支撑MIMO OTA系统测试

 

KSW-WNS02无线信道仿真仪基于新一代的高速芯片及硬件平台开发,具有强大的运算资源,支持120MHz的信号带宽,以及最多64个物理通道和2048个逻辑通道,可以全面支持现有MIMO OTA的标准测试,并且支持MIMO OTA的后续技术演进,例如3D MIMO OTA。KSW-WNS02无线信道仿真仪的技术特点如下:

1、   频率范围30MHz--6GHz,且可通过频率扩展模块扩频至40GHz。满足当前MIMO OTA测试及将来5G及物联网时代MIMO OTA的测试频段要求。例如智能电网的设备就是工作在280MHz频点,考虑到今后非授权物联网技术,如Lora的应用,必定会在更广泛的频率范围内采用物联网技术,因此更宽的频率范围可以保证设备在今后应用的适用性,保护投资;

2、   考虑到未来5G的信道带宽,KSW-WNS02无线信道仿真仪提供120MHz带宽,满足当前和将来的MIMO OTA宽带测试应用需求。

3、   单机最高支持64个射频通道,以及最高2048个衰落通道,满足当前及将来3D MIMO OTA技术演进的测试需求。

4、   支持AdHoc(MANET)设备组网测试以及系统级的OTA测试;

5、   KSW-WNS02无线信道仿真仪的通道具备双向信道仿真能力,满足将来Downlink / Uplink上下行双向MIMO OTA技术演进的测试需求,TDD制式与FDD同样可以使用以下简化测试架构,可以在上下行链路测试上共用一台设备,并且系统搭建简单,无需外接大量的功分器、环形器等无源连接或者信号分立器件,根据CTIA的标准,尽管现在对于上行链路的测试还没有具体要求,但是已经明确表示今后需要测试上行链路。

6、   国产自研产品,提供长期的深层次技术演进及支持,提供深层次定制化服务,平台灵活,可以支持各种MIMO OTA解决方案,例如基于混响室的MIMO OTA。

7、   KSW-WNS02信道仿真仪支持输入端口功率监控测量功能,则也可由信号源(或直接用基站模拟器的内置信号源)输出CW连续波信号,通过信道仿真仪的功率测量功能来执行输入校准,这样更加方便快捷。

以下详细介绍基于KSW-WNS02无线信道仿真仪实现Multi-Probe Anechoic Chamber (MPAC) Full Ring多探头暗室大环法MIMO OTA测试系统的具体方案,依据标准规范为:

CTIA MIMO OTA Test Plan V1.1.1,即《Test Plan for 2x2 Downlink MIMO and Transmit Diversity Over-the-Air Performance, Version 1.1.1, September 2017》

对于3GPP或CCSA标准对应的MPAC Ring技术方案,本文同样适用。

另外,本公司还将在后续方案版本中支持3GPP与CCSA认可的“混响室+信道仿真仪”方案(常被简称为“RC+CE”方案)。

系统架构

CTIA MIMO OTA Test Plan V1.1.1规范中的MIMO OTA系统架构示意图如下:

 

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多探头暗室MIMO OTA测试系统架构

 

而基于KSW-WNS02无线信道仿真仪的MIMO OTA系统架构可大幅度简化如下,由于KSW-WNS02独具的双向信道仿真能力,TDD制式与FDD同样可以使用以下简化测试架构:

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以上是执行测试功能时的架构简图,而完整的MIMO OTA系统,还应包括用于全自动系统校准和信道验证的相关设备和软件,因此,基于KSW-WNS02无线信道仿真仪的完整MIMO OTA系统的整体结构图如下:

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其中,PA Module(功放模组,通常每通道增益30~35dB)用于放大无线信道仿真仪的输出信号(通常最高-20dBm)。RF Switch Module(射频开关模组)用于自动切换射频信号,实现自动测试于校准。转台控制器用于控制转台实现被测件的水平旋转。Calibration Antenna(校准天线,包括套筒偶极子天线和共振环天线)用于系统校准。Positioning Laser Pointer(激光标线定位准直仪)用于环形天线阵列的天线(探头)和被测件的几何定位。


采用无线信道仿真仪的几种MIMO OTA测试方法比较如下:


MIMO OTA测试方法

混响室法

多探头法

两步法

系统构成

混响室+信道仿真仪

多探头暗室+信道仿真仪

单探头暗室+信道仿真仪

天线探头数量

2~4

8~32个,或更多

1

DUT尺寸限制

仅受混响室均匀场尺寸限制

0.5~4λ

仅受暗室静区限制

方向图测试

不支持

支持(快)

支持(慢)

时延

支持

支持

支持

多普勒频移

可控

可控

可控

入射角AoA控制

不支持

支持

支持

极化特性控制

不支持

支持

支持

支持的信道类型

仅均匀空间与可控多径类型

支持所有信道类型

支持所有信道类型

2D/3D信道模型

3D

2D/3D

2D/3D

基站天线空间特性

可控

可控

可控

波束赋型动态控制

不支持

支持

不支持

吞吐率测试

直接支持

直接支持

采用传导方式,间接支持

成本

较高