發(fā)布時(shí)間：2017-04-09 16:04

  本文關(guān)鍵詞：移動(dòng)終端MIMO天線關(guān)鍵參數(shù)及測(cè)試驗(yàn)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(diǎn)同時(shí)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(jīng)成為當(dāng)前以及未來蜂窩系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。收發(fā)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)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(duì)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(gè)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(duì)于移動(dòng)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(gè)工作頻段,因此其MIMO天線需要在較小空間內(nèi)布置多個(gè)天線單元,并需要在較寬頻段范圍內(nèi)保證多個(gè)天線單元間的高隔離度,設(shè)計(jì)難度較高。針對(duì)移動(dòng)終端MIMO天線的空口(Over-The-Air, OTA)測(cè)試,即MIMO-OTA測(cè)試,是檢驗(yàn)終端MIMO天線性能的重要方法。MIMO-OTA測(cè)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(cè)試終端MIMO傳輸性能。根據(jù)不同的信道環(huán)境模擬方法,MIMO-OTA測(cè)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(diǎn)。多探頭全電波暗室法的信道模擬和測(cè)試結(jié)果較為準(zhǔn)確,被廣泛認(rèn)可為一種認(rèn)證型測(cè)試方法,但復(fù)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(cè)試精度受限于被測(cè)終端自身芯片平臺(tái)質(zhì)量,一般被認(rèn)為可以用于研發(fā)型測(cè)試。本文針對(duì)移動(dòng)終端MIMO天線設(shè)計(jì)及其性能測(cè)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(shè)計(jì)；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(cè)試評(píng)估方案,考慮到其系統(tǒng)成本高的缺點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行了低復(fù)雜度優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)研究了如何將目前的二維多探頭暗室擴(kuò)展為三維多探頭暗室來模擬具有俯仰角度擴(kuò)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(cè)試方案,研究了終端芯片測(cè)量精度對(duì)其測(cè)試結(jié)果的影響,搭建了實(shí)際系統(tǒng)并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要?jiǎng)?chuàng)新工作有以下幾點(diǎn)：第一,針對(duì)筆記本電腦類移動(dòng)終端設(shè)計(jì)可以覆蓋2.4GHz及5.2/5.8GHz雙頻段的MIMO天線系統(tǒng)。結(jié)合結(jié)構(gòu)彎曲與耦合饋電技術(shù)來縮小天線尺寸并實(shí)現(xiàn)雙頻帶覆蓋,使用突出地結(jié)構(gòu)以及T型槽結(jié)構(gòu)來降低各個(gè)天線單元在不同頻段范圍內(nèi)的互耦�；谏鲜鏊悸吩O(shè)計(jì)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�；谏鲜鲭p天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)一步組合設(shè)計(jì)了四天線單元和八天線單元MIMO天線系統(tǒng),設(shè)計(jì)結(jié)果均可覆蓋預(yù)期雙頻段,且各天線單元間互耦均可達(dá)到-15dB。第二,實(shí)際搭建了多探頭全電波暗室MIMO-OTA測(cè)試系統(tǒng),提出了多探頭暗室系統(tǒng)的低復(fù)雜度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,在滿足暗室內(nèi)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(gè)數(shù),從而降低系統(tǒng)中用于信道模擬和測(cè)試的通道個(gè)數(shù),降低系統(tǒng)復(fù)雜度以及信道仿真器通道成本。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明,使用所提優(yōu)化方法進(jìn)行3GPP SCME信道模型下的MIMO-OTA測(cè)試,系統(tǒng)可以節(jié)省約40%的信道仿真器成本,且得到的測(cè)試結(jié)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(shí)的探頭輻射權(quán)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(shè)計(jì)方案。首先以最小化暗室中心測(cè)試區(qū)三維球面上信道相關(guān)因子模擬偏差為目標(biāo),優(yōu)化求解了三維暗室內(nèi)各個(gè)探頭最優(yōu)輻射權(quán)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(gè)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(duì)暗室內(nèi)三維信道模擬精度的影響,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中三維信道模型特性提出了三維多探頭暗室內(nèi)探頭配置的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。第四,研究了輻射兩階段法MIMO-OTA測(cè)試方案,通過信道容量仿真,分析了測(cè)試過程中終端天線方向圖測(cè)量角度步進(jìn)、幅度響應(yīng)測(cè)量誤差以及相位響應(yīng)測(cè)量誤差對(duì)MIMO-OTA測(cè)試結(jié)果的影響；實(shí)際搭建了輻射兩階段法測(cè)試系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了基于終端測(cè)量匯報(bào)的下行功率校準(zhǔn)流程,部分消除終端方向圖測(cè)量誤差對(duì)MIMO-OTA測(cè)試結(jié)果的影響；對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行了信道相關(guān)性測(cè)試驗(yàn)證,使用實(shí)際終端比對(duì)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(cè)試結(jié)果,結(jié)果表明所搭建輻射兩階段法系統(tǒng)可以準(zhǔn)確模擬預(yù)期信道模型,并有效區(qū)分終端MIMO天線性能的優(yōu)劣。
【關(guān)鍵詞】：多天線終端 天線設(shè)計(jì) 空口測(cè)試 信道模型
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN820
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-16
• 縮寫符號(hào)對(duì)照表16-17
• 數(shù)學(xué)符號(hào)對(duì)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(shè)計(jì)20-21
• 1.3 終端MIMO天線性能測(cè)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(shè)計(jì)研究26-42
• 2.1 引言26-28
• 2.2 雙天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案28-30
• 2.3 四天線系統(tǒng)與八天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)30-37
• 2.4 仿真與測(cè)試結(jié)果37-41
• 2.5 小結(jié)41-42
• 第三章 多探頭暗室MIMO-OTA系統(tǒng)的低復(fù)雜度優(yōu)化設(shè)計(jì)42-60
• 3.1 引言42-44
• 3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)44-45
• 3.3 探頭選擇優(yōu)化方法45-50
• 3.3.1 信道模擬目標(biāo)46-47
• 3.3.2 探頭輻射功率向量?jī)?yōu)化47-48
• 3.3.3 探頭組合優(yōu)化48-50
• 3.4 仿真和測(cè)試結(jié)果50-58
• 3.4.1 仿真結(jié)果及分析50-55
• 3.4.2 實(shí)測(cè)驗(yàn)證結(jié)果55-58
• 3.5 小結(jié)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(quán)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(gè)探頭環(huán)上探頭個(gè)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(guān)性驗(yàn)證71-73
• 4.5 小結(jié)73-75
• 第五章 輻射兩階段法分析與系統(tǒng)建設(shè)驗(yàn)證75-90
• 5.1 引言75-77
• 5.2 系統(tǒng)框架與測(cè)試流程77-79
• 5.3 天線方向圖測(cè)量參數(shù)分析79-83
• 5.4 系統(tǒng)搭建及實(shí)測(cè)驗(yàn)證83-88
• 5.4.1 方向圖測(cè)量及下行功率校準(zhǔn)84-85
• 5.4.2 信道空間相關(guān)性驗(yàn)證85-87
• 5.4.3 吞吐量實(shí)測(cè)驗(yàn)證87-88
• 5.5 小結(jié)88-90
• 結(jié)束語(yǔ)90-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果98-99
• 致謝99-100
• 作者簡(jiǎn)介100

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄧q，

本文編號(hào)：295598