無線信道模型在5G端到端性能測試中的分析及應(yīng)用

摘 要：隨著5G通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對通信質(zhì)量的要求越來越高。為了逼近真實(shí)應(yīng)用場景，我們通過信道模擬器搭建端到端性能測試系統(tǒng)，對基站的性能進(jìn)行測試驗(yàn)證，還原不同場景情況下基站吞吐量的變化，從而驗(yàn)證不同信道模型對基站性能的影響。

關(guān)鍵詞：5G;信道模型;端到端性能;吞吐量

1? 引言

信號在傳輸過程中，受到空間影響，信號質(zhì)量變差。為了研究影響信號傳輸質(zhì)量的因素，信道建模理論與技術(shù)得到了廣泛的研究。為了方便進(jìn)行研究驗(yàn)證，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，可以通過信道模擬器進(jìn)行信道環(huán)境的模擬，還原真實(shí)環(huán)境對信號的影響。

2? 5G信道模型

無線信道是影響傳輸性能的重要因素。相比于4G信道模型，5G模型更加復(fù)雜。5G信道模型引入了一系列新特性，包括空間一致性、阻塞、氣體吸收、地面反射和稀疏性等[1]。

在3GPP協(xié)議中定義的典型5G信道模型，包括CDL（Clustered Delay Line，集群延遲線）模型和TDL（Tapped Delay Line，抽頭延遲線）模型等。相對于TDL模型，CDL模型添加了方向相關(guān)的參數(shù)，能夠更好的表征空間相關(guān)性。我們在研究端到端性能的時(shí)候，CDL模型能夠更好地還原真實(shí)空間的情況，因此我們選擇CDL模型進(jìn)行5G端到端性能的測試驗(yàn)證。

3? 基于信道模擬器的端到端性能測試系統(tǒng)

5G性能測試中的“性能”通常包括吞吐量、時(shí)延、UE移動(dòng)性能等，性能測試應(yīng)該在包含信道和天線的無線環(huán)境下進(jìn)行，才更逼近真實(shí)的使用場景?；谛诺滥M器的實(shí)驗(yàn)室測試可以仿真真實(shí)環(huán)境，精確設(shè)置信道參數(shù)，加載標(biāo)準(zhǔn)信道模型，應(yīng)用范圍更廣[2]。為了精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)5G基站的端到端性能測試系統(tǒng)的構(gòu)建，信道建模尤為重要。在實(shí)驗(yàn)室的條件下，通過信道模擬器進(jìn)行信道模型的模擬，可以實(shí)現(xiàn)不同信道環(huán)境下的性能測試。該系統(tǒng)主要由基站，終端，信道模擬器和變頻功放器等組成，系統(tǒng)示意圖如下：

為了進(jìn)行對比，我們選擇3GPP中規(guī)定的視距（LOS）和非視距（NLOS）信道模型進(jìn)行對比測試，選取NLOS中的CDL-B信道模型和LOS中的CDL-D兩種模型，分別驗(yàn)證有直射徑和沒有直射徑的條件下，基站的吞吐量性能變化。同時(shí)為了驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)速度對性能的影響，添加運(yùn)動(dòng)速度分別為3km/h，30km/h和120km/h的情況進(jìn)行測試。隨著參考信號接收功率（RSRP）的變化，吞吐量發(fā)生相應(yīng)的變化，具體變化如下圖：

從測試結(jié)果可以看到，在LOS信道下，相對于NLOS信道，吞吐量峰值有了大約15%的提升。由此可見，有直射徑相比沒有直射徑的場景下，性能更好。而在不同的運(yùn)動(dòng)速度下，吞吐量有一定差異，相對于LOS信道，NLOS信道的差異更大，但是整體差異最大在10%左右，由此可見，多普勒變化對性能有一定影響，但是影響不大。

4? 結(jié)束語

5G信道模型在不同場景下有不同的應(yīng)用。針對5G端到端性能測試的情景，我們采用信道模擬器搭建測試環(huán)境，進(jìn)行基站端到端性能測試驗(yàn)證。通過信道模擬器的信道仿真功能，我們模擬了真實(shí)環(huán)境下信號傳輸?shù)倪^程，通過吞吐量可以直觀地看到基站的性能在不同信道環(huán)境下的變化，讓我們對信道模型有了更直觀的認(rèn)識，為我們研究信號傳輸提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張建華， 唐 盼 ，姜 濤， 張 健， 張 振.? 5G信道建模研究的進(jìn)展與展望

[2] JiangZhengbo， GuoChong， HongWei.Research and Progress in 5G? Millimeter Wave Testing：an Overview.

作者簡介：

張鄭洪，1993年12月8日，男，漢族，籍貫：重慶市，本科，工程師，從事移動(dòng)通信測試研究相關(guān) 工作