LTE系統(tǒng)核心技術(shù)剖析及eNodeB測試方案探討
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圖7描述了基站設(shè)備中常用的微波放大器的幅相轉(zhuǎn)移特性。由圖可見，輸出信號的相位隨輸入信號功率的增大會產(chǎn)生嚴重的相位失真。因此，不同振幅的電平將產(chǎn)生不同的相位偏移，造成不同程度的相位失真，從而影響EVM的測量值。
圖7 實際測量的微波放大器的幅相特性
EVM并不是一個獨立的技術(shù)指標，它除了由實際電路的非理想因素決定之外，還受發(fā)射功率，本振電平功率的影響。為了有效評估硬件設(shè)備的非理想因素，需要將EVM指標與功率結(jié)合起來考慮，實現(xiàn)對調(diào)制質(zhì)量的高效測試。
為了保證LTE系統(tǒng)的正常工作并為高速率傳輸提供保障，在eNodeB設(shè)備的無線指標測試中，應(yīng)充分重視有效的EVM指標測量方法，因此本文對相關(guān)的測試方法提出了新的建議。
在射頻單元的功率效率測試用例中，應(yīng)在滿足規(guī)范要求的EVM指標的條件下，計算射頻單元的功率效率，這避免了犧牲功率效率，降低相位失真程度而換取EVM指標的提高。在最大發(fā)射功率、總功率的動態(tài)范圍以及頻率模版、鄰信道泄露功率比的測試用例中，應(yīng)在滿足規(guī)范要求的EVM指標的條件下，分別測試上述用例。在EVM指標的測試用例中，為了保證測試結(jié)果的有效性，并能真實反映硬件設(shè)備的非理想特征，應(yīng)在保證功率效率的前提下，規(guī)定本振功率，測量EVM指標是否滿足規(guī)范要求。表2表示了本文所建議的各項測試用例的新測試方法。
表2 LTE系統(tǒng)中關(guān)鍵無線指標測試用例及測試方法
LTE系統(tǒng)由于采用了多載波調(diào)制技術(shù)，使得EVM指標相對于單載波網(wǎng)絡(luò)更加難以改善。子載波的頻譜相互重疊的特點對子載波間的正交性提出了嚴格的要求，信道中存在的多普勒頻移，以及發(fā)射機與接收機本振之間的頻差，都會引起頻率偏移，導(dǎo)致子載波間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生子載波間干擾(ICI)。由于OFDM符號周期較長，對本振相位噪聲更為敏感。本振的相位噪聲會導(dǎo)致子載波間正交性的喪失，它將引入公共相位誤差(CPE)和子載波間干擾(ICI)，導(dǎo)致LTE系統(tǒng)性能下降。這些都將進一步惡化EVM指標。因此，3GPP對于EVM的指標要求也略微不如UTRA嚴格：基于QPSK調(diào)制信號的EVM指標從17.5%增加到18.5%，基于16QAM調(diào)制信號的EVM指標從12.5%增加到13.5%。此外，LTE系統(tǒng)中EVM的值更依賴于在放大器輸入端OFDM符號的輸入功率，而與子載波的調(diào)制方式無關(guān)；但不同的調(diào)制方式對接收端的靈敏度影響不同；因此上述QPSK和16QAM的EVM指標略有差別，但各調(diào)制方式的EVM指標不會有太大差異。
5.2 軟件測試
基站設(shè)備的軟件測試內(nèi)容包括基站與外部設(shè)備的接口測試，基本功能測試以及操作維護測試。接口測試包括基站設(shè)備與核心網(wǎng)之間的接口測試，以及基站設(shè)備之間的接口測試。接口的功能是正確傳遞用戶，基站以及核心網(wǎng)之間的交互信息，并建立無線接入承載，處理用戶上下文。基本功能測試包括物理層及高層關(guān)鍵技術(shù)的測試和性能測試（如峰值吞吐量和時延測試等）。此外，基站設(shè)備作為一項產(chǎn)品，操作維護系統(tǒng)是必不可少的。操作維護系統(tǒng)將包括可視化圖形界面和完善的用戶操作手冊。對基站設(shè)備的操作維護測試就是對上述操作維護系統(tǒng)的功能分別進行測試，驗證操作維護系統(tǒng)的功能完備性。
eNodeB的軟件測試也包括上述幾項測試內(nèi)容，但由于接口測試和操作維護測試與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基本相似，因此本節(jié)將針對eNodeB的測試關(guān)注點介紹基本功能測試的測試用例及測試方法。eNodeB的基本功能測試包括基本業(yè)務(wù)測試和特性測試，其中基本業(yè)務(wù)測試的測試方法與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相同，由于eNodeB又具有了傳統(tǒng)RNC的部分功能，因此基本業(yè)務(wù)測試的關(guān)注點在于eNodeB的功能實現(xiàn)。eNodeB的特性測試的具體測試用例及方法實例如表3所示。
表3 LTE系統(tǒng)中基本功能測試的關(guān)鍵測試用例及測試方法
5.3 硬件測試
在通常情況下，基站設(shè)備最重要的硬件組成部分是基帶單元和射頻單元，此外還包括操作維護平臺以及可調(diào)電源等?；驹O(shè)備的硬件測試主要包括基帶單元和射頻單元的功能測試?；鶐卧臏y試包括，基帶單元所支持的最大扇區(qū)數(shù)或基帶單元所能支持的射頻單元的最大數(shù)目；基帶單元所支持的調(diào)制方式是否滿足系統(tǒng)需求；對于同步通信系統(tǒng)，需要驗證不同基站設(shè)備的基帶單元之間是否同步，是否與GPS同步等。射頻單元的測試包括，射頻單元的工作頻帶和帶寬，在該工作頻帶和帶寬內(nèi)是否能建立與終端的無線鏈接，是否能調(diào)度該帶寬內(nèi)的資源；射頻單元的總射頻輸出功率是否滿足規(guī)范的規(guī)定值；射頻單元的功率效率等。此外，硬件測試還包括基帶單元與射頻單元之間接口測試。
LTE的提出使網(wǎng)絡(luò)運營商面臨著eNodeB站點選擇及配置的嚴峻問題，因此eNodeB與2G，3G基站共站、共址成為了最優(yōu)解決方案。但是，eNodeB與2G，3G基站之間的干擾問題成為了亟待解決的關(guān)鍵性問題。因此，在LTE系統(tǒng)中eNodeB的硬件測試中，共站、共址條件之間的抗干擾性能是重要的測試項之一。此外，有研究提出，在多種通信制式共存條件下，建議采用軟件配置實現(xiàn)不同的無線通信制式，提高硬件資源的利用率，實現(xiàn)各種通信制式的靈活配置，降低了重復(fù)建站的工程量。
eNodeB設(shè)備的硬件測試還應(yīng)包括安全性和健壯性的通用測試項。其中，安全性是指基站設(shè)備的設(shè)計具備安全性，不會對操作人員帶來身體傷害；健壯性是指基站設(shè)備在一些惡劣環(huán)境中正常工作。
結(jié)束語
本文分析了eNodeB的無線指標測試，硬件測試和軟件測試的測試用例和測試方法，重點研究了無線指標測試中的EVM指標；分析了EVM產(chǎn)生的原因以及影響EVM指標的客觀因素，在此基礎(chǔ)上，提出了將EVM指標與功率相結(jié)合的有效測試方法，并建議了相關(guān)測試項與EVM測試相結(jié)合的具體測試方法，實現(xiàn)了對EVM的有效測試并保證eNodeB在正常工作過程中的性能。
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