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TechnicalFeature 技术特写

波束控制仿真研究 无波束赋形）。上面的两条迹线反映出链路的两端做出了“理
在该仿真中，用户沿走廊移动了2米，并且通过计算镜面 想”的波束赋形选择，产生约为20dB的更多功率。该仿真显
反射和漫反射来研究波束控制的好处（图10）。发射机（左 示了六个可用的波束指向角（图13）。为了在用户沿着走廊移
侧）与用户（右侧）之间有屏障阻挡了视线。上部墙壁为粗糙 动时捕获到最大功率，发射机和接收机需要快速改变各自指向
的混凝土，下部墙壁为光滑的石膏板。仿真中使用的墙壁表面 的表面和角度。通过使用最佳波束选择作为100%来执行功率
的介电常数和K因子以实际材料的测量为准。发射机具有32根 分布的累积分布函数（CDF）分析，仅指向最佳单混凝土墙壁
天线，接收机有8根，因此，潜在的波束赋形增益为24dB。由 反射（波束2）在95%的置信度处具有5dB损耗，而最佳单石膏
于其介电常数的缘故，粗糙混凝土的镜面反射比石膏板的反 板反射（波束2）则具有17dB的损耗。
射高6dB，但在用户移动的2米内是恒定的。但是，图11显示 这个简单的仿真显示了毫米波信道的动态程度，催生了在
出，每个表面的漫 链路两端应用复杂的波束控制算法以优化性能的需求。相比之
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混凝土墙壁的反射 射功率存在很大差 下，近期在2.6GHz的商用设备上进行的3GPP测量显示 ，即使
石膏板的反射
异，取决于用户的 是对于MIMO OTA测试中采用的定向SCME城市微信道模型，
–85 移动。 360度转身一圈的性能波动通常也会小于3dB。具有固定天线
–90
射线功率 (dB) –100 束赋形的效果。下 的毫米波设备只会在可用角度的一部分中工作，此时信号源和
–95
图12所示为波
–105
接收机信号的方向恰巧重合。
–110

–115
面的两条迹线所示
–120
–125
–130 为镜面和漫射分量 毫米波性能测试
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 （两种表面结合） 此处讨论的有限几个毫米波传播示例对5G OTA性能测试
用户移动 (米) 的可用功率，分量 所面临的挑战进行了说明。这种变化性尚未由初步随机信道模
使用了链路两端的 型预测，但可以使用更先进的混合信道模型来预测。在射频领
图11：来自两个墙壁表面的漫反射功率。
各向同性天线（即 域，我们面临的挑战是“我的信号有多好”；而在毫米波领
域，我们则遇到了新问题“我的信号在哪里”。可控天线只能
无波束赋形的镜面反射 做到这一步，为了提供足够的服务质量，毫米波网络很可能不
无波束赋形的漫反射 得不依赖于多站点连接。这将确保用户设备可以同时监视、采
有波束赋形的镜面反射 集并追踪可用的视距基站和环境中的强反射，目的是在子帧级
有波束赋形的漫反射
执行切换，以保持连接性和低延迟。冗余与CDMA系统中内置
–65
–70 的软切换概念并没有很大区别，该概念用于处理小区边缘的信
号问题。在射频下始终可以返回到4G，但它不会提供5G性能。
–75
接收信号功率 (dB) –100 适当信道条件。这一点必须考虑快速变化的信道内损伤，以及
–80
要正确测试5G系统，首先需要选择足以反映所选环境的
–85
–90
由物理环境和动态因素（例如车辆和设备移动以及身体/手）
–95
–105
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但毫米波下的3GPP 也需要吗？
–110 引起的多个阻塞源。现实的测试系统不得不仿真类似的条件，
–115 两阶段（RTS）方法依赖于天线方向图的测量，然后将
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 其与信道模型卷积，以创建信号并用于天线后接收机中的设
用户移动 (米) 备测试。由于毫米波系统特别依赖于可控制的天线，因此，
RTS方法在设备的黑盒一致性测试中并没有起到明显的作用，
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但是在设备的开发过程中它可能有用 。混响室加信道仿真器
图12：理想的波束赋形使得仿真接收功率增加约20dB。
（RC+CE）方法能够产生随机反射，尽管它没有任何特定的
方向控制，对反射计数的控制也有限，而是由混响室内的衰减
指向石膏板的波束—波束1 控制的。我们不清楚混响室在毫米波测试中会起到怎样的作
指向石膏板的波束—波束2
指向混凝土墙壁的波束—波束1 用，尽管它们有可能用于不需要空间控制的某些电缆替换测
指向混凝土墙壁的波束—波束2 试。多探头暗室（MPAC）测试方法具有扩展到毫米波频率的
指向混凝土墙壁的波束—波束3
指向混凝土墙壁的波束—波束4
最佳波束选择
–70 (功率) 双极化
静区
探头
–80
接收信号功率 (dB) –100
–90
–110
测试区
–120 (相关性)
–130
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
用户移动 (GHz)
图13：各种波束和表面的接收信号功率随用户移动的变化。 图14：8×2 MPAC测试系统。
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30 Microwave Journal China 微波杂志 Jan/Feb 2017