合作组织 (COST) 一直致力于 MIMO OTA 测试的标准化。由通用测试与是德科技联合提出的辐射两阶段法(Radiated Two-Stage Method, 简称RTS),成为3GPP提议的三种标准方法之一。

与 SISO 系统的 OTA 测试不同,MIMO 终端的 OTA 测试评估,必须引入和实现 MIMO 信道模型。如何模拟真实的无线传播环境,使 OTA 测试系统的测试评估结果能够反映真实环境下实际效果是MIMO性能测试的主要技术难题。

目前三种标准方法是多探头法(MPAC)、两阶段法(RTS)和集成信道仿真器的混响暗室法(RC+CE)。相比之下,辐射两阶段法是唯一可在传统 SISO OTA 测试暗室中实现的解决方案,不仅系统成本低廉,校准维护过程简单方便,而且能够实现丰富的信道模型。只要集成外部2通道信道仿真器及4G综测仪,如是德科技的UXM,即可对传统 SISO 暗室进行纯软件升级无需搭建全新暗室,极大节省系统购置及空间使用成本。 两阶段法不仅能够实现 MIMO 吞吐量测试,而且能测量对 MIMO 终端的研发和生产至关重要的天线辐射方向图信息。由于具有速度快、灵活性高等特点,两阶段法成为了工程师进行 MIMO 终端研发设计验证的最佳选择。此外,绝对辐射数据吞吐 量 (3GPP/CTIA 新加入的一个 MIMO 必测指标) 的测量正是基于两阶段法,所以,两阶段法的未来标准化没有障碍。

两阶段法的名称仅是测试物理过程的表示,实际测试中得益于自动化测试软件的设计,一气呵成而无需间断。

辐射两阶段法简介



在两阶段法测试中,第一阶段采用传统的 SISO 暗室测量被测件的 2D 或 3D 天线方向图。在第二阶段中,UXM中集成的信道仿真器将其基站仿真器生成的LTE信号与第一阶段测得的天线放向图以及所选的LTE信道模型结合在一起。下行信号通过空口的的方式由 MIMO 终端的两个天线接收,进入接收机的输入端口,然后上行信号返回 UXM 用以测量 LTE 设备的吞吐量性能。在第二阶段无需使用任何大型测量暗室,消除了预认证测试的一大瓶颈。

信道解耦器 - 空间传输逆矩阵的获得



需要特别指出的是,在第二阶段的信道仿真测试中,下行两路基站信号在理论上应该独立的加入终端的两个接收机输入端口。以传导连接的方式也可以实现,但是无法完成OTA对整机性能进行测试的要求,比如灵敏度失真对吞吐量的影响。实际测试中,必须籍由空口的方法,即必须对空间传输的两路信号进行解耦。辐射两阶段法正是通过实现解耦,达到要求的隔离度水平。通用测试采用自主专利技术辐射两阶段法作为MIMO OTA测试解决方案。

空口两阶段法方案优势



MIMO 终端的天线辐射方向图信息在第一阶段测得后, 结合所选的 MIMO 信道模型共同导入信道模拟器。在第二阶段,下行信号经过通用测试专利的信道解耦器,然后再通过空口发送到 MIMO 终端,避免了电缆传导测量带来的不确定性,并将终端天线的灵敏度失真和自干扰等情况在测试中反应出来,进一步提升了测量准确性和完整性。

在 RTS 方案配置下,两阶段测量在同一个微波暗室中进行,整个过程一气呵成。两阶段测试只需一步完成,大大降低了操作难度并提升了测量效率。针对研发需求,辐射两阶段法不仅能实现精确的吞吐量测量,还能提供大量变量分离信息并支持任意干扰源的添加,帮助研发人员准确快速定位问题。

辐射两阶段法具有高精度,高灵活性,低成本的特点,是能够同时满足认证及研发需求的 MIMO OTA 吞吐量 测试解决方案。

辐射两阶段法 VS 多探头法



与多探头法一致,辐射两阶段法能在稳定的时间及空间状态下精确地测量整机在空口状态下的吞吐量。而不同的是,辐射两阶段法采用更灵活、一致、有效的数学方法模拟 3GPP/CTIA 定义的全部信道模型。所以还具有以下优势:

- 可以灵活地模拟除 3GPP 定义之外的 2D 以及 3D 的信道模型。研究人员也可以灵活地 接入场测得到的实际信道采样信息。

- 支持在实验室里模拟路测。

- 大大降低了对信道仿真器信道数的要求, 降低了仪器成本。

- 复用现有的 SISO 暗室, 大大降低了测量成本, 及系统维护和校准的复杂性。



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