無線傳播特性是通信過程設計中的最基本因素。細致地了解無線傳播環境, 對成功開發和研究一個無線系統是非常必要的。無線通信工程師有必要掌握信道的特性, 這樣才能設計出高質量的無線通信系統。無線通信系統所能提供的業務的可行性與質量在很大程度上受到基站與移動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行實驗。由于條件所限, 不可能在設備研制的全過程都進行現場實驗, 這在技術和經費上都有問題, 所以采用一個有良好近似效果的信道模擬器是一個較好的解決方法。
一臺無線通信設備可大致分為基帶部分和射頻部分。基帶部分主要由數字電纜組成, 射頻部分主要由模擬電纜組成。兩部分電路的調試方法有很大區別。但在研發測試階段, 一些重要參數涉及基帶和射頻兩方面, 無法分割。如果采用射頻信道模擬器, 在測試結果異常時, 就無法確定是基帶部分出問題還是射頻部分出問題。由此可見, 將兩部分電路混合在一起的調試將大大增加調試的工作量和難度。因此, 需要在基帶和射頻上對信道分別進行模擬。下面簡要介紹無線信道模擬器和基帶衰落模擬器的使用。
1 無線信道模擬器
下面以TAS 4500 無線信道模擬器為例子, 簡要介紹其使用方法。
1.1 信道通路BYPASS 功能檢查
每臺TAS 4500 可以配置為12 條路徑。當信道( CHANNAL) BYPASS 設置激活后,信號可以直接通過相應的CHANNAL,而不經過調制和衰減( 圖1) 。
根據測試需要, 信號發生器或頻譜分析儀可以換成其他設備。
在TAS 4500 上完成下列步驟:
(1) 選擇“FILE”功能;
(2) 選擇“FILE RECALL ”子菜單并且恢復默認(default);
(3) 選擇“CHANNEL 1”功能;
(4) 設置“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 (根據系統具體配置), 增量以0.1d B 為單位, 按照圖1 連接測試系統。需要注意, 根據需要可以將頻譜分析儀換成其他設備。
設置步驟為:
(1) 將TAS 4500 的本振輸出端(LO OUT)連接到本振輸入端(LO IN);
(2) 設置射頻信號源、頻譜分析儀;
(3) 在TAS 4500 上進行下列步驟:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“ FILE RECALL ”子菜單并且恢復“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH1”,將“LOSS”設為需要的衰減值。
1.3 Rayleigh 衰落模擬結果( 頻譜)
主要有以下操作步驟:
(1) 按照圖1 連接測量系統;
(2) 在TAS 4500 上進行下列操作:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“FILE RECALL”子菜單并且恢復“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH 1”并且將調制項(MODULATION)設置到瑞利(RAYLEIGH);
·設置速度(VELOCITY)。
1.4 Racian 衰落模擬結果
Rician 衰落是一個經過瑞利衰落的信號和LOS( Light of Sight) 信號的組合。用TAS 4500 的一個獨立路徑就可以很容易的模擬這樣的信號。這項測試驗證Rician 衰落功能是否工作正常。
操作步驟如下:
(1) 按照圖1 連接測量系統;
(2) 在被校無線信道模擬器TAS 4500 上進行下列操作:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“FILE RECALL ”子菜單并且恢復“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH 1”并且將調制項(MODULATION)設置到GSM_RICIAN;
·設置速度(VELOCITY)。
1.5 Frequency Shift 模擬結果
TAS 4500 具有模擬頻移的功能。
操作步驟如下:
(1) 按照圖1 連接測量系統;
(2) 在TAS 4500 上進行下列操作:
·選擇“FILE”功能;
·選擇“FILE RECALL ”子菜單并且恢復“DEFAULT”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·設置本振模式到“INTERNAL AUTO”;
·選擇“CHANNEL 1”功能;
·選擇“PATH 1”并且將調制項(MODULATION)設置到FREQ SHIFT, 設置DOPPLER 頻移。
2 基帶衰落模擬器ABFS
關于基帶衰落模擬器ABFS 的應用見圖2。
圖2 中AMIQ 用來產生I/Q 調制信號, 輸出在AMIQ 的前面板I 和Q 輸出端口, 也可以使用其他信號發生器來產生I/Q 信號, 但需要注意最大輸入電壓不能超過±5V。
下圖為ABFS的應用
ABFS 的后面板見圖3。
測試GSM設備時, 應用ABFS 的例子如下:
[PRESET] 后, 選擇[MODE GRP A], 然后選擇[1CHANNEL/12PATH/1INPUT/1OUTPUT]; 選擇[FSIM], 然后可以根據需要選擇對應的移動通信標準, 更改頻率、速度、衰落類型、時延和相移等, 然后選擇STATE[RUN]。信道參數特性設置見圖4。
STANDARD( 標準) :選擇通信標準( 如GSM等) ;SPEED UNIT( 速度單位) :km/h; SHOWPATH( 選擇路徑) :1..6( 或7..12) ;
INSERTION LOSS SETTINGMODE ( 選擇插入損耗設置模式) : AUTO(MAN:手動設置插入損耗); 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 等等參數設置完畢后即可。
當測試其他標準設備時, 更改STANDARD 后,根據規范或測試要求調整參數即可。
下面介紹一下路徑的其他設置方式( 見圖5) :
MODE - >1CHANNEL/12PATH/1INPUT/1OUTPUT:一個衰落通路, 12 個路徑; CHANNEL/6PATH/2INPUT/1OUTPUT: 兩個衰落通路, 每個通路各6 個路徑, 一個輸出, 即兩個I/Q 輸入, 一個IQ 輸出; 2CHANNEL/6PATH/1INPUT/2OUTPUT: 兩個衰落通路, 每個通路各6 個路徑, 一個輸入, 即一個I/Q 輸入, 兩個IQ 輸出; 2CHANNEL/6PATH/2INPUT/2OUTPUT: 兩個衰落通路, 每個通路各6 個路徑, 每個通路有各自的輸入輸出。這樣可以非常靈活地根據測試需要配置路徑。
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( 見圖6) 。
SIGNAL+NOISE: 添加加性高斯白噪聲到輸出的I/Q 信號; SIGNAL: 噪聲信號發生器存在于信號路徑中, 但噪聲不添加到輸出信號中;NOISE: I/Q輸出端口輸出噪聲, I/Q 輸入信號不輸出到I/Q 輸出;OFF: 關閉噪聲信號發生器。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, 根據應用需要, 我們可以選擇在射頻處理的無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, 加快開發測試進度。另外需要注意的是各個移動通信標準有不同的參數特性, 尤其是第三代的移動通信標準, 需要熟悉特性后, 選擇合適的信道模擬器配置合適的參數測試。