時(shí)差法超聲波流量計(jì)原理及應(yīng)用案例

下一代基站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)不僅采用單一無線制式的多載波（MC）技術(shù)，并且引入了在單一發(fā)射機(jī)路徑中的多種制式，這些對帶寬提出了更寬的要求。例如，GSM、W-CDMA 和 LTE 多載波可以同時(shí)從一個(gè)多標(biāo)準(zhǔn)無線電（MSR）基站單元進(jìn)行傳輸。蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以支持多種制式，這對于降低基站規(guī)模和成本而言十分重要。鑒于此，MSR基站將會從當(dāng)前已部署的2/3G無線制式順利而穩(wěn)定地過渡到 3.9G（例如 LTE）、甚至是4G（例如 LTE-Advanced）技術(shù)。這對于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、服務(wù)提供商和消費(fèi)者來講是一個(gè)好消息。但采用 MSR 多載波配置使得對MSR基站發(fā)射機(jī)進(jìn)行測試更具挑戰(zhàn)。為確保MSR基站的順利部署，有必要通過一種快速、高效的途徑來應(yīng)對測量挑戰(zhàn)。

新的要求

當(dāng)基站支持多個(gè)無線接入技術(shù)時(shí)，3GPP 第9版標(biāo)準(zhǔn)包含一系列有關(guān) MSR 的文檔（3GPP TS37 第 9 版），并對基站一致性測試提出了要求。這些文檔覆蓋了采用 3GPP 頻分復(fù)用（FDD）制式（例如 LTE FDD、W-CDMA/HSPA 和 GSM/EDGE）和 3GPP 時(shí)分復(fù)用（TDD）制式（例如 LTE TDD 和 TD-SCDMA）的 MSR 多載波組合。接收機(jī)一致性測試類似于每個(gè)單制式的測試，而發(fā)射機(jī)一致性測試必須在 MSR 多載波分配情景下執(zhí)行。

當(dāng)測試 MSR 多載波配置時(shí)，TS37 文檔定義的射頻要求指定了通道功率測量、誤差矢量幅度的調(diào)制質(zhì)量（EVM）、頻率誤差（計(jì)算過程與 EVM 相同）、雜散發(fā)射、工作頻段殘余輻射或頻譜輻射模板（SEM）。在測試每個(gè)制式的每個(gè)載波時(shí)，要求對 ACLR、占用帶寬（OBW）及各發(fā)射機(jī)路徑之間時(shí)間同步進(jìn)行測量。盡管在 MSR 多載波配置時(shí)對上述三種測量沒有強(qiáng)制要求，但一些基站制造商仍然希望進(jìn)行測試。這種測試需要貼近實(shí)際應(yīng)用情景，覆蓋被測基站所支持的全部制式，并可為用戶提供出色的測試效率。

執(zhí)行頻譜測量

MSR 頻譜測量與單制式測試極為相似，可通過信號分析儀或頻譜分析儀（SA）的掃描分析功能，或矢量信號分析儀的快速傅立葉轉(zhuǎn)換（FFT）分析來完成測量。掃描分析方式更加適合帶外或通道外的測量（例如雜散發(fā)射、ACLR 和 SEM），因?yàn)轭l寬設(shè)置需要大于單載波測量所用的頻寬。

圖1 顯示了根據(jù) 3GPP TS37.141 定義的 MSR 一致性測試來進(jìn)行測量的載波通道功率的掃描頻譜視圖。在本例中，針對 MSR 的測量應(yīng)用軟件可掃描基于頻譜儀的 MSR 通道功率測量，測量非常簡單?；蛘?，也可手動配置頻譜儀的分辨率帶寬（例如 100 kHz）進(jìn)行掃描，帶寬需要足夠窄才可以區(qū)分 GSM 載波，同時(shí)可為每個(gè)感興趣的載波添加一系列頻帶功率游標(biāo)。

圖1. 使用在 X 系列信號分析儀上運(yùn)行的 Agilent N9083A MSR測量應(yīng)用軟件來執(zhí)行多載波通道功率測量。MSR 被測信號是 3GPP 測試配置 4c（TC4c）的一個(gè)示例，假設(shè)基站發(fā)射機(jī)的射頻帶寬為 25 MHz。它包括總計(jì) 6個(gè) GMSK/8PSK 的載波（在射頻帶寬的最低和最高頻偏上各有 3個(gè)載波）、2個(gè) W-CDMA 載波和 1個(gè) LTE FDD 10-MHz 載波。

數(shù)字調(diào)制質(zhì)量的測量

在評測信號調(diào)制質(zhì)量時(shí)，例如MSR多載波配置中每個(gè)載波的 EVM，測試工程師考慮的主要方面是如何在 MSR 基站射頻端口所支持的寬帶寬內(nèi)一次性采集所有可用的有效載波。記住，該規(guī)范沒有強(qiáng)制要求借助具有寬帶采集前端的分析儀同時(shí)捕獲所有的有效載波。

對于發(fā)射機(jī)一致性測試，使用被測器件的任意重復(fù)碼型波形（例如各種測試模式）來進(jìn)行測量。3GPP TS37.141 MSR 基站一致性測試標(biāo)準(zhǔn)定義了幾個(gè)用于測試配置的 MSR 多載波分配碼型。因此，即便是不使用寬帶前端硬件來同時(shí)捕獲所有可用的MSR多載波，發(fā)射機(jī)一致性測試也可借助傳統(tǒng)的信號采集方法來完成。

本質(zhì)上講，測試工程師捕獲每個(gè)單載波并逐個(gè)進(jìn)行調(diào)制質(zhì)量測量，隨后使用恰當(dāng)?shù)恼杉斎霂捛岸藖聿东@每個(gè)單載波。第二步，工程師將頻率轉(zhuǎn)換為第二個(gè)載波，捕獲并測量EVM，以此類推。這種方法不需要通過昂貴的寬帶前端硬件一次性覆蓋所有的載波，也不需要在捕獲寬帶信號之后使用大型波形采樣計(jì)算 EVM，因而被工程師視為簡單易用、經(jīng)濟(jì)高效的方法。目前最寬的蜂窩載波帶寬是LTE 的 20-MHz 帶寬。但LTE-Advanced 又會如何呢？根據(jù) LTE 第 10 版規(guī)定，LTE-Advanced 將支持高達(dá) 100-MHz 的系統(tǒng)帶寬。由于LTE-Advanced 支持載波聚合，每個(gè)元器件載波都具有高達(dá) 20-MHz 的帶寬。用戶需要花費(fèi)額外的時(shí)間和精力逐個(gè)轉(zhuǎn)換每個(gè)載波測量，但所花費(fèi)的時(shí)間和精力將完全取決于測試儀/分析儀設(shè)備或外部控制程序中的連續(xù)捕獲和解調(diào)計(jì)算過程/算法。如果選擇“快速本振和載波間模式轉(zhuǎn)換”，那么它在測試速率方面的劣勢會很不明顯。

使用寬帶寬分析儀硬件對全部感興趣的有效載波進(jìn)行同時(shí)捕獲的成本要高于窄帶寬硬件，但它對 MSR 無線器件中的瞬時(shí)事件進(jìn)行驗(yàn)證和故障診斷（例如功能設(shè)計(jì)驗(yàn)證和實(shí)際系統(tǒng)操作測試）非常有效（圖 2）。從已采集的寬帶波形中取出每個(gè)載波，分別對其進(jìn)行 EVM 測量。捕獲采樣結(jié)果包括所有的同時(shí)存在的有效載波。

圖 2. 該圖比較了使用窄帶寬硬件對每個(gè)載波進(jìn)行連續(xù)采集（左側(cè)）和使用寬帶寬硬件對全部載波進(jìn)行同時(shí)采集（右側(cè)），以用于調(diào)制分析。

無論采用寬帶寬還是窄帶寬硬件分析儀方法，都要求使用恰當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)濾波器對每個(gè)感興趣的載波進(jìn)行過濾。濾波器能夠抑制相鄰載波功率干擾，從而使分析儀在多載波條件下對每個(gè)載波都能達(dá)到很好的同步和調(diào)制穩(wěn)定性。以 W-CDMA（或 TD-SCDMA）載波為例，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范明確定義了接收機(jī)濾波器形狀，濾波器為 3.84 MHz（TD-SCDMA 為 1.28 MHz）、滾降因子為 0.22的根升余弦濾波器。對于GMSK和LTE等制式，不存在如此明確的規(guī)范。相反，可能需要為滾降因子變化幅度較大的分析儀添加一個(gè)相鄰載波抑制濾波器（即便會影響調(diào)制質(zhì)量）。

總結(jié)

在對 MSR 多載波基站發(fā)射機(jī)器件進(jìn)行頻譜和功率測量時(shí)，頻譜掃描的方法仍然適用。它同樣可用于每個(gè)載波發(fā)射機(jī)器件的測量。在分析 MSR多載波配置下每個(gè)載波的調(diào)制質(zhì)量時(shí)，可采用兩種方法。第一種方法，使用窄帶寬硬件前端連續(xù)采集每個(gè)載波。該方法假設(shè) MSR 被測信號是一個(gè)任意重復(fù)測試模式信號，具有簡單和低成本的優(yōu)點(diǎn)。第二種方法，使用寬帶寬硬件前端同時(shí)采集所有的載波。該方法能夠真正同時(shí)捕獲所有的載波，以便對瞬時(shí)事件進(jìn)行故障診斷，缺點(diǎn)在于成本高昂。每種方法的總測試效率取決于測試序列算法的設(shè)計(jì)或編程方式。(end)