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在移动通信领域,天线是移动端的重要组成部分,天线设计对移动端性能和终端用户的体验有着重要的影响。因此,业界需要有效的测试方法来评估移动端的端到端的整体辐射性能。传统的接收机测试使用的电缆信号没有考虑天线的影响,但空中下载(Over The Air,OTA)测试评价终端设备的整体辐射性能,包括天线的影响。随着LTE和UMTS采用的多输入多输出(Multi-Input and Multi-Output,MIMO)技术,需要引入MIMO OTA性能指标和测试方法。MIMO OTA的研究引起了业界和学术界的广泛兴趣。因此,本文围绕如何实现一套完整的MIMO OTA测试系统,主要开展了以下三方面的研究工作:(1)MIMO OTA系统的校准验证。对多探头MIMO OTA系统进行传导一致性测试,测试的RF路径不包括信道仿真仪,采集每个探头的幅度和相位,计算误差值,保证在测试标准的误差允许范围内。RF路径加入信道仿真仪后,再做辐射一致性测试,测试方法相同。两组测试保证系统RF路径不会对每个探头的输出信号的幅度和相位造成影响。(2)MIMO信道模型验证。针对标准SCME UMa信道模型和UMi信道模型,在MIMO OTA系统中采集信道模型的功率角度谱,功率延迟分布和空间相关性这三个参数的数据,与模型的参考值做对比。对于暗室内的无线信道模型与信道仿真仪中设置的标准信道模型,从MIMO信道的角度和空间两个特性,验证二者的一致性,保证终端设备处于真实的无线信道环境。(3)基于MIMO OTA系统的移动终端的吞吐量测试。在完成系统校准和信道模型验证后,对移动终端的吞吐量进行测试,判断终端的天线性能的优劣。配置基站模拟器为TDD和FDD两种模式进行两组测试,将结果与3GPP 37.977提供的标准测试结果进行对比,得到测试结果,并进行分析。本文研究的MIMO OTA系统校准方案具有广泛性,对类似的多探头OTA测试系统的验证具有一定的参考价值。同时,本文提出MIMO信道模型的验证方案也为信道模型验证研究工作提供了相应的工程参考。本论文对MIMO OTA系统的研究对未来5G毫米波和Massive MIMO的OTA测试的标准化工作具有借鉴意义。