5G信号发生器通过多参数联合控制和信道模型仿真来模拟视距（Line-of-Sight, LOS）和非视距（Non-Line-of-Sight, NLOS）传播环境的差异，核心原理是复现两种场景下信号在幅度、相位、时延、多普勒频移等维度的统计特性差异。以下是具体技术实现和操作方法的详细分析：
一、LOS与NLOS传播的核心差异
特性 视距（LOS） 非视距（NLOS）
路径损耗 自由空间传播模型（
P
L
=
32.4
+
20
log
10
(
d
)
+
20
log
10
(
f
)
） 包含反射/衍射损耗（典型值比LOS高5-20dB）
多径效应 直射径占主导，多径分量少且弱 反射/衍射径占主导，多径分量多且强
时延扩展 短（<100ns，对应信道相干带宽>10MHz） 长（>1μs，对应信道相干带宽<1MHz）
多普勒频移 仅由终端移动引起（
f
d
=
v
f
c
/
c
） 包含反射径的多普勒频移（方向随机）
莱斯因子（K） 高（K>10dB，直射径功率占优） 低（K<-10dB，散射径功率占优）
二、信号发生器模拟LOS/NLOS的关键技术
1. 信道模型选择与参数配置
5G信号发生器（如Keysight E7515B UXM、R&S CMX500）内置3GPP TR 38.901定义的信道模型，通过以下参数区分LOS/NLOS：
场景类型：
LOS：选择URBAN MICRO-CELL LOS、INDOOR OFFICE LOS等模型；
NLOS：选择URBAN MACRO-CELL NLOS、RURAL MACRO-CELL NLOS等模型。
关键参数：
路径损耗指数（
）：LOS通常
n
=
2
（自由空间），NLOS可能
n
=
3.5
−
4.5
（密集城区）；
时延扩展（
）：LOS<100ns，NLOS>500ns；
角度扩展（AS）：LOS的到达角（AoA）扩展<5°，NLOS可能>30°；
莱斯因子（K）：LOS的K>10dB，NLOS的K<-10dB（接近瑞利衰落）。
2. 多径分量生成
信号发生器通过抽头延迟线（Tapped Delay Line, TDL）或几何随机信道模型（GSCM）生成多径信号：
LOS场景：
生成1条强直射径（功率占比>90%）和1-2条弱反射径（功率<-20dB）；
示例：在TDL-A模型中，配置直射径时延
τ
0
=
0
ns，反射径时延
τ
1
=
50
ns（功率-25dB）。
NLOS场景：
生成10+条多径分量，时延服从指数分布（如
τ
∼
Exp(1/σ
τ
)
）；
示例：在TDL-D模型中，配置主径时延
τ
0
=
0
ns，后续径时延
τ
1
=
100
ns（功率-10dB）、
τ
2
=
500
ns（功率-20dB）等。
3. 衰落模拟
信号发生器通过小尺度衰落模块模拟多径引起的信号波动：
LOS场景：
以莱斯衰落为主，直射径功率恒定，散射径功率服从瑞利分布；
示例：设置莱斯因子K=12dB，多普勒频移
f
d
=
100
Hz（对应终端速度30km/h@3.5GHz）。
NLOS场景：
以瑞利衰落为主，所有径功率服从瑞利分布；
示例：设置最大多普勒频移
f
d,max
=
200
Hz（对应终端速度60km/h@3.5GHz），角度扩展AS=30°。
4. 阴影衰落模拟
信号发生器通过对数正态分布模拟建筑物遮挡引起的慢衰落：
LOS场景：
阴影衰落标准差
σ
SF
较小（如4dB），对应开阔环境；
NLOS场景：
σ
SF
较大（如8dB），对应密集城区或室内环境。
实现方法：在信号路径中叠加对数正态随机变量（如
X
∼
N
(0,
σ
SF
2
)
，功率衰减
10
X/10
）。
三、实际测试中的应用案例
案例1：5G NR终端射频测试（3GPP TS 38.141-1）
测试项：终端接收机灵敏度（RSRP）测试。
LOS/NLOS差异：
LOS：配置TDL-A模型，K=12dB，时延扩展50ns，测试终端在-95dBm RSRP下的解调性能；
NLOS：配置TDL-D模型，K=-10dB，时延扩展1μs，测试终端在-85dBm RSRP下的解调性能（因NLOS路径损耗更高）。
结果影响：若未区分LOS/NLOS，终端可能因NLOS场景下实际RSRP低于测试值而误判为不合格。
案例2：MIMO OTA测试（3GPP TS 38.151-1）
测试项：8×8 MIMO信道容量测试。
LOS/NLOS差异：
LOS：配置UMa LOS模型，角度扩展AS=5°，测试终端在空间复用增益下的峰值速率（如4Gbps@100MHz带宽）；
NLOS：配置UMa NLOS模型，AS=30°，测试终端在波束赋形增益下的平均速率（如2Gbps@100MHz带宽）。
结果影响：若未模拟NLOS的多径散射，终端可能高估MIMO性能，导致实际部署中速率不达标。
四、操作步骤（以Keysight E7515B UXM为例）
选择信道模型：
进入Channel Model > 3GPP > TR 38.901，选择UMa LOS或UMa NLOS。
配置路径损耗：
设置Path Loss Exponent（LOS=2.1，NLOS=3.8）和Reference Distance（如1m）。
设置多径参数：
在Delay Profile中，LOS选择TDL-A，NLOS选择TDL-D；
配置Max Delay（LOS=100ns，NLOS=5μs）和Number of Taps（LOS=3，NLOS=20）。
启用衰落模拟：
在Fading选项卡中，LOS启用Rician Fading（K=12dB），NLOS启用Rayleigh Fading；
设置Doppler Spectrum为Jakes，Max Doppler Shift为100Hz（LOS）或200Hz（NLOS）。
添加阴影衰落：
在Shadowing选项卡中，LOS设置Std Dev=4dB，NLOS设置Std Dev=8dB。
验证信道响应：
使用Channel Visualization工具观察功率时延谱（PDP），确认LOS的直射径功率占优，NLOS的多径分量均匀分布。
五、注意事项
频段适配：
不同频段（如Sub-6GHz vs. mmWave）的传播特性差异显著，需选择对应的信道模型（如UMi-Street Canyon for Sub-6GHz，UMi-Open Square for mmWave）。
动态场景模拟：
若需模拟终端移动场景（如车载通信），需启用动态信道更新（如每10ms更新一次多径参数）。
硬件限制：
部分低端信号发生器可能不支持高阶TDL模型（如TDL-E），需确认设备规格是否满足测试需求。
总结
5G信号发生器通过信道模型选择、多径参数配置、衰落模拟和阴影衰落叠加，精确复现LOS与NLOS传播环境的差异。在实际测试中，需根据3GPP标准选择对应的模型和参数，并结合信道可视化工具验证配置正确性，以确保测试结果能真实反映终端在不同场景下的性能表现。
