解密:LTE終端射頻測試的重要指標及其測試項目
發布時間:2015-01-13 責任編輯:echolady
【導讀】隨著無線數據業務的增長,LTE以其獨特優勢占據市場前沿,LTE的頻譜使用靈活,可與現有技術無縫操作,網絡部署和管理成本都非常低廉。LTE終端射頻測試,考驗的不僅僅是終端射頻芯片指標,同時也考驗整機的性能。
LTE 終端射頻指標總體要求是:
對於發射機,一方麵要求能夠精確產生符合標準要求的LTE 有用信號,另一方麵要求把無用發射和幹擾電平控製在一定水平之內。
對於接收機,要求能夠在一定的環境條件下,能夠可靠、準確地接收和解調有用信號,同時也要求能夠抵抗一定的幹擾信號。
LTE 終端射頻測試項目分為4 大部分,即發射機指標、接收機指標、性能要求、信道狀態信息上報。雖然LTE 信號結構與UMTS 不同,但是LTE 終端射頻測試需求基本上來自於UMTS 已定義好的射頻需求,隻有少部分新增測試項。在接收機和性能統計上,UMTS 係統是通過BER 和BLER 衡量接收性能,而LTE 係統是通過吞吐量來衡量的。在性能測試部分, 針對LTE的信道結構也增加了相應的信道解調性能指標。另外,對於LTE 終端射頻測試,需要對終端所支持的多種帶寬、多種RB 配置以及多種調製方式都要進行測試,測試量也是非常巨大的。下麵對這4 大部分的測試項目進行簡單的描述。
(1)在發射機指標裏,包含如下幾類測試項目:
1、發射功率相關的項目
如UE 最大輸出功率, 最大功率回退(MPR),UE配置輸出功率等。這些測試項目,主要是考察終端的發射功率是否符合標準要求。如果終端最大發射功率過大,會對其他信道或係統 造成幹擾,最大發射功率過小會造成係統覆蓋範圍減少。最大功率回退是新增測試項,後麵會做詳細分析。
2、輸出功率動態範圍
如最小輸出功率、發射關斷功率、開關時間模板等。這些測試項目,主要是考察終端的輸出功率範圍是否符合標準要求。如果最小輸出功率以及關斷功率過大, jiuhuiduiqitazhongduanhexitongzaochengganrao。kaiguanshijianmobanyanzhengzhongduannengfouzhunquedidakaihuozheguanbiqifasheji,fouzehuiduiqitaxindaozaochengganraohuozhezengjiashangxingxindaodefashewucha。
3、功率控製
如絕對功率控製容限、相xiang對dui功gong率lv控kong製zhi容rong限xian等deng。功gong率lv控kong製zhi的de目mu的de是shi限xian製zhi終zhong端duan的de幹gan擾rao電dian平ping和he補bu償chang信xin道dao衰shuai落luo,這zhe部bu分fen測ce試shi主zhu要yao是shi驗yan證zheng終zhong端duan能neng否fou正zheng確que的de設she置zhi其qi發fa射she功gong率lv,並bing且qie發fa射she功gong率lv在zai一yi定ding的de容rong限xian範fan圍wei之zhi內nei。
4、發射信號質量
如頻率誤差,誤差矢量幅度EVM,載波泄漏,非分配RB 的帶內發射,EVM 均衡器頻譜平坦度等。終端發射信號質量是考察終端發射機調製性能的非常重要的指標。我們知道,OFDM 係統對頻偏和相位噪聲比較敏感,OFDM 技術區分各個子信道的方法是利用各個子載波之間嚴格的正交性。頻偏和相位噪聲會使各個子載波之間的正交特性惡化,造成LTE 係統的性能下降。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。
5、輸出射頻頻譜發射
如占用帶寬、頻譜發射模板、鄰道泄漏功率比(ACLR)、發射機雜散輻射等。終端的有用頻譜發射必須嚴格符合標準要求, 而帶外發射和雜散發射屬於無用發射,更需要進行嚴格的限製,否則會對其他用戶的係統造成嚴重的幹擾。
7、發射互調
當(dang)兩(liang)個(ge)或(huo)兩(liang)個(ge)以(yi)上(shang)頻(pin)率(lv)的(de)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)功(gong)率(lv)同(tong)時(shi)出(chu)現(xian)在(zai)無(wu)源(yuan)射(she)頻(pin)器(qi)件(jian)中(zhong),就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)無(wu)源(yuan)互(hu)調(tiao)產(chan)物(wu),一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)三(san)階(jie)互(hu)調(tiao)最(zui)嚴(yan)重(zhong)。發(fa)射(she)互(hu)調(tiao)的(de)測(ce)試(shi)原(yuan)理(li)是(shi)設(she)置(zhi)終(zhong)端(duan)處(chu)於(yu)最(zui) 大發射功率下,配置幹擾信號後,在頻帶內觀察其互調產物是否超標要求是有用信號和互調產物功率之比(單位dBc)低於限值。本測試項目主要是驗證終端抑製 其互調產物的能力。
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(2)在接收機指標裏,包含如下幾類測試項目:
1、參考靈敏度電平
考察終端接收小信號的能力。如果終端靈敏度過差,將會降低eNodeB 的有效覆蓋範圍。
2、最大輸入電平
考察終端接收大信號的能力。如果終端最大輸入電平不合格,將會降低eNodeB 近端的覆蓋範圍。
3、鄰道選擇性、阻塞特性、雜散響應、互調特性
以上幾類是考察終端在有幹擾信號(單音/ 雙音/調製幹擾)情況下的接收性能。如果終端抗幹擾能力過差,將會降低終端接收機性能。
4、雜散輻射
考察接收機抑製接收機中產生或放大的雜散信號功率的能力。
(3)在性能要求部分,包含如下幾類測試項目:
PDSCH 信道的解調。
PCFICH/PDCCH 信道的解調。
PHICH 信道的解調。
PBCH 信道的解調。
性能測試部分主要是考察LTE 終端的信道解調性能。性能測試是通過滿足一定的吞吐量條件下的SNR(信噪比)來考察的。
SNR 的計算公式如下:

性能測試部分可以分為單天線端口和多天線(分集,空間交織,MU-MIMO)相關的UE性能測試。單天線端口性能, 是通過滿足一定吞吐量要求時候的多徑衰落條件下的SNR 來衡量的。雙天線端口性能主要是考察終端的MIMO性能(分集, 空間複用,MU-MIMO),也是通過滿足一定吞吐量要求時多徑衰落條件下SNR 來衡量的。
(4)在信道狀態信息上報部分,包含如下幾類測試項目:
1、加性高斯白噪聲(AWGN)環境下的CQI 上報。
2、衰落環境下的CQI 上報。
3、預編碼矩陣指示(PMI)上報。
4、秩指示(Rank Indicator)上報。
這部分測試項目主要是考察終端的MIMO 反饋性能。空間複用的性能測試又可以分為開環和閉環。開環MIMO,沒有信道的先驗信息;閉環MIMO 係統是接收端將信道信息反饋給發射端, 然後對傳輸數據進行預編碼、波束成型或者天線選擇等操作。閉環MIMO的反饋方式又可以分為全反饋和部分反饋等。
下麵針對LTE 終端射頻測試的部分關鍵測試項進行分析和說明。
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功率回退
LTE 的信號結構和R99(WCDMA)是不同的,下行采用OFDM 信號,上行采用SC-FDMA 信號。雖然SC-FDMA 信號的功率峰均比比OFDM 信號低, 但是當SC-FDMA 信號的功率峰均比比較高時, yiweizhezhongduandeshepingonglvfangdaqibixujuyougaodudexianxinglaibaozhengzhongduanfashexinhaobushizhen。danshiyongxianxingshepingonglvfangdaqihuidaozhifashejidechengbendafuzengjia,erqiejishishiyongxianxingshepingong lvfangdaqi,yehuiyanzhongjiangdizhenggexitongdexiaolv。ershijixitongjibendoushifengzhigonglvshouxiandexitong,daduoshushijixitongweilebaozhengyidingdexiaolv,tongchangzaiyidingdeshuchugonglvhuituitiaojianxiashiyong 非fei線xian性xing功gong率lv放fang大da器qi對dui信xin號hao進jin行xing放fang大da,所suo以yi考kao察cha功gong率lv回hui退tui測ce試shi項xiang是shi很hen有you必bi要yao的de。當dang上shang行xing信xin號hao的de功gong率lv峰feng均jun比bi比bi較jiao高gao時shi,就jiu需xu要yao進jin行xing功gong率lv回hui退tui到dao放fang大da器qi的de線xian性xing區qu內nei。當dang資zi源yuan塊kuai(RB)數越多,調製方式越高,則需功率回退值越大。
載波泄漏(IQ 不平衡)
IQ 不平衡對於信號質量EVM 的結果有重大的影響。IQ 不平衡表現為最初的星座圖的IQ 偏移,是由於DSP 的取整等導致的直流偏移所引起的。IQ 兩路信號是分別放大的,由於器件的不一致性難免會導致I 路和Q 路增益的不平衡,使得IQ 幅度不一樣,這樣本來正方形的星座圖將會變成長方形,即相同頻點上,信號的幅度和相位發生了變化。然而,在R99 規範上並無相關的測試, 主要是通過測量EVM 來衡量信號的調製品質的。由於OFDM 技術對相位和頻偏及其敏感,通過對IQ 不平衡性的測量,能更好地衡量發射機調製的性能。
IQ 原點偏移用相對載波泄漏功率(IQ 原點偏移功率)來衡量。根據UE 發射功率的不同,相對載波泄漏功率要求不同,範圍在-10dBc~-25dBc。
頻譜平坦度
頻譜平坦度是LTE 終端射頻測試中新增的測試項。頻譜平坦度對應頻帶內波紋的大小,直接影響終端射頻的穩定性, 因yin此ci需xu要yao對dui頻pin譜pu平ping坦tan度du進jin行xing測ce試shi。例li如ru,如ru果guo波bo紋wen變bian化hua很hen大da,相xiang當dang於yu終zhong端duan的de輸shu出chu功gong率lv變bian化hua很hen大da,那na麼me功gong放fang的de輸shu出chu效xiao率lv在zai不bu停ting地di變bian化hua,進jin而er引yin起qi供gong電dian電dian壓ya的de變bian化hua,對dui終zhong 端發射機性能造成不利的影響。這個測試項分為測試信號位於整個頻帶的中間和邊緣兩種情況。

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