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随着我国第三代移动通信商用网络的成熟和第四代移动通信试验网建设规模进一步扩大以及商用化进程的加快，如何提高移动通信网络的覆盖质量一直是移动通信运营商最关心的问题之一。依据目前通信网络已有的一些建设和优化经验，解决这一问题最有效的途径是建网前进行科学的网络规划和建网后进行网络优化。网络规划需从站址选择、功率分配和降低成本等方面综合考虑，网络优化则需要针对已建成的网络做大量测试与分析，期间都需要用到专业的测试仪器以加快网络规划和优化进度。本文主要针对LTE（Long Term Evolution）移动通信网络规划与优化开展测试方法与测试技术的研究和相应测试仪器的研制。论文主要工作包括:
1.基于LTE下行物理层技术标准，研制了便携式TDD-LTE矢量信号发生器。该设备采用了数据预存储方案，用PC端程序生成不同配置的TDD-LTE下行无线帧数据，并存储到FLASH中，然后把某一帧数据用数模转化器生成模拟信号，最后通过射频模块把生成的模拟信号发射出去。用安捷伦89600矢量信号分析软件结合矢量信号分析仪对研制的矢量信号发生器进行了测试，测试结果表明该矢量信号发生器产生的无线信号可以被正确解调，且其误差矢量幅度符合TDD-LTE协议规范。该设备可为TDD-LTE小区规划测试提供模拟的TDD-LTE基站下行无线信号。
2.LTE协议中定义的主同步信号是一组复小数序列，这使得子帧同步的运算量非常大。本文提出通过2比特量化近似本地主同步信号序列以减少LTE子帧同步运算量，并在AWGN(Additive White Gaussian Noise)和多径信道环境下对此方法进行了仿真。仿真表明量化本地主同步信号不会影响小区主同步码号的识别，对FFT窗定时检测性能影响也非常小。通过运算复杂度分析，当把本地主同步信号量化为2比特后，该方法所需乘法和加法次数较量化本地主同步信号前分别降低约98.8％和70.3％。本文还对该低复杂度子帧同步方案在不同信噪比和载波频偏环境下的适用范围做了研究，仿真结果表明该方案可应用于信噪比大于0 dB，初始载波频偏小于4 KHz，最大多普勒频移小于100 Hz的环境中。最后在FPGA上实现该低复杂度子帧同步方案，并成功应用于LTE扫频仪中。
3.基于FDD-LTE无线帧中主同步信号和辅同步信号的信道频响基本相等的假设，提出了一种帧同步方法。在不同信道模型下对该同步方法的同步成功概率进行了仿真，仿真结果表明:当采用线性最小均方差信道估计时，该方法的性能在存在载波频偏和FFT窗定时偏差的实际应用环境中仍然很好，并且在低信噪比条件下保持鲁棒。通过在不同多普勒频移条件下进行仿真和分析，发现当信噪比大于0 dB时，即使在高多普勒频移环境下，该方法的帧同步成功概率仍很高，这意味着此帧同步方法能适用于大多数移动通信环境。和采用在频域把接收到的辅同步信号和本地序列进行相关操作完成帧同步的方法对比，该方法在存在载波频偏、FFT窗定时偏差和多普勒频移的移动应用环境中的帧同步成功概率具有明显优势。
4.在采用同频组网的LTE系统中，同频干扰会严重影响小区检测性能。在移动通信系统中可采用同频干扰抵消技术检测同频小区，本文根据LTE信号的特点给出了采用同频干扰抵消技术检测同频小区的具体步骤，并针对在实际组网中不同小区可能有相同的主同步码和辅同步码偶数序列的情况，提出了一种改进的LTE同频小区检测方法。对该方法检测同频小区的成功概率进行了仿真，仿真结果表明此方法对检测同频小区非常有效，当信噪比为0 dB，终端接收到的两小区信号比值达10 dB时，弱信号小区的检测成功概率超过93％。并且通过运用串行干扰抵消方法连续消除可以检测出尽可能多的同频小区，仿真结果表明在信噪比超过3dB时，当接收到的4个同频小区信号间的最大比值为10dB时，弱信号小区的检测成功概率都超过99％。最后在研制的LTE扫频测试仪中应用了此技术，实现了同频多小区的有效检测。
5.针对LTE建网测试和建网后的网络优化测试需求，研制了LTE扫频测试仪。该扫频仪具有多个工作频段的小区盲搜索和指定载波频点搜索功能，并同时支持FDD和TDD两种制式，能完成LTE基站下行链路多种信号的接收功率、接收质量和信干比测量，还集成了层三解码功能。经过实际测试，该扫频仪具有很高的灵敏度，能测试到最低参考信号接收功率达-130dBm，最快测试速度低于90 ms，强信号时测量误差低于1 dB，同频小区检测门限超过20 dB。该扫频仪还具有简单的频谱分析功能和高速CW(Continous Wave)信号测试功能。
6.基于WCDMA/LTE无线网络联合优化的需求，本文除了针对LTE的研究工作外，还对WCDMA扫频测试仪中的一些关键技术开展了研究。通过仿真确定了主要算法的方案，包括小区搜索、载波频偏估计、多径搜索和信道估计。完成了基本的系统设计，在FPGA中实现了小区同步方案，并在DSP中完成了一些功能的验证，为日后完善WCDMA扫频测试仪的设计奠定了基础。