驗(yàn)證LTE基帶接收機(jī)

在傳統(tǒng)意義上的無線通信系統(tǒng)中，射頻領(lǐng)域的模擬信號(hào)可使用模擬技術(shù)解調(diào)為同相(I)和正交(Q)分量。但在當(dāng)今軟件定義的無線技術(shù)時(shí)代，中頻信號(hào)經(jīng)過變頻處理后通常會(huì)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行數(shù)字化處理，然后再將數(shù)字信號(hào)饋入基帶進(jìn)行解調(diào)和解碼。現(xiàn)在，通過將信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率設(shè)為目標(biāo)中頻來生成恰當(dāng)?shù)闹蓄l(IF)信號(hào)，可以在射頻領(lǐng)域以外測(cè)試基帶接收機(jī)。
　　由于ADC的輸出是數(shù)字信號(hào)，而用于接收機(jī)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)頻譜分析儀通常都是測(cè)量模擬信號(hào)，因此測(cè)量ADC的輸出信號(hào)是一個(gè)挑戰(zhàn)。面對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，其中一個(gè)解決方案是使用邏輯分析儀捕獲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，直接分析ADC的數(shù)字位。這種方法的困難在于要將捕獲到的數(shù)據(jù)處理成有意義的結(jié)果，而大多數(shù)邏輯分析儀應(yīng)用軟件并非專門用于生成射頻測(cè)量結(jié)果。不過還是有一些專門的軟件可助您一臂之力，例如Agilent 89601A矢量信號(hào)分析軟件。盡管這種軟件通常在頻譜分析儀上運(yùn)行，主要用于解調(diào)各種調(diào)制格式，但也可在邏輯分析儀上運(yùn)行。該軟件能夠直接對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行傳統(tǒng)的射頻測(cè)量，從而為分析ADC性能提供了一種獨(dú)特方法。通過該軟件設(shè)計(jì)人員可以定量分析ADC對(duì)整體性能的貢獻(xiàn)，并將這個(gè)結(jié)果與射頻測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，射頻測(cè)量結(jié)果是在之前使用同一種測(cè)量算法在方框圖中測(cè)得的。
　　通過LTE，ADC的輸出可轉(zhuǎn)換到高速串行接口，例如eNB（基站）中的CPRI接口或用戶設(shè)備中的 DigRF接口。在某些情況下，接收機(jī)的拓?fù)淇赡苤辉试S使用某種業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)總線來接入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這也增加了數(shù)據(jù)分析處理的復(fù)雜度。不過，現(xiàn)在已有接受這些高速串行數(shù)據(jù)流的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)解決方案。例如，安捷倫提供的DigRF分析儀既可分析數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（用作邏輯分析儀），也可將數(shù)據(jù)發(fā)送到矢量信號(hào)分析軟件，對(duì)解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量分析。
　　ADC的數(shù)字化信號(hào)傳送到基帶部分之后，F(xiàn)PGA或ASIC要在基帶執(zhí)行信號(hào)解調(diào)。由于此前一直用測(cè)試設(shè)備來生成和分析LTE信號(hào)，因此到這一步之后，測(cè)量就變得相對(duì)明確了。現(xiàn)在，無論是采用eNB還是UE的接收機(jī)，都必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)并指示出結(jié)果。
　　在測(cè)試接收機(jī)的基帶時(shí)，要關(guān)注測(cè)試信號(hào)向被測(cè)件（DUT）的物理傳遞過程。根據(jù)接收機(jī)在開發(fā)周期中的位置，測(cè)試信號(hào)可以作為基帶部分的射頻、中頻、模擬IQ或數(shù)字IQ信號(hào)注入接收機(jī)。大多數(shù)信號(hào)發(fā)生器都能為測(cè)試接收機(jī)的不同功能生成不同信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器的數(shù)字輸出通常是原始的I和Q采樣，它們具有高度可配置的物理特征，其中包括邏輯類型、數(shù)字格式、位數(shù)、字節(jié)順序、比特率和時(shí)鐘選件。如上所述，大多數(shù)基帶LTE無線設(shè)計(jì)都希望使用專用的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口，例如CPRI或DigRF接口，因此它們也需要專門的分析工具。此處的測(cè)試底線是：信號(hào)必須采用正確的格式發(fā)送到接收機(jī)。
　　信號(hào)發(fā)生器能提供定時(shí)信號(hào)或接受觸發(fā)信號(hào)以便與UE接收機(jī)或eNB接收機(jī)保持同步。為此，可在被測(cè)件中對(duì)正在生成的LTE信號(hào)的相關(guān)信息進(jìn)行預(yù)編程；例如，當(dāng)測(cè)試UE時(shí)，可以通過預(yù)編程來使用物理層小區(qū)ID組和由信號(hào)發(fā)生器生成的扇區(qū)。這可能有助于配置矢量網(wǎng)分析儀，以便對(duì)此前由經(jīng)配置的接收機(jī)解調(diào)的同一信號(hào)進(jìn)行解調(diào)?；鶐Р糠值慕庹{(diào)和解碼算法可以使用物理層編碼的LTE信號(hào)來驗(yàn)證，該過程可使用信號(hào)發(fā)生器和應(yīng)用軟件(例如 Agilent Signal Studio for 3GPP LTE)輕松進(jìn)行配置。由于頻帶濾波器和通道濾波器可能會(huì)扭曲和減弱部分信號(hào)，因此要特別關(guān)注在通道和頻帶邊沿配置的RB。
　　盡管可以使用具有多屏顯示功能的矢量信號(hào)分析儀輕松測(cè)量和顯示測(cè)試信號(hào)，但在實(shí)際測(cè)量中，LTE 接收機(jī)的界面可能只是一個(gè)簡單的終端界面，只能顯示專用命令和結(jié)果。這樣，接收機(jī)的功能就很有用，它可將每個(gè)通道的解調(diào)數(shù)據(jù)寫成一個(gè)文件，以便于進(jìn)行后期分析，確保接收到的比特與發(fā)射的比特相匹配。
　　基本解調(diào)是在子幀上進(jìn)行驗(yàn)證。只要完成了這一步，就能檢查傳輸層解碼。技術(shù)指標(biāo)規(guī)定的固定參考通道（FRC）可用作定義接收機(jī)要求的參考配置。這些信號(hào)是對(duì)傳輸通道解碼算法進(jìn)行初始驗(yàn)證的一個(gè)良好的起點(diǎn)。圖1中給出了一個(gè)測(cè)試eNB的上行鏈路FRC實(shí)例。

 　　設(shè)計(jì)人員在驗(yàn)證接收機(jī)能否正確地解調(diào)和解碼信號(hào)之后，可以執(zhí)行比特誤碼率（BER）和數(shù)據(jù)塊誤碼率（BLER）測(cè)量。圖2顯示了針對(duì)以Eb/No為基礎(chǔ)的64QAM下行鏈路共享通道(DL-SCH)的UE接收機(jī)解調(diào)性能仿真，它是根據(jù)噪聲功率頻譜密度分配的每位能量。這為未編碼BER、傳輸通道編碼BER和BLER之間的關(guān)系提供了一個(gè)大致的概念。未編碼BER是在傳輸通道解碼之前在物理層測(cè)得的BER，而編碼BER是在傳輸通道解碼之后測(cè)得的BER。未編碼BER在測(cè)量接收機(jī)性能方面比BLER或編碼BER更靈敏，在接收機(jī)表征的早期階段非常有用。接收機(jī)要求使用BLER作為性能指標(biāo)，使用吞吐量與FRC的最大吞吐量的比值表示。傳輸通道解碼通過正向誤差校正功能可以明顯地提高BER性能。

      BER測(cè)量要求在信號(hào)發(fā)生器為凈荷數(shù)據(jù)配置偽隨機(jī)序列，并使接收機(jī)能夠識(shí)別這些序列，以便下一步能夠自動(dòng)關(guān)聯(lián)并計(jì)算BER。如果解調(diào)或解碼信號(hào)能夠作為TTL或CMOS信號(hào)返回信號(hào)發(fā)生器，則某些信號(hào)發(fā)生器就能計(jì)算BER。LTE、UMTS和早期系統(tǒng)不同，它沒有對(duì)BER提出要求，也不支持為測(cè)量UE BER而定義的環(huán)路機(jī)制。所有針對(duì)UE和eNB的接收機(jī)測(cè)量均以BLER為基礎(chǔ)，BER測(cè)試仍作為一個(gè)研發(fā)工具使用。
      使用矢量信號(hào)分析儀和軟件進(jìn)行開環(huán)測(cè)試是驗(yàn)證ADC和LTE基帶接收機(jī)的基帶解調(diào)的一種便捷方法。為了徹底完成UE和eNB BLER要求的測(cè)試(以HARQ重新發(fā)送為基礎(chǔ))，還需要進(jìn)行閉環(huán)接收機(jī)測(cè)試。