基于多輸入/多輸出技術的智能天線技術

今天的移動用戶使用他們的手持和無線設備進行的遠不止簡單的語音通話。視頻流和其他需要更大帶寬和更好的服務質量 （QoS） 的數(shù)據(jù)應用程序廣泛可用，并且?guī)挷粩嘣鲩L。為了滿足對高質量服務的這種需求，服務提供商希望他們的產(chǎn)品制造商能夠開發(fā)和交付能夠為用戶提供與他們通過有線設備實現(xiàn)的便攜式無線設備相同的訪問、用戶體驗和可靠性的產(chǎn)品。

包括 WiMAX 和長期演進 （LTE） 在內(nèi)的 4G 無線技術和標準已成為行業(yè)的未來希望，有望支持更多功能的吞吐量和范圍。這些技術將允許這一新的應用范圍在不斷發(fā)展的無線設備上運行。

雖然有益，但這種演變并非沒有挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)功能的潛在增長，4G 服務和產(chǎn)品必須利用復雜的射頻 （RF） 世界，這需要基于多輸入/多輸出 （MIMO） 技術的智能天線技術。

棘手的測試環(huán)境

MIMO 是新興 4G 無線寬帶技術的基礎，包括移動 WiMAX、LTE 和超移動寬帶 （UMB）。MIMO 利用多個發(fā)射和接收天線來采用空間復用、自適應天線處理和波束成形等技術。因此，采用 MIMO 技術的產(chǎn)品可為語音、視頻和數(shù)據(jù)服務提供更高的吞吐量和范圍。圖 1 顯示了多天線基站 （BS） 如何將天線引導到特定方向以擴大范圍。隨著移動臺 （MS） 的移動，波束的方向會隨著時間而改變。信道仿真允許在實驗室中測試波束成形和其他天線技術。

圖1

隨著基于 MIMO 的 4G 技術的發(fā)展，產(chǎn)品制造商和服務提供商正在競相尋找能夠在現(xiàn)場部署之前測試其服務、基礎設施和設備的運營商級可靠性的機制。新的基于 MIMO 的 4G 技術的物理層和開放接入要求對射頻性能/接口質量提出了更高的要求，這使得 4G 測試比以前的技術更加困難。此外，由于需要驗證的復雜場景的廣度、缺乏可重復性以及所涉及的高成本，復雜的射頻環(huán)境給傳統(tǒng)的無線測試帶來了潛在的混亂。

多徑和衰落效應對于運行 MIMO 技術至關重要，也是可能降低無線性能的干擾源。在現(xiàn)實世界的多路徑和信道條件下進行測試可評估無線設備的穩(wěn)健性和性能，并挑戰(zhàn)它們通過根據(jù)條件調整數(shù)據(jù)速率、調制、編碼和其他參數(shù)來適應不斷變化的條件的靈活性。因此，制造商正在尋找可靠、可預測和可重復的測試方法，這些方法可以重現(xiàn)衰落和多徑條件來測試他們的 4G 產(chǎn)品。

通道仿真的重要性

由于 4G 技術固有的具有可變現(xiàn)場條件（包括噪聲和干擾）的幾乎數(shù)百種不可預測的場景是 4G 技術固有的，因此制造商需要在實驗室中重新創(chuàng)建真實世界的信道條件，以便為 4G 基站和移動設備建立可能的最佳測試環(huán)境。通道仿真通過在實驗室中創(chuàng)建這些條件來簡化和簡化測試過程，從而顯著縮短 4G 測試的時間、資源和最終費用。通過復雜的動態(tài)信道建模技術，信道仿真器在現(xiàn)實世界的設置中重新創(chuàng)建無線電傳輸?shù)男Ч?，以真實地再現(xiàn)干擾、干擾、反射、噪聲、運動等的影響。

理想情況下，通道仿真器將支持不同的測試拓撲，包括直接連接（點對點）和切換或多客戶端設置（點對多點）。仿真應該是雙向的，重新創(chuàng)建正向和反向信道條件的真實互惠映射，就像在現(xiàn)場看到的那樣。由于 MIMO 功能是關鍵組件，因此信道仿真器必須支持 2x2 的 WiMAX 和 4x4 的 LTE、Wi-Fi 和 802.16m 測試，并提供對這些配置的標準和自定義信道模型和天線相關性的訪問。

此外，由于信道仿真器位于移動設備和基站設備之間，因此設備本身不能成為測試中的限制因素至關重要。通道仿真器必須具有 RF 特性，以保證最高質量的信號通過端到端。4G 無線寬帶使用最先進的正交頻分復用 （OFDM） 調制和多天線 MIMO。信道仿真器必須適應 RF 因素，例如動態(tài)范圍、誤差矢量幅度 （EVM） 和比以前 2G/3G 數(shù)據(jù)和語音技術要求的噪聲底要高得多。

隨著視頻流等應用的開發(fā)，設計人員必須考慮他們的應用是否可以在最佳和邊際射頻條件下運行。他們還應努力滿足對所有射頻條件的質量預期。4G 兼容的信道仿真器能夠模擬 RF 環(huán)境和由此產(chǎn)生的信道衰落，可以幫助開發(fā)人員識別應用程序在不同衰落條件下的表現(xiàn)。通道衰落測試將使開發(fā)人員清楚地了解應用程序和設備在現(xiàn)實條件下的行為方式。

通過 MIMO，4G 提供了新一代更先進的應用程序，以滿足用戶不斷增長的需求。然而，服務提供商和設備制造商必須克服的挑戰(zhàn)才能使這些產(chǎn)品和應用程序獲得資格，這比他們在開發(fā)以前的無線接入技術時面臨的挑戰(zhàn)要復雜得多。因此，具有通道仿真的完整環(huán)境測試已成為產(chǎn)品和服務開發(fā)的關鍵因素。

審核編輯：郭婷