LTE 發(fā)射機(jī) ACLR 性能的測量技術(shù)

在 LTE 等數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)射信號(hào)泄漏到鄰近信道的功率可能會(huì)對鄰近信道中的信號(hào)傳輸產(chǎn)生干擾，進(jìn)而影響系統(tǒng)性能。相鄰信道泄漏功率比（ACLR）測試可以驗(yàn)證系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的工作性能是否符合規(guī)定的限制。鑒于 LTE 技術(shù)的復(fù)雜性，快速和精確地執(zhí)行這種關(guān)鍵測試對于測試人員來說充滿挑戰(zhàn)性。裝有 LTE 特定信號(hào)生成軟件的信號(hào)發(fā)生器、裝有 LTE 特定測量軟件的現(xiàn)代化信號(hào)分析儀，以及針對該分析儀優(yōu)化的方法，可以幫助測試人員戰(zhàn)勝這一挑戰(zhàn)。

了解 ACLR 測試要求

ACLR 是 LTE 射頻發(fā)射機(jī)一致性測試中的一個(gè)重要的發(fā)射機(jī)特性。這些測試的目的是驗(yàn)證被測件是否達(dá)到了基站（eNB）和用戶設(shè)備（UE）中的最低要求。大部分針對帶外發(fā)射的 LTE 一致性測試在定義和目的上與針對 WCDMA 的一致性測試類似。但是 WCDMA 指定了使用根升余弦（RRC）濾波器進(jìn)行發(fā)射機(jī)測量，而標(biāo)準(zhǔn)并沒有為 LTE 定義等效的濾波器。因此，LTE 發(fā)射機(jī)測試可以使用不同的濾波器來優(yōu)化信道帶內(nèi)性能，改善誤差矢量幅度；優(yōu)化信道帶外性能，獲得更出色的鄰近信道功率特征。

鑒于在測試發(fā)射機(jī)性能中可以使用的復(fù)雜發(fā)射機(jī)有很多配置，LTE 指定了一系列下行鏈路信號(hào)配置來測試 eNB。這些配置稱為 E-UTRA 測試模型（E-TM）。它們可分為三大類：E-TM1、E-TM2 和 E-TM3。第一類和第三類可再細(xì)分為 E-TM1.1、E-TM1.2、E-TM3.1、E-TM3.2 和 E-TM3.3。注：E-UTRA中的“E”源自“enhanced（增強(qiáng)型）”，指 LTE UMTS 陸地?zé)o線接入；而單獨(dú)的 UTRA 是指 WCDMA。

ACLR 測試要求根據(jù)發(fā)射機(jī)測試是在 UE 還是在 eNB 上進(jìn)行會(huì)有所不同。在 UE 上進(jìn)行的 ACLR 測試不像在 eNB 上進(jìn)行那樣要求嚴(yán)格。發(fā)射機(jī)測試使用規(guī)定用于 eNB 接收機(jī)測試的參考測量信道（RMC）來執(zhí)行。

3GPP LTE 規(guī)范關(guān)于 ACLR 的定義是，以指定信道頻率為中心的濾波后平均功率與以鄰近信道頻率為中心的濾波后平均功率之比。eNB 的最低 ACLR 一致性要求分為兩種情景指定：相同帶寬的鄰近 E-UTRA 信道載波（E-UTRAACLR1）；UTRA 鄰近和相間信道載波（分別是 UTRAACLR1 和 UTRAACLR2）。

針對 E-UTRA 和 UTRA 鄰近信道規(guī)定了不同的限制和測量濾波器，用于成對頻譜（FDD）和非成對頻譜（TDD）工作。E-UTRA 信道使用平方測量濾波器進(jìn)行測量，而 UTRA 信道使用滾降因子為 0.22、帶寬等于碼片速率的 RRC 濾波器進(jìn)行測量。

戰(zhàn)勝 ACLR 測量挑戰(zhàn)

鑒于 LTE 技術(shù)的復(fù)雜性和用于測試發(fā)射機(jī)性能的發(fā)射機(jī)配置復(fù)雜性，符合標(biāo)準(zhǔn)的頻譜測量（例如 ACLR）可能非常繁瑣。幸運(yùn)的是，先進(jìn)的信號(hào)測量工具的出現(xiàn)使工程師們能夠快速、精確地進(jìn)行這些 LTE 測量。功率測量（包括 ACLR）通常使用頻譜分析儀或信號(hào)分析儀來進(jìn)行，該測量使用的測試信號(hào)則利用信號(hào)發(fā)生器生成。
為了更好地說明如何使用這些儀器，請?jiān)O(shè)想以下情景：根據(jù)規(guī)范，載波頻率必須設(shè)置在被測基站所支持的頻段內(nèi)，按照成對頻譜 FDD 工作或非成對頻譜 TDD 工作時(shí)的規(guī)定，通過測量信道頻率兩側(cè)一定頻偏的 ACLR。首先使用 E-TM1.1 發(fā)射信號(hào)進(jìn)行測試，其中所有 PDSCH 資源塊都具有相同的功率。然后使用 E-TM1.2 信號(hào)（增加和減少功率）進(jìn)行測試。E-TM1.2 配置非常有用，因?yàn)樗軌蚍抡娑鄠€(gè)用戶（其設(shè)備工作在不同功率上）。這一情景的結(jié)果是波峰因數(shù)更高，導(dǎo)致在不產(chǎn)生額外無效頻譜內(nèi)容（例如 ACLR）的情況下放大信號(hào)變得更困難。
本例中，Agilent 支持 LTE 的 Signal Studio 與 Agilent MXG 信號(hào)發(fā)生器相連，生成頻率設(shè)為 2.11GHz 且符合標(biāo)準(zhǔn)的 E-TM1.2 測試信號(hào)。輸出信號(hào)幅度――決定 ACLR 性能的重要考慮因素――設(shè)為 -10dBm。在從 1.4到 20MHz 的帶寬范圍內(nèi)選擇 5MHz 信道帶寬。
圖 1 為已選定傳輸信道（Transport Channel）的 eNB 設(shè)置。底部為測試信號(hào)的資源分配塊圖。信道 1 和 2 是要進(jìn)行測量的信道，它們共享下行鏈路。

圖1. 此處顯示了 E-TM1.2 測試信號(hào)的資源分配塊（底部）。Y 軸表示頻率或資源塊，X 軸表示時(shí)隙或時(shí)間，白色區(qū)域表示信道 1，粉紅色區(qū)域表示信道 2，其它顏色表示同步信道、參考信號(hào)等。

信道 1 的輸出功率電平為 -4.3dB，其信道功率已經(jīng)進(jìn)行過降低。信道 2 的輸出功率已經(jīng)進(jìn)行過增加，設(shè)置為 3dB。對于資源塊分配圖中的不同資源塊，可以設(shè)置復(fù)雜的功率增加和降低選項(xiàng)。與所有資源塊都處于同一功率等級的單個(gè)信道相比，得到的復(fù)合信號(hào)具有更高的峰均比。放大此類功率增加的信號(hào)可能非常困難。功率放大器中沒有足夠的功率回退（back-off），可能導(dǎo)致限幅。
隨后，可以使用在 Agilent X 系列信號(hào)分析儀上運(yùn)行的 Signal Studio 軟件生成測試信號(hào)。生成信號(hào)之后，通過 LAN 或 GPIB 將波形下載到信號(hào)發(fā)生器。將信號(hào)發(fā)生器的射頻輸出端連接到信號(hào)分析儀的射頻輸入端，使用掃描頻譜分析測量 ACLR 性能。在此例中，信號(hào)分析儀處于 LTE 模式，中心頻率為 2.11GHz，選擇了 ACP 測量。隨后，通過從 LTE 應(yīng)用程序中的一系列可用選項(xiàng)中（例如成對或非成對頻譜、鄰近信道和相間信道中的載波類型等選項(xiàng)），調(diào)用適當(dāng)?shù)膮?shù)和測試限制，根據(jù) LTE 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行快速一鍵式 ACLR 測量。
對于 FDD 測量，LTE 定義了兩種 ACLR 測量方法：一種是在中心頻率和偏置頻率上使用 E-UTRA（LTE）；另一種是在中心頻率上使用 LTE，在鄰近和相間的偏置頻率上使用 UTRA（WCDMA）。圖 2 顯示了 E-UTRA 鄰近和相間頻偏信道的 ACLR 測量結(jié)果。對于此次測量，選擇 5MHz 載波，由于下行鏈路有 301 個(gè)子載波，所以測量噪聲帶寬為 4.515MHz。

圖 2. 此處顯示的是使用 Agilent X 系列分析儀獲得的 ACLR 測量結(jié)果。第一個(gè)頻偏（A）位于 5MHz 處，集成帶寬為 4.515MHz。另一個(gè)頻偏（B）位于 10MHz 處，具有相同的集成帶寬。