手机智能天线测试系统
本文描述了一项由 德州仪器 公司 (TI) 发起、弗吉尼亚理工学院和州立大学的弗吉尼亚
科技天线组 (VTAG) 和移动便携式无线研究组 (MPRG) 合作完成的研究项目。
该项目重点确定智能发送和接收手机天线的可行性,其目的是为了论证这种天线具有
更低的功耗、 更大的容量及更好的链接可靠性。 研究课题包括开发新的智能天线算法及评估
链接可靠性和容量的提高。 为了评估智能天线在实际应用环境中的性能, 研究者采集了一套
综合的时空向量信道测量方法。数据采集由 VTAG 开发的四个阵列硬件测试平台完成,它
们是手持式天线阵列测试平台 (HAAT) 、 MPRG 天线阵列测试平台 (MAAT) 、失量脉冲响应
(VIPER) 和发射分集测试平台 (TDT) 。
图 1 :在多径环境下采用 HAAT 的典型试验。一个发射器用于分集组合试验,第二个
发射器可用于采用自适应波束成型算法的抗干扰试验。
智能天线可大大提高第三代手持式无线设备的性能。 MPRG 和 VTAG 两个研究团队共
同组成了一个联合小组负责研究 TI 公司智能手机天线的关键特性,包括采集天线及传输测
量数据、 评估分集及自适应算法、 仿真整体系统性能, 以及量化对带智能天线的手机造成影
响的基本现象。自该项目于 1998 年 7 月启动以来,我们已开发了三种工具:手持式天线
阵列测试平台 (HAAT) 、向量多径传播仿真器 (VMPS) 、以及宽带 VIPER 测量系统。 我们已
使用这些工具及 MPRG 天线阵列测试平台 (MAAT) 来了解手机天线阵列的传输环境,这些
信息已经用来预测手机智能天线的性能。
广泛的 2.05GHz 测量表明,在可靠性为 99% 时,在户外和室内非直线可视环境下的
窄带系统上实现 7-9dB 链路增益预算。这些增益可利用手机分集和自适应的小天线阵列获
得,天线间的隔离间距为 0.15 波长或更大。其他的测量表明,利用自适应波束形成
(beamforming) 算法可将单个干扰信号降低 25-40dB 。因此,可靠性、系统容量和传输
功率性能都可得到大大提高。
系统开发
1 手持式天线阵列测试平台
HAAT 系统可用来评估在分集组合和自适应波束形成试验中各种天线配置的性能 ( 典
型的应用如图 1) 。图 2 给出了一个采用 HAAT 系统的典型试验场景。接收器将来自两个或
更多接收信道的信号下变频到基带。 这些信号被记录在数字录音带上, 以便利用适当的算法
进行离线处理。接收器在 2.8 米长的轨道上以模仿人行走的恒定速度移动。一个小型手持
式无线电装置支撑着两个天线,天线的间隔和方向是可变的。该系统具有如下特性: