解析TD—LTE設(shè)備射頻發(fā)射指標(biāo)的測試

張瑩

引言：TD-LTE射頻規(guī)范的制定目的是為了有效確保LTE移動通信的性能穩(wěn)定，基于射頻信號發(fā)射與信號接收的角度，對移動通信基站和移動通信終端設(shè)備提出相應(yīng)要求。本文以TD-LTE射頻發(fā)射機(jī)測試原理為切入點(diǎn)，分析了其測試指標(biāo)及測試特征。

一、前言

LTE是基于OFDMA技術(shù)、由3GPP組織制定的全球通用標(biāo)準(zhǔn)，包括FDD和TDD兩種模式用于成對頻譜和非成對頻譜。LTE-TDD，國內(nèi)亦稱TD-LTE，即 Time Division Long Term Evolution（時(shí)分長期演進(jìn)），由3GPP組織涵蓋的全球各大企業(yè)及運(yùn)營商共同制定，本文重點(diǎn)討論對TD-LTE設(shè)備射頻發(fā)射指標(biāo)的測試。

二、TD-LTE射頻發(fā)射機(jī)測試原理

TD-LTE射頻發(fā)射機(jī)測試原理：對發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號進(jìn)行測試。首先，利用一個(gè)性能良好的接收機(jī)將發(fā)射的信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字基帶信號，再進(jìn)行數(shù)字信號處理，以獲得相關(guān)處理指標(biāo)。在實(shí)際測試過程中，將性能完善的頻譜儀作為信號接收機(jī)，通過接收機(jī)完成AD數(shù)字轉(zhuǎn)換之后獲得IO數(shù)據(jù)，再給予這些數(shù)據(jù)脈沖信號進(jìn)行濾波、內(nèi)插和抽取，進(jìn)而獲得初始測試信號，在對初始測試信號進(jìn)行幅度修正、相位修正、時(shí)間修正和頻率修正，以得到修正測試信號，再對修正信號實(shí)施解擾、解調(diào)、調(diào)制和擴(kuò)頻操作，將加擾的信號經(jīng)過濾波器處理之后形成參考信號，將修正信號與參考信號比較和計(jì)算之后得到相應(yīng)測試指標(biāo)。

三、TD-LTE射頻發(fā)射機(jī)測試指標(biāo)

無線發(fā)射機(jī)指標(biāo)測試的目的是移動基站在信號頻帶內(nèi)能夠發(fā)射出質(zhì)量高、性能穩(wěn)定的信號。同時(shí)確保其他頻帶不能存在超過限制的輻射信號，因此，該信號需要具備較強(qiáng)的抗干擾能力。無線發(fā)射機(jī)的無線端口是負(fù)責(zé)對發(fā)射機(jī)性能進(jìn)行測量的節(jié)點(diǎn)，本文根據(jù)發(fā)射機(jī)測試要求和標(biāo)準(zhǔn)，將其測試指標(biāo)歸納為以下四種：

（一）輸出功率指標(biāo)

移動通信基站的最大輸出功率指的是天線接口出測量得到的最大功率，輸出功率指標(biāo)是對發(fā)射機(jī)信號覆蓋范圍影響最大的性能指標(biāo)。

LTE移動通信基站測試最大輸出功率對環(huán)境要求如下：

1、當(dāng)信號載波頻率時(shí)，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內(nèi)；

2、當(dāng)信號載波頻率時(shí)，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內(nèi)。

LTE移動通信基站在極端環(huán)境下測最大輸出功率的要求如下：

1、當(dāng)信號載波頻率時(shí)，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內(nèi)；

2、當(dāng)信號載波頻率時(shí)，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內(nèi)。

（二）輸出功率控制指標(biāo)

移動通信基站的輸出功率的動態(tài)測試包括兩個(gè)部分，一是RE輸出功率動態(tài)范圍內(nèi)容；二是總輸出功率動態(tài)范圍內(nèi)容。

RE輸出功率動態(tài)范圍內(nèi)容：當(dāng)移動通信基站輸出功率為最大值時(shí)，RE的輸出功率和信號分配全部RE的平均功率差值。RE平均功率指的是移動通信基站最大輸出功率與RE總功率相比得到的功率值數(shù)。

總輸出功率動態(tài)范圍內(nèi)容：OFDM的最大輸出功率與最小輸出功率的差值，其下行鏈路輸出功率綜合應(yīng)該大于等于表1中的功率數(shù)值。

表1 LTE移動通信基站總功率的動態(tài)范圍

（三）發(fā)射機(jī)開/關(guān)時(shí)間指標(biāo)

由于LTE移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用的是時(shí)分雙攻方式，無線發(fā)射機(jī)需要經(jīng)過從啟動到停止和從停止到啟動的過程。無線發(fā)射機(jī)停止關(guān)閉時(shí)，其發(fā)射功率可以定義為關(guān)閉期間，利用帶寬與無線發(fā)射機(jī)帶寬設(shè)置相等的方形濾波器對70us內(nèi)的平均功率進(jìn)行測量。

1、當(dāng)信號載波頻率時(shí)，測量得到的管段功率必須小于；

2、當(dāng)信號載波頻率時(shí)，測量得到的管段功率必須小于。

采用時(shí)分雙工方式的無線發(fā)射機(jī)從啟動到停止和從停止到啟動需要的過渡時(shí)間為發(fā)射機(jī)過渡時(shí)間，對于LTE移動基站來說，過渡時(shí)間應(yīng)該小于17us。

（四）發(fā)射信號質(zhì)量指標(biāo)

LTE移動通信基站發(fā)射信號的質(zhì)量與頻率誤差、錯(cuò)誤矢量誤差相關(guān)，同時(shí)涉及下行鏈路符號功率和發(fā)射時(shí)間誤差等指標(biāo)。

頻率誤差指的是LTE移動通信基站實(shí)際發(fā)射的載波頻率與配置載波頻率的差值，頻率的穩(wěn)定度主要是對無線發(fā)射機(jī)載波調(diào)制過程中產(chǎn)生的頻率偏差，嚴(yán)重的頻率偏差不但會導(dǎo)致子載波正交性進(jìn)一步惡化，還會帶來信噪比急降的問題。LTE移動通信基站的調(diào)制頻率誤差必須控制在0.05ppm以內(nèi)。

錯(cuò)誤矢量誤差（EVM）指的是經(jīng)過均衡得到的實(shí)際測量符號與理想符號的差值，錯(cuò)誤矢量誤差定義為錯(cuò)誤矢量功率和平均參考功率比值的均方根，錯(cuò)誤矢量誤差應(yīng)該小于表2中的值數(shù)：

表2 錯(cuò)誤矢量誤差測試要求

發(fā)射時(shí)間誤差指的是當(dāng)LTE移動基站發(fā)射分集或者產(chǎn)生空間復(fù)用時(shí)，LTE移動通信基站將從多個(gè)天線終端發(fā)射信號，為了確保信號質(zhì)量的可用性，不同天線上發(fā)射的信號需要在時(shí)間層面上保持一致。不同天線端口的信號延時(shí)則定義為時(shí)間的一致性誤差，必須小于90ns。

下行鏈路符號功率指的是LTE移動通信基站連接端口測量獲得的下行鏈路參考符號功率與理想的下行鏈路參考符號功率的差值。當(dāng)信號載波頻率時(shí)，不能夠超過；當(dāng)信號載波頻率，不能夠超過。

參考文獻(xiàn)

[1]張黎明.TD-LTE射頻一致性測試系統(tǒng)數(shù)字中頻單元設(shè)計(jì)[J].電子產(chǎn)品世界，2013， 12：34-37.

[2]徐波.TD-LTE射頻一致性測試系統(tǒng)基站模擬器可靠性設(shè)計(jì)[J].國外電子測量技術(shù)， 2013，04：7-10.

[3]孫小進(jìn).LTE和LTE-A通用射頻測試方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用[J].電子制作，2013， 15：145-146.

（作者單位：北京市無線電監(jiān)測站）