衰落模拟的常见方法与搭建

1 引言 　　决定基站发射机与移动接收机之间的 通信质量的关键因素是信号的传播信道。信号在空中传播期间，会存在衰落现象。这意味着如楼宇、山坡或者树木等障碍物都有可能吸收或反射信号，对其幅度和相位产生明显影响。由于反射、衍谢和本地散射作用，在基站和接收机之间可能形成多个信号传输路径（见图1）。这种所谓的多径传播现象，会导致接收机接收到同一信号的不同副本，副本各自的传输路径长度不同、抵达接收机的时间也不同，且它们的幅值和相位也各异。对于移动式接收机，还可能存在额外的挑战，例如最大和最小信号强度以及多普勒频移等。



　　图1 传输过程中的信号衰落现象

　　众所周知，对于诸如移动电话等无线设备应该在真实条件下进行测试，以确保它们的工作性能。为此，国际电信联盟（ITU）对衰落进行明确规定，以模拟各种传播条件和某些特定的接收条件。但是，衰落并不仅仅局限于移动无线网络。衰落的另一个关键应用领域是基于软件定义无线电（SDR）技术的现代军事通信系统。它们使用了时间要求非常严格的复杂波形，这些波形的同步序列极其短暂。机载无线电台尤其必须面对某些极端条件。过长的距离会导致被传输信息出现相当程度的时延。无线电波以光速传播，无线通信设备之间每300km距离会导致约1ms的时间延迟。因此，无线设备生产商必须对跳频无线系统在最坏环境下进行性能验证，以优化他们的设计方案，并通过测试实验室验证无线电设备与技术规范的一致性。
　　使用衰落模拟器，可以在成本昂贵的现场测试之前，即在研发与验收测试期间，以可重复方式对接收机的实际性能进行检测。罗德与施瓦茨公司提供一种针对于数字移动无线接收机和跳频无线系统的通用的测试解决方案。本文介绍如何配合使用带有衰落选件功能的R&S SMU200A矢量信号源和R&S FSG（或 R&S FSQ）信号分析仪快速和低成本地构建真实世界的测试场景。