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        “輻射兩階段(RTS)”法 MIMO OTA

        發表時間: 2018-12-20 15:11:31

        作者: 通用測試

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        技術背景


        作為 4G 標準演進中無線網絡擴容的核心技術,MIMO 技術能夠有效抑制信道衰落,在同等頻寬和發射功率下顯著提升系統吞吐量及傳送距離,通過空分復用提升頻譜效率和傳輸可靠性。

        MIMO 通信系統的實際傳輸數據率,取決于多種因素。除空間傳播環境影響,MIMO 終端的性能,如天線性能、靈敏度失真等,對于傳輸速率也有決定性的影響。因此,MIMO 終端的 OTA 測試重要性不言而喻,不僅被移動運營商作為檢驗移動終端性能、發放終端入網許可證的依據,也是終端廠商在研發、質量控制過程中的重要技術手段。近年來,美國無線通信和互聯網協會 (CTIA)、3GPP,以及歐洲科技合作組織 (COST) 一直致力于 MIMO OTA 測試的標準化。由通用測試與是德科技聯合提出的輻射兩階段法(Radiated Two-Stage Method, 簡稱 RTS),成為 3GPP 提議的三種標準方法之一。

        與 SISO 系統的 OTA 測試不同,MIMO 終端的 OTA 測試評估,必須引入和實現 MIMO 信道模型。如何模擬真實的無線傳播環境,使 OTA 測試系統的測試評估結果能夠反映真實環境下實際效果是MIMO性能測試的主要技術難題。

        目前三種標準方法是多探頭法(MPAC)、兩階段法(RTS)和集成信道仿真器的混響暗室法(RC+CE)。相比之下,輻射兩階段法是唯一可在傳統 SISO OTA 測試暗室中實現的解決方案,不僅系統成本低廉,校準維護過程簡單方便,而且能夠實現豐富的信道模型。只要集成外部2通道信道仿真器及4G綜測儀,如是德科技的UXM,即可對傳統 SISO 暗室進行純軟件升級無需搭建全新暗室,極大節省系統購置及空間使用成本。 兩階段法不僅能夠實現 MIMO 吞吐量測試,而且能測量對 MIMO 終端的研發和生產至關重要的天線輻射方向圖信息。由于具有速度快、靈活性高等特點,兩階段法成為了工程師進行 MIMO 終端研發設計驗證的最佳選擇。此外,絕對輻射數據吞吐 量 (3GPP/CTIA 新加入的一個 MIMO 必測指標) 的測量正是基于兩階段法,所以,兩階段法的未來標準化沒有障礙。

        兩階段法的名稱僅是測試物理過程的表示,實際測試中得益于自動化測試軟件的設計,一氣呵成而無需間斷。


        輻射兩階段法簡介


        在兩階段法測試中,第一階段采用傳統的 SISO 暗室測量被測件的 2D 或 3D 天線方向圖。在第二階段中,UXM中集成的信道仿真器將其基站仿真器生成的LTE信號與第一階段測得的天線放向圖以及所選的LTE信道模型結合在一起。下行信號通過空口的的方式由 MIMO 終端的兩個天線接收,進入接收機的輸入端口,然后上行信號返回 UXM 用以測量 LTE 設備的吞吐量性能。在第二階段無需使用任何大型測量暗室,消除了預認證測試的一大瓶頸。


        信道解耦器 - 空間傳輸逆矩陣的獲得


        需要特別指出的是,在第二階段的信道仿真測試中,下行兩路基站信號在理論上應該獨立的加入終端的兩個接收機輸入端口。以傳導連接的方式也可以實現,但是無法完成OTA對整機性能進行測試的要求,比如靈敏度失真對吞吐量的影響。實際測試中,必須籍由空口的方法,即必須對空間傳輸的兩路信號進行解耦。輻射兩階段法正是通過實現解耦,達到要求的隔離度水平。通用測試采用自主專利技術輻射兩階段法作為MIMO OTA測試解決方案。


        空口兩階段法方案優勢


        MIMO 終端的天線輻射方向圖信息在第一階段測得后, 結合所選的 MIMO 信道模型共同導入信道模擬器。在第二階段,下行信號經過通用測試專利的信道解耦器,然后再通過空口發送到 MIMO 終端,避免了電纜傳導測量帶來的不確定性,并將終端天線的靈敏度失真和自干擾等情況在測試中反應出來,進一步提升了測量準確性和完整性。

        在 RTS 方案配置下,兩階段測量在同一個微波暗室中進行,整個過程一氣呵成。兩階段測試只需一步完成,大大降低了操作難度并提升了測量效率。針對研發需求,輻射兩階段法不僅能實現精確的吞吐量測量,還能提供大量變量分離信息并支持任意干擾源的添加,幫助研發人員準確快速定位問題。

        輻射兩階段法具有高精度,高靈活性,低成本的特點,是能夠同時滿足認證及研發需求的 MIMO OTA 吞吐量 測試解決方案。


        輻射兩階段法 VS 多探頭法


        與多探頭法一致,輻射兩階段法能在穩定的時間及空間狀態下精確地測量整機在空口狀態下的吞吐量。而不同的是,輻射兩階段法采用更靈活、一致、有效的數學方法模擬 3GPP/CTIA 定義的全部信道模型。所以還具有以下優勢:

        - 可以靈活地模擬除 3GPP 定義之外的 2D 以及 3D 的信道模型。研究人員也可以靈活地 接入場測得到的實際信道采樣信息。

        - 支持在實驗室里模擬路測。

        - 大大降低了對信道仿真器信道數的要求, 降低了儀器成本。

        - 復用現有的 SISO 暗室, 大大降低了測量成本, 及系統維護和校準的復雜性。



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