[发明专利]MIMO无线终端的无线性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种MIMO无线终端的无线测试方法。

背景技术

第四代移动通信系统(4G)的标准(LTE，Long Term Evolution)为了满足高数据率和高系统容量方面的需求，支持上下行应用MIMO(Multiple Input Multiple Output，多个发射天线和多个接收天线)。其中，上行MIMO包括空间复用和传输分集，基本配置是l发2收，并支持更高阶的天线配置扩展；下行MIMO包括空间复用、波束成形以及传输分集，基本天线配置是2发2收，最大支持虚拟4发4收。与之前的SISO(Single Input Single Output)移动通信系统相比，LTE所采用的MIMO系统有很多的技术优势，包括在衰落环境下能够达到更高的传输数据率、通信可靠性的提高等。如果多天线技术只用于发射端，而接收端采用单个天线，则称为多入单出通信系统(MISO，Multiple Input Single Output)；如果多天线技术只用于接收端，而发射端采用单个天线，则称为单入多出系统(SIMO，Single Input Multiple Output)。如果收发两端都采用多天线技术，则称为多入多出系统MIMO，如图1所示。根据信号处理方法的不同，MIMO天线系统可以有两种方式，智能天线和空间多路复用。空间多路复用的方式下，每个发射天线发送独立的数据码流，理论上一个N×N的MIMO系统，数据传输速率可以达到SISO系统的N倍。但是MIMO通信系统的实际传输数据率，取决于很多实际因素，除了空间传播环境以外，MIMO终端的性能对于传输速率有很重要的影响。

MIMO终端能否达到实际性能(例如数据传输的吞吐率)取决于很多因素，包括射频方面的灵敏度失真、基带处理、无线传播环境和天线性能等，当然其中无线传播环境、终端天线性能、终端的灵敏度失真起很大的作用。MIMO终端的OTA(OTA，Over The Air)测试方案，提供了一种在受控环境下评估、测试MIMO终端性能的方法和测试系统。MIMO终端的OTA测试，既是移动运营商检验移动终端性能、发放终端入网许可证的依据，也是终端厂商在研发、质量控制过程中的技术手段。因此，在移动运营商的大力推动下，MIMO终端的无线性能测试受到工业界、学术界的广泛重视。

SISO终端的OTA测试方案，其模拟实现的受控环境是自由空间传播环境，在自由空间传播环境下，测试被测终端的收发性能，后来加入了使用者手持、靠近人头等模式。与SISO中的OTA测试不同，MIMO终端的OTA测试评估，必须引入和实现MIMO信道模型，这里的挑战在于如何模拟真实的无线传播环境，使得OTA测试系统的测试评估结果能够反映真实环境下实际效果。

目前主要有3类方法包括:混响暗室法、两阶段法和多探头法。上述三种方法各有优缺点。

(1)混响暗室法采用无吸波材料的混响暗室，优点是吞吐率测试速度快，但是能够模拟的信道模型受局限，也不能测试被测件天线方向图信息(天线的方向图信息在终端的研发过程中很重要)，混响暗室法基于其设计原理，无法获得对研发非常重要的天线方向图，应用受到限制。

(2)多探头法采用多个环绕在被测件周围的天线(例如16个)和信道模拟器一起，实现MIMO信道的模拟，是一种直观的方法，但是系统造价非常高、系统校准复杂。如图2所示。

(3)如图3所示，原始的两阶段法，测量过程分为两个阶段。

第一阶段(Stage 1)：采用传统的SISO测试系统测量被测件的多个天线方向图信息，测试方法遵循3GPP TS 34.114(见参考文献1)的要求。其中，具有多个天线的被测件，被放置在全波暗室中，测得每个天线的方向图信息(幅值和相位)。

第二阶段(Stage 2)：将Stage 1中测得的被测件天线方向图信息，融合进MIMO信道模型。信道模拟器的输出，通过电缆用传导的方式输入到MIMO接收机的输入端口。