多天線暗室信道驗(yàn)證測(cè)量研究

郭 琳 高攸綱 安旭東 孫 璨 劉 美 石 丹

（1.北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院，北京100876；2.工業(yè)和信息化部電信研究院，北京100191）

引 言

多輸入多輸出（Multi-Input Multi-Output，MIMO）作為下一代無(wú)線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)端同時(shí)配置多根天線從而顯著提高系統(tǒng)吞吐量［1-3］.近年來(lái)，運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始廣泛部署支持MIMO技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）第四代蜂窩網(wǎng)絡(luò)，直接帶動(dòng)了多天線移動(dòng)終端天線技術(shù)的研發(fā)演進(jìn).由于終端MIMO天線將影響收發(fā)機(jī)間等效信道，并最終影響MIMO傳輸性能，因此為了有效發(fā)揮MIMO系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必須對(duì)多天線終端MIMO天線空間輻射和接收性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)估，來(lái)指導(dǎo)終端多天線的優(yōu)化設(shè)計(jì).對(duì)于MIMO天線，除了傳統(tǒng)單天線的天線增益和效率指標(biāo)外［4-7］，其天線相關(guān)性和增益不平衡等指標(biāo)對(duì)其接收性能也有較大影響［8-9］.因此，需要針對(duì)多天線終端專門研究一套有源天線性能評(píng)估方法.

近來(lái)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織蜂窩移動(dòng)通信協(xié)會(huì)（Cellular Telecommunications Industry Association，CTIA）和第三代合作伙伴計(jì)劃（The 3rd Generation Partnership Project，3GPP）已經(jīng)開(kāi)展了多天線設(shè)備空間射頻接收機(jī)性能測(cè)量方法（Multi-Input Multi-Output Over-The-Air，MIMO-OTA）標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)工作［10］.MIMO-OTA通常采用下行鏈路的吞吐量指標(biāo)來(lái)評(píng)估被測(cè)設(shè)備（Equipment Under Test，EUT）的多天線接收性能.測(cè)試系統(tǒng)中基站模擬器在不同的發(fā)射功率下發(fā)送多路下行碼流，下行碼流經(jīng)過(guò)特定無(wú)線信道衰落后為EUT所接收，系統(tǒng)最終統(tǒng)計(jì)EUT在不同信道場(chǎng)景下、不同下行功率條件下的數(shù)據(jù)率，評(píng)估EUT的MIMO-OTA性能.一般來(lái)說(shuō)，在相同的下行發(fā)射功率和信道場(chǎng)景下，具有更高的數(shù)據(jù)率測(cè)量結(jié)果的EUT，可以認(rèn)為其具有更好的MIMO接收性能.

多探頭全電波暗室法是目前較為主流的MIMO-OTA測(cè)試方法［11］.在多探頭全電波暗室方法中，全電波暗室內(nèi)放置多個(gè)測(cè)量探頭環(huán)繞于EUT周圍，測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)控制各個(gè)測(cè)量探頭發(fā)射信號(hào)的功率、時(shí)延、極化方向等特性，使得多個(gè)探頭輻射信號(hào)在EUT周圍疊加后的信號(hào)具有一定的功率延遲分布、多普勒頻移、角度擴(kuò)展等特性，從而達(dá)到模擬特定信道場(chǎng)景的目的.除多探頭全電波暗室外，混響室法和兩階段法［12］也是正在研究中的MIMOOTA測(cè)試方法，其所模擬的信道場(chǎng)景以及模擬方法與多探頭暗室法有所區(qū)別.本文針對(duì)多探頭全電波暗室法來(lái)展開(kāi)研究.

為了正確評(píng)估EUT在特定信道場(chǎng)景下的性能，保證相同的被測(cè)設(shè)備在不同實(shí)驗(yàn)室所得到的測(cè)量結(jié)果具有可比性，需要保證全電波暗室內(nèi)信道模型加載和模擬過(guò)程的精確性，確保被測(cè)區(qū)域內(nèi)所加載的信道模型與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的定義一致.因此在MIMO-OTA測(cè)試中，對(duì)于被測(cè)區(qū)域的空間信道模型的驗(yàn)證工作尤為重要.

本文選取3GPP定義的擴(kuò)展空間信道模型（Spatial Channel Model Extended，SCME）為例，分析多探頭暗室的信道驗(yàn)證原理并進(jìn)行實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證.SCME信道模型為一種基于幾何空間位置的信道模型，其收發(fā)機(jī)間信道為多徑信道場(chǎng)景，每一條多徑信道具有不同來(lái)波角度、角度擴(kuò)展、時(shí)間延遲和功率衰落等特性.通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)，SCME信道模型可以模擬不同的實(shí)際場(chǎng)景，例如城區(qū)微小區(qū)（Urban Micro，UMi）和城區(qū)宏小區(qū)（Urban Macro，UMa）等等［13］.

1 理論分析

1.1 多探頭全電波暗室系統(tǒng)

多探頭全電波暗室MIMO-OTA測(cè)量系統(tǒng)主要由多探頭暗室、信道仿真器、基站模擬器等部分組成，如圖1所示.多探頭暗室內(nèi)配置多個(gè)測(cè)量天線，成環(huán)狀布置在測(cè)試區(qū)域周圍.在測(cè)試過(guò)程中，由基站模擬器輸出的多路下行信號(hào)首先進(jìn)入信道仿真器；信道仿真器根據(jù)系統(tǒng)所配置的信道場(chǎng)景，對(duì)來(lái)自基站模擬器的下行信號(hào)進(jìn)行衰落處理，計(jì)算出經(jīng)過(guò)指定信道模型衰落后的多徑下行信號(hào)在終端周圍的入射角、功率延遲、角度擴(kuò)展、極化特性等，并將具有不同入射角的信號(hào)分別映射到暗室內(nèi)相應(yīng)的探頭上；暗室內(nèi)多個(gè)探頭根據(jù)信道仿真器的加載結(jié)果同時(shí)發(fā)射，從而在暗室中測(cè)試區(qū)域內(nèi)模擬出不同來(lái)波角度、不同功率、極化、延遲特性的多徑下行信號(hào).根據(jù)全電波暗室內(nèi)的信號(hào)衰落大小，有些系統(tǒng)內(nèi)需要配置多通道放大器，對(duì)多個(gè)天線探頭的下行信號(hào)進(jìn)行放大，使得測(cè)試區(qū)域內(nèi)的下行功率可以保障穩(wěn)定可靠的下行連接.

EUT接收到經(jīng)過(guò)信道衰落的下行信號(hào)后，進(jìn)行相應(yīng)處理并通過(guò)上行通信鏈路與基站模擬器建立起閉環(huán)測(cè)試環(huán)路.基站通過(guò)EUT的上行反饋統(tǒng)計(jì)EUT下行接收的數(shù)據(jù)率.系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整基站模擬器的下行功率以及信道仿真器內(nèi)加載的信道模型，完成在不同信道場(chǎng)景、不同下行功率下的EUT下行數(shù)據(jù)率測(cè)量.

圖1 多探頭全電波暗室MIMO-OTA測(cè)試原理框圖

1.2 多探頭系統(tǒng)的校準(zhǔn)

信道仿真器在根據(jù)所加載信道模型計(jì)算不同入射角度的多徑下行信號(hào)、并進(jìn)行多探頭映射時(shí)，假設(shè)來(lái)自基站的多路下行信號(hào)功率一致，并假設(shè)自身多個(gè)輸出端口徑對(duì)應(yīng)的測(cè)量天線到達(dá)EUT的路徑損耗一致.然而，在實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)中，上述假設(shè)條件并不能直接成立.不同天線探頭的下行信號(hào)所經(jīng)過(guò)放大器的增益、線纜損耗等均不相同，各個(gè)天線探頭單元的增益也各不相同，因此從信道仿真器各個(gè)輸出端口到EUT之間的路徑損耗并不一致.類似的，基站模擬器的多個(gè)輸出端口與信道仿真器的各個(gè)輸入端口之間的線纜損耗也并不完全一致.上述路徑損耗的差異性將使得信道仿真器的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)失配，并最終導(dǎo)致暗室內(nèi)所模擬的信道場(chǎng)景特性失真.所以，在進(jìn)行信道驗(yàn)證以及吞吐量測(cè)試之前，必須對(duì)信道仿真器進(jìn)行輸入與輸出校準(zhǔn).

下面以2×2MIMO信道場(chǎng)景為例分析信道仿真器輸入與輸出校準(zhǔn)原理.在2×2MIMO傳輸中，發(fā)射機(jī)輸出兩路下行信號(hào)進(jìn)入信道仿真器，信道仿真器經(jīng)過(guò)信道衰落模擬運(yùn)算后，輸出兩路經(jīng)過(guò)信道衰落后的下行信號(hào)給接收機(jī)，如圖2所示.

圖2 信道仿真器輸入輸出校準(zhǔn)原理

圖2中兩路下行信號(hào)經(jīng)歷外部復(fù)增益G11和G21進(jìn)入信道仿真器，經(jīng)處理后，經(jīng)歷外部復(fù)增益G14和G24輸出給接收機(jī)，其中G11和G21主要包含發(fā)射機(jī)與信道仿真器間的連接線纜損耗，G14和G24主要包含外設(shè)放大器和空間損耗以及線纜損耗等.如前所述，兩個(gè)輸入端口的外部增益G11和G21并不相等，兩個(gè)輸出端口的外部增益G14和G24也并不一致.而輸入和輸出校準(zhǔn)的基本原理是調(diào)整信道仿真器內(nèi)部四個(gè)增益調(diào)整單元的復(fù)增益G12、G22、G13與G23，使得各個(gè)輸入端口之間內(nèi)部、外部增益的級(jí)聯(lián)增益一致，同樣也使各個(gè)輸出端口之間的內(nèi)外部級(jí)聯(lián)增益一致，即

實(shí)際輸入校準(zhǔn)操作通常需要使用信道仿真器自帶的輸入信號(hào)功率測(cè)量功能.校準(zhǔn)過(guò)程中將同一穩(wěn)定的連續(xù)波信號(hào)接入信道仿真器的兩個(gè)輸入端線纜，信道仿真器兩個(gè)輸入端口分別測(cè)量得到的功率讀數(shù)間的差值即為外部增益G11與G21的比值，據(jù)此調(diào)整內(nèi)部增益G12與G22使之滿足式（1）的要求.

實(shí)際輸出校準(zhǔn)流程通常需要借助網(wǎng)絡(luò)分析儀以及標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)量天線進(jìn)行.在暗室中心放置參考測(cè)量天線，作為圖2中接收機(jī).將網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出信號(hào)饋入信道仿真器任意一個(gè)輸入口，例如輸入口1，測(cè)量其與參考測(cè)量天線之間的S21參數(shù).調(diào)整信道仿真器為直通模型，使圖2中信道仿真器內(nèi)部各種處理增益如GAD、GAC、GBC與GBD為相等的恒定值.校準(zhǔn)中，依次激活信道仿真器每一個(gè)輸出端口.根據(jù)圖2，當(dāng)分別激活信道仿真器輸出口1與2時(shí)，網(wǎng)絡(luò)分析儀的S21測(cè)試結(jié)果分別為G12GACG13G14與G12GADG23G24.由于GAD＝GAC，因此，通過(guò)比較兩次S21測(cè)試結(jié)果即可得到兩組輸出路徑G13G14與G23G24的差異.據(jù)此結(jié)果可對(duì)信道仿真器內(nèi)部增益單元G13與G23進(jìn)行調(diào)整使之滿足式（2）要求.

1.3 多探頭暗室信道驗(yàn)證原理分析

MIMO傳輸系統(tǒng)中，發(fā)射端和接收端都配置有多根天線，每一個(gè)收發(fā)天線對(duì)之間都具有不同的信道衰落.在進(jìn)行信道驗(yàn)證時(shí)，可以根據(jù)需要挑選不同的收發(fā)天線對(duì)進(jìn)行信道測(cè)量驗(yàn)證.在SCME信道場(chǎng)景中，各個(gè)收發(fā)天線對(duì)之間信道衰落的統(tǒng)計(jì)特性相同，因此可以任選一個(gè)收發(fā)天線對(duì)間的信道進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證即可.

典型的MIMO信道包含時(shí)間、頻率、空間、極化四個(gè)維度，而信道驗(yàn)證也通常是針對(duì)此四個(gè)維度上相應(yīng)的四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，即功率延遲分布、多普勒頻展、空間相關(guān)性以及交叉極化比進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證.本節(jié)下面將分析此四個(gè)參數(shù)的測(cè)量驗(yàn)證原理以及實(shí)際系統(tǒng)驗(yàn)證方法.

1.3.1 功率延遲分布

功率延遲分布反映多徑信道在不同時(shí)間延遲上的功率散布，為信道時(shí)域沖激響應(yīng)的模平方.在實(shí)際系統(tǒng)中測(cè)量信道的時(shí)域沖激響應(yīng)較為困難，而考慮到信道時(shí)域沖激響應(yīng)與信道頻域響應(yīng)互為傅里葉變換對(duì)，因此可以采用測(cè)量信道頻域響應(yīng)的方法來(lái)間接地測(cè)試驗(yàn)證信道功率延遲分布.假設(shè)信道頻域響應(yīng)函數(shù)為hi（f），1≤i≤N代表所測(cè)量的信道隨機(jī)實(shí)現(xiàn)次數(shù)，則可以按照式（3）計(jì)算得到信道的功率延遲分布

式中，IFFT（·）為逆傅里葉變換函數(shù).

在實(shí)際系統(tǒng)中，可使用標(biāo)準(zhǔn)參考測(cè)量天線模擬接收天線，而信道仿真器的任一輸入口即代表一個(gè)發(fā)射天線，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量二者之間的信道頻域響應(yīng)，如圖3（a）所示進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)連接.

在驗(yàn)證測(cè)試中，配置信道仿真器信道模型為所需驗(yàn)證的模型，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀在所需測(cè)試頻帶上進(jìn)行掃頻，獲得信道頻域響應(yīng).信道仿真器所配置的信道模型一般為時(shí)變模型，因此需要設(shè)置信道仿真器為步進(jìn)模式，使得每次網(wǎng)絡(luò)分析儀掃頻過(guò)程中系統(tǒng)信道保持不變，從而保證其每一條頻域響應(yīng)蹤跡上各個(gè)測(cè)量點(diǎn)都是對(duì)同一次信道隨機(jī)實(shí)現(xiàn)的反映.

實(shí)際測(cè)量中，網(wǎng)絡(luò)分析儀也需要進(jìn)行合適配置以提高測(cè)量準(zhǔn)確度.其中掃頻中心頻率應(yīng)與信道模型的載頻相同；掃寬應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)置，使之不低于信道仿真器可用帶寬，同時(shí)也不宜過(guò)寬，否則會(huì)引入帶外干擾影響結(jié)果精確度；根據(jù)離散傅里葉變換的原理，逆傅里葉變換后得到的時(shí)域信號(hào)長(zhǎng)度為

式中：Mpoint為測(cè)量點(diǎn)數(shù)；Wspan為掃寬.因此，測(cè)量點(diǎn)數(shù)應(yīng)足夠大，使得tmax≥τmax，其中τmax為多徑信道可能的最大延遲.

1.3.2 多普勒頻展

多普勒頻展反映了信道模型中由于終端移動(dòng)等導(dǎo)致的不同多徑信號(hào)的多普勒頻移，與信道來(lái)波角度、功率、終端移動(dòng)速度和移動(dòng)方向等有關(guān).由于多普勒譜函數(shù)與信道時(shí)域相關(guān)函數(shù)互為傅里葉變換對(duì)，因此多普勒譜也可間接反映信道隨時(shí)間變化的快慢程度.假設(shè)信道多普勒功率譜為D（f），則信道的時(shí)間相關(guān)函數(shù)為

在實(shí)際系統(tǒng)中，可按照?qǐng)D3（b）所示進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)連接，將單頻連續(xù)波輸入信道仿真器，利用頻譜分析儀測(cè)量暗室內(nèi)參考測(cè)量天線的接收信號(hào)，測(cè)量分析經(jīng)過(guò)信道衰落后信號(hào)的多普勒功率譜.測(cè)量得到的多普勒功率譜的頻域?qū)挾炔粦?yīng)大于信道最大多普勒頻偏，否則需要重新檢查測(cè)試系統(tǒng).信道最大多普勒頻偏為

式中：fcarrier為信號(hào)載波頻率；VUE與c分別為終端移動(dòng)速度及光速.

圖3 MIMO信道模型驗(yàn)證示意圖

驗(yàn)證測(cè)試中，配置信道仿真器信道模型為所需驗(yàn)證的模型.頻譜分析儀中心測(cè)量頻率與信號(hào)源所發(fā)射信號(hào)頻率一致，均為所需分析的目標(biāo)頻帶的載波頻率.頻譜分析儀測(cè)量頻段寬度至少應(yīng)高于信道最大多普勒頻偏，分辨率帶寬以及視頻帶寬盡可能小以提高測(cè)試精度.頻譜分析儀、信號(hào)源以及信道仿真器需要進(jìn)行頻率參考同步，否則各臺(tái)儀表之間頻率的細(xì)微差異將影響最終測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果的精確度.

1.3.3 空間相關(guān)性

空間相關(guān)性反映了接收端一側(cè)不同空間位置上信道的相關(guān)程度.通常信道空間相關(guān)程度越強(qiáng)，MIMO傳輸效果越差.

空間相關(guān)性的驗(yàn)證測(cè)試可以直接根據(jù)其定義來(lái)進(jìn)行.在多探頭暗室內(nèi)選取多個(gè)不同的空間位置，分別測(cè)試這些位置上的信道響應(yīng)并計(jì)算其相關(guān)性.本文選取暗室中11個(gè)空間位置進(jìn)行空間相關(guān)性的驗(yàn)證測(cè)試，11個(gè)空間位置以0.1個(gè)波長(zhǎng)等間隔分布在長(zhǎng)度為1個(gè)波長(zhǎng)的線段上，線段位于水平面內(nèi)，中點(diǎn)與暗室測(cè)試區(qū)域中心重合，其法線方向?yàn)樾诺懒愣葋?lái)波角方向.

驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)與功率延遲分布測(cè)量系統(tǒng)類似，如圖3（a）所示，其中不同之處在于網(wǎng)絡(luò)分析儀每次掃頻點(diǎn)數(shù)均為1，即對(duì)應(yīng)每次信道隨機(jī)實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)分析儀只測(cè)量中心頻點(diǎn)的信道頻率響應(yīng).另外，針對(duì)每次隨機(jī)實(shí)現(xiàn)，需要測(cè)量暗室中11個(gè)不同的空間位置上的信道響應(yīng).

當(dāng)?shù)玫絅次信道隨機(jī)實(shí)現(xiàn)在11個(gè)空間位置上的信道響應(yīng)后，將結(jié)果記為一個(gè)N×11矩陣H，其中每一列代表相應(yīng)空間位置上N次信道隨機(jī)實(shí)現(xiàn)的信道響應(yīng).分別計(jì)算矩陣H中的每一列與第1列的相關(guān)系數(shù)，可以得到不同距離的空間位置之間信道的相關(guān)性

1.3.4 交叉極化比

交叉極化比反映了信號(hào)在信道傳輸過(guò)程中，垂直、水平極化方向間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系.這種轉(zhuǎn)換關(guān)系難以直接測(cè)量觀察，因此通常觀測(cè)最終信道在垂直、水平極化方向上信道衰落的比值來(lái)考察信道模型極化特性的仿真模擬效果.

由于MIMO-OTA測(cè)試重點(diǎn)是考察終端接收性能，因此為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在信道模型中一般假設(shè)基站天線為傾斜放置的理想線極化天線［10］.這種基站天線的輻射信號(hào)可以被分解為一個(gè)垂直方向線極化信號(hào)和一個(gè)水平方向線極化信號(hào).理想的垂直方向線極化信號(hào)在各個(gè)水平離開(kāi)角上的輻射功率一致；然而水平方向線極化信號(hào)在各個(gè)水平離開(kāi)角上輻射功率不等，在預(yù)期極化方向相垂直的水平離開(kāi)角上，水平方向線極化信號(hào)基本沒(méi)有輻射功率.因此根據(jù)不同信道模型中對(duì)基站輻射信號(hào)離開(kāi)角的定義不同，其最終垂直極化和水平極化上信道衰落的比值也不同.

交叉極化比驗(yàn)證的測(cè)量系統(tǒng)與功率延遲分布驗(yàn)證的測(cè)量系統(tǒng)類似，如圖3（a）所示.不同之處在于在交叉極化比驗(yàn)證中，網(wǎng)絡(luò)分析儀掃頻得到的頻域響應(yīng)用于計(jì)算信道整體功率衰落.假設(shè)針對(duì)N次信道隨機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試，則信道功率響應(yīng)為

式中hi（f）代表對(duì)第i次信道隨機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行掃頻測(cè)量得到的信道頻域響應(yīng).

在實(shí)際測(cè)試中，可以使用垂直放置的偶極子天線與共振環(huán)天線分別測(cè)量暗室內(nèi)垂直和水平極化方向上的信號(hào)功率，然后計(jì)算暗室內(nèi)的垂直、水平極化信道衰落值.由于使用了不同參考測(cè)量天線分別測(cè)量垂直、水平極化方向的信道響應(yīng)，因此在計(jì)算垂直、水平極化信道衰落的比值時(shí)，需要對(duì)不同的參考測(cè)量天線增益進(jìn)行補(bǔ)償.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

選取SCME UMi信道模型，針對(duì)多探頭全電波暗室進(jìn)行了功率延遲分布、多普勒頻展、交叉極化比和空間相關(guān)性的實(shí)際驗(yàn)證測(cè)試.

圖4為功率延遲分布的驗(yàn)證結(jié)果，圖中離散點(diǎn)為SCME Umi信道場(chǎng)景中功率延遲分布的理論結(jié)果，連續(xù)曲線為實(shí)際驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果.可以看到測(cè)量結(jié)果和理論結(jié)果基本吻合，最大偏差不超過(guò)0.7 dB.

圖5（a）為多普勒功率譜的測(cè)量結(jié)果，圖5（b）為按照式（5）計(jì)算的相應(yīng)信道時(shí)間相關(guān)函數(shù)曲線.可以看到測(cè)試得到的多普勒功率譜以及計(jì)算得到的時(shí)間相關(guān)函數(shù)曲線與理論結(jié)果吻合程度較高.在實(shí)測(cè)中，選取的載頻為1 900MHz，用戶移動(dòng)速度為30 km／h，根據(jù)式（6）可知，信道中最大的多普勒頻移大致為53Hz，因此理論上系統(tǒng)多普勒頻譜范圍應(yīng)在1 900MHz±53Hz頻帶內(nèi)，如圖5（a）中實(shí)線所示.實(shí)際測(cè)量中，超過(guò)此頻率范圍時(shí)，頻譜儀也能得到一些測(cè)量結(jié)果，這些測(cè)量結(jié)果基本可以認(rèn)為是系統(tǒng)底噪的影響.因此，使用測(cè)量得到的多普勒功率譜計(jì)算信道時(shí)域相關(guān)曲線時(shí)，不考慮系統(tǒng)底噪的影響，只使用1 900MHz±53Hz范圍內(nèi)的多普勒功率譜測(cè)量結(jié)果來(lái)進(jìn)行計(jì)算.

圖4 SCME Umi信道功率延遲分布驗(yàn)證結(jié)果

圖5 多普勒頻展及時(shí)域相關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果

圖6為信道空間相關(guān)性驗(yàn)證結(jié)果.根據(jù)多探頭暗室的實(shí)現(xiàn)理論，暗室內(nèi)探頭個(gè)數(shù)的多少會(huì)影響暗室對(duì)信道空間相關(guān)性的仿真程度［11］.圖6中實(shí)線為Umi信道場(chǎng)景空間相關(guān)性的理論結(jié)果.本文在一個(gè)8探頭暗室內(nèi)進(jìn)行了實(shí)際的驗(yàn)證測(cè)量，而配置8探頭的暗室對(duì)Umi信道場(chǎng)景空間相關(guān)性的仿真能力有限，只能保證0.7個(gè)波長(zhǎng)尺寸區(qū)域內(nèi)的仿真結(jié)果與理論結(jié)果相吻合［11］，圖中方框圖標(biāo)虛線即為8探頭暗室的理論仿真結(jié)果，可見(jiàn)其空間相關(guān)曲線在0.7個(gè)波長(zhǎng)以內(nèi)與理論曲線基本吻合，而超過(guò)0.8波長(zhǎng)外，二者出現(xiàn)較大差異.圖中圓圈圖標(biāo)虛線為實(shí)際測(cè)量結(jié)果，與8探頭暗室的理論仿真結(jié)果基本吻合.

圖6 空間相關(guān)性測(cè)試結(jié)果

表1為交叉極化比的驗(yàn)證結(jié)果.如表格中所示，暗室所仿真信道環(huán)境的垂直、水平極化信道衰落的比值與理論值基本吻合.

表1 SCME Umi信道模型交叉極化比驗(yàn)證結(jié)果

3 結(jié) 論

本文主要分析了多探頭全電波暗室的信道驗(yàn)證方法，并針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證測(cè)試.針對(duì)信道模型中的功率、時(shí)間、空間、極化等關(guān)鍵因素，分析了功率延遲分布、多普勒功率譜、空間相關(guān)性和交叉極化比等參數(shù)驗(yàn)證的具體測(cè)試原理.基于實(shí)驗(yàn)正確性的分析，給出了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的具體配置方案.為了驗(yàn)證其有效性，實(shí)測(cè)了一個(gè)SCME UMi信道模型的四項(xiàng)驗(yàn)證指標(biāo)，其結(jié)果與理論模型基本吻合.

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