探究LTE終端射頻測試主要內(nèi)容及關(guān)鍵項目

LTE 終端射頻測試， 不僅是考察終端射頻芯片指標，更是對終端進行整機測試，考察整機的性能。

LTE 終端射頻指標總體要求是：

●對于發(fā)射機，一方面要求能夠精確產(chǎn)生符合標準要求的LTE 有用信號，另一方面要求把無用發(fā)射和干擾電平控制在一定水平之內(nèi)。

●對于接收機，要求能夠在一定的環(huán)境條件下，能夠可靠、準確地接收和解調(diào)有用信號，同時也要求能夠抵抗一定的干擾信號。

LTE 終端射頻測試項目分為4 大部分，即發(fā)射機指標、接收機指標、性能要求、信道狀態(tài)信息上報。雖然LTE 信號結(jié)構(gòu)與UMTS 不同，但是LTE 終端射頻測試需求基本上來自于UMTS 已定義好的射頻需求，只有少部分新增測試項。在接收機和性能統(tǒng)計上，UMTS 系統(tǒng)是通過BER 和BLER 衡量接收性能，而LTE 系統(tǒng)是通過吞吐量來衡量的。在性能測試部分， 針對LTE的信道結(jié)構(gòu)也增加了相應的信道解調(diào)性能指標。另外，對于LTE 終端射頻測試，需要對終端所支持的多種帶寬、多種RB 配置以及多種調(diào)制方式都要進行測試，測試量也是非常巨大的。下面對這4 大部分的測試項目進行簡單的描述。

(1) 在發(fā)射機指標里，包含如下幾類測試項目：

●發(fā)射功率相關(guān)的項目

如UE 最大輸出功率， 最大功率回退(MPR)，UE配置輸出功率等。這些測試項目，主要是考察終端的發(fā)射功率是否符合標準要求。如果終端最大發(fā)射功率過大，會對其他信道或系統(tǒng) 造成干擾，最大發(fā)射功率過小會造成系統(tǒng)覆蓋范圍減少。最大功率回退是新增測試項，后面會做詳細分析。

●輸出功率動態(tài)范圍

如最小輸出功率、發(fā)射關(guān)斷功率、開關(guān)時間模板等。這些測試項目，主要是考察終端的輸出功率范圍是否符合標準要求。如果最小輸出功率以及關(guān)斷功率過大， 就會對其他終端和系統(tǒng)造成干擾。開關(guān)時間模板驗證終端能否準確地打開或者關(guān)閉其發(fā)射機，否則會對其他信道造成干擾或者增加上行信道的發(fā)射誤差。

●功率控制

如絕對功率控制容限、相對功率控制容限等。功率控制的目的是限制終端的干擾電平和補償信道衰落，這部分測試主要是驗證終端能否正確的設(shè)置其發(fā)射功率，并且發(fā)射功率在一定的容限范圍之內(nèi)。

●發(fā)射信號質(zhì)量

如頻率誤差，誤差矢量幅度EVM，載波泄漏，非分配RB 的帶內(nèi)發(fā)射，EVM 均衡器頻譜平坦度等。終端發(fā)射信號質(zhì)量是考察終端發(fā)射機調(diào)制性能的非常重要的指標。我們知道，OFDM 系統(tǒng)對頻偏和相位噪聲比較敏感，OFDM 技術(shù)區(qū)分各個子信道的方法是利用各個子載波之間嚴格的正交性。頻偏和相位噪聲會使各個子載波之間的正交特性惡化，造成LTE 系統(tǒng)的性能下降。所以頻率誤差，EVM，載波泄漏(IQ 不平衡)等是LTE 終端必須要考察的指標。

●輸出射頻頻譜發(fā)射

如占用帶寬、頻譜發(fā)射模板、鄰道泄漏功率比(ACLR)、發(fā)射機雜散輻射等。終端的有用頻譜發(fā)射必須嚴格符合標準要求， 而帶外發(fā)射和雜散發(fā)射屬于無用發(fā)射，更需要進行嚴格的限制，否則會對其他用戶的系統(tǒng)造成嚴重的干擾。

●發(fā)射互調(diào)

當兩個或兩個以上頻率的射頻信號功率同時出現(xiàn)在無源射頻器件中，就會產(chǎn)生無源互調(diào)產(chǎn)物，一般來說三階互調(diào)最嚴重。發(fā)射互調(diào)的測試原理是設(shè)置終端處于最 大發(fā)射功率下，配置干擾信號后，在頻帶內(nèi)觀察其互調(diào)產(chǎn)物是否超標要求是有用信號和互調(diào)產(chǎn)物功率之比(單位dBc)低于限值。本測試項目主要是驗證終端抑制 其互調(diào)產(chǎn)物的能力。

(2) 在接收機指標里，包含如下幾類測試項目：

●參考靈敏度電平

考察終端接收小信號的能力。如果終端靈敏度過差，將會降低eNodeB 的有效覆蓋范圍。

●最大輸入電平

考察終端接收大信號的能力。如果終端最大輸入電平不合格，將會降低eNodeB 近端的覆蓋范圍。

●鄰道選擇性、阻塞特性、雜散響應、互調(diào)特性

以上幾類是考察終端在有干擾信號(單音/ 雙音/調(diào)制干擾)情況下的接收性能。如果終端抗干擾能力過差，將會降低終端接收機性能。

●雜散輻射

考察接收機抑制接收機中產(chǎn)生或放大的雜散信號功率的能力。

(3) 在性能要求部分，包含如下幾類測試項目：

●PDSCH 信道的解調(diào)。

●PCFICH/PDCCH 信道的解調(diào)。

●PHICH 信道的解調(diào)。

●PBCH 信道的解調(diào)。性能測試部分主要是考察LTE 終端的信道解調(diào)性能。性能測試是通過滿足一定的吞吐量條件下的SNR(信噪比)來考察的。

SNR 的計算公式如下：

公式中的表示符號上的接收的能量，表示白噪，公式上標代表接收相應的天線端口。

性能測試部分可以分為單天線端口和多天線(分集，空間交織，MU-MIMO)相關(guān)的UE性能測試。單天線端口性能， 是通過滿足一定吞吐量要求時候的多徑衰落條件下的SNR 來衡量的。雙天線端口性能主要是考察終端的MIMO性能(分集， 空間復用，MU-MIMO)，也是通過滿足一定吞吐量要求時多徑衰落條件下SNR 來衡量的。

(4) 在信道狀態(tài)信息上報部分，包含如下幾類測試項目：

●加性高斯白噪聲(AWGN)環(huán)境下的CQI 上報。

●衰落環(huán)境下的CQI 上報。

●預編碼矩陣指示(PMI)上報。

●秩指示(Rank Indicator)上報。

這部分測試項目主要是考察終端的MIMO 反饋性能?？臻g復用的性能測試又可以分為開環(huán)和閉環(huán)。開環(huán)MIMO，沒有信道的先驗信息;閉環(huán)MIMO 系統(tǒng)是接收端將信道信息反饋給發(fā)射端， 然后對傳輸數(shù)據(jù)進行預編碼、波束成型或者天線選擇等操作。閉環(huán)MIMO的反饋方式又可以分為全反饋和部分反饋等。

下面針對LTE 終端射頻測試的部分關(guān)鍵測試項進行分析和說明。

功率回退

LTE 的信號結(jié)構(gòu)和R99(WCDMA)是不同的，下行采用OFDM 信號，上行采用SC-FDMA 信號。雖然SC-FDMA 信號的功率峰均比比OFDM 信號低， 但是當SC-FDMA 信號的功率峰均比比較高時， 意味著終端的射頻功率放大器必須具有高度的線性來保證終端發(fā)射信號不失真。但使用線性射頻功率放大器會導致發(fā)射機的成本大幅增加，而且即使是用線性射頻功 率放大器，也會嚴重降低整個系統(tǒng)的效率。而實際系統(tǒng)基本都是峰值功率受限的系統(tǒng)，大多數(shù)實際系統(tǒng)為了保證一定的效率，通常在一定的輸出功率回退條件下使用 非線性功率放大器對信號進行放大，所以考察功率回退測試項是很有必要的。當上行信號的功率峰均比比較高時，就需要進行功率回退到放大器的線性區(qū)內(nèi)。當資源 塊(RB)數(shù)越多，調(diào)制方式越高，則需功率回退值越大。

載波泄漏(IQ 不平衡)

IQ 不平衡對于信號質(zhì)量EVM 的結(jié)果有重大的影響。IQ 不平衡表現(xiàn)為最初的星座圖的IQ 偏移，是由于DSP 的取整等導致的直流偏移所引起的。IQ 兩路信號是分別放大的，由于器件的不一致性難免會導致I 路和Q 路增益的不平衡，使得IQ 幅度不一樣，這樣本來正方形的星座圖將會變成長方形，即相同頻點上，信號的幅度和相位發(fā)生了變化。然而，在R99 規(guī)范上并無相關(guān)的測試， 主要是通過測量EVM 來衡量信號的調(diào)制品質(zhì)的。由于OFDM 技術(shù)對相位和頻偏及其敏感，通過對IQ 不平衡性的測量，能更好地衡量發(fā)射機調(diào)制的性能。

IQ 原點偏移用相對載波泄漏功率(IQ 原點偏移功率)來衡量。根據(jù)UE 發(fā)射功率的不同，相對載波泄漏功率要求不同，范圍在-10dBc～-25dBc。

頻譜平坦度

頻譜平坦度是LTE 終端射頻測試中新增的測試項。頻譜平坦度對應頻帶內(nèi)波紋的大小，直接影響終端射頻的穩(wěn)定性， 因此需要對頻譜平坦度進行測試。例如，如果波紋變化很大，相當于終端的輸出功率變化很大，那么功放的輸出效率在不停地變化，進而引起供電電壓的變化，對終 端發(fā)射機性能造成不利的影響。這個測試項分為測試信號位于整個頻帶的中間和邊緣兩種情況

如表1所示，范圍1 意味著測試信號位于整個頻帶的中間，要求頻譜的波動范圍在4dB。范圍2意味著測試信號位于整個頻帶的邊緣處，要求頻譜的波動范圍在8dB。為了系統(tǒng)的正常工作，需要在頻帶中間平坦度要比邊緣處好。