LTE基站的RF一致性測試

第三代合作伙伴項目(3GPP)長(cháng)期演進(jìn)計劃(LTE)能否成功部署，一大部分取決于系統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)一致性測試(Conformance Testing)，可確保這些組件的性能符合3GPP規格所定義的最低要求。就LTE的基站而言，一致性測試的重點(diǎn)在于采分頻雙工(FDD)或分時(shí)雙工(TDD)運作模式的基站所需要的射頻(RF)測試方法與一致性的要求。

復雜又彈性的LTE空中接口(Air Interface)就調變格式(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，使得可以測試的RF配置排列組合數目相當龐大。選擇LTE RF一致性測試的配置組合時(shí)，3GPP耗費很大的功夫，找出能代表最艱難運作環(huán)境的參數組合，如此一來(lái)，當產(chǎn)品通過(guò)測試時(shí)，設計工程師才能合理相信除了這些指定的測試條件之外，所設計出來(lái)的設備在更多種的組合條件下，性能仍令人滿(mǎn)意。

1、LTE基站一致性測試分三大類(lèi)別

LTE基站的RF一致性測試遵循一套標準的格式，包括測試的名稱(chēng)，參數的定義和該項測試對所有或部分設備的適用性，參照3GPP核心規格的從屬條款的定義，訂出最低的一致性要求及測試目的等。

雖然從測試的名稱(chēng)即可明顯看出測試目的，但產(chǎn)品有時(shí)候可能無(wú)法通過(guò)測試，究其原因卻與測試目的一點(diǎn)關(guān)系也沒(méi)有。有時(shí)候測試產(chǎn)生的只是中間的結果，可能對其他的測試意義非凡。不過(guò)，一致性測試的結果是否合格只會(huì )取決于測試目的中所列的特定項目。清楚載明的測試目的有助于理清何為重要、不重要，特別是將原本無(wú)須測試的最低要求項目由核心規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)調變方法所影響到的測試項目以外，LTE基站的一致性測試與通用移動(dòng)電信系統(UMTS)其實(shí)很類(lèi)似?；镜腞F一致性測試定義列在3GPP技術(shù)規格36.141中，所依據的是核心規格TS 36.104。

一致性測試分為三大類(lèi)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列出一致性測試規格中定義的發(fā)射器特性測試項目，這些測試幾乎完全按照UMTS的模式，其間的差別主要是因為L(cháng)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)間對準測試尤其重要。時(shí)間對準的精確度必須達到65納秒，如同UMTS，它的規格訂為傳輸片段(Chip)的四分之一時(shí)間(65納秒)。

下行鏈路之參考信號的功率測試(TS 36.141從屬條款6.5.4)相當于原本UMTS之共通導引通道(CPICH)的功率準確度測試。

（2）、選擇能力測試為接收器特性的獨有項目

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

（3）、性能要求依從屬條款8的規定

表3列出TS 36.141目前所定義的基站性能測試項目，這些僅代表TS 36.104從屬條款8所規定的部分要求。

2、下行鏈路的測試模式一分為三

基站發(fā)射器的一致性測試會(huì )使用下行鏈路的配置方式來(lái)進(jìn)行，稱(chēng)為E-UTRA測試模式(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調變格式極具彈性，也就是說(shuō)需要很多參數才能完整地定義出一個(gè)信號。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信號的結構已復雜許多。

當中，定義三種不同類(lèi)別的測試模式：E-TM1、E-TM2及E-TM3。其中，第一種和第三種還做進(jìn)一步的細分。所有測試模式的共通特性包括針對單一天線(xiàn)端口、單一代碼(Codeword)、單一層來(lái)定義，沒(méi)有預編碼(Precoding)存在；單一個(gè)信框(Frame)的長(cháng)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塊，不支持實(shí)體下鏈路分享信道(PDSCH)的子信框內跳頻；僅使用基站指定的參考信號，不使用UE指定的參考信號。

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

就每一種E-TM而言，都是以相對于參考信號功率的特定功率，將每一個(gè)實(shí)體信號和實(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 )有六種不同的對應方式。E-TM若采用功率加強或減弱的方法，則還需要另一張對應表，以信道帶寬的函數列出功率加強、減弱的方法適用于哪些解析帶寬。

3、測試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試是利用上行鏈路的固定參考通道(FRC)來(lái)進(jìn)行，方法類(lèi)似UMTS?；镜腇RC在概念上很類(lèi)似UE測試所使用的參考量測通道。在大部分的情況下，都是用單端的信號，可通過(guò)信號產(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。在信號衰減的環(huán)境中量測基站的性能是否符合要求所依據的標準是，在特定的條件下，實(shí)測的傳輸率須達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都卜勒效應的行人A(Pedestrian A)通道中運作，才能達到A5-7 FRC最高傳輸率達70%的性能。

4、一致性測試仍有局限

對所有須要遵循同一套標準來(lái)運作的技術(shù)而言，一致性測試的目標是要確保所有的設備，包括用戶(hù)終端設備(User Equipment)和基站都能符合最低的性能要求。雖然羅列出來(lái)的一致性測試表可能已經(jīng)一長(cháng)串，但仍然必須進(jìn)行其他類(lèi)型的測試。舉例來(lái)說(shuō)，更加徹底地找出性能的邊限也很重要，因為一致性測試只能提供合格、不合格的結果，無(wú)法看出產(chǎn)品多接近某一項限制的邊界。LTE的一致性測試主要是設計來(lái)確保通信網(wǎng)絡(luò )底層所使用的傳輸機制能隨時(shí)就緒，可以正確地執行終端用戶(hù)需要的服務(wù)，因此，需要更高層級的應用來(lái)進(jìn)行測試。電信業(yè)者的驗收測試也是過(guò)程中的另一個(gè)環(huán)節，須包含更多以使用者為中心(User-centric)所設計的測試。如一致性測試對成功布建一套新的系統而言，是相當重要且基本的一步，但它絕不是整個(gè)測試程序的開(kāi)端或結尾。