本文關鍵詞：移動終端MIMO天線關鍵參數(shù)及測試驗證方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output, MIMO)通過在無線通信系統(tǒng)收發(fā)節(jié)點同時配置多根天線,可以成倍提高系統(tǒng)信道容量與頻譜效率,已經成為當前以及未來蜂窩系統(tǒng)中的關鍵技術。收發(fā)節(jié)點的多個天線單元與無線傳播環(huán)境共同組成了系統(tǒng)傳輸信道,終端天線性能的優(yōu)劣對系統(tǒng)傳輸性能有較大影響。一般而言,為保證系統(tǒng)MIMO信道良好的傳輸性能,終端MIMO天線多個天線單元之間需要保持較好的增益平衡性以及較高的隔離度。對于移動終端而言,由于其體積較小,且需要支持多種無線模式和多個工作頻段,因此其MIMO天線需要在較小空間內布置多個天線單元,并需要在較寬頻段范圍內保證多個天線單元間的高隔離度,設計難度較高。針對移動終端MIMO天線的空口(Over-The-Air, OTA)測試,即MIMO-OTA測試,是檢驗終端MIMO天線性能的重要方法。MIMO-OTA測試需要模擬特定的空間信道環(huán)境,并在所模擬的信道環(huán)境中測試終端MIMO傳輸性能。根據不同的信道環(huán)境模擬方法,MIMO-OTA測試方法大致可以分為多探頭全電波暗室法,混響室法和輻射兩階段法等三類,不同方法各有優(yōu)缺點。多探頭全電波暗室法的信道模擬和測試結果較為準確,被廣泛認可為一種認證型測試方法,但復雜度和系統(tǒng)成本較高；混響室法成本較低,但只能模擬各向同性信道模型；輻射兩階段法成本較低,且可以模擬各類信道模型,但測試精度受限于被測終端自身芯片平臺質量,一般被認為可以用于研發(fā)型測試。本文針對移動終端MIMO天線設計及其性能測試方法展開工作。首先研究了終端小型化高隔離度MIMO天線的設計；然后研究了最為主流的多探頭全電波暗室法MIMO天線性能測試評估方案,考慮到其系統(tǒng)成本高的缺點,對其進行了低復雜度優(yōu)化設計,同時研究了如何將目前的二維多探頭暗室擴展為三維多探頭暗室來模擬具有俯仰角度擴展的三維信道環(huán)境；最后研究了低成本的輻射兩階段法MIMO-OTA測試方案,研究了終端芯片測量精度對其測試結果的影響,搭建了實際系統(tǒng)并進行了優(yōu)化設計。本文主要創(chuàng)新工作有以下幾點：第一,針對筆記本電腦類移動終端設計可以覆蓋2.4GHz及5.2/5.8GHz雙頻段的MIMO天線系統(tǒng)。結合結構彎曲與耦合饋電技術來縮小天線尺寸并實現(xiàn)雙頻帶覆蓋,使用突出地結構以及T型槽結構來降低各個天線單元在不同頻段范圍內的互耦�；谏鲜鏊悸吩O計得到的雙天線系統(tǒng)在2.4GHz及5.2/5.8GHz頻段上各天線單元間互耦可降至-18dB以下,且天線整體尺寸僅9mm x 40mm。基于上述雙天線系統(tǒng)設計結果進一步組合設計了四天線單元和八天線單元MIMO天線系統(tǒng),設計結果均可覆蓋預期雙頻段,且各天線單元間互耦均可達到-15dB。第二,實際搭建了多探頭全電波暗室MIMO-OTA測試系統(tǒng),提出了多探頭暗室系統(tǒng)的低復雜度優(yōu)化設計方法,在滿足暗室內信道環(huán)境模擬精度約束條件的前提下,通過優(yōu)化選擇用于信道模擬的探頭子集,最小化系統(tǒng)使用的探頭個數(shù),從而降低系統(tǒng)中用于信道模擬和測試的通道個數(shù),降低系統(tǒng)復雜度以及信道仿真器通道成本。實際測試結果表明,使用所提優(yōu)化方法進行3GPP SCME信道模型下的MIMO-OTA測試,系統(tǒng)可以節(jié)省約40%的信道仿真器成本,且得到的測試結果與現(xiàn)有系統(tǒng)一致。第三,研究了多探頭全電波暗室用于三維信道模型仿真時的探頭輻射權值優(yōu)化方案,并提出了三維多探頭暗室中探頭位置配置的優(yōu)化設計方案。首先以最小化暗室中心測試區(qū)三維球面上信道相關因子模擬偏差為目標,優(yōu)化求解了三維暗室內各個探頭最優(yōu)輻射權值向量；基于優(yōu)化問題的求解,分析了三維暗室中水平探頭環(huán)個數(shù),探頭環(huán)俯仰角位置,以及不同探頭環(huán)上探頭水平方位角等探頭位置配置對暗室內三維信道模擬精度的影響,并根據標準中三維信道模型特性提出了三維多探頭暗室內探頭配置的優(yōu)化設計方案。第四,研究了輻射兩階段法MIMO-OTA測試方案,通過信道容量仿真,分析了測試過程中終端天線方向圖測量角度步進、幅度響應測量誤差以及相位響應測量誤差對MIMO-OTA測試結果的影響；實際搭建了輻射兩階段法測試系統(tǒng),并設計了基于終端測量匯報的下行功率校準流程,部分消除終端方向圖測量誤差對MIMO-OTA測試結果的影響；對實際系統(tǒng)進行了信道相關性測試驗證,使用實際終端比對了多探頭全電波暗室系統(tǒng)以及輻射兩階段法系統(tǒng)的測試結果,結果表明所搭建輻射兩階段法系統(tǒng)可以準確模擬預期信道模型,并有效區(qū)分終端MIMO天線性能的優(yōu)劣。
【關鍵詞】：多天線終端 天線設計 空口測試 信道模型
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-16
• 縮寫符號對照表16-17
• 數(shù)學符號對照表17-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 引言18-20
• 1.2 多天線終端MIMO天線設計20-21
• 1.3 終端MIMO天線性能測試方法及研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 創(chuàng)新性工作和章節(jié)安排23-26
• 第二章 小型化高隔離度MIMO天線的設計研究26-42
• 2.1 引言26-28
• 2.2 雙天線系統(tǒng)設計方案28-30
• 2.3 四天線系統(tǒng)與八天線系統(tǒng)設計30-37
• 2.4 仿真與測試結果37-41
• 2.5 小結41-42
• 第三章 多探頭暗室MIMO-OTA系統(tǒng)的低復雜度優(yōu)化設計42-60
• 3.1 引言42-44
• 3.2 系統(tǒng)結構44-45
• 3.3 探頭選擇優(yōu)化方法45-50
• 3.3.1 信道模擬目標46-47
• 3.3.2 探頭輻射功率向量優(yōu)化47-48
• 3.3.3 探頭組合優(yōu)化48-50
• 3.4 仿真和測試結果50-58
• 3.4.1 仿真結果及分析50-55
• 3.4.2 實測驗證結果55-58
• 3.5 小結58-60
• 第四章 多探頭暗室中三維信道模型模擬的研究60-75
• 4.1 引言60-62
• 4.2 三維暗室中的探頭輻射權值優(yōu)化方法62-64
• 4.3 三維暗室系統(tǒng)中的探頭位置優(yōu)化與分析64-71
• 4.3.1 探頭環(huán)垂直角度間隔65-67
• 4.3.2 各個探頭環(huán)上探頭個數(shù)比例67-70
• 4.3.3 不同探頭環(huán)上探頭水平方位角70-71
• 4.4 三維信道模型的空間相關性驗證71-73
• 4.5 小結73-75
• 第五章 輻射兩階段法分析與系統(tǒng)建設驗證75-90
• 5.1 引言75-77
• 5.2 系統(tǒng)框架與測試流程77-79
• 5.3 天線方向圖測量參數(shù)分析79-83
• 5.4 系統(tǒng)搭建及實測驗證83-88
• 5.4.1 方向圖測量及下行功率校準84-85
• 5.4.2 信道空間相關性驗證85-87
• 5.4.3 吞吐量實測驗證87-88
• 5.5 小結88-90
• 結束語90-92
• 參考文獻92-98
• 攻讀博士學位期間取得的研究成果98-99
• 致謝99-100
• 作者簡介100

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 鄧q，

本文編號：295598