多標準無線電基站發(fā)射機測試挑戰(zhàn)

下一代基站發(fā)射機和接收機將會支持更寬的帶寬， 不僅包括采用單一無線制式的多載波(MC)，還包括在單一發(fā)射機路徑中的多種制式。例如，GSM、W-CDMA和LTE多載波可以同時從一個多標準無線(MSR)基站單元進行傳輸。蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以支持多種制式，這對于降低基站規(guī)模和成本而言十分重要。鑒于此，預計 MSR 基站將會從當前已部署的2/3G無線制式順利而穩(wěn)定地過渡到3.9G(例如LTE)、甚至是4G(例如 LTE-Advanced)技術(shù)。這對于網(wǎng)絡(luò)運營商、服務(wù)提供商和消費者來講是一個好消息。但采用MSR MC配置也是有代價的，即必須對MSR基站發(fā)射機進行測試。為確保MSR基站的順利部署，有必要通過一種快速、高效的途徑來應(yīng)對測量挑戰(zhàn)。

新的要求

當基站支持多個無線接入技術(shù)時，3GPP第9版標準包含一系列有關(guān)MSR的文檔(3GPP TS37第9版)，特別是基站一致性測試。這些文檔覆蓋了采用3GPP頻分復用(FDD)制式(例如LTE FDD、W-CDMA/HSPA和GSM/EDGE)和3GPP時分復用(TDD)制式(例如LTE TDD和TD-SCDMA)的MSRMC組合。與接收機一致性測試要求相比(類似于每個單制式的多載波)，必須在MSR多載波配置場景中執(zhí)行發(fā)射機一致性測試。

當測試MSR多載波激活配置時，TS37文檔定義的射頻要求指定了信道功率測量、誤差矢量幅度(EVM)、頻率誤差(計算過程與EVM相同)、雜散發(fā)射、工作頻段雜散或頻譜發(fā)射模板(SEM)。在測試每個單制式單載波時，要求對ACLR、占用帶寬(OBW)及發(fā)射機分支的時序進行測量。盡管MSR多載波激活配置并不需要對上述三種測量進行測試，但一些基站制造商仍然想要在該配置下進行測試。在該配置中進行測試，與實際應(yīng)用情景相差無幾。它覆蓋了被測基站所支持的全部制式，可為用戶提供出色的測試效率。

執(zhí)行頻譜測量

MSR頻譜測量與單制式測試極為相似，可通過信號分析儀或頻譜分析儀(SA)的掃描分析功能，或矢量信號分析儀的快速傅立葉轉(zhuǎn)換(FFT)分析來完成測量。鑒于頻寬通常大于單載波測量所用頻寬，因而掃描分析更加適合帶外或通道外測量(例如雜散發(fā)射、ACLR和SEM)。

圖1顯示了載波信道功率測量的掃描頻譜視圖，它根據(jù)3GPP TS37.141定義的MSR一致性測試進行測量。在本例中，專用MSR測量應(yīng)用軟件(基于掃描式SA的MSR信道功率測量)可使測量變得簡單?；蛘?，也可手動配置掃描式SA，使其具備恰當?shù)姆直媛蕩?例如100kHz)，足夠窄的分辨帶寬可以區(qū)分GSM載波，并為每個感興趣的載波添加集成頻帶功率游標。

圖1，使用在X系列信號分析儀上運行的Agilent N9083A MSR測量應(yīng)用軟件來執(zhí)行多載波通道功率測量。MSR被測信號是3GPP測試配置4c(TC4c)的一個示例，假設(shè)基站發(fā)射機的射頻帶寬為25MHz。它包括總計6個GMSK/8PSK MC(在射頻帶寬的最低和最高頻偏上各有3個載波)、2個W-CDMA載波和1個LTE FDD 10MHz載波。

圖1，使用在X系列信號分析儀上運行的Agilent N9083A MSR測量應(yīng)用軟件來執(zhí)行多載波通道功率測量。MSR被測信號是3GPP

測試配置4c(TC4c)的一個示例，假設(shè)基站發(fā)射機的射頻帶寬為25MHz。它包括總計6個GMSK/8PSK MC(在射頻帶寬的最低和最

高頻偏上各有3個載波)、2個W-CDMA載波和1個LTE FDD 10MHz載波。

數(shù)字調(diào)制質(zhì)量的測量

在評測信號調(diào)制質(zhì)量時，例如測量MSR多載波激活配置中每個載波的EVM，測試工程師考慮的主要方面是如何在MSR基站射頻端口所支持的寬帶寬內(nèi)一次性采集所有可用的激活載波。記住，該規(guī)范沒有強制要求借助具有寬帶采集前端的分析儀同時捕獲所有的激活載波。

對于發(fā)射機一致性測試，使用被測器件的任意重復碼型波形來進行測量，例如測試模式(TM)。3GPPTS37.141 MSR基站一致性測試標準定義了幾個被稱之為測試配置(TC)的用于測試的MSR多載波配置格式。因此，即便是不使用寬帶前端硬件來同時捕獲所有可用的MSR載波，發(fā)射機一致性測試也可借助傳統(tǒng)的信號采集方法來完成。

本質(zhì)上講，測試工程師順序地使用恰當?shù)恼杉斎霂捛岸藖聿东@每個單載波并逐個進行調(diào)制質(zhì)量測量。第二步，工程師將頻段轉(zhuǎn)到第二個載波，捕獲并測量EVM，以此類推。這種方法不需要通過昂貴的寬帶前端硬件一次性覆蓋所有的載波，也不需要在捕獲寬帶信號之后使用大型波形采樣計算EVM，因而被工程師視為簡單易用、經(jīng)濟高效的方法。目前最寬的蜂窩載波帶寬是LTE的20MHz帶寬。但LTE-Advanced又會如何呢？根據(jù)LTE第10版規(guī)定，LTE-Advanced將支持高達100MHz的系統(tǒng)帶寬。由于LTE-Advanced支持載波聚合，每個元器件載波都具有高達20MHz的帶寬。用戶需要花費額外的時間和精力逐個轉(zhuǎn)換每個載波測量，但所花費的時間和精力將完全取決于測試儀/分析儀設(shè)備或外部控制程序中的連續(xù)捕獲和解調(diào)計算過程/算法。如果選擇“對每個載波進行快速LO和模式轉(zhuǎn)換”，那么它在吞吐量方面的劣勢會很不明顯。

使用寬帶寬分析儀硬件對全部感興趣的載波進行同時捕獲的成本要高于窄帶寬硬件，但對MSR無線器件中的瞬時事件進行驗證和故障診斷時(例如功能設(shè)計驗證和實際系統(tǒng)操作測試)，它仍然值得一試(圖2)。從已采集的寬帶波形中取出每個載波，分別對其進行EVM測量。已捕獲采樣包括所有的激活載波，它們都是同時發(fā)生的事件。

圖2，該圖比較了使用窄帶寬硬件對每個載波進行順序捕獲(左側(cè))和使用寬帶寬硬件對全部載波進行同時捕獲(右側(cè))的兩種調(diào)制分析方式。
圖2，該圖比較了使用窄帶寬硬件對每個載波進行順序捕獲(左側(cè))和使用寬帶寬硬件對全部載波進行同時捕獲

(右側(cè))的兩種調(diào)制分析方式。

無論采用寬帶寬還是窄帶寬分析儀硬件方法，都要求使用恰當?shù)慕邮諜C濾波器對每個感興趣的載波進行濾波。濾波器能夠抑制相鄰載波功率干擾，從而在多載波激活條件下，使分析儀獲得很好的同步和調(diào)制穩(wěn)定性，以W-CDMA(或TDD制式TD-SCDMA)載波為例，標準規(guī)范明確定義了接收機濾波器形狀，濾波器為3.84MHz(TD-SCDMA為1.28MHz)、滾降因子為0.22的根升余弦濾波器。對于GMSK和LTE等制式，不存在如此明確的規(guī)范。相反，即便會影響調(diào)制質(zhì)量，可能需要為有著合適的滾降因子的分析儀添加一個相鄰載波抑制濾波器。

總結(jié)

在對MSR MC基站發(fā)射機器件進行頻譜和功率測量時，掃描式SA測量方法仍然適用。正如同它在單載波發(fā)射機器件的測量。在分析MSR MC配置下每個載波的調(diào)制質(zhì)量時，可采用兩種方法。第一種方法，使用窄帶寬硬件前端順序采集每個載波。該方法假設(shè)MSR被測信號是一個任意重復測試模式信號，具有簡單和低成本的優(yōu)點。第二種方法，使用寬帶寬硬件前端同時捕獲所有的載波。該方法能夠真正同時捕獲所有的載波，以便對瞬時事件進行故障診斷，缺點在于成本高昂。每種方法的處理能力取決于測試序列算法的設(shè)計或編程方式。