眾所周知，用于引入5G和WiFi 6E無線網(wǎng)絡的技術在頻譜使用、組件等方面具有革命性的發(fā)展，為了滿足5G關鍵性能指標，必須在之前的蜂窩基礎設施上實現(xiàn)技術的迭代改進。

5G和WiFi 6的許多技術改進主要是圍繞各種形式的多輸入多輸出（MiMo）的使用，隨著這些技術的廣泛采用，人們需要準確地了解這些信號在各種環(huán)境中的表現(xiàn)。從帶有階躍衰減器、放大器、合路器和分路器的小型機架式開關矩陣，到大規(guī)模MiMo（mMiMo）測試，這些測試系統(tǒng)對于網(wǎng)絡架構師全面了解復雜傳輸環(huán)境中5G NR信號的功能至關重要。本文將提供對現(xiàn)代無線體系結構的各種關鍵因素的理解，并介紹測試和開發(fā)這些系統(tǒng)的一些新思路。

準確了解5G或WiFi 6設備在一系列潛在傳播環(huán)境中的功能對于部署無線基礎設施至關重要，靈活的切換和MiMo測試系統(tǒng)對于確保可靠連接同樣至關重要。

背景

無論信號環(huán)境如何，都需要在網(wǎng)絡拓撲、基站技術和回程架構方面進行創(chuàng)新。在嘗試連接到蜂窩網(wǎng)絡時，有幾個環(huán)境因素會顯著影響用戶體驗：

自由空間路徑損耗

• 干擾
• 從多徑或陰影中消失
• 快速移動終端
• 手機發(fā)射塔的地理可達性

信號在自由空間中傳播的固有路徑損耗隨著頻率的增加而顯著增加，這一直是為密集城市地區(qū)服務的小單元設施所面對的問題。毫米波信號不僅在具有更高大氣吸收的自由空間中會快速衰減，而且?guī)缀鯚o法像其它波長更長、低于6GHz的信號那樣在物體周圍發(fā)生繞射，毫米波信號散布在變化很小甚至相對光滑的表面上，并在大多數(shù)物體中完全衰減。

這就需要使用適當?shù)男诺揽臻g來進行視距通信和波束成形，以實現(xiàn)精確的波束對準。要實現(xiàn)信號連接還需要使用微波回程基礎設施、深光纖安裝，以及非地面5G基站（衛(wèi)星），來將連接延伸到偏遠農(nóng)村地區(qū)。

到2025年，物聯(lián)網(wǎng)設備總數(shù)預計將達到270億臺，而移動設備數(shù)量預計將達到182.2億臺，不斷增加的設備擁塞帶來的干擾是設備制造商持續(xù)關注的問題，自干擾消除、動態(tài)頻譜共享（DSS）和遠程干擾管理（RIM）等技術旨在最大程度上解決這些問題。即使是多用戶MiMo（MU-MiMo）和大規(guī)模MiMo（mMiMo）也都會受到共信道干擾的影響，這需要近乎完美的信道狀態(tài)信息（CSI），或者評估從發(fā)射機到接收機的信號退化情況，包括散射、衰減和功率衰減。

環(huán)境障礙是渠道建模中不可忽略的一個因素，樹木、建筑物和雨水都會導致信號衰弱，MiMo增強功能幾乎包含在sub 6GHz和毫米波頻率的具有大量天線元件和無線電架構的5G 3GPP設備中。WiFi 5或802.11ac是第一個引入多用戶MiMo的WiFi標準，接入點（AP）現(xiàn)在能夠向每個客戶端形成多個波束，同時在下行鏈路中向每個客戶端發(fā)送信息。WiFi 6以相同的MU-MiMo或空間復用原理運行，同時通過結合正交頻分多址調(diào)制（OFDMA）、高階正交幅度調(diào)制（1024-QAM）以及上行鏈路和下行鏈路MU-MiMo來提高網(wǎng)絡性能。WiFi 6E將WiFi頻譜擴展至6GHz頻段（5.925-7.125GHz），開辟了更多頻段來支持5G免許可NR（NR-U）部署。

測試

那么，我們?nèi)绾?a href="http://m.xsypw.cn/analog/" target="_blank">模擬測試這些系統(tǒng)呢？切換矩陣是模擬環(huán)境對射頻傳輸影響的主要設備之一，工程師在通過矩陣的每條路徑上使用一系列功率分配器和組合器以及單獨控制的可編程衰減器。

通過這種方式，每個輸入信號都可以在不同的級別上進行衰減，例如，可以模擬自由空間路徑損耗、衰落或設備離開信號源時的信號衰減。使用快速開關衰減器，可以對射頻開關矩陣進行編程，通過在分配的時間范圍內(nèi)調(diào)整衰減值來模擬快速和慢速衰落、多徑、干擾和一系列其他傳播現(xiàn)象。

模擬移動衰落的真實世界效應，其中快速移動設備（例如，車輛、火車、飛機等）可能通過多個基站的覆蓋區(qū)域，不同節(jié)點之間的衰減可以使用自由空間路徑損耗模型或弗里斯方程計算來進行模擬。在這些系統(tǒng)中測試切換需要一個具有多個輸入的切換矩陣，其中每個輸入代表一個不同的基站，輸出是接收設備。

在切換測試系統(tǒng)中，每個輸入都與不同的基站相關，而輸出信號則是指終端接收到的信號。大型開關矩陣可以接收大量輸入或基站信號，并相應地進行衰減，以模擬高速列車、飛機或任何其他快速移動的車輛。

解決方案

可編程衰減器可以通過模擬電壓調(diào)節(jié)進行控制，或通過帶有串行接口的數(shù)字輸入或GPIB進行控制，更現(xiàn)代化的設備則使用LAN端口或USB提供控制，使用以太網(wǎng)或USB減少了自動化測試的障礙，可以使用幾乎任何PC或筆記本電腦進行控制。傳統(tǒng)的衰落模擬通常依賴于高度復雜和昂貴的單設備測試解決方案，這些解決方案最終受到端口號、內(nèi)部硬件和專有軟件的限制。可編程射頻儀器可利用外部連接計算機的操作系統(tǒng)生成自定義測試序列，或使用軟件對其測試系統(tǒng)進行編程。

虹科USB控制的數(shù)字衰減器可以在用戶的測試系統(tǒng)中直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）或其他程序（如LabVIEW、Linux、Python等）中輕松實現(xiàn)掃描衰減斜坡和衰減剖面。因為現(xiàn)代無線測試行業(yè)不斷受到新版本、不斷發(fā)展的規(guī)范和不斷變化的技術的影響，這種可重構性變得至關重要。

虹科HK-LDA-802-8：200-8000 MHz頻率數(shù)字衰減器

虹科HK-LDA-802-8數(shù)字衰減器是一種8通道高動態(tài)范圍、雙向、50歐姆步進衰減器，它提供120dB的衰減控制范圍，覆蓋200-8000MHz，步長為0.1dB。衰減器可直接從附帶的圖形用戶界面（GUI）為固定衰減、掃描衰減斜坡和衰減剖面進行輕松編程，或者對于希望開發(fā)自己界面的用戶，虹科提供LabVIEW驅動程序、Windows API DLL文件、Linux驅動程序、Python示例等。

特征

• 可靠且可重復的固態(tài)數(shù)字衰減
• 包括GUI、Windows Linux和MAC SDK、LabVIEW驅動程序
• 單次或重復可編程衰減斜坡
• 可從GUI或SDK編程的衰減配置文件
• 易于攜帶的USB供電設備
• 尺寸適合ATE應用的單個單元
• USB或可選以太網(wǎng)控制

應用

• WiFi、3G、4G、5G、LTE、DVB、微波無線電衰落模擬器
• 工程/生產(chǎn)測試
• 自動測試