LTE基站的RF一致性測(cè)試

就LTE基站而言，RF測(cè)試方法與一致性要求至為關(guān)鍵，然而，調(diào)變格式、帶寬、資源分配與移動(dòng)性導(dǎo)致選項(xiàng)復(fù)雜度增加，因此優(yōu)化的一致性測(cè)試配置參數(shù)組合需求更為殷切。

第三代合作伙伴項(xiàng)目(3GPP)長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃(LTE)能否成功部署，一大部分取決于系統(tǒng)中不同組件的兼容性，以及彼此之間能否有效地互通。通過(guò)一致性測(cè)試(Conformance Testing)，可確保這些組件的性能符合3GPP規(guī)格所定義的最低要求。就LTE的基站而言，一致性測(cè)試的重點(diǎn)在于采分頻雙工(FDD)或分時(shí)雙工(TDD)運(yùn)作模式的基站所需要的射頻(RF)測(cè)試方法與一致性的要求。

復(fù)雜又彈性的LTE空中接口(Air Interface)就調(diào)變格式(QPSK、16QAM和64QAM)、帶寬(FDD和TDD)、資源分配及移動(dòng)性而言，支持眾多的選項(xiàng)，使得可以測(cè)試的RF配置排列組合數(shù)目相當(dāng)龐大。選擇LTE RF一致性測(cè)試的配置組合時(shí)，3GPP耗費(fèi)很大的功夫，找出能代表最艱難運(yùn)作環(huán)境的參數(shù)組合，如此一來(lái)，當(dāng)產(chǎn)品通過(guò)測(cè)試時(shí)，設(shè)計(jì)工程師才能合理相信除了這些指定的測(cè)試條件之外，所設(shè)計(jì)出來(lái)的設(shè)備在更多種的組合條件下，性能仍令人滿意。

1、LTE基站一致性測(cè)試分三大類別

LTE基站的RF一致性測(cè)試遵循一套標(biāo)準(zhǔn)的格式，包括測(cè)試的名稱，參數(shù)的定義和該項(xiàng)測(cè)試對(duì)所有或部分設(shè)備的適用性，參照3GPP核心規(guī)格的從屬條款的定義，訂出最低的一致性要求及測(cè)試目的等。

雖然從測(cè)試的名稱即可明顯看出測(cè)試目的，但產(chǎn)品有時(shí)候可能無(wú)法通過(guò)測(cè)試，究其原因卻與測(cè)試目的一點(diǎn)關(guān)系也沒(méi)有。有時(shí)候測(cè)試產(chǎn)生的只是中間的結(jié)果，可能對(duì)其他的測(cè)試意義非凡。不過(guò)，一致性測(cè)試的結(jié)果是否合格只會(huì)取決于測(cè)試目的中所列的特定項(xiàng)目。清楚載明的測(cè)試目的有助于理清何為重要、不重要，特別是將原本無(wú)須測(cè)試的最低要求項(xiàng)目由核心規(guī)格移至最低一致性要求的從屬條款中時(shí)。除了因改用正交分頻多重存取(OFDMA)調(diào)變方法所影響到的測(cè)試項(xiàng)目以外，LTE基站的一致性測(cè)試與通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)其實(shí)很類似。基站的RF一致性測(cè)試定義列在3GPP技術(shù)規(guī)格36.141中，所依據(jù)的是核心規(guī)格TS 36.104。

一致性測(cè)試分為三大類別：發(fā)射器的特性、接收器的特性及性能的要求。

（1）、發(fā)射器特性近似UMTS

表1列出一致性測(cè)試規(guī)格中定義的發(fā)射器特性測(cè)試項(xiàng)目，這些測(cè)試幾乎完全按照UMTS的模式，其間的差別主要是因?yàn)長(zhǎng)TE的上行鏈路采用OFDMA技術(shù)。由于LTE廣泛使用發(fā)射分集(Transmit Diversity)、空間多任務(wù)、及波束定向(Beamsteering)等技術(shù)，因此發(fā)射器分支(Branch)之間的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)測(cè)試尤其重要。時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的精確度必須達(dá)到65納秒，如同UMTS，它的規(guī)格訂為傳輸片段(Chip)的四分之一時(shí)間(65納秒)。

表1 基站的RF發(fā)射器特性測(cè)試項(xiàng)目

下行鏈路之參考信號(hào)的功率測(cè)試(TS 36.141從屬條款6.5.4)相當(dāng)于原本UMTS之共通導(dǎo)引通道(CPICH)的功率準(zhǔn)確度測(cè)試。

（2）、選擇能力測(cè)試為接收器特性的獨(dú)有項(xiàng)目

接收器特性的一致性測(cè)試項(xiàng)目如表2所列，值得注意的是通道內(nèi)的選擇能力(In-channel Selectivity)測(cè)試(從屬條款7.4)，這是OFDMA特有的測(cè)試，目的是要了解接收器在直流載波的一側(cè)存在較大信號(hào)時(shí)，另一側(cè)在一次的接收分配期間是否還能維持特定的傳輸率。此項(xiàng)測(cè)試會(huì)檢查接收器的IQ失真度，是UE發(fā)射器的IQ鏡像要求項(xiàng)目中，頻帶內(nèi)發(fā)射量(In-band Emission)的相反。

表2 基站的RF接收器特性測(cè)試項(xiàng)目

（3）、性能要求依從屬條款8的規(guī)定

表3列出TS 36.141目前所定義的基站性能測(cè)試項(xiàng)目，這些僅代表TS 36.104從屬條款8所規(guī)定的部分要求。

表3 基站的RF性能測(cè)試項(xiàng)目

2、下行鏈路的測(cè)試模式一分為三

基站發(fā)射器的一致性測(cè)試會(huì)使用下行鏈路的配置方式來(lái)進(jìn)行，稱為E-UTRA測(cè)試模式(E-TM)。這個(gè)概念源自于UMTS，但雷同處也僅此而已。下行鏈路的OFDMA調(diào)變格式極具彈性，也就是說(shuō)需要很多參數(shù)才能完整地定義出一個(gè)信號(hào)。檢視36.141從屬條款6.1.1中有關(guān)E-TM的定義，可清楚地看到LTE信號(hào)的結(jié)構(gòu)已復(fù)雜許多。

當(dāng)中，定義三種不同類別的測(cè)試模式：E-TM1、E-TM2及E-TM3。其中，第一種和第三種還做進(jìn)一步的細(xì)分。所有測(cè)試模式的共通特性包括針對(duì)單一天線端口、單一代碼(Codeword)、單一層來(lái)定義，沒(méi)有預(yù)編碼(Precoding)存在；單一個(gè)信框(Frame)的長(zhǎng)度為10毫秒；使用一般的循環(huán)前綴(Cyclic Prefix)；使用局部的虛擬資源區(qū)塊，不支持實(shí)體下鏈路分享信道(PDSCH)的子信框內(nèi)跳頻；僅使用基站指定的參考信號(hào)，不使用UE指定的參考信號(hào)。

PDSCH的數(shù)據(jù)內(nèi)容是依據(jù)TS 36.211，從一連串的零，使用長(zhǎng)度為31的黃金碼(Gold Code)加以擾碼所產(chǎn)生，參考信號(hào)及主要、次要的同步信號(hào)也是如此產(chǎn)生。PBCH、PCFICH、PHICH及PDCCH等實(shí)體信道皆有詳細(xì)的定義。

就每一種E-TM而言，都是以相對(duì)于參考信號(hào)功率的特定功率，將每一個(gè)實(shí)體信號(hào)和實(shí)體信道分配到個(gè)別的信道中。同時(shí)要考慮的是因通道帶寬有六種，所以每一種E-TM也會(huì)有六種不同的對(duì)應(yīng)方式。E-TM若采用功率加強(qiáng)或減弱的方法，則還需要另一張對(duì)應(yīng)表，以信道帶寬的函數(shù)列出功率加強(qiáng)、減弱的方法適用于哪些解析帶寬。

表4 E-UTRA測(cè)試模式與測(cè)試項(xiàng)目的對(duì)照按照表4所載，每一種E-TM的定義都有其特定的用途。3.5MHz E-TM3.3的測(cè)試信號(hào)是利用安捷倫(Agilent)Signal Studio信號(hào)產(chǎn)生軟件生成，且信號(hào)中會(huì)加入振幅切截(Amplitude Clipping)的失真，以特別評(píng)估這種失真對(duì)整個(gè)子信框錯(cuò)誤矢量強(qiáng)度(EVM)對(duì)照時(shí)間的影響。運(yùn)用安捷倫89601A矢量信號(hào)分析軟件量測(cè)這種信號(hào)的結(jié)果如圖1所示，從右上角的軌跡可以看出EVM對(duì)照時(shí)間的變化情形。圖1 5 MHz的 E-TM3.3分析結(jié)果

3、測(cè)試LTE基站接收器/性能　上行鏈路的固定參考通道不可或缺

LTE基站的接收器和性能測(cè)試是利用上行鏈路的固定參考通道(FRC)來(lái)進(jìn)行，方法類似UMTS?；镜腇RC在概念上很類似UE測(cè)試所使用的參考量測(cè)通道。在大部分的情況下，都是用單端的信號(hào)，可通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生器來(lái)產(chǎn)生，毋須回饋任何的實(shí)時(shí)信息。

表5所示的64QAM范例使用的是六分之五的編碼率(Code Rate)，目的是要測(cè)試是否符合最高傳輸率的要求。就A5-7的100RB例子而言，每1毫秒的子信框有86,400位，代表最高傳輸率為86.4Mbit/s。在信號(hào)衰減的環(huán)境中量測(cè)基站的性能是否符合要求所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是，在特定的條件下，實(shí)測(cè)的傳輸率須達(dá)到最高傳輸率的一定比率。TS 36.141表8.2.1.5-6所舉的一個(gè)范例顯示，當(dāng)信噪比(SNR)高于19.7dB時(shí)，須要使用一個(gè)雙通道的eNB接收器，它得在含有5Hz都卜勒效應(yīng)的行人A(Pedestrian A)通道中運(yùn)作，才能達(dá)到A5-7 FRC最高傳輸率達(dá)70%的性能。

表5 TS 36.141表A.5-1所列之FRC參數(shù)的性能要求(64QAM 5/6)

4、一致性測(cè)試仍有局限

對(duì)所有須要遵循同一套標(biāo)準(zhǔn)來(lái)運(yùn)作的技術(shù)而言，一致性測(cè)試的目標(biāo)是要確保所有的設(shè)備，包括用戶終端設(shè)備(User Equipment)和基站都能符合最低的性能要求。雖然羅列出來(lái)的一致性測(cè)試表可能已經(jīng)一長(zhǎng)串，但仍然必須進(jìn)行其他類型的測(cè)試。舉例來(lái)說(shuō)，更加徹底地找出性能的邊限也很重要，因?yàn)橐恢滦詼y(cè)試只能提供合格、不合格的結(jié)果，無(wú)法看出產(chǎn)品多接近某一項(xiàng)限制的邊界。LTE的一致性測(cè)試主要是設(shè)計(jì)來(lái)確保通信網(wǎng)絡(luò)底層所使用的傳輸機(jī)制能隨時(shí)就緒，可以正確地執(zhí)行終端用戶需要的服務(wù)，因此，需要更高層級(jí)的應(yīng)用來(lái)進(jìn)行測(cè)試。電信業(yè)者的驗(yàn)收測(cè)試也是過(guò)程中的另一個(gè)環(huán)節(jié)，須包含更多以使用者為中心(User-centric)所設(shè)計(jì)的測(cè)試。如一致性測(cè)試對(duì)成功布建一套新的系統(tǒng)而言，是相當(dāng)重要且基本的一步，但它絕不是整個(gè)測(cè)試程序的開(kāi)端或結(jié)尾。