双极化天线测试报告综述.docx

双极化天线测试报告综述.docx

《双极化天线测试报告综述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双极化天线测试报告综述.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

双极化天线测试报告综述

TD-LTE室内双极化天线

测试报告

1概述

1.1背景描述

TD-LTE的魅力在于高速数据与多媒体业务，而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一般都发生在室内环境中，这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。

由于室内分布系统是解决室内覆盖的主要方式，TD-LTE室内分布系统将是TD-LTE整个网络建设的重点之一。

LTE系统中引入了MIMO技术，多天线技术不仅能有效地改善系统容量及其性能，而且还可以显著地提高网络的覆盖范围和可靠性。

TD-LTE室内覆盖要实现MIMO功能，需增加一路天馈线，不管是新建一套分布系统或者共用原有分布系统，实施难度较大。

室内双极化天线的引入是实现TD-LTE实现MIMO的一个新的建设方法，本次测试的目的即为了验证室内双极化天线实现MIMO功能的效果和质量。

1.2测试内容

TD-LTE室内双极化天线测试主要是通过和单极化天线的效果对比来验证其性能，测试将从以下几个方面进行：

1.室内单极化天线实现2×2MIMO方式的效果测试；

2.TD-LTE单通道覆盖效果测试；

3.室内双极化天线实现2×2MIMO方式的效果测试；

测试和记录以上4种实现方式的无线信号质量指标和上传下载速率等业务指标，通过进行分析和比较，最后得出室内双极化天线实现TD-LTE的MIMO方式的效果评价。

2实施方案

2.1测试地点

金海大厦-1F，该处场景较为开阔，测试实施调整较为方便。

测试环境设置示意图

金海-1层测试区域环境照

待测试室内双极化天线（IXD-360VH03NT）实物图

天线技术指标：

2.2测试环境搭建

测试点位于金海大厦负一层的通信机房外，天线的布放和调整所受影响较小。

将BBU和RRU安装在机房内，引馈线出机房外，天线置于负一层顶上线槽。

原理图

1.5米

单极化天线安装示意图

双极化天线安装示意图

2.3测试预置条件

1）设置TD-LTE系统工作带宽为20MHz（频率范围2320～2340MHz、2350～2370MHz）；

2）开启一个小区，默认TD-LTE系统配置为下行开环自适应，上行SIMO，时隙配比采用时隙结构一（2：

2）；

3）RRU每通道的机顶发射功率为20W，即43dBm，测试房间信号太强，测试时需通过增加衰减器调整TD-LTE发射功率；

4）定义RSRP的近、中、远点分别为-80dBm左右、-95dBm左右、-105dBm左右。

5）测试软件FTP、DUMeter，上传下载服务器地址:

10.210.199.215（内网服务器）。

2.4测试说明

测试目是在相同条件下，通过使用TD-LTE终端进行FTP上传下载对比TD-LTE单通道、双通道（2副单极化天线和1副双极化天线两种情况）实现2×2MIMO功能，对终端上传下载速率的影响。

首先是使用TD-LTE终端（TD-LTE接收终端和笔记本电脑），在固定点通过FTP上传下载测试单极化天线条件下实现2×2MIMO的峰值速率。

然后屏蔽其中1副单极化天线，在相同的固定点，重复FTP上传下载，记录峰值速率的变化。

接下来再将更换为1副双极化天线（2×2MIMO），重复上述步骤。

对比TD-LTE室分系统分别在使用单通道、单极化天线和双极化天线的条件下的2×2MIMO等3种实现方式情况下对上传和下载速率的影响。

3测试准备

3.1测试设备

表1设备需求表

设备名称

设备型号

设备数量

备注

测试终端

华为TUE

1

LTE测试软件

GENEXPROBE

1

笔记本电脑

　/

1

FTP软件

cuteftp

速率记录软件

dumeter

双极化天线

IXD-360VH03NT

1

1/2馈线及室分器件

若干

TD-LTE信源

华为

1

含BBU及RRU

4项目测试

4.1室内单极化天线2×2MIMO效果测试

测试编号：

1.1

项目：

室内单极化天线2×2MIMO效果测试

测试目的：

验证使用2副室内单极化天线实现2×2MIMO方式的效果，记录无线指标和上传下载速率指标，将记录的指标作为其他情况对比的基准数值；

预置条件：

1、TD-LTE的BBU、RRU按照规范安装完毕，能正常开通；

2、使用TD-LTE的RRU的两个通道，布放好两路馈线，同时接好两路天线，天线使用的是室内单极化天线，两路天线之间的间距为1.5米；

3、准备好测试终端和测试软件，测试工具均能正常运行；

测试步骤：

1、正常开通TD-LTE的信源，开启测试终端和测试软件，准备记录数据；

2、按信号强度分别找到TD-LTE的近、中、远点，分别记录下场强和位置；

3、记录近、中、远的无线信号指标，包括：

RSRP、RSSI、RSRQ等；

4、在近、中、远点进行上传和下载测试，分别记录下速率指标；

测试结果：

具体测试数值详见第5部分。

4.2TD-LTE单通道覆盖效果测试

测试编号：

1.2

项目：

TD-LTE单通道覆盖效果测试

测试目的：

验证使用单路单极化天线实现TD-LTE的覆盖效果；

预置条件：

1、TD-LTE的BBU、RRU按照规范安装完毕，能正常开通；

2、使用TD-LTE的RRU的一个通道，天线使用的是室内单极化天线；

3、准备好测试终端和测试软件，测试工具均能正常运行；

测试步骤：

1、正常开通TD-LTE的信源，开启测试终端和测试软件，准备记录数据；

2、按照1.1测试所定下的近、中、远点为近、中、远点；

3、在近、中、远点进行上传和下载测试，分别记录下速率指标；

测试结果：

在相同的距离上，UE接收到的信号强度与双路模式下基本一样，甚至还稍强1~3db。

下载测试的速率影响不明显，基本和双路单极化天线一致。

在没有开通下行双流数据传输的情况下，室内使用一个单极化天线和使用两个双极化天线的下行速率相差不大。

上传的速率影响较大，明显低于双路天线有MIMO模式，初步分析是在eNodeB接收端没有分集增益的情况下，eNodeB端接收的信噪比较差，在双路情况下，UE全部使用16QAM上行，而在单路情况下，UE部分使用了QPSK调制方式。

具体测试数值详见第5部分。

4.3室内双极化天线2×2MIMO效果测试

测试编号：

1.3

项目：

单个室内双极化天线2×2MIMO效果测试

测试目的：

验证使用1副室内双极化天线实现TD-LTE2×2MIMO的覆盖效果；

预置条件：

1、TD-LTE的BBU、RRU按照规范安装完毕，能正常开通；

2、使用TD-LTE的RRU的两个通道，两个通道同时接到的一副室内双极化天线上；

3、准备好测试终端和测试软件，测试工具均能正常运行；

测试步骤：

1、正常开通TD-LTE的信源，开启测试终端和测试软件，准备记录数据；

2、按照1.1测试所定下的近、中、远点为近、中、远点；

3、记录近、中、远的无线信号指标，包括：

RSRP、RSSI、RSRQ等；

4、在近、中、远点进行上传和下载测试，分别记录下速率指标；

测试结果：

相同物理位置上，使用室内双极化天线2×2MIMO时，信号强度比使用两幅单极化天线强5~8dB，为实现在相同场强条件下进行上传/下载的比较测试，在RRU输出增加了8dB衰减。

具体的测试数值详见第5部分的记录表格。

5数据记录

近中远点位置与天线距离：

近点：

约2.5米中点：

约5米远点：

约5米，在墙背面

数据记录表格：

指标

近点

中点

远点

单极2*2

双极2*2

单通道

单极2*2

双极2*2

单通道

单极2*2

双极2*2

单通道

RSRP（dbm）

-80

-79

-80

-95

-95

-95

-105

-105

-105

RSSI（dbm）

-52

-52

-57

-68

-69

-70

-77

-77

-80

RSRQ（db）

-8

-6

-4

-7

-7

-5

-8

-8

-5

AverageSINR（db）

35~40

35~40

35~40

25~30

25~30

25~30

15~23

15~20

16~22

MCSUL

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

/QPSK

/QPSK

/QPSK

MCSDL

　64QAM

　64QAM

　64QAM

　64QAM

　64QAM

　64QAM

64QAM

/QPSK

64QAM

/QPSK

64QAM

/QPSK

下载速率（Mbps）

11.51

11.51

11.88

11.21

11.48

12.14

7.26

6.89

6.89

上传速率（Mbps）

17.16

15.83

6.13

12.6

5.96

4.52

1.92

1.5

1.49

双路单极化POWER&SINR

近点

中点&远点

双路单极化

双路单极化天线的POWER和SINR指标总体较为平稳，波动较小；

近点的SINR大约在35~40dB左右，中点约在25~30dB，远点在15~23dB左右波动，总体接近20dB；

近点

中点&远点

双路双极化

双路双极化天线的POWER和SINR指标值在数值上总体上与双路单极化一样（其中RSRP是预置了一样的）。

近点的AverSINR在35~40dB左右，较为平稳，与双路单极化2*2一样；

中点AverSINR25~33dB之间，与双路单极化基本2*2一样；

远点的AverSINR15~20dB之间，总体要稍稍低于双路单极化2*2，但相差不大；；

近点

中点

远点

双路双极化

见上图，总体来看，在近、中、远点处，单通道的AverageSINR基本与双路单极化天线2*2mimo的效果一样。

需要注意单通道的工作模式和2*2MIMO工作模式不一样，测试终端测到的是UE接收到的强度和SINR指标，基站端由于使用单天线，没有分集效果，不能反推基站在上行接收到的信号和SINR也与单极2*2一样。

DUMeter上传下载测试流量记录分析：

图例说明：

上传：

下载：

双路单极化

双路双极化

单通道

近点

性能基本与双路单极化天线一致

上行速率小于前两种，波动大，变化快

下载：

三种情况下下载速率差别不大，且都非常平稳；

上传：

单路双极化和双路双极化上传速率差不多，且都非常平稳；但单通道上传速率明显下降，且速率波动很大。

中点

上行速率波动大

上行速率小

且波动也大

下行：

三种情况下下载速率差别不大，且都较为平稳，指标性能基本一致，速率分布为：

11.21/11.48/12.14；

上行：

Ø双路单极化天线的速率最高（12.6Mbps），且速率也非常稳定，性能最好；

Ø双路单极化天线速率波动较大，且平均上传速率比双路单极化有较大下降（5.96Mbps）；

Ø单通道的上传速率波动最大大，速率最低（4.52Mbps）；

远点

在远点，三种情况下上传下载速率相差不大，双路单极化天线的性能较好，双路双极化和单通道的指标基本一样，其下载速率分布为：

7.29/6.89/6.89，上传分别为：

1.92/1.5/1.49。

双路单极化比其他两种情况下载速率高约5%，上传高约20%；

速率波动方面双路双极化天线最平稳，双路双极化次之，单通道的最差。

6测试结果分析与结论

本次测试由于受设备版本功能的影响，没有使用TD-LTE的双流传输功能。

6.1测试数据分析

6.1.1RSRP/RSSI/RSRQ

RSRP是在测试中为了三种不同天线获得相同的近、中、远点的对比条件而做的一个测试基准值，就是在测试中人为设定为一致的，以作为对比基准。

测试中，RSRP是一个小范围波动值，不是完全固定在某一数值的。

双路单极化天线：

以双路单极化天线为基准，获得测试中近、中、远点的物理位置为距离分别为与天线相距2.5米、5米、5米再隔一扇门。

双路双极化天线：

而近、中、远点参考位置上，双极化天线的RSRP在相同位置上测出的RSRP比双路单极化天线强约5dB，说明双极化天线的增益比双路单极化天线的增益要高。

为获得尽可能接近的比较基准条件，双极化天线测试时信源增加了5dB的衰减。

单通道方式：

单通道模式下RRU只有一路输入/输出信号，不同于前面两种2*2MIMO方式中RRU有两路信号输入/输出，结果分析对比时需要注意这个区别。

单通道信号强度介于双路单极化天线和双极化天线之间，相同条件下稍强于双路单极化天线方式。

由于单通道方式没有使用MIMO功能，工作方式不一样，基本指标对比将在双路双极化2*2MIMO和双路单极化2*2MIMO之间的指标进行对比分析。

指标

近点

中点

远点

单极2*2

双极2*2

单极2*2

双极2*2

单极2*2

双极2*2

RSRP（dbm）

-80

-79

-95

-95

-105

-105

RSSI（dbm）

-52

-52

-68

-69

-77

-77

RSRQ（db）

-8

-6

-7

-7

-8

-8

在测试中，在相同的RSRP下，双路单极化天线和双路双极化天线实现的2*2mimo模式下的RSSI/RSRQ的在远点完全一致，中点只有RSSI相差1dB，RSRQ相差2dB，在正常波动范围内，指标值基本一致。

6.1.2AverageSINR（dB）

AverageSINR

近点

中点

远点

单极2*2

35~40

35~40

35~40

双极2*2

25~30

25~30

25~30

单通道

15~23

15~20

16~22

与RSRQ一样，在数据记录过程中，下行UE接收到的AverageSINR是一个波动值，由上表中可以看出，三种天线情况下UE接收到的的AverageSINR基本一样。

在近、中点波动范围完全一样，在远点有1~3dB的区间区别，差距不大。

结论：

三种天线条件在相同的RSRP下，AverageSINR的值基本一致。

6.1.3MCSDL&MCSUL

指标

近点

中点

远点

单极2*2

双极2*2

单通道

单极2*2

双极2*2

单通道

单极2*2

双极2*2

单通道

MCSUL

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

16QAM

/QPSK

/QPSK

/QPSK

MCSDL

64QAM

64QAM

64QAM

64QAM

64QAM

64QAM

64QAM

64QAM

64QAM

/QPSK

/QPSK

/QPSK

在上行方向，单极2*2和双极2*2方式的调制方式一致，而单通道的方式最差，近点、中点都使用了QPSK方式。

原因分析是单通道方式在基站侧没有了分集接收的效果，相较前两种方式速率效果最差；

在下行方向由于在测试终端测试到的下行AverageSINR基本一致，三种天线情况在的近、中、远点下行（MCSDL）采用的调制方式一致；

6.1.4下载速率：

如上面图表所示，在不使用双流传输的方式下，三种天线情况下的速率是基本一样的，相差最大的再中点，但差距也在8%以内，属于合理的波动范围。

这与前面分析的AverageSINR和MCSDL指标结果基本一致。

TD-LTE单通道不支持双流传输模式，在开启双流传输模式下，使用2*2的天线方式理论上速率可以达到单通道的2倍。

本次由于设备版本的问题，未能验证使用双流方式的速率差距。

6.1.5上传速率：

1.在上行方向，使用双路单极化2*2方式的效果最好，速率明显高于后两种方式，平均是单通道的2~3倍。

2.双路单极化2*2与双路双极化2*2相比，在近点处（RSRP>=-80dbm），单极2*2速率约是双极2*2方式的1.08倍，差距不大；而在中、远点处，单极2*2方式明显高于双极2*2，中点处单极2*2速率是双极2*2的2.1倍，远点是1.28倍。

3.原因分析是双路单极化天线的分集接收效果比双路双极化天线的分集效果好，两个分集接收天线端口信号的不相关性决定了双极化天线总的分集效果，但由于双极化天线只使用了一根物理上的天线，分集效果对相隔1.5米的两路单极化天线稍差。

4.单通道方式的上传速率不仅低，而且波动较大，具体见第5章得DUMeter上传下载测试流量记录分析。

6.2测试结论

1.室内双极化天线基本接近双路单极化天线实现2*2MIMO效果。

Ø室内覆盖的一般场强设计都在-85dbm以上，在这个指标下基本就是上述近点的测试指标。

在近点条件下，双极化天线的效果基本与双路单极化天线一样。

Ø室内双极化天线的效果好于单通道覆盖方式，总体来说与双路单极化方式性能较为接近；

2.室分双极化天线的接收分集效果目前差于双路单极化天线，这和主设备MIMO功能实现、双极化天线本身性能都有关系，室内双极化天线存在进一步改进性能的空间；

3.本次测试由于没有使用到双流传输，下行的效果测试没有能完全体现出来，室分双极化天线在使用双流数据传输功能下的性能仍有待验证。