應對多標準無(wú)線(xiàn)電基站發(fā)射機測試的挑戰

下一代基站發(fā)射機和接收機將會(huì )支持更寬的帶寬， 不僅包括采用單一無(wú)線(xiàn)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(shí)從一個(gè)多標準無(wú)線(xiàn)(MSR)基站單元進(jìn)行傳輸。蜂窩網(wǎng)絡(luò )可以支持多種制式，這對于降低基站規模和成本而言十分重要。鑒于此，預計 MSR 基站將會(huì )從當前已部署的2/3G無(wú)線(xiàn)制式順利而穩定地過(guò)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(yíng)商、服務(wù)提供商和消費者來(lái)講是一個(gè)好消息。但采用MSR MC配置也是有代價(jià)的，即必須對MSR基站發(fā)射機進(jìn)行測試。為確保MSR基站的順利部署，有必要通過(guò)一種快速、高效的途徑來(lái)應對測量挑戰。

新的要求

當基站支持多個(gè)無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)時(shí)，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(shí)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(lèi)似于每個(gè)單制式的多載波)，必須在MSR多載波配置場(chǎng)景中執行發(fā)射機一致性測試。

當測試MSR多載波激活配置時(shí)，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(guò)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(gè)單制式單載波時(shí)，要求對ACLR、占用帶寬(OBW)及發(fā)射機分支的時(shí)序進(jìn)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(jìn)行測試，但一些基站制造商仍然想要在該配置下進(jìn)行測試。在該配置中進(jìn)行測試，與實(shí)際應用情景相差無(wú)幾。它覆蓋了被測基站所支持的全部制式，可為用戶(hù)提供出色的測試效率。

執行頻譜測量

MSR頻譜測量與單制式測試極為相似，可通過(guò)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換(FFT)分析來(lái)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3GPP TS37.141定義的MSR一致性測試進(jìn)行測量。在本例中，專(zhuān)用MSR測量應用軟件(基于掃描式SA的MSR信道功率測量)可使測量變得簡(jiǎn)單?；蛘?，也可手動(dòng)配置掃描式SA，使其具備恰當的分辨率帶寬(例如100kHz)，足夠窄的分辨帶寬可以區分GSM載波，并為每個(gè)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測量應用軟件來(lái)執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(gè)示例，假設基站發(fā)射機的射頻帶寬為25MHz。它包括總計6個(gè)GMSK/8PSK MC(在射頻帶寬的最低和最

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

數字調制質(zhì)量的測量

在評測信號調制質(zhì)量時(shí)，例如測量MSR多載波激活配置中每個(gè)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一次性采集所有可用的激活載波。記住，該規范沒(méi)有強制要求借助具有寬帶采集前端的分析儀同時(shí)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(lái)進(jìn)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(gè)被稱(chēng)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(lái)同時(shí)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的信號采集方法來(lái)完成。

本質(zhì)上講，測試工程師順序地使用恰當的窄采集輸入帶寬前端來(lái)捕獲每個(gè)單載波并逐個(gè)進(jìn)行調制質(zhì)量測量。第二步，工程師將頻段轉到第二個(gè)載波，捕獲并測量EVM，以此類(lèi)推。這種方法不需要通過(guò)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(jiǎn)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(huì )如何呢？根據LTE第10版規定，LTE-Advanced將支持高達100MHz的系統帶寬。由于LTE-Advanced支持載波聚合，每個(gè)元器件載波都具有高達20MHz的帶寬。用戶(hù)需要花費額外的時(shí)間和精力逐個(gè)轉換每個(gè)載波測量，但所花費的時(shí)間和精力將完全取決于測試儀/分析儀設備或外部控制程序中的連續捕獲和解調計算過(guò)程/算法。如果選擇“對每個(gè)載波進(jìn)行快速LO和模式轉換”，那么它在吞吐量方面的劣勢會(huì )很不明顯。

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

圖2，該圖比較了使用窄帶寬硬件對每個(gè)載波進(jìn)行順序捕獲(左側)和使用寬帶寬硬件對全部載波進(jìn)行同時(shí)捕獲

(右側)的兩種調制分析方式。

無(wú)論采用寬帶寬還是窄帶寬分析儀硬件方法，都要求使用恰當的接收機濾波器對每個(gè)感興趣的載波進(jìn)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制穩定性，以W-CDMA(或TDD制式TD-SCDMA)載波為例，標準規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范。相反，即便會(huì )影響調制質(zhì)量，可能需要為有著(zhù)合適的滾降因子的分析儀添加一個(gè)相鄰載波抑制濾波器。

總結

在對MSR MC基站發(fā)射機器件進(jìn)行頻譜和功率測量時(shí)，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(gè)載波的調制質(zhì)量時(shí)，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(gè)載波。該方法假設MSR被測信號是一個(gè)任意重復測試模式信號，具有簡(jiǎn)單和低成本的優(yōu)點(diǎn)。第二種方法，使用寬帶寬硬件前端同時(shí)捕獲所有的載波。該方法能夠真正同時(shí)捕獲所有的載波，以便對瞬時(shí)事件進(jìn)行故障診斷，缺點(diǎn)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計或編程方式。