探究LTE終端射頻測(cè)試主要內(nèi)容及關(guān)鍵項(xiàng)目

LTE 終端射頻測(cè)試， 不僅是考察終端射頻芯片指標(biāo)，更是對(duì)終端進(jìn)行整機(jī)測(cè)試，考察整機(jī)的性能。

LTE 終端射頻指標(biāo)總體要求是：

●對(duì)于發(fā)射機(jī)，一方面要求能夠精確產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)要求的LTE 有用信號(hào)，另一方面要求把無(wú)用發(fā)射和干擾電平控制在一定水平之內(nèi)。

●對(duì)于接收機(jī)，要求能夠在一定的環(huán)境條件下，能夠可靠、準(zhǔn)確地接收和解調(diào)有用信號(hào)，同時(shí)也要求能夠抵抗一定的干擾信號(hào)。

LTE 終端射頻測(cè)試項(xiàng)目分為4 大部分，即發(fā)射機(jī)指標(biāo)、接收機(jī)指標(biāo)、性能要求、信道狀態(tài)信息上報(bào)。雖然LTE 信號(hào)結(jié)構(gòu)與UMTS 不同，但是LTE 終端射頻測(cè)試需求基本上來(lái)自于UMTS 已定義好的射頻需求，只有少部分新增測(cè)試項(xiàng)。在接收機(jī)和性能統(tǒng)計(jì)上，UMTS 系統(tǒng)是通過(guò)BER 和BLER 衡量接收性能，而LTE 系統(tǒng)是通過(guò)吞吐量來(lái)衡量的。在性能測(cè)試部分， 針對(duì)LTE的信道結(jié)構(gòu)也增加了相應(yīng)的信道解調(diào)性能指標(biāo)。另外，對(duì)于LTE 終端射頻測(cè)試，需要對(duì)終端所支持的多種帶寬、多種RB 配置以及多種調(diào)制方式都要進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試量也是非常巨大的。下面對(duì)這4 大部分的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述。

(1) 在發(fā)射機(jī)指標(biāo)里，包含如下幾類(lèi)測(cè)試項(xiàng)目：

●發(fā)射功率相關(guān)的項(xiàng)目

如UE 最大輸出功率， 最大功率回退(MPR)，UE配置輸出功率等。這些測(cè)試項(xiàng)目，主要是考察終端的發(fā)射功率是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如果終端最大發(fā)射功率過(guò)大，會(huì)對(duì)其他信道或系統(tǒng) 造成干擾，最大發(fā)射功率過(guò)小會(huì)造成系統(tǒng)覆蓋范圍減少。最大功率回退是新增測(cè)試項(xiàng)，后面會(huì)做詳細(xì)分析。

●輸出功率動(dòng)態(tài)范圍

如最小輸出功率、發(fā)射關(guān)斷功率、開(kāi)關(guān)時(shí)間模板等。這些測(cè)試項(xiàng)目，主要是考察終端的輸出功率范圍是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如果最小輸出功率以及關(guān)斷功率過(guò)大， 就會(huì)對(duì)其他終端和系統(tǒng)造成干擾。開(kāi)關(guān)時(shí)間模板驗(yàn)證終端能否準(zhǔn)確地打開(kāi)或者關(guān)閉其發(fā)射機(jī)，否則會(huì)對(duì)其他信道造成干擾或者增加上行信道的發(fā)射誤差。

●功率控制

如絕對(duì)功率控制容限、相對(duì)功率控制容限等。功率控制的目的是限制終端的干擾電平和補(bǔ)償信道衰落，這部分測(cè)試主要是驗(yàn)證終端能否正確的設(shè)置其發(fā)射功率，并且發(fā)射功率在一定的容限范圍之內(nèi)。

●發(fā)射信號(hào)質(zhì)量

如頻率誤差，誤差矢量幅度EVM，載波泄漏，非分配RB 的帶內(nèi)發(fā)射，EVM 均衡器頻譜平坦度等。終端發(fā)射信號(hào)質(zhì)量是考察終端發(fā)射機(jī)調(diào)制性能的非常重要的指標(biāo)。我們知道，OFDM 系統(tǒng)對(duì)頻偏和相位噪聲比較敏感，OFDM 技術(shù)區(qū)分各個(gè)子信道的方法是利用各個(gè)子載波之間嚴(yán)格的正交性。頻偏和相位噪聲會(huì)使各個(gè)子載波之間的正交特性惡化，造成LTE 系統(tǒng)的性能下降。所以頻率誤差，EVM，載波泄漏(IQ 不平衡)等是LTE 終端必須要考察的指標(biāo)。

●輸出射頻頻譜發(fā)射

如占用帶寬、頻譜發(fā)射模板、鄰道泄漏功率比(ACLR)、發(fā)射機(jī)雜散輻射等。終端的有用頻譜發(fā)射必須嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)要求， 而帶外發(fā)射和雜散發(fā)射屬于無(wú)用發(fā)射，更需要進(jìn)行嚴(yán)格的限制，否則會(huì)對(duì)其他用戶的系統(tǒng)造成嚴(yán)重的干擾。

●發(fā)射互調(diào)

當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上頻率的射頻信號(hào)功率同時(shí)出現(xiàn)在無(wú)源射頻器件中，就會(huì)產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物，一般來(lái)說(shuō)三階互調(diào)最嚴(yán)重。發(fā)射互調(diào)的測(cè)試原理是設(shè)置終端處于最 大發(fā)射功率下，配置干擾信號(hào)后，在頻帶內(nèi)觀察其互調(diào)產(chǎn)物是否超標(biāo)要求是有用信號(hào)和互調(diào)產(chǎn)物功率之比(單位dBc)低于限值。本測(cè)試項(xiàng)目主要是驗(yàn)證終端抑制 其互調(diào)產(chǎn)物的能力。

(2) 在接收機(jī)指標(biāo)里，包含如下幾類(lèi)測(cè)試項(xiàng)目：

●參考靈敏度電平

考察終端接收小信號(hào)的能力。如果終端靈敏度過(guò)差，將會(huì)降低eNodeB 的有效覆蓋范圍。

●最大輸入電平

考察終端接收大信號(hào)的能力。如果終端最大輸入電平不合格，將會(huì)降低eNodeB 近端的覆蓋范圍。

●鄰道選擇性、阻塞特性、雜散響應(yīng)、互調(diào)特性

以上幾類(lèi)是考察終端在有干擾信號(hào)(單音/ 雙音/調(diào)制干擾)情況下的接收性能。如果終端抗干擾能力過(guò)差，將會(huì)降低終端接收機(jī)性能。

●雜散輻射

考察接收機(jī)抑制接收機(jī)中產(chǎn)生或放大的雜散信號(hào)功率的能力。

(3) 在性能要求部分，包含如下幾類(lèi)測(cè)試項(xiàng)目：

●PDSCH 信道的解調(diào)。

●PCFICH/PDCCH 信道的解調(diào)。

●PHICH 信道的解調(diào)。

●PBCH 信道的解調(diào)。性能測(cè)試部分主要是考察LTE 終端的信道解調(diào)性能。性能測(cè)試是通過(guò)滿足一定的吞吐量條件下的SNR(信噪比)來(lái)考察的。

SNR 的計(jì)算公式如下：

公式中的表示符號(hào)上的接收的能量，表示白噪，公式上標(biāo)代表接收相應(yīng)的天線端口。

性能測(cè)試部分可以分為單天線端口和多天線(分集，空間交織，MU-MIMO)相關(guān)的UE性能測(cè)試。單天線端口性能， 是通過(guò)滿足一定吞吐量要求時(shí)候的多徑衰落條件下的SNR 來(lái)衡量的。雙天線端口性能主要是考察終端的MIMO性能(分集， 空間復(fù)用，MU-MIMO)，也是通過(guò)滿足一定吞吐量要求時(shí)多徑衰落條件下SNR 來(lái)衡量的。

(4) 在信道狀態(tài)信息上報(bào)部分，包含如下幾類(lèi)測(cè)試項(xiàng)目：

●加性高斯白噪聲(AWGN)環(huán)境下的CQI 上報(bào)。

●衰落環(huán)境下的CQI 上報(bào)。

●預(yù)編碼矩陣指示(PMI)上報(bào)。

●秩指示(Rank Indicator)上報(bào)。

這部分測(cè)試項(xiàng)目主要是考察終端的MIMO 反饋性能。空間復(fù)用的性能測(cè)試又可以分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)。開(kāi)環(huán)MIMO，沒(méi)有信道的先驗(yàn)信息;閉環(huán)MIMO 系統(tǒng)是接收端將信道信息反饋給發(fā)射端， 然后對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼、波束成型或者天線選擇等操作。閉環(huán)MIMO的反饋方式又可以分為全反饋和部分反饋等。

下面針對(duì)LTE 終端射頻測(cè)試的部分關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行分析和說(shuō)明。

功率回退

LTE 的信號(hào)結(jié)構(gòu)和R99(WCDMA)是不同的，下行采用OFDM 信號(hào)，上行采用SC-FDMA 信號(hào)。雖然SC-FDMA 信號(hào)的功率峰均比比OFDM 信號(hào)低， 但是當(dāng)SC-FDMA 信號(hào)的功率峰均比比較高時(shí)， 意味著終端的射頻功率放大器必須具有高度的線性來(lái)保證終端發(fā)射信號(hào)不失真。但使用線性射頻功率放大器會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的成本大幅增加，而且即使是用線性射頻功 率放大器，也會(huì)嚴(yán)重降低整個(gè)系統(tǒng)的效率。而實(shí)際系統(tǒng)基本都是峰值功率受限的系統(tǒng)，大多數(shù)實(shí)際系統(tǒng)為了保證一定的效率，通常在一定的輸出功率回退條件下使用 非線性功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，所以考察功率回退測(cè)試項(xiàng)是很有必要的。當(dāng)上行信號(hào)的功率峰均比比較高時(shí)，就需要進(jìn)行功率回退到放大器的線性區(qū)內(nèi)。當(dāng)資源 塊(RB)數(shù)越多，調(diào)制方式越高，則需功率回退值越大。

載波泄漏(IQ 不平衡)

IQ 不平衡對(duì)于信號(hào)質(zhì)量EVM 的結(jié)果有重大的影響。IQ 不平衡表現(xiàn)為最初的星座圖的IQ 偏移，是由于DSP 的取整等導(dǎo)致的直流偏移所引起的。IQ 兩路信號(hào)是分別放大的，由于器件的不一致性難免會(huì)導(dǎo)致I 路和Q 路增益的不平衡，使得IQ 幅度不一樣，這樣本來(lái)正方形的星座圖將會(huì)變成長(zhǎng)方形，即相同頻點(diǎn)上，信號(hào)的幅度和相位發(fā)生了變化。然而，在R99 規(guī)范上并無(wú)相關(guān)的測(cè)試， 主要是通過(guò)測(cè)量EVM 來(lái)衡量信號(hào)的調(diào)制品質(zhì)的。由于OFDM 技術(shù)對(duì)相位和頻偏及其敏感，通過(guò)對(duì)IQ 不平衡性的測(cè)量，能更好地衡量發(fā)射機(jī)調(diào)制的性能。

IQ 原點(diǎn)偏移用相對(duì)載波泄漏功率(IQ 原點(diǎn)偏移功率)來(lái)衡量。根據(jù)UE 發(fā)射功率的不同，相對(duì)載波泄漏功率要求不同，范圍在-10dBc～-25dBc。

頻譜平坦度

頻譜平坦度是LTE 終端射頻測(cè)試中新增的測(cè)試項(xiàng)。頻譜平坦度對(duì)應(yīng)頻帶內(nèi)波紋的大小，直接影響終端射頻的穩(wěn)定性， 因此需要對(duì)頻譜平坦度進(jìn)行測(cè)試。例如，如果波紋變化很大，相當(dāng)于終端的輸出功率變化很大，那么功放的輸出效率在不停地變化，進(jìn)而引起供電電壓的變化，對(duì)終 端發(fā)射機(jī)性能造成不利的影響。這個(gè)測(cè)試項(xiàng)分為測(cè)試信號(hào)位于整個(gè)頻帶的中間和邊緣兩種情況

如表1所示，范圍1 意味著測(cè)試信號(hào)位于整個(gè)頻帶的中間，要求頻譜的波動(dòng)范圍在4dB。范圍2意味著測(cè)試信號(hào)位于整個(gè)頻帶的邊緣處，要求頻譜的波動(dòng)范圍在8dB。為了系統(tǒng)的正常工作，需要在頻帶中間平坦度要比邊緣處好。