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測試與測量  

針對無線裝置的MIMO OTA測試方案

上網時間: 2015年10月05日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:通道模擬器  發射分集  OTA測試  電波暗室  混波室 

作者:James Goodwin,Anite產品管理總監

行動裝置使用者不斷要求具有更快資料速率的寬頻體驗,促使製造商必須持續開發出新技術,如多入多出(MIMO)天線設計,以改善未來行動裝置的無線性能。

裝置於是變得越來越複雜,因而在上市之前都必須進行更深入的測試。MIMO空中傳輸(OTA)性能測試用於透過再現現實環境條件評估終端用戶在行動裝置上存取資料服務的體驗。OTA測試在實驗室中進行,包括測試無任何連線的無線裝置,因此包含了裝置的天線性能。

當無線電波在傳播路徑中碰到物體時,無線電波將會發生散射、衍射、反射或吸收等現象。無線電通道模擬器可以精確地模擬這種行為,並在實驗室環境中真實地複製出現實世界的無線電通道條件。這些條件包括多徑傳播,例如各路徑延遲、都普勒效應(Doppler effect)、發射角(AOD)、入射角(AOA)或極化狀態,從而影響基地台天線、雜訊與干擾。MIMO OTA測試使用通道模擬器可精確地模擬不同的環境,包括都市、郊區、農村和室內環境。

共有兩種類型的MIMO OTA測試:一種測試是使用電波暗室,另一種測試則使用混波室,兩種測試都必須使用通道模擬器進行。最近,測試產業又有了顯著的進步,可以確保使用最合適的MIMO OTA測試類型,以便精確地評估裝置性能。

加速MIMO OTA裝置測試

美國無線電產業協會(CTIA)是一家非營利的國際會員組織,從1984年起進入無線通訊產業。行動營運商以及裝置和網路基礎設施製造商都會參考並使用他們的建議作為開發和評估計畫的一部份。

Anite公司向CTIA MIMO OTA小組(MOSG)提供了通道模擬專業技術。MOSG小組從2011年3月開始調查MIMO OTA的性能,最近並取得了所有CTIA運營商的認可,進一步為具有多支天線的裝置推出兩種不同類型的OTA計畫:

第一項計畫是利用空間通道模式,為測試基於傳輸模式3(TM3)的2x2 DL MIMO性能開發專用測試方法,這種方法稱為MIMO OTA測試。

第二項計畫是開發一種單獨的測試,用於評估低輸送量和低延遲案例的待測裝置(DUT),如LTE語音(VoLTE),並在傳輸模式2(TM2)的基礎上形成發射分集測試,這種方法稱為發射分集(Transmit-Diversity)測試。

考慮到要求客觀評估DUT的測試本質,MOSG小組建議,MIMO OTA測試應該在電波暗室中使用多探測(多叢集)方法(AC-MC),以及通道模擬器共同進行;而針對發射分集測試,則使用AC-MC或RC+CE測試方法在混波室中進行,同樣也要使用通道模擬器。

為CTIA標準化MIMO OTA性能測試計畫作準備

隨著對於這項技術的驅動力和標準化要求,在中國大陸、台灣、歐洲和美國催生了許多先進的獨立測試業者,他們創建的無迴波MIMO OTA測試實驗室可以滿足CTIA完整的建議要求。

CTIA建議在電波暗室中建立一個至少有8支天線的環,這樣的配置非常適合測試行動電話和小型平板電腦。MIMO OTA測試還包含測試諸如平板電腦和筆記型電腦等較大的裝置,這一類裝置需要建立16支天線的環。由於每支天線都要求兩個通道模擬器埠的訊號,因此在這種情況下通道模擬器必須支援多達32個通道。相較於2×16埠的通道模擬器,用32埠的通道模擬器進行測試建置更簡單且快速得多。


多達32埠的Anite通道模擬器(Propsim F32)

Anite已經與多家測試實驗室進行合作了,包括中國資訊通信研究院(CAICT)、中國泰爾實驗室終端部(CTTL-Terminal)、台灣檢驗科技公司(SGS)以及AT4 Wireless公司,並提供Anite Propsim F32通道模擬器進行MIMO OTA測試。相關測試裝置的規格要求如下:

這些測試公司在電波暗室或混波室中提供OTA測試,並採用通道模擬器建立真實的無線電通道傳播環境。

電波暗室中,以不同角度部署多支天線,用於模擬無線電波的反射。電波暗室是一種非反射性的暗室(沒有外部干擾),能夠有系統地消除多徑反射,因此被廣泛地用於測試無線裝置的性能。電波暗室提供向量資訊作為待測天線方向的函數,因此可以在完全符合CTIA OTA測試要求的不同設定條件下確定天線模式。電波暗室還能精確地再現空間通道模式(如SCME通道模式),這對MIMO傳輸以及MIMO OTA測試來說十分重要。這也是CTIA為何推薦使用電波暗室進行MIMO OTA測試的原因。

混波室是一種高度反射性的環境,其中充滿了由多徑訊號產生的駐波,這些駐波再經機械性混合使待測裝置暴露在高度變化的傳播環境下。使用多個樣本可以協助測試工程師表徵待測裝置在這種反射環境下的統計響應性能。混波室符合CTIA建議要求,因此非常適合發射分集測試。它們還提供了一種簡單快速的方法,用於進行先期相容的OTA性能測試以及裝置性能的預先評估。

在電波暗室或混波室中進行MIMO OTA測試,有助於為測試公司、製造商和行動營運商驗證安裝有多支天線的行動裝置性能。為了確保終端用戶真正擁有更高資料速率的真實行動寬頻體驗,MIMO OTA測試至關重要。





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