CN104283623A - 一种支持多小区干扰的mimo-ota测试方法 - Google Patents

Abstract

一种支持多小区干扰的MIMO-OTA测试方法，其测试系统由多探头暗室、信道仿真器和基站模拟器组成，其特征在于：基站模拟器包括一个本小区基站模拟器和一个相邻小区干扰基站模拟器，在信道仿真器内部设置多个信道处理单元，多个信道处理单元中的一个用于计算模拟本小区基站模拟器与终端间的信道场景，其它的用于模拟相邻小区干扰基站模拟器与终端间的信道场景；多个信道处理单元的结果叠加输出，从而在暗室内同时模拟出具有给定空间特性的本小区下行信号和其它小区干扰信号。本发明基于现有的多探头全电波暗室测试系统，实现了对多小区干扰进行有效模拟的MIMO-OTA有源测试。

Description

一种支持多小区干扰的MIMO-OTA测试方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及有源多输入多输出空间射频(Multi-Input Multi-Output Over-The-Air,MIMO-OTA)测试系统和方法，。

背景技术

多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)是4G无线通信系统中的关键技术之一，通过在发射机和接收机端同时配置多根天线从而显著提高系统吞吐量。近年来，4G蜂窝技术的商用带动了多天线移动终端天线技术的研发演进。为了对终端MIMO天线的设计结果进行有效测控，需要研究有源多输入多输出空间射频(Multi-Input Multi-Output Over-The-Air,MIMO-OTA)检测方法，对多天线终端的MIMO接收性能进行评估。

多探头全电波暗室法是主流的MIMO-OTA检测方法，其测量系统主要由多探头暗室、信道仿真器、基站模拟器等部分组成。多探头暗室内配置多个测量天线，成环状布置在测试区域周围。在测试过程中，基站模拟器输出的多路下行信号首先进入信道仿真器；信道仿真器根据系统所配置的信道场景，对来自基站模拟器的下行信号进行衰落处理，计算出经过指定信道模型衰落后的多径下行信号在终端周围的入射角、功率延迟、角度扩展、极化特性等等，并将具有不同入射角的信号分别映射到暗室内相应的探头上；暗室内多个探头根据信道仿真器的加载结果同时发射，从而在暗室中测试区域内模拟出不同来波角度、不同功率、极化、延迟特性的多径下行信号。

现有的多探头全电波暗室能够模拟出终端与其所在小区的基站间的信道环境，并在这样一个单小区的信道环境下对终端性能进行测试。然而在实际系统中，终端除了能够接收到来自本小区基站的有用信号之外，还会接收到来自其它相邻小区基站的干扰信号。对于MIMO终端而言，干扰信号的空间特性也会对其接收性能有较大影响，即相同功率的干扰信号，如果空间特性不同，对MIMO终端接收性能的影响程度也不同。因此，为了使实验室内测试结果能够较好地反映终端在实际系统中的性能，需要研究一种能够支持多小区干扰的MIMO-OTA测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在被测终端周围同时模拟本小区信号以及邻小区干扰空间特性的MIMO-OTA测试方法。本发明基于现有的多探头全电波暗室测试系统，提出一种多小区干扰信号空间特性的模拟方法，从而实现了对多小区干扰进行有效模拟的MIMO-OTA有源测试。

本发明的目的是这样实现的：一种支持多小区干扰的MIMO-OTA测试方法，其测试系统由多探头暗室、信道仿真器和基站模拟器组成，其特征在于：基站模拟器包括一个本小区基站模拟器和一个相邻小区干扰基站模拟器，在信道仿真器内部设置多个信道处理单元，多个信道处理单元中的一个用于计算模拟本小区基站模拟器与终端间的信道场景，其它的用于模拟相邻小区干扰基站模拟器与终端间的信道场景；多个信道处理单元的结果叠加输出，在多探头暗室内每个探头上同时有多个信道处理单元的输出结果，从而在暗室内同时模拟出具有给定空间特性的本小区下行信号和其它小区干扰信号；具体实现步骤如下：

步骤1：根据本小区基站模拟器与终端间信道模型，以及多探头暗室内探头个数及位置，信道仿真器计算本小区信道处理单元内各个输入端口与输出端口之间的响应；

步骤2：根据相邻小区干扰基站模拟器与终端间信道模型，以及多探头暗室内探头个数及位置，信道仿真器计算干扰小区信道处理单元内各个输入端口与输出端口之间的响应；

步骤3：根据所要求的本小区信号强度与相邻小区干扰强度的比值，调整干扰小区信道处理单元输出端口增益，使得暗室内本小区信号与相邻小区干扰信号功率比值符合测试要求；

步骤4：若所要求仿真的场景中同时存在多个干扰小区，则重复上述步骤2-3，对各个干扰小区分别进行模拟；

步骤5：将本小区基站模拟器生成下行信号馈入本小区信道处理单元，将相邻小区干扰基站模拟器生成下行信号馈入干扰小区信道处理单元，并将各个信道处理单元的输出结果进行合并；

步骤6：将信道仿真器各个端口输出结果馈入到多探头暗室内各个探头上，从而在暗室内完成对本小区信号以及干扰小区信号的同时仿真。

本发明的目的还可以这样实现：相邻小区干扰基站模拟器使用伪随机序列生成器来代替。

本发明具有如下有益效果：解决了在被测终端周围同时模拟本小区信号以及邻小区干扰空间特性的MIMO-OTA测试方法的技术难题。基于现有的多探头全电波暗室测试系统，提出一种多小区干扰信号空间特性的模拟方法，从而实现了对多小区干扰进行有效模拟的MIMO-OTA有源测试。本发明相邻小区干扰基站模拟器使用伪随机序列生成器替代，节约了硬件资源，降低了系统成本与复杂度。

附图说明

图1为小区间干扰场景示意图

图2为本发明支持多小区干扰的MIMO-OTA测试系统框图

具体实施方式

本发明要解决的问题是：提供一种可以在被测终端周围同时模拟本小区信号以及邻小区干扰空间特性的MIMO-OTA测试方法。本发明基于现有的多探头全电波暗室测试系统，提出一种多小区干扰信号空间特性的模拟方法，从而实现一种可以对多小区干扰进行有效模拟的MIMO-OTA有源测试方法。

假设实际系统场景中，终端除了接收来自本小区信号外，还受到相邻一个小区的干扰，如图1所示。

为了在实验室内模拟图1中的实际场景，本发明提出一种新的MIMO-OTA测试方法，系统原理框图如图2所示，其中信道仿真器内部设置多个信道处理单元，每个信道处理单元模拟一个小区基站到终端之间的信道场景。多个信道处理单元中的一个用于计算模拟本小区基站与终端间的信道场景，其它的用于模拟相邻小区干扰基站与终端间的信道场景。由于相邻小区基站的发射信号对于被测终端仅仅起到干扰的效果，并不会携带任何有用信息，因此相邻小区基站模拟器可以使用伪随机序列生成器来代替。

图1、2中均是以一个干扰小区为例进行的说明，本方法实际上可用于多个干扰小区的场景。

本发明方法具体实现步骤如下：

步骤1：根据本小区内基站与终端间信道模型，以及多探头暗室内探头个数及位置，信道仿真器计算本小区信道处理单元内各个输入端口与输出端口之间的响应；

步骤2：根据相邻小区干扰基站与终端间信道模型，以及多探头暗室内探头个数及位置，信道仿真器计算干扰小区信道处理单元内各个输入端口与输出端口之间的响应；

步骤3：根据所要求的本小区信号强度与相邻小区干扰强度的比值，调整干扰小区信道处理单元输出端口增益，使得暗室内本小区信号与相邻小区干扰信号功率比值符合测试要求；

步骤4：若所要求仿真的场景中同时存在多个干扰小区，则重复上述步骤2-3，对各个干扰小区分别进行模拟；

步骤5：将基站模拟器生成下行信号馈入本小区信道处理单元，将伪随机序列馈入干扰小区信道处理单元，并将各个信道处理单元的输出结果进行合并；

步骤6：将信道仿真器各个端口输出结果馈入到多探头暗室内各个探头上，从而在暗室内完成对本小区信号以及干扰小区信号的同时仿真。

步骤1、2中信道处理单元根据信道模型和多探头配置计算自身输入端口与输出端口间响应的原理如下：根据电磁场基本原理，如果闭合曲面所包围空间内部没有辐射源，则在确定了该闭合曲面上的电磁场响应后，曲面所包围的空间内电磁场响应也就随之确定。因此为了在被测终端周围模拟出特定的信道场景，需要在被测终端周围挑选一个闭合球面，称为参考球面。通过调整信道处理单元各个输入口与输出口间响应，并结合暗室内多个探头同时发射，使得暗室内在参考球面上的电磁场响应与理论信道模型在参考球面上的电磁场响应相同。具体实现步骤如下：

确定参考球面。参考球面的选择并不唯一，只要是一个闭合曲面并包含被测终端在内即可。这里假设参考球面以被测终端为球心，半径为0.5个波长；

在参考球面上挑选离散参考点。离散参考点的选择也并不唯一，通常在球面上挑选的离散参考点越多越均匀，系统对信道模型的仿真逼近越准确。这里假设在参考球面上，分别在经线和纬线，以30度为步长，确定各个离散参考点；

根据理论信道模型得到由基站到所有离散参考点的信道响应，记为一个K×M的矩阵T，其中K为离散参考点个数，M为基站发射天线个数；

根据暗室内多个测量探头的位置、所有离散参考点的位置，以及电磁波在自由空间中的传输响应，可以得到由暗室内各个测量探头与所有离散参考点之间的信道响应，记为一个K×N的矩阵G，其中N为暗室探头个数；

假设信道仿真单元输入端口与输出端口间响应为X，则最优的X可由下列优化问题进行求解：

$\underset{X}{\min }\left|\right|T-\mathrm{GX}\left|\right|$

即最小化测量系统中信道仿真单元输入口(基站模拟器输出口)与参考点间信道响应以及理论模型中基站与参考点间信道响应的差异。

本发明具有如下特点：

1.在信道仿真器中加入多组信道仿真单元，除一组信道仿真单元接收基站模拟器信号，计算并控制多探头模拟本小区期望信号经历特定信道模型衰落后的信号外，其它信道仿真单元用于计算模拟其它相邻小区的干扰信号经历特定信道模型衰落后的信号；

2.多组信道仿真单元的结果叠加输出。多探头暗室内每个探头上同时有多组信道仿真单元的输出结果，从而在暗室内同时模拟出具有给定空间特性的本小区下行信号和其它小区干扰信号；

3.其它小区干扰信号使用伪随机序列生成器替代基站模拟器，节约了硬件资源，降低了系统成本与复杂度。

Claims (4)

1.一种支持多小区干扰的MIMO-OTA测试系统，由多探头暗室、信道仿真器和基站模拟器组成，多探头暗室内配置多个测量天线，成环状布置在测试区域周围；基站模拟器输出的多路下行信号首先进入信道仿真器；信道仿真器根据系统所配置的信道场景，对来自基站模拟器的下行信号进行衰落处理，计算出经过指定信道模型衰落后的多径下行信号在终端周围的入射角、功率延迟、角度扩展、极化特性，并将具有不同入射角的信号分别映射到暗室内相应的探头上；暗室内多个探头根据信道仿真器的加载结果同时发射，从而在暗室中测试区域内模拟出不同来波角度、不同功率、极化、延迟特性的多径下行信号；其特征在于：基站模拟器包括一个本小区基站模拟器和一个相邻小区干扰基站模拟器，在信道仿真器内部设置多个信道处理单元，多个信道处理单元中的一个用于计算模拟本小区基站模拟器与终端间的信道场景，其它的用于模拟相邻小区干扰基站模拟器与终端间的信道场景；多个信道处理单元的结果叠加输出，在多探头暗室内每个探头上同时有多个信道处理单元的输出结果，从而在暗室内同时模拟出具有给定空间特性的本小区下行信号和其它小区干扰信号。

2.根据权利要求1所述的一种支持多小区干扰的MIMO-OTA测试系统，其特征在于：相邻小区干扰基站模拟器使用伪随机序列生成器来代替。

3.一种支持多小区干扰的MIMO-OTA测试方法，其测试系统由多探头暗室、信道仿真器和基站模拟器组成，其特征在于：基站模拟器包括一个本小区基站模拟器和一个相邻小区干扰基站模拟器，在信道仿真器内部设置多个信道处理单元，多个信道处理单元中的一个用于计算模拟本小区基站模拟器与终端间的信道场景，其它的用于模拟相邻小区干扰基站模拟器与终端间的信道场景；多个信道处理单元的结果叠加输出，在多探头暗室内每个探头上同时有多个信道处理单元的输出结果，从而在暗室内同时模拟出具有给定空间特性的本小区下行信号和其它小区干扰信号；具体实现步骤如下：

步骤1：根据本小区基站模拟器与终端间信道模型，以及多探头暗室内探头个数及位置，信道仿真器计算本小区信道处理单元内各个输入端口与输出端口之间的响应；

步骤2：根据相邻小区干扰基站模拟器与终端间信道模型，以及多探头暗室内探头个数及位置，信道仿真器计算干扰小区信道处理单元内各个输入端口与输出端口之间的响应；

步骤3：根据所要求的本小区信号强度与相邻小区干扰强度的比值，调整干扰小区信道处理单元输出端口增益，使得暗室内本小区信号与相邻小区干扰信号功率比值符合测试要求；

步骤4：若所要求仿真的场景中同时存在多个干扰小区，则重复上述步骤2-3，对各个干扰小区分别进行模拟；

步骤5：将本小区基站模拟器生成下行信号馈入本小区信道处理单元，将相邻小区干扰基站模拟器生成下行信号馈入干扰小区信道处理单元，并将各个信道处理单元的输出结果进行合并；

步骤6：将信道仿真器各个端口输出结果馈入到多探头暗室内各个探头上，从而在暗室内完成对本小区信号以及干扰小区信号的同时仿真。

4.根据权利要求3所述的一种支持多小区干扰的MIMO-OTA测试方法，其特征在于：相邻小区干扰基站模拟器使用伪随机序列生成器来代替。