安捷倫教你:輕鬆應對多標準無線電基站發射機測試挑戰
發布時間:2013-08-21 來源:安捷倫科技公司 責任編輯:Cynthiali
【導讀】在下一代基站發射機和接收機中,GSM、W-CDMA 和 LTE 多duo載zai波bo可ke以yi同tong時shi從cong一yi個ge多duo標biao準zhun無wu線xian電dian基ji站zhan單dan元yuan進jin行xing傳chuan輸shu,但dan采cai用yong多duo標biao準zhun無wu線xian電dian多duo載zai波bo配pei置zhi使shi得de對dui多duo標biao準zhun無wu線xian電dian基ji站zhan發fa射she機ji進jin行xing測ce試shi麵mian臨lin巨ju大da的de挑tiao戰zhan。為wei確que保bao多duo標biao準zhun無wu線xian電dian基ji站zhan的de順shun利li部bu署shu,有you必bi要yao通tong過guo一yi種zhong快kuai速su、高效的途徑來應對測量挑戰。
下一代基站發射機和接收機不僅采用單一無線製式的多載波(MC)技術,並且引入了在單一發射機路徑中的多種製式,這些對帶寬提出了更寬的要求。例如,GSM、W-CDMA 和 LTE 多載波可以同時從一個多標準無線電(MSR)基站單元進行傳輸。蜂窩網絡可以支持多種製式,這對於降低基站規模和成本而言十分重要。鑒於此,MSR基站將會從當前已部署的2/3G無線製式順利而穩定地過渡到 3.9G(例如 LTE)、甚至是4G(例如 LTE-Advanced)技術。這對於網絡運營商、服務提供商和消費者來講是一個好消息。但采用 MSR 多載波配置使得對 MSR 基站發射機進行測試更具挑戰。為確保 MSR 基站的順利部署,有必要通過一種快速、高效的途徑來應對測量挑戰。
新的要求
當基站支持多個無線接入技術時,3GPP 第9版標準包含一係列有關 MSR 的文檔(3GPP TS37 第 9 版),並對基站一致性測試提出了要求。這些文檔覆蓋了采用 3GPP 頻分複用(FDD)製式(例如 LTE FDD、W-CDMA/HSPA 和 GSM/EDGE)和 3GPP 時分複用(TDD)製式(例如 LTE TDD 和 TD-SCDMA)的 MSR 多載波組合。接收機一致性測試類似於每個單製式的測試,而發射機一致性測試必須在 MSR 多載波分配情景下執行。
當測試 MSR 多載波配置時,TS37 文檔定義的射頻要求指定了通道功率測量、誤差矢量幅度的調製質量(EVM)、頻率誤差(計算過程與 EVM 相同)、雜散發射、工作頻段殘餘輻射或頻譜輻射模板(SEM)。在測試每個製式的每個載波時,要求對 ACLR、占用帶寬(OBW)及各發射機路徑之間時間同步進行測量。盡管在 MSR duozaibopeizhishiduishangshusanzhongceliangmeiyouqiangzhiyaoqiu,danyixiejizhanzhizaoshangrengranxiwangjinxingceshi。zhezhongceshixuyaotiejinshijiyingyongqingjing,fugaibeicejizhansuozhichidequanbuzhishi,bingkeweiyonghutigongchusedeceshixiaolv。
執行頻譜測量
MSR 頻譜測量與單製式測試極為相似,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(例如雜散發射、ACLR 和 SEM),因為頻寬設置需要大於單載波測量所用的頻寬。
圖1 顯示了根據 3GPP TS37.141 定義的 MSR 一致性測試來進行測量的載波通道功率的掃描頻譜視圖。在本例中,針對 MSR 的測量應用軟件可掃描基於頻譜儀的 MSR 通道功率測量,測量非常簡單。或者,也可手動配置頻譜儀的分辨率帶寬(例如 100 kHz)進行掃描,帶寬需要足夠窄才可以區分 GSM 載波,同時可為每個感興趣的載波添加一係列頻帶功率遊標。

圖1. 使用在 X 係列信號分析儀上運行的 Agilent N9083A MSR測量應用軟件來執行多載波通道功率測量。MSR 被測信號是 3GPP 測試配置 4c(TC4c)的一個示例,假設基站發射機的射頻帶寬為 25 MHz。它包括總計 6個 GMSK/8PSK 的載波(在射頻帶寬的最低和最高頻偏上各有 3個載波)、2個 W-CDMA 載波和 1個 LTE FDD 10-MHz 載波。
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數字調製質量的測量
在評測信號調製質量時,例如MSR多載波配置中每個載波的 EVM,測試工程師考慮的主要方麵是如何在 MSR 基(ji)站(zhan)射(she)頻(pin)端(duan)口(kou)所(suo)支(zhi)持(chi)的(de)寬(kuan)帶(dai)寬(kuan)內(nei)一(yi)次(ci)性(xing)采(cai)集(ji)所(suo)有(you)可(ke)用(yong)的(de)有(you)效(xiao)載(zai)波(bo)。記(ji)住(zhu),該(gai)規(gui)範(fan)沒(mei)有(you)強(qiang)製(zhi)要(yao)求(qiu)借(jie)助(zhu)具(ju)有(you)寬(kuan)帶(dai)采(cai)集(ji)前(qian)端(duan)的(de)分(fen)析(xi)儀(yi)同(tong)時(shi)捕(bu)獲(huo)所(suo)有(you)的(de)有(you)效(xiao)載(zai)波(bo)。
對於發射機一致性測試,使用被測器件的任意重複碼型波形(例如各種測試模式)來進行測量。3GPP TS37.141 MSR 基站一致性測試標準定義了幾個用於測試配置的 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捕獲所有可用的MSR多載波,發射機一致性測試也可借助傳統的信號采集方法來完成。
本ben質zhi上shang講jiang,測ce試shi工gong程cheng師shi捕bu獲huo每mei個ge單dan載zai波bo並bing逐zhu個ge進jin行xing調tiao製zhi質zhi量liang測ce量liang,隨sui後hou使shi用yong恰qia當dang的de窄zhai采cai集ji輸shu入ru帶dai寬kuan前qian端duan來lai捕bu獲huo每mei個ge單dan載zai波bo。第di二er步bu,工gong程cheng師shi將jiang頻pin率lv轉zhuan換huan為wei第di二er個ge載zai波bo,捕bu獲huo並bing測ce量liangEVM,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後使用大型波形采樣計算 EVM,因而被工程師視為簡單易用、經濟高效的方法。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 LTE 第 10 版規定,LTE-Advanced 將支持高達 100-MHz 的係統帶寬。由於LTE-Advanced 支持載波聚合,每個元器件載波都具有高達 20-MHz 的帶寬。用戶需要花費額外的時間和精力逐個轉換每個載波測量,但所花費的時間和精力將完全取決於測試儀/分析儀設備或外部控製程序中的連續捕獲和解調計算過程/算法。如果選擇“快速本振和載波間模式轉換”,那麼它在測試速率方麵的劣勢會很不明顯。
使用寬帶寬分析儀硬件對全部感興趣的有效載波進行同時捕獲的成本要高於窄帶寬硬件,但它對 MSR 無線器件中的瞬時事件進行驗證和故障診斷(例如功能設計驗證和實際係統操作測試)非常有效(圖 2)。從已采集的寬帶波形中取出每個載波,分別對其進行 EVM 測量。捕獲采樣結果包括所有的同時存在的有效載波。

無論采用寬帶寬還是窄帶寬硬件分析儀方法,都要求使用恰當的接收機濾波器對dui每mei個ge感gan興xing趣qu的de載zai波bo進jin行xing過guo濾lv。濾lv波bo器qi能neng夠gou抑yi製zhi相xiang鄰lin載zai波bo功gong率lv幹gan擾rao,從cong而er使shi分fen析xi儀yi在zai多duo載zai波bo條tiao件jian下xia對dui每mei個ge載zai波bo都dou能neng達da到dao很hen好hao的de同tong步bu和he調tiao製zhi穩wen定ding性xing。以yi W-CDMA(或 TD-SCDMA)載波為例,標準規範明確定義了接收機濾波器形狀,濾波器為 3.84 MHz(TD-SCDMA 為 1.28 MHz)、滾降因子為 0.22的根升餘弦濾波器。對於GMSK和LTE等製式,不存在如此明確的規範。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相鄰載波抑製濾波器(即便會影響調製質量)。
在對 MSR 多載波基站發射機器件進行頻譜和功率測量時,頻譜掃描的方法仍然適用。它同樣可用於每個載波發射機器件的測量。在分析 MSR多載波配置下每個載波的調製質量時,可采用兩種方法。第一種方法,使用窄帶寬硬件前端連續采集每個載波。該方法假設 MSR 被bei測ce信xin號hao是shi一yi個ge任ren意yi重zhong複fu測ce試shi模mo式shi信xin號hao,具ju有you簡jian單dan和he低di成cheng本ben的de優you點dian。第di二er種zhong方fang法fa,使shi用yong寬kuan帶dai寬kuan硬ying件jian前qian端duan同tong時shi采cai集ji所suo有you的de載zai波bo。該gai方fang法fa能neng夠gou真zhen正zheng同tong時shi捕bu獲huo所suo有you的de載zai波bo,以yi便bian對dui瞬shun時shi事shi件jian進jin行xing故gu障zhang診zhen斷duan,缺que點dian在zai於yu成cheng本ben高gao昂ang。每mei種zhong方fang法fa的de總zong測ce試shi效xiao率lv取qu決jue於yu測ce試shi序xu列lie算suan法fa的de設she計ji或huo編bian程cheng方fang式shi。
作者簡介:Moto Itagaki 是安捷倫科技公司蜂窩和無線信號分析領域的高級應用產品策劃。他擁有超過 15 年的無線技術經驗,最初擔任安捷倫移動通信測試的研發工程師。作為產品策劃,Itagaki 推動了 GSM/EDGE、W-CDMA/HSPA、IS95、cdma2000、1xEV-DO、802.16-OFDMA、LTE 和 MSR 測試應用軟件的發展。Itagaki 常駐日本神戶辦事處,持有日本東北大學的電子和通信工程碩士學位。
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