基于多输入/多输出技术的智能天线技术

今天的移动用户使用他们的手持和无线设备进行的远不止简单的语音通话。视频流和其他需要更大带宽和更好的服务质量 （QoS） 的数据应用程序广泛可用，并且带宽不断增长。为了满足对高质量服务的这种需求，服务提供商希望他们的产品制造商能够开发和交付能够为用户提供与他们通过有线设备实现的便携式无线设备相同的访问、用户体验和可靠性的产品。

包括 WiMAX 和长期演进 （LTE） 在内的 4G 无线技术和标准已成为行业的未来希望，有望支持更多功能的吞吐量和范围。这些技术将允许这一新的应用范围在不断发展的无线设备上运行。

虽然有益，但这种演变并非没有挑战。为了实现功能的潜在增长，4G 服务和产品必须利用复杂的射频 （RF） 世界，这需要基于多输入/多输出 （MIMO） 技术的智能天线技术。

棘手的测试环境

MIMO 是新兴 4G 无线宽带技术的基础，包括移动 WiMAX、LTE 和超移动宽带 （UMB）。MIMO 利用多个发射和接收天线来采用空间复用、自适应天线处理和波束成形等技术。因此，采用 MIMO 技术的产品可为语音、视频和数据服务提供更高的吞吐量和范围。图 1 显示了多天线基站 （BS） 如何将天线引导到特定方向以扩大范围。随着移动台 （MS） 的移动，波束的方向会随着时间而改变。信道仿真允许在实验室中测试波束成形和其他天线技术。

图1

随着基于 MIMO 的 4G 技术的发展，产品制造商和服务提供商正在竞相寻找能够在现场部署之前测试其服务、基础设施和设备的运营商级可靠性的机制。新的基于 MIMO 的 4G 技术的物理层和开放接入要求对射频性能/接口质量提出了更高的要求，这使得 4G 测试比以前的技术更加困难。此外，由于需要验证的复杂场景的广度、缺乏可重复性以及所涉及的高成本，复杂的射频环境给传统的无线测试带来了潜在的混乱。

多径和衰落效应对于运行 MIMO 技术至关重要，也是可能降低无线性能的干扰源。在现实世界的多路径和信道条件下进行测试可评估无线设备的稳健性和性能，并挑战它们通过根据条件调整数据速率、调制、编码和其他参数来适应不断变化的条件的灵活性。因此，制造商正在寻找可靠、可预测和可重复的测试方法，这些方法可以重现衰落和多径条件来测试他们的 4G 产品。

通道仿真的重要性

由于 4G 技术固有的具有可变现场条件（包括噪声和干扰）的几乎数百种不可预测的场景是 4G 技术固有的，因此制造商需要在实验室中重新创建真实世界的信道条件，以便为 4G 基站和移动设备建立可能的最佳测试环境。通道仿真通过在实验室中创建这些条件来简化和简化测试过程，从而显着缩短 4G 测试的时间、资源和最终费用。通过复杂的动态信道建模技术，信道仿真器在现实世界的设置中重新创建无线电传输的效果，以真实地再现干扰、干扰、反射、噪声、运动等的影响。

理想情况下，通道仿真器将支持不同的测试拓扑，包括直接连接（点对点）和切换或多客户端设置（点对多点）。仿真应该是双向的，重新创建正向和反向信道条件的真实互惠映射，就像在现场看到的那样。由于 MIMO 功能是关键组件，因此信道仿真器必须支持 2x2 的 WiMAX 和 4x4 的 LTE、Wi-Fi 和 802.16m 测试，并提供对这些配置的标准和自定义信道模型和天线相关性的访问。

此外，由于信道仿真器位于移动设备和基站设备之间，因此设备本身不能成为测试中的限制因素至关重要。通道仿真器必须具有 RF 特性，以保证最高质量的信号通过端到端。4G 无线宽带使用最先进的正交频分复用 （OFDM） 调制和多天线 MIMO。信道仿真器必须适应 RF 因素，例如动态范围、误差矢量幅度 （EVM） 和比以前 2G/3G 数据和语音技术要求的噪声底要高得多。

随着视频流等应用的开发，设计人员必须考虑他们的应用是否可以在最佳和边际射频条件下运行。他们还应努力满足对所有射频条件的质量预期。4G 兼容的信道仿真器能够模拟 RF 环境和由此产生的信道衰落，可以帮助开发人员识别应用程序在不同衰落条件下的表现。通道衰落测试将使开发人员清楚地了解应用程序和设备在现实条件下的行为方式。

通过 MIMO，4G 提供了新一代更先进的应用程序，以满足用户不断增长的需求。然而，服务提供商和设备制造商必须克服的挑战才能使这些产品和应用程序获得资格，这比他们在开发以前的无线接入技术时面临的挑战要复杂得多。因此，具有通道仿真的完整环境测试已成为产品和服务开发的关键因素。

审核编辑：郭婷