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您好,我是安捷伦公司从事LTE 开发的 的 Craig Grimley。
多天线技术的应用已成为现代无线通信领域的主流,
利用波束赋形和空间多路复用等多天线技术
可以有效改善小区容量和吞吐量。
客户经常遇到的问题是无法验证、
检查并观察射频天线端口的信号。
这就是我今天进行演示的原因。
我将为您介绍 Agilent N7100 多通道信号 分析解决方案,
它包含了配有TD-LTE 测量应用的89600 VSA 软件。
这个解决方案能够完美解决客户遇到的问题。
我们关注的重点是波束赋形和空间多路复用 技术在 3GPP LTE 中的应用。
LTE 定义了多种下行链路传输模式。 在此,我们只是简单汇总一下。
Release8定义了 传输模式1到7, 包括:SISO、发射分集、开环单用户 MIMO、
闭环单用户 MIMO、闭环多用户 MIMO、
秩一空间多路复用、 端口 5 上的单流波束赋形。
Release9引入了传输模式 8,支持在 端口 7 和 8 上进行双流波束赋形。
Release10引入了支持8 层传输的 传输模式 9。
今天我将主要介绍传输模式 7 和 8,
它们是 TD-LTE市场部署初期的发展重点。
特别是从传输模式 7 和 8 的角度来看,
它们有助于概括 LTE 定义的下行链路 信号处理流程。
如果使用其它的传输模式,
PDSCH(数据)传输块信息已进行通道编码
并应用了速率匹配,可生成
1 个或 2 个码字,码字随后映射到层上。
对于传输模式 7 和 8,预编码块基于
非码本,因此要由基站
来决定最适合的波束赋形预编码。
这是以 UE 反馈为基础,也可通过上行链路
探测参考信号的直接测量而推导出来。
值得注意的是,波束赋形预编码是动态的, 为适应不断变化的信道,
每个子帧和资源块可应用不同的波束赋性因子。
在解调时,传输模式 7 和 8 包括 UE 特定 参考信号的映射与 HPDSCH 资源块。
需要特别注意的是,UE 参考信号必须采用
与 PDSCH(数据)相同的波束赋形预编码。
详情参见流程图。
波束赋形预编码由基站侧计算,
以最大限度地提高目标 UE 设备的信噪比为目标。 但是同样地,所选的预编码也会最大限度地
降低对其它 UE 设备的传输干扰 (相同或相邻信道)。
除了生成特定用户的波束方向图之外,
基站还能够为公共控制信道生成指向期望扇区的波束,
使小区中的全部用户接收。
当波束赋形天线单元的数目大于已配置小区
RS 端口数目时,上述操作是可行的。
LTE 定义了以下每个参考信号类型的资源块
映射:传输模式 7 针对的是在端口 5 上 的单流 UE 特定参考信号;传输模式 8 针对
的是在端口 7 和 8 上的双层 UE 特定
参考信号以及在端口 0 至 3 上的
公共小区特定信号。
所有这些参考信号除了要在基带上进行正确性验证 外, 0:04:19.299,0:04:22.869 还要在射频天线上进行相对幅度与相位的验证
现在看一下 TD-LTE MIMO 波束赋形传输 模式 7 和 8 的测试配置。
图中显示了 TD-LTE 目前采用的典型 8 单元 物理天线配置。
它包括 2 组双极化天线单元,
彼此以 90° 互极化。
天线组 0 包括天线单元 1 至 4, 以 +45° 进行极化。
天线组 1 包括天线单元 5 至 8, 以 -45° 进行极化。
每个天线组中的天线单元都是空间分离的, 间距大约为射频载波波长的 1/2。
这样可以使天线组中的天线单元高度相关,
对于波束赋形非常有利。
由于两个天线组的极化方向相互正交,
它们之间的相关性很低,
所以有利于空间多路复用。
图中显示了典型的 TD-LTE 基站,
由 eNB 基带和远端射频单元组成。
远端射频单元提供8 路天线输入,
均连接至射频天线校准耦合器单元上, 以用于测试。
需要注意的是,基站对射频天线的校准,
是通过连接在远端射频单元和射频天线校准耦合器 之间的专用校准端口
来进行的。
对基站校准性能的验证是
波束赋形测试的重要一环。
校准耦合器输出通常会馈送到射频下行链路
信道仿真器,并采用 8 x 2 配置
来仿真下行链路信道特征。
UE 测试设备将会接收这两个信道仿真器 射频输出。
在本例中,UE 测试设备可在 2 个输出端口 中传输上行链路信号,端口与射频上行链路
信道仿真器相连接,并采用 2 x 8 配置 以仿真上行链路通道反馈特征。
最后,上行链路通道仿真器的 8 个射频输出
将会耦合至基站的 8 个接收天线端口,
从而构成完整的反馈环路。
客户遇到的常见问题是无法识别和观察射频 天线上的波束赋形信号。
这对于基站射频天线校准性能的验证、基带编码
波束赋形加权算法正确性的验证以及计算在射频天线端口上测量的
MIMO 单流和双流 信号的EVM 来讲十分重要。
Agilent N7100 多通道信号分析仪 以及配有TD-LTE 测量应用的 89600 VSA 软件
能够轻松解决这个问题。
N7100 多通道信号分析仪可以支持 8 个相位
相干的射频测量通道,并可与适合的射频分路器
和衰减器一起轻松集成到典型的
TD-LTE 基站测试装置中。
Agilent 89600 VSA 软件提供简单易用 的 N7100 校正向导程序。
该程序可与 Agilent MXG 或 ESG-C 校准 信号源结合使用,从而对测量设置中的
所有射频电缆和连接器进行校正,
实现对 8 射频天线波束赋形性能 直接的校正测量。
使用 89600 VSA 软件和 N7100 多通道 信号分析仪,我们可以首先观察到从 8 个天线
单元上捕获到的时间上同步对齐的射频信号。
打开 89600 VSA 的时频图显示功能, 我们能够快速分析频率资源活动。
借助这一功能,随子帧变化的特定用户的资源块调度 以及公共控制信道的资源块占用情况 0:08:34.879,0:08:40.769 就能够清晰地展现在您的面前。
值得一提的是该功能无需任何的解调,
在遇到意外的射频或调度问题时(尤其是这些 问题可能会影响信号的正常解调),不失为
一种有用的调试手段。
在对捕获到的 TD-LTE信号进行解调之前,
我们需要配置89600VSA软件的天线组参数,,
需要输入与与物理射频天线配置一致的天线单元数目和天线单元间距
如前所述,波束赋形加权值可随着单个资源块
而发生改变;因此,我们可以选择查看为每个
资源块或用户分配的 UE 特定加权值。
TD-LTE 测量应用提供多个解调结果,
帮助您识别和观察 MIMO 波束赋形信号。
可用的结果包括:IQ 星座图、EVM 结果指标、
探测到的资源分配、特定用户的参考信号 加权值、小区特定的参考信号加权值和
减损值,以及特定用户设备
和公共广播天线波束方向图。
我们来仔细看一下其中一些结果图。
解调后的 IQ 星座图按照空间多路复用层 进行显示,并可快速显示信号
调制质量的正确性。
帧汇总结果提供了访问各个物理信道和信号
相关 EVM 和功率指标的途径。
VSA在显示结果的时候为不同的物理信道或信号分配了不同的色彩以示区分,
这种色彩分配贯穿于所有的结果图中,
已探测的分配结果图显示了每个特定用户发射的
资源块分配,以及公共控制信道使用 的资源分配。
对于 8 个天线单元,测得的 UE 特定
参考信号加权值在表格中显示。
加权值的幅度和相位可以按照对与特定
用户传输相关联的单个资源块进行评估。
测量应用软件还可提供关于每个空间多路复用层上的 特定用户参考信号加权值结果。
VSA 软件还会显示每个天线组合成后的
波束方向图,帮助您观察波束赋形性能。
在前 4 个输入通道上测得的 UE 特定参考
信号加权值可用于计算天线组 0 的 波束方向图轨迹。
后 4 个信道将会重复同样的流程,
以计算天线组 1 的波束方向图轨迹。
注意:与每个用户设备相关的单个资源块
均可显示单独的波束方向图轨迹。
类似于 IQ 星座图提供快速的调制质量检查,
天线组波束方向图轨迹能够快速地对波束
赋形、基带编码和射频校准质量进行 直观的验证。
当发现异常存在时,可以使用特定用户的加权值结果
进行更为细致的排查。
您可以同时查看全部 8 个天线单元的信道
频率、幅度和相位响应结果,
以及 VSA 支持的公共跟踪误差结果。
VSA MIMO 信息结果记录了所有 8 个天线
单元中小区特定参考信号的指标和减损值。
报告中的指标包括:小区 RS 功率、EVM、
计时、相位、符码时钟误差和频率误差, 可让您验证每个天线单元的公共广播波束
方向图加权值。
VSA 软件还能提取相对天线加权值,以便 生成由信元参考信号推导出来的广播波束
方向图,如图中蓝色所示。
您能够查看采用 IQ 极坐标格式或对数(dB)
格式的特定用户和公共广播波束方向图轨迹。
两种格式均支持 VSA 游标,可轻松地跟踪在
测量实时更新时的主瓣峰值电平和方位位置。
VSA 游标也可用于读取不同的波束方向图 特征,例如零位深度方位位置
和主瓣至旁瓣电平。
TD-LTE 波束赋形发射中的一个主要指标是 波束赋形增益。
VSA 软件专门为此新增了波束赋形增益结果。
它记录了特定用户设备和公共小区广播波束 方向图的 dB 差值,从而针对每个用户资源分配
生成波束赋形增益结果。
您能够查看与每个用户分配相关的单个资源块
的波束赋形增益结果。
总之,配有TD-LTE 测量应用的89600 VSA 软件和 Agilent N7100 多通道信号分析
解决方案可提供 8 通道相位相干测量解决方案,
进而对您的波束赋形信号进行验证。
本视频介绍了安捷伦测量解决方案能够帮助您 观察用于 TD-LTE 的射频天线波束赋形信号。
如欲了解更多信息,请点击下面链接。
感谢您的观看。