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1 引言
中國聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)的開通、中國電信cdma2000網(wǎng)絡(luò)升級到EV-DO的過程中，路測系統(tǒng)一直在工程測試、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試中起著重要的作用。路測系統(tǒng)中有兩個重要測試設(shè)備，即測試手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)掃頻儀，它們分別起著不同的作用：測試手機(jī)一般負(fù)責(zé)語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測試，信令記錄以及空口信號的低速測量，而網(wǎng)絡(luò)掃頻儀則負(fù)責(zé)路測過程中最為關(guān)鍵的空口信號的高性能解調(diào)以及頻譜測量和干擾分析。
雖然測試手機(jī)（移動臺）和網(wǎng)絡(luò)掃頻儀各有側(cè)重，但有的空口參數(shù)則二者都可以測試到。通過對比兩者的測試值（以cdma2000和WCDMA為例），工程師發(fā)現(xiàn)以下問題：
問題一：在相同的測試環(huán)境下，移動臺匯報的RSCP（接收信號碼域功率）， （載干比）與掃頻儀測得的存在差異。
問題二：在相同的測試環(huán)境下，有時移動臺搜索到的PN Off Set（cdma2000短碼偏置）或PSC（WCDMA主擾碼）比掃頻儀多。
測試工程師因此感到疑惑，不知該相信掃頻儀（掃頻儀的測試精度高于測試手機(jī)）還是測試手機(jī)。在下結(jié)論之前，我們先進(jìn)行分析。
2 對于問題一
（1）分析
首先，移動臺、掃頻儀各自RAKE接收機(jī)的相關(guān)器的數(shù)量存在不同。
WCDMA和cdma2000的移動臺、掃頻儀都是采用RAKE接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)信號的接收與解調(diào)，但是各自RAKE接收機(jī)的相關(guān)器的數(shù)量存在不同：移動臺的RAKE接收機(jī)是由3個并行相關(guān)器和一個搜索相關(guān)器組成。搜索相關(guān)器負(fù)責(zé)搜索、檢測信號強(qiáng)度最好的多徑并解調(diào)對應(yīng)的PN Off Set和PSC，而另外3個并行相關(guān)器則對相同的PN Off Set和PSC的多徑進(jìn)行合并，我們通常稱它們?yōu)樗褜ぶ�、合并指；網(wǎng)絡(luò)掃頻儀的RAKE接收機(jī)的相關(guān)器則比移動臺多得多。根據(jù)資料得知：R/S的TSMX網(wǎng)絡(luò)掃頻儀可同時使用2500個相關(guān)器。假設(shè)每個導(dǎo)頻信號都存在10個多徑，掃頻儀也可以檢測到250個導(dǎo)頻信號。當(dāng)然，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中不存在某一區(qū)域的導(dǎo)頻達(dá)到250個的情況。因此，我們可以認(rèn)為掃頻儀能捕捉到在空中傳輸?shù)娜繉?dǎo)頻信號。
其次，通常RAKE接收機(jī)存在3種不同的合并方式。
RAKE接收機(jī)的搜索相關(guān)器搜索到了多徑信號后會把其送到合并相關(guān)器中，合并相關(guān)器對同一信號的不同多徑在完成時延、加權(quán)后合并信號。合并方式主要分為選擇性合并、等增益合并、最大增益合并3種�，F(xiàn)在我們就這3種合并方式推導(dǎo)合并后的信號信噪比與分支平均信噪比之間的關(guān)系。
假設(shè) N 個獨(dú)立衰落信號分別為r1(t),r2(t),…rN(t)，則通過N路支路接收后合并為：
（1）
式中，ai為第i路信號的加權(quán)系數(shù)。
選擇不同的加權(quán)系數(shù)，即得到不同的合并方式。
●選擇式合并
選擇式合并是所有合并方式中最簡單的一種，其原理是檢測所有接收機(jī)輸入信號的信噪比，選擇其中信噪比最大的那一路信號作為合并器的輸出（見圖1）。
圖1 選擇式合并原理圖
根據(jù)資料可知選擇式合并的平均輸出信噪比為：
（2）
為合并器平均輸出信噪比，為支路信號最大平均信噪比。
●等增益合并
當(dāng)加權(quán)系數(shù)k1=k2=L=kN時，即為等增益合并（見圖2）。假設(shè)每條支路的平均噪聲功率是相等的，則根據(jù)資料，等增益合并的平均輸出信噪比為：
圖2 等增益合并、最大值合并原理
（3）
為合并前每條支路的平均信噪比。
●最大比值合并
最大比值合并原理是各條支路加權(quán)系數(shù)與該支路信噪比成正比。信噪比越大，加權(quán)系數(shù)越大，對合并后信號貢獻(xiàn)也越大。根據(jù)資料得知：若每條支路的平均噪聲功率是相等的，可以證明，當(dāng)各支路加權(quán)系數(shù)為：
（4）
分集合并后的平均輸出信噪比最大。公式中， Ak為第k條支路信號幅度，σ2為每條支路噪聲平均功率。最大比值合并后的平均輸出信噪比為：
（5）
3種分集合并的性能如圖3所示�？梢钥闯觯谶@3種合并方式中，最大比值合并的性能最好，選擇式合并的性能最差。比較公式（3）和（5）可以看出，當(dāng) N 較大時，等增益合并的合并增益接近于最大比值合并的合并增益。
圖3 3種分集合并的性能比較
存在軟切換情況下，移動臺有其合并原則。
當(dāng)移動臺既接收到某一導(dǎo)頻的多路多徑信號又接收到若干其它導(dǎo)頻信號的時候，由于移動臺只有1個搜索相關(guān)器和3個并行相關(guān)器，因此將會按照以下原則來處理信號：
當(dāng)未發(fā)生軟切換時，移動臺RAKE接收機(jī)解調(diào)、合并來自同一個基站的不同多徑信號。
當(dāng)發(fā)生二方、三方軟切換時，移動臺RAKE接收機(jī)優(yōu)先解調(diào)、合并來自不同基站的多徑信號。如果處于三方軟切換時，即使來自其中一個基站來的第二條多徑信號強(qiáng)度大于來自其它基站的信號強(qiáng)度，移動臺也不會對其予以解調(diào)，而盡可能多地解調(diào)來自不同基站的信號。
因此，移動臺與掃頻儀的測量結(jié)果的差異情況會根據(jù)實(shí)際情況不同而不同，具體有以下兩種情況：
假設(shè)移動臺和網(wǎng)絡(luò)掃頻儀都采用最大值合并方法，且只收到一個小區(qū)信號，根據(jù)公式（5）可以得到移動臺和網(wǎng)絡(luò)掃頻儀的RAKE接收機(jī)的輸出信噪比：
移動臺： （6）
掃頻儀： （7）
式中j為多徑數(shù)，為合并前每條支路的平均信噪比。
可見，當(dāng)只收到一個小區(qū)信號時，如果多徑數(shù)不超過3時，移動臺與掃頻儀測得導(dǎo)頻信噪比相同。
如果數(shù)據(jù)比特速率為Rb，碼片速率為Rc，則一個數(shù)據(jù)比特包含碼片數(shù)為：
（8）
那么解調(diào)后每一個數(shù)據(jù)比特的能量為：
（9）
如果數(shù)據(jù)信號功率用S表示，則：
（10）
N是工作頻帶內(nèi)的噪聲+干擾的功率譜密度 (無用信號譜密度) 。Io是工作頻帶內(nèi)的總功率譜密度比。因此，工作頻帶內(nèi)總功率為：
（11）
根據(jù)N的定義及公式（10），得到：
（12）
因此，把公式（10）代入公式（12），可以得到：
（13）
由公式（13）同樣可以得到：
（14）
