Разработка и верификация методики виртуального ходового испытания для автомобильных приложений LTE-A

В данной статье предлагается, оценивается и сравнивается с традиционным подходом ходовых испытаний методика имитации виртуального ходового испытания (VDT) для связи «транспортное средство — инфраструктура» на основе технологии долгосрочного развития сетей связи (Long-Term Evolution-Advanced, LTE-A). Разработан универсальный процесс антенных и радиотехнических испытаний, основанный на трехмерных моделях каналов, полученных трассировкой лучей, теоретических и измеренных характеристиках антенн, имитации радиочастотных (RF) каналов и радиочастотных измерениях по схеме аппаратно-программного моделирования в контуре (HIL). Пространственные и временные многолучевые компоненты канала распространения радиосигнала между базовыми станциями (BS) LTE-A с поддержкой технологии множественного входа и множественного выхода (MIMO) и исследуемым транспортным средством точно моделируются для виртуальной среды, соответствующей конкретному месту. Измеренные диаграммы направленности антенн BS и автомобильных антенн LTE-A включаются в систему посредством пространственной и поляриметрической свертки с синтетическими данными о лучах. Полученные каналы передаются в широкополосный эмулятор каналов, соединяющий многоканальный эмулятор BS LTE-A со смартфоном, представляющим бортовое устройство (OBU) транспортного средства. Лабораторная система HIL LTE-A используется для исследования процесса хэндовера между двумя обслуживающими BS LTE-A на основе принимаемых радиочастотных мощностей на бортовом устройстве транспортного средства. Для проверки достоверности предложенной методики эмулированные радиочастотные мощности и пропускные способности передачи данных сравниваются с данными традиционного ходового испытания. Результаты VDT по мощности принятого опорного сигнала и пропускной способности физического совместно используемого нисходящего канала хорошо согласуются с результатами натурных измерений LTE-A для режимов с одним входом и одним выходом, а также с MIMO. Новый процесс является воспроизводимым и благодаря использованию трассировки лучей может масштабироваться для широкого диапазона городских и сельских условий эксплуатации.