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　　測試無線系統(包括用戶設備和基站)在衰落情形下是否能夠成功地收發數據，是測試過程的重要組成部分。在通信理論中，一般把衰落分為快衰落、慢衰落、時間選擇性衰落以及頻率選擇性衰落等類型；然而，在實際的傳播環境中，往往是這些類型的排列組合。本文從實際應用出發，著重根據3GPP規范中規定的不同測試環境，討論WCDMA中的衰落測試。 

　　在實際的無線通信環境中，由基站(Node B)發出的下行信號不是經過一條固定路徑，而是通過多條受周圍環境及用戶設備(UE)移動速度等諸多因素影響的路徑到達UE。這些因素使得到達UE端的信號為多個不同時延、不同幅度及相位的原始基站發送信號的疊加，從而導致信號互相干擾。在此過程中，主要通過以下兩種數學模型(如圖1所示)，仿真其對3GPP信號的影響：

圖1:由于多徑及接收機的移動產生的衰落

　　1. 多普勒效應(Pure Doppler)：仿真在直接傳輸路徑上的，由于UE相對發射基站的移動而產生的頻率變化。沿信號傳播方向的移動導致檢測到的頻率低于發射頻率，反方向的移動則導致其檢測到的頻率高于發射頻率。

　　2. 瑞利分布(Rayleigh Fading)：仿真由于大型障礙物(建筑物等)的反射導致的頻率跳變，主要是仿真UE與基站之間無很強的直接視距路徑的情形。(如在城市中，受高樓等障礙物的影響，基站與手機沒有直接視距路徑)。

　　此外，由于在3GPP的規范中采取的是快速調制標準，因此，時延的變化(無論是突變還是緩慢變化)均是影響其信號質量的重要因素。所以，為了全面的考察接收機的性能，在3GPP的規范中又加入了以下兩種傳輸條件，用以測試UE在該測試條件下的接收性能：

　　1. 移動傳播條件(Moving Propagation)：用以測試Rake接收機調整其在無線信道上延遲的能力。

　　2. 生滅傳播條件(Birth Death Propagation)：仿真信號突然消失以及突然出現的動態傳播環境，如用戶突然走進建筑物的角落或者從該角落出來時的情景；用以測試Rake接收機對信號突然消失以及突然出現的抵抗能力。

　　對于WCDMA的用戶設備端，由于它只解調來自服務基站的信號，因此來自其他基站的相同頻率但具有不同主擾碼的信號，對于用戶設備端則呈現為類噪聲信號。因此其信號質量就會受到其自身信號與其周圍的噪聲信號功率之比(信噪比)的影響；在測試中，通過加入一些加性高斯白噪聲(AWGN)信號來仿真其對信號的影響。也就是說，在實際的測試中，衰落和加性高斯白噪聲同時干擾有用信號。圖2即為加入衰落和AWGN后的WCDMA信號的頻譜：


圖2:經衰落機AWGN仿真后的WCDMA信號

　　在3GPP的UE測試規范(TS 34.121)中規定了許多測試示例及測試環境，其中衰落或傳播條件分為以下幾種情況：

　　1. 靜態傳播 － UE在一個固定位置，其接收到的信號只受到周圍噪聲(AWGN)的影響。

　　2. 多徑衰落傳播(Fine Delay) － 仿真UE以一個固定的速度移動。3GPP TS 34.121規定了6種不同的典型環境，如步行(3km/h)，車上(50km/h)以及火車上(250km/h)等。除此之外，信號還受到AWGN的影響。

　　3. 移動傳播 (Moving Delay)－ 仿真UE在平坦的郊區(環境的巨大改變除外，如進入森林)行駛的車中的情景，此時參考路徑是不變的，而另外一個路徑則相對于參考路徑緩慢變化。除此之外，信號還受到AWGN的影響。

　　4.生滅傳播 － 仿真當直接路徑突然消失，只剩下一個反射路徑的情形。這種情況可能發生在UE突然轉入角落并進入基站的視距外時。除此之外，信號還受到AWGN的影響。

　　3GPP中的衰落測試方法

　　在3GPP的測試規范(TS 34.121)中規定了衰落測試的連接方法(如圖3)，即由測試設備發出的下行信號首先經過衰落模擬器，再在經過衰落的信號中加入AWGN噪聲。此時到達UE端的信號即為經過衰落并且受AWGN干擾的信號，用它來測試UE在衰落情況下的接收性能。


圖3:衰落測試連接圖

　　傳統的信道仿真方法從RF信號開始，到RF信號結束(如圖4)。


圖4:傳統的射頻衰落仿真

　　對于這種方式，首先需要對RF信號下變頻，數字化，然后進行衰落仿真，之后再把該處理后的信號經數模轉換后上變頻到RF信號輸出。對于通信中的測試，還需在其之后加入噪聲。(注：AWGN獨立于多徑效應，因此必須單獨增加。)

　　采用這種方式，當仿真信號轉換成數字信號或數字信號轉換成仿真信號時，測試設備(而不是信道或被測設備)會引入轉換誤差，增加了測量不確定性。此外還需引入額外的晶振源，增加了成本。

　　而現在的衰落仿真則通常直接在基帶中實現。在此，我們選擇R&S公司(羅德與施瓦茨公司)的無線綜合測試儀CMU200用于產生WCDMA的下行信號；使用矢量信號發生器SMU200進行衰落以及AWGN仿真。首先由CMU200產生下行信號，直接在基帶引出其I/Q信號，經SMU200進行衰落仿真后，再把相應的信號引回到CMU200，然后經其射頻端口輸出，如圖5所示。


圖5:測試設備連接圖

　　由于SMU200已經根據移動無線電主要標準的技術規范(包括3GPP的各種測試場景，如靜態傳播、生滅傳播等)，集成多種衰落模型，大大簡化了測試復雜度，我們直接選擇相應的測試場景即可。(當然也可以根據需要，自己設置各個衰落參數。)如果再配合使用CMUGo(此軟件可以從羅德與施瓦茨公司的網站上免費下載：http://www.rohde-schwarz.com/www/download_files.nsf/file/CMUgo_1_70.zip)，則無需直接操作儀器，只要在CMUGo中設置幾個簡單測量參數，儀器就可以自動進行復雜的衰落測量了。

　　本文小結

　　隨著3G牌照在國內的發放時間進入倒計時，根據3GPP測試規范對3G設備進行測試，無疑引起越來越多相關人員的注意。羅德與施瓦茨公司根據其多年的測試經驗，推出的測試解決方案，大大簡化了測試復雜度，保證了測試的精度和速度，推動了3G在中國的迅速發展。