5G信號發(fā)生器通過多參數(shù)聯(lián)合控制和信道模型仿真來模擬視距（Line-of-Sight, LOS）和非視距（Non-Line-of-Sight, NLOS）傳播環(huán)境的差異，核心原理是復(fù)現(xiàn)兩種場景下信號在幅度、相位、時延、多普勒頻移等維度的統(tǒng)計特性差異。以下是具體技術(shù)實現(xiàn)和操作方法的詳細(xì)分析：
一、LOS與NLOS傳播的核心差異
特性 視距（LOS） 非視距（NLOS）
路徑損耗 自由空間傳播模型（
P
L
=
32.4
+
20
log
10
(
d
)
+
20
log
10
(
f
)
） 包含反射/衍射損耗（典型值比LOS高5-20dB）
多徑效應(yīng) 直射徑占主導(dǎo)，多徑分量少且弱 反射/衍射徑占主導(dǎo)，多徑分量多且強
時延擴展 短（<100ns，對應(yīng)信道相干帶寬>10MHz） 長（>1μs，對應(yīng)信道相干帶寬<1MHz）
多普勒頻移 僅由終端移動引起（
f
d
=
v
f
c
/
c
） 包含反射徑的多普勒頻移（方向隨機）
萊斯因子（K） 高（K>10dB，直射徑功率占優(yōu)） 低（K<-10dB，散射徑功率占優(yōu)）
二、信號發(fā)生器模擬LOS/NLOS的關(guān)鍵技術(shù)
1. 信道模型選擇與參數(shù)配置
5G信號發(fā)生器（如Keysight E7515B UXM、R&S CMX500）內(nèi)置3GPP TR 38.901定義的信道模型，通過以下參數(shù)區(qū)分LOS/NLOS：
場景類型：
LOS：選擇URBAN MICRO-CELL LOS、INDOOR OFFICE LOS等模型；
NLOS：選擇URBAN MACRO-CELL NLOS、RURAL MACRO-CELL NLOS等模型。
關(guān)鍵參數(shù)：
路徑損耗指數(shù)（
）：LOS通常
n
=
2
（自由空間），NLOS可能
n
=
3.5
?
4.5
（密集城區(qū)）；
時延擴展（
）：LOS<100ns，NLOS>500ns；
角度擴展（AS）：LOS的到達(dá)角（AoA）擴展<5°，NLOS可能>30°；
萊斯因子（K）：LOS的K>10dB，NLOS的K<-10dB（接近瑞利衰落）。
2. 多徑分量生成
信號發(fā)生器通過抽頭延遲線（Tapped Delay Line, TDL）或幾何隨機信道模型（GSCM）生成多徑信號：
LOS場景：
生成1條強直射徑（功率占比>90%）和1-2條弱反射徑（功率<-20dB）；
示例：在TDL-A模型中，配置直射徑時延
τ
0
=
0
ns，反射徑時延
τ
1
=
50
ns（功率-25dB）。
NLOS場景：
生成10+條多徑分量，時延服從指數(shù)分布（如
τ
～
Exp(1/σ
τ
)
）；
示例：在TDL-D模型中，配置主徑時延
τ
0
=
0
ns，后續(xù)徑時延
τ
1
=
100
ns（功率-10dB）、
τ
2
=
500
ns（功率-20dB）等。
3. 衰落模擬
信號發(fā)生器通過小尺度衰落模塊模擬多徑引起的信號波動：
LOS場景：
以萊斯衰落為主，直射徑功率恒定，散射徑功率服從瑞利分布；
示例：設(shè)置萊斯因子K=12dB，多普勒頻移
f
d
=
100
Hz（對應(yīng)終端速度30km/[email protected]）。
NLOS場景：
以瑞利衰落為主，所有徑功率服從瑞利分布；
示例：設(shè)置最大多普勒頻移
f
d,max
=
200
Hz（對應(yīng)終端速度60km/[email protected]），角度擴展AS=30°。
4. 陰影衰落模擬
信號發(fā)生器通過對數(shù)正態(tài)分布模擬建筑物遮擋引起的慢衰落：
LOS場景：
陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差
σ
SF
較?。ㄈ?dB），對應(yīng)開闊環(huán)境；
NLOS場景：
σ
SF
較大（如8dB），對應(yīng)密集城區(qū)或室內(nèi)環(huán)境。
實現(xiàn)方法：在信號路徑中疊加對數(shù)正態(tài)隨機變量（如
X
～
N
(0,
σ
SF
2
)
，功率衰減
10
X/10
）。
三、實際測試中的應(yīng)用案例
案例1：5G NR終端射頻測試（3GPP TS 38.141-1）
測試項：終端接收機靈敏度（RSRP）測試。
LOS/NLOS差異：
LOS：配置TDL-A模型，K=12dB，時延擴展50ns，測試終端在-95dBm RSRP下的解調(diào)性能；
NLOS：配置TDL-D模型，K=-10dB，時延擴展1μs，測試終端在-85dBm RSRP下的解調(diào)性能（因NLOS路徑損耗更高）。
結(jié)果影響：若未區(qū)分LOS/NLOS，終端可能因NLOS場景下實際RSRP低于測試值而誤判為不合格。
案例2：MIMO OTA測試（3GPP TS 38.151-1）
測試項：8×8 MIMO信道容量測試。
LOS/NLOS差異：
LOS：配置UMa LOS模型，角度擴展AS=5°，測試終端在空間復(fù)用增益下的峰值速率（如4Gbps@100MHz帶寬）；
NLOS：配置UMa NLOS模型，AS=30°，測試終端在波束賦形增益下的平均速率（如2Gbps@100MHz帶寬）。
結(jié)果影響：若未模擬NLOS的多徑散射，終端可能高估MIMO性能，導(dǎo)致實際部署中速率不達(dá)標(biāo)。
四、操作步驟（以Keysight E7515B UXM為例）
選擇信道模型：
進(jìn)入Channel Model > 3GPP > TR 38.901，選擇UMa LOS或UMa NLOS。
配置路徑損耗：
設(shè)置Path Loss Exponent（LOS=2.1，NLOS=3.8）和Reference Distance（如1m）。
設(shè)置多徑參數(shù)：
在Delay Profile中，LOS選擇TDL-A，NLOS選擇TDL-D；
配置Max Delay（LOS=100ns，NLOS=5μs）和Number of Taps（LOS=3，NLOS=20）。
啟用衰落模擬：
在Fading選項卡中，LOS啟用Rician Fading（K=12dB），NLOS啟用Rayleigh Fading；
設(shè)置Doppler Spectrum為Jakes，Max Doppler Shift為100Hz（LOS）或200Hz（NLOS）。
添加陰影衰落：
在Shadowing選項卡中，LOS設(shè)置Std Dev=4dB，NLOS設(shè)置Std Dev=8dB。
驗證信道響應(yīng)：
使用Channel Visualization工具觀察功率時延譜（PDP），確認(rèn)LOS的直射徑功率占優(yōu)，NLOS的多徑分量均勻分布。
五、注意事項
頻段適配：
不同頻段（如Sub-6GHz vs. mmWave）的傳播特性差異顯著，需選擇對應(yīng)的信道模型（如UMi-Street Canyon for Sub-6GHz，UMi-Open Square for mmWave）。
動態(tài)場景模擬：
若需模擬終端移動場景（如車載通信），需啟用動態(tài)信道更新（如每10ms更新一次多徑參數(shù)）。
硬件限制：
部分低端信號發(fā)生器可能不支持高階TDL模型（如TDL-E），需確認(rèn)設(shè)備規(guī)格是否滿足測試需求。
總結(jié)
5G信號發(fā)生器通過信道模型選擇、多徑參數(shù)配置、衰落模擬和陰影衰落疊加，精確復(fù)現(xiàn)LOS與NLOS傳播環(huán)境的差異。在實際測試中，需根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)選擇對應(yīng)的模型和參數(shù)，并結(jié)合信道可視化工具驗證配置正確性，以確保測試結(jié)果能真實反映終端在不同場景下的性能表現(xiàn)。
