多天线终端测试方法的演进、理论与实践

3.1、ABP 单簇法MIMO OTA 系统

广播电视规划院的单簇法实验室连接示意图见图10，这个方案最大的特点是由原来的常规单天线终端OTA 测试暗室（ETS AMS8600）改造而来，暗室的尺寸见表1。由于不需要另外搭建暗室，不仅使得系统建造的成本大幅下降，也同时免去了另建暗室寻址时的麻烦。在这个单簇法MIMO OTA 技术平台上，包含信道验证在内的大部分多探头系统的基本研究得以推进。

表1、ABP 暗室数据

图10、广播电视规划院(ABP) 单簇法MIMO OTA 测试系统

通过特别的设计，该系统可以在MIMO OTA 与常规OTA测试之间进行转换，这种转换需要2 个人花大约5~10 分钟的时间，见图11，因此系统能够兼顾常规天线/ 终端OTA 测试与多天线终端的MIMO OTA 测试。

图11、单簇法MIMO OTA 与SISO OTA 测试环境的切换

3.2、系统及各部件的验证

3.2.1 暗室特性变化

如前文所述，ABP 的单簇MIMO OTA 在SISO 暗室的基础上组建，通过在暗室内安置的天线支撑件，可以在短时间内进行两种测试模式的切换，但相比于原SISO 暗室，增加的组件可能会影响暗室的特性，因此我们依照CTIA 的要求，在两种环境下进行了纹波测试，分别完成了自由空间下的30cm半径与50cm 半径静区在两个频点的比对，结果见表2 及表3。

表2、SISO 暗室的纹波测试比对验证（30cm 静区）

表3、SISO 暗室的纹波测试比对验证（50cm 静区）

测试结果表明扩展不确定几乎没有太大变化，增加天线支撑架后进行SISO OTA 测试的暗室环境的扩展不确定度仍然满足CTIA 小于2 的要求。

3.2.2、信道仿真器特性及信号漂移

作为核心部件，信道仿真器的特性极大地影响着整个系图10 广播电视规划院(ABP) 单簇法MIMO OTA 测试系统统的不确定度，我们需要知道信道仿真器设置及输入信号对于输出信号的影响程度；同时，信道仿真器作为一个有源设备，取决于内部部件的质量，其输出信号的幅度与相位均可能会随环境（温度、湿度）发生不同程度的漂移，如果漂移情况严重，信道仿真器将会对整个系统的不确定度产生影响。

我们在两个工作日分别做了不同的输入功率下，一分钟内信号仿真器的输出信号幅度与相位的变化测试，最恶劣的结果记录在表4 中，此外对两个工作日的输出信号做横向比较，以便了解长期情况下，其信号的漂移情况。根据测试结果，推荐的操作是：进行MIMO OTA 测试时，应维持基站模拟器的输入功率不变，根据信道仿真器设置，推荐输入功率的范围如下：

表4、信道仿真器的输入设置对系统稳定性的影响

(EIL-20) ≤INPUT ≤(EIL+CE) （7）

也即输入功率应该尽量接近期待功率（EIL），其变化范围最小应大于设置的期待功率20dB以上，最大则不能比设置的期待功率的峰均比（CF）更大，否则系统的不确定将增大。对于信道仿真器的信号漂移，在符合式（7）的情况下，表5 的测试结果证明信道仿真器输出信号的幅度漂移不超过0.1dB，相位变化不超过1.5 度，因此我们可以认为信道仿真器在整个测试过程中是较为稳定的。

表5、信道仿真器信号漂移研究（长期）

3.2.3、功率放大器特性及信号漂移

用于补偿路径衰减的功率放大器其通道数与信道仿真器相同，其特性同样对整个系统的不确定度产生影响。通常，功率放大器需要有30 分钟的预热时间，在这段时间内，其输出信号幅度可能有0.5dB~1dB 的变化，30 分钟后输出将趋稳，因此我们推荐整个系统的预热时间一般在30 分钟，之后再做所有其他的验证或测试工作。

在开始测试之前，必须获取功率放大器的线性工作区间，我们对所用到的功率放大器进行了四个频点不同输入功率的测试，其增益测试结果见图12，从图中可以看出输入功率大于-30dBm 时将逐渐进入1dB 压缩点，因此我们所有后续工作中，将使得功率放大器的输入功率控制在-30dBm 以下。

图12、功率放大器的增益及线性范围

功率放大器的长期信号漂移是描述对应于实验室在两个工作时段，这决定了实验室是否能够在几周甚至几个月时长内，沿用同一个校准数据。我们的摸底测试是在两个工作日，对功率放大器分别重新启动、预热30 分钟之后，输入设置统一分别设置为-40dBm（线性区间之内），测试功率放大器的六个通道，在不同的频率点的输出信号幅度与相位的差异值，测试结果见图13，测试结果表明两次测试功率放大器最大的信号幅度漂移可能超过1dB，相位漂移则相对较小，这意味着系统在不同的工作时间，测量不确定可能会由于功率放大器的信号漂移而大幅增大，因此我们建议系统应该进行日常校准工作，即校准文件需要经常进行更新。

功率放大器的短期信号漂移是描述对应于某一次测试过程中，如40 分钟，输