射频波束赋形技术改善 TD-LTE 蜂窝小区边缘性能

　　LTE 中的波束赋形

　　LTE 定义了多种可支持波束赋形的下行链路发射模式。特别受到关注的是发射模式 7、8 和 9。3GPP 第 8 版推出了支持单层波束赋形的 TM7。第 9 版增加了支持双层波束赋形的 TM8，而第 10 版增加了 TM9，它可以支持多达 8 层发射。

　　图 5 显示了在 TD-LTE 蜂窝网络中使用的典型 eNB 射频天线配置。该网络可支持 TM7、TM8 和 TM9 MIMO 波束赋形模式。

　　此例为一个 8 阵元物理天线，采用两组天线单元配置。两组天线单元彼此以 90 正交交叉极化。天线组 0 包括天线单元 1 至 4，以 +45 进行极化。天线组 1 包括天线单元 5 至 8，以 -45进行极化。

　　给定组内的每个天线阵元都是空间分离的，间距大约为半个射频载波波长。这样可以使天线组中的天线阵元高度相关，对于相干波束赋形非常有利。由于两个天线组彼此之间是交叉极化的，它们之间的相关度很低，所以有利于空间多路复用。因此，典型的 TD-LTE eNB 射频天线物理配置可同时满足 MIMO 空间多路复用和相干波束赋形这两个合理但又矛盾的关联要求。

　　典型的 TD-LTE eNB 波束赋形测试系统配置

　　波束赋形的主要测试挑战是需要验证和显示物理射频天线阵列的波束赋形信号性能，以便对以下指标进行验证：

　　•eNB 射频天线校准精度

　　•基带编码波束赋形加权算法正确性

　　•射频天线处的 MIMO 信号和双层 EVM

　　图 6 中的测试系统使用 Agilent N7109A 多通道信号分析仪和支持 TD-LTE 测量的 89600 VSA 软件。多通道信号分析仪可以支持 8 个相位相干射频测量信道，并可与适合的射频分离器和衰减器一起轻松集成到典型的 TD-LTE 基站测试装置中。

　　系统校准是进行准确测量的关键。校正向导程序可以引导用户完成系统校准过程，提示用户将信号分析仪通道 1 测量电缆连接到双路校准分离器(图 6 中用虚线标出的注入点处)的第一个输出端口。所有交叉信道表征测量都将以通道 1 为参考。随后，校正向导程序提示用户将剩下的通道 2 至 8 测量电缆(位于虚线上)逐次连接到双路校准分离器的第二个输出端口，每次连接一条电缆。通过这种方式，校正向导程序能够表征所需要的交叉信道校正，对信号分析仪的波束赋形测量进行补偿，消除测量电缆、连接器、分离器和衰减器中固有的所有失配效应，从而使用户可以在射频天线输出端看到天线赋形性能的直接、经过校正的测量结果。不过，对射频电缆和连接器给测试系统带来的幅度和相位变化进行校准固然重要，但也不能过分夸大。

　　如图 7 所示，首先使用 VSA 软件和多通道信号分析仪显示从全部 8 个天线单元进行的时间同步射频信号捕获。用户可以快速识别基础的射频功率或定时性能差错，而后再执行更高级的解调测量。