無(wú)線傳播特性是通信過(guò)程設(shè)計(jì)中的最基本因素。細(xì)致地了解無(wú)線傳播環(huán)境, 對(duì)成功開(kāi)發(fā)和研究一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)是非常必要的。無(wú)線通信工程師有必要掌握信道的特性, 這樣才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的無(wú)線通信系統(tǒng)。無(wú)線通信系統(tǒng)所能提供的業(yè)務(wù)的可行性與質(zhì)量在很大程度上受到基站與移動(dòng)用戶間信道特性的影響。為了研究這些影響, 就需要在一定傳播特性下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于條件所限, 不可能在設(shè)備研制的全過(guò)程都進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn), 這在技術(shù)和經(jīng)費(fèi)上都有問(wèn)題, 所以采用一個(gè)有良好近似效果的信道模擬器是一個(gè)較好的解決方法。
一臺(tái)無(wú)線通信設(shè)備可大致分為基帶部分和射頻部分?；鶐Р糠种饕蓴?shù)字電纜組成, 射頻部分主要由模擬電纜組成。兩部分電路的調(diào)試方法有很大區(qū)別。但在研發(fā)測(cè)試階段, 一些重要參數(shù)涉及基帶和射頻兩方面, 無(wú)法分割。如果采用射頻信道模擬器, 在測(cè)試結(jié)果異常時(shí), 就無(wú)法確定是基帶部分出問(wèn)題還是射頻部分出問(wèn)題。由此可見(jiàn), 將兩部分電路混合在一起的調(diào)試將大大增加調(diào)試的工作量和難度。因此, 需要在基帶和射頻上對(duì)信道分別進(jìn)行模擬。下面簡(jiǎn)要介紹無(wú)線信道模擬器和基帶衰落模擬器的使用。
1 無(wú)線信道模擬器
下面以TAS 4500 無(wú)線信道模擬器為例子, 簡(jiǎn)要介紹其使用方法。
1.1 信道通路BYPASS 功能檢查
每臺(tái)TAS 4500 可以配置為12 條路徑。當(dāng)信道( CHANNAL) BYPASS 設(shè)置激活后,信號(hào)可以直接通過(guò)相應(yīng)的CHANNAL,而不經(jīng)過(guò)調(diào)制和衰減( 圖1) 。
根據(jù)測(cè)試需要, 信號(hào)發(fā)生器或頻譜分析儀可以換成其他設(shè)備。
在TAS 4500 上完成下列步驟:
(1) 選擇“FILE”功能;
(2) 選擇“FILE RECALL ”子菜單并且恢復(fù)默認(rèn)(default);
(3) 選擇“CHANNEL 1”功能;
(4) 設(shè)置“BYPASS”。
1.2 路徑衰減
在TAS 4500 中路徑損耗是可編程的, 范圍從30～50 dB (根據(jù)系統(tǒng)具體配置), 增量以0.1d B 為單位, 按照?qǐng)D1 連接測(cè)試系統(tǒng)。需要注意, 根據(jù)需要可以將頻譜分析儀換成其他設(shè)備。
設(shè)置步驟為:
(1) 將TAS 4500 的本振輸出端(LO OUT)連接到本振輸入端(LO IN);
(2) 設(shè)置射頻信號(hào)源、頻譜分析儀;
(3) 在TAS 4500 上進(jìn)行下列步驟:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“ FILE RECALL ”子菜單并且恢復(fù)“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設(shè)置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH1”,將“LOSS”設(shè)為需要的衰減值。
1.3 Rayleigh 衰落模擬結(jié)果( 頻譜)
主要有以下操作步驟:
(1) 按照?qǐng)D1 連接測(cè)量系統(tǒng);
(2) 在TAS 4500 上進(jìn)行下列操作:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“FILE RECALL”子菜單并且恢復(fù)“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設(shè)置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH 1”并且將調(diào)制項(xiàng)(MODULATION)設(shè)置到瑞利(RAYLEIGH);
·設(shè)置速度(VELOCITY)。
1.4 Racian 衰落模擬結(jié)果
Rician 衰落是一個(gè)經(jīng)過(guò)瑞利衰落的信號(hào)和LOS( Light of Sight) 信號(hào)的組合。用TAS 4500 的一個(gè)獨(dú)立路徑就可以很容易的模擬這樣的信號(hào)。這項(xiàng)測(cè)試驗(yàn)證Rician 衰落功能是否工作正常。
操作步驟如下:
(1) 按照?qǐng)D1 連接測(cè)量系統(tǒng);
(2) 在被校無(wú)線信道模擬器TAS 4500 上進(jìn)行下列操作:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“FILE RECALL ”子菜單并且恢復(fù)“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設(shè)置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH 1”并且將調(diào)制項(xiàng)(MODULATION)設(shè)置到GSM_RICIAN;
·設(shè)置速度(VELOCITY)。
1.5 Frequency Shift 模擬結(jié)果
TAS 4500 具有模擬頻移的功能。
操作步驟如下:
(1) 按照?qǐng)D1 連接測(cè)量系統(tǒng);
(2) 在TAS 4500 上進(jìn)行下列操作:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“FILE RECALL ”子菜單并且恢復(fù)“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設(shè)置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH 1”并且將調(diào)制項(xiàng)(MODULATION)設(shè)置到FREQ SHIFT, 設(shè)置DOPPLER 頻移。
2 基帶衰落模擬器ABFS
關(guān)于基帶衰落模擬器ABFS 的應(yīng)用見(jiàn)圖2。
圖2 中AMIQ 用來(lái)產(chǎn)生I/Q 調(diào)制信號(hào), 輸出在AMIQ 的前面板I 和Q 輸出端口, 也可以使用其他信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生I/Q 信號(hào), 但需要注意最大輸入電壓不能超過(guò)±5V。
下圖為ABFS的應(yīng)用
ABFS 的后面板見(jiàn)圖3。
測(cè)試GSM設(shè)備時(shí), 應(yīng)用ABFS 的例子如下:
[PRESET] 后, 選擇[MODE GRP A], 然后選擇[1CHANNEL/12PATH/1INPUT/1OUTPUT]; 選擇[FSIM], 然后可以根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn), 更改頻率、速度、衰落類型、時(shí)延和相移等, 然后選擇STATE[RUN]。信道參數(shù)特性設(shè)置見(jiàn)圖4。
STANDARD( 標(biāo)準(zhǔn)) :選擇通信標(biāo)準(zhǔn)( 如GSM等) ;SPEED UNIT( 速度單位) :km/h; SHOWPATH( 選擇路徑) :1..6( 或7..12) ;
INSERTION LOSS SETTINGMODE ( 選擇插入損耗設(shè)置模式) : AUTO(MAN:手動(dòng)設(shè)置插入損耗); RF FREQUENCY( 射頻頻率) ;
CHANNEL1/PATH: 顯示路徑; STATE:ON[OFF]; PROFILE: 選擇衰落類型; SPEED; PATHLOSS; DELAY;PHASE 等等參數(shù)設(shè)置完畢后即可。
當(dāng)測(cè)試其他標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備時(shí), 更改STANDARD 后,根據(jù)規(guī)范或測(cè)試要求調(diào)整參數(shù)即可。
下面介紹一下路徑的其他設(shè)置方式( 見(jiàn)圖5) :
MODE - >1CHANNEL/12PATH/1INPUT/1OUTPUT:一個(gè)衰落通路, 12 個(gè)路徑; CHANNEL/6PATH/2INPUT/1OUTPUT: 兩個(gè)衰落通路, 每個(gè)通路各6 個(gè)路徑, 一個(gè)輸出, 即兩個(gè)I/Q 輸入, 一個(gè)IQ 輸出; 2CHANNEL/6PATH/1INPUT/2OUTPUT: 兩個(gè)衰落通路, 每個(gè)通路各6 個(gè)路徑, 一個(gè)輸入, 即一個(gè)I/Q 輸入, 兩個(gè)IQ 輸出; 2CHANNEL/6PATH/2INPUT/2OUTPUT: 兩個(gè)衰落通路, 每個(gè)通路各6 個(gè)路徑, 每個(gè)通路有各自的輸入輸出。這樣可以非常靈活地根據(jù)測(cè)試需要配置路徑。
如果ABFS 有ABFS- B1 選件, 還可以添加加性高斯白噪聲到輸出的I/Q 信號(hào)( 見(jiàn)圖6) 。
SIGNAL+NOISE: 添加加性高斯白噪聲到輸出的I/Q 信號(hào); SIGNAL: 噪聲信號(hào)發(fā)生器存在于信號(hào)路徑中, 但噪聲不添加到輸出信號(hào)中;NOISE: I/Q輸出端口輸出噪聲, I/Q 輸入信號(hào)不輸出到I/Q 輸出;OFF: 關(guān)閉噪聲信號(hào)發(fā)生器。LEVEL:噪聲功率電平, 單位: dBfs(dBunder full scale),滿量程電平為0.5 伏( I/Q輸出電壓的均方根值) 。
3 綜述
綜上所述, 根據(jù)應(yīng)用需要, 我們可以選擇在射頻處理的無(wú)線信道模擬器或者在基帶處理的基帶衰落模擬器, 從而增加靈活性, 加快開(kāi)發(fā)測(cè)試進(jìn)度。另外需要注意的是各個(gè)移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)有不同的參數(shù)特性, 尤其是第三代的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn), 需要熟悉特性后, 選擇合適的信道模擬器配置合適的參數(shù)測(cè)試。