滿足4G LTE的測(cè)試挑戰(zhàn)
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隨著射頻設(shè)計(jì)者快速投入到支持長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)手機(jī)無線標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品的開發(fā)過程中，理解LTE的測(cè)試需求變得更加重要，因?yàn)樵摷夹g(shù)已經(jīng)越來越普遍。對(duì)于無線通信產(chǎn)業(yè)，這些改變幾乎與模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變一樣重要，這需要新的測(cè)量測(cè)試儀器。本文介紹了LTE的概念以及測(cè)試工程師面臨的挑戰(zhàn)。
LTE是什么？
LTE是3GPP手機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的下一代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，允許運(yùn)營商越過其他已有的無線接入技術(shù)提供同樣的應(yīng)用和服務(wù)，能實(shí)現(xiàn)非常高的數(shù)據(jù)率，為終端用戶提供顯著提升的用戶體驗(yàn)?；贚TE的網(wǎng)絡(luò)和基于正交頻分復(fù)用(OFDM)并采用多輸入多輸出(MIMO)的傳輸方式，有時(shí)也稱之為4G。
測(cè)試挑戰(zhàn)
LTE測(cè)試有兩個(gè)主要的挑戰(zhàn)：從單載波到多載波的OFDM調(diào)制信號(hào)以及從SISO(單輸入單輸出)到MIMO的信號(hào)傳輸流。
OFDM信號(hào)有多個(gè)子載波，互相之間精確排列并占用較寬的帶寬(達(dá)到20MHz)，較大多數(shù)射頻工程師熟悉的傳統(tǒng)單載波信號(hào)更加復(fù)雜。從各個(gè)方面測(cè)量這些信號(hào)對(duì)于確認(rèn)無線電通信的正確工作并在出問題時(shí)快速診斷出問題所在區(qū)域非常重要。例如，測(cè)量在整個(gè)頻道內(nèi)每個(gè)子載波的調(diào)制質(zhì)量，即EVM(誤差向量幅度) 測(cè)量，可探測(cè)出放大器、濾波器、頻率響應(yīng)波形，或窄帶干擾問題。簡(jiǎn)單地說，在覆蓋整個(gè)傳輸幀的整個(gè)時(shí)間段內(nèi)測(cè)量EVM分量，可探測(cè)出由放大器熱效應(yīng)、失效以及開關(guān)或頻率引起的問題。
OFDM信號(hào)較單載波信號(hào)具有更高的峰值-均值比(PAR)，這增加了發(fā)送級(jí)功率放大器增益壓縮引起誤碼的可能性。與WiMAX不同，LTE在移動(dòng)設(shè)備中使用不同的調(diào)制方法(SC-FDMA)來進(jìn)行補(bǔ)償。但這增加了放大器的功率消耗，使基帶處理變得更加復(fù)雜并最終造成更多功耗。
MIMO
從SISO到MIMO的轉(zhuǎn)變需要新的測(cè)量和測(cè)試儀器，來滿足對(duì)多信號(hào)流的測(cè)量。MIMO是商用無線電技術(shù)自從模擬過渡到數(shù)字傳輸以來最為重要的轉(zhuǎn)變之一。下一代無線標(biāo)準(zhǔn)，如WiMAX、HSPA+和LTE都是基于MIMO的系統(tǒng)，也對(duì)商用通信設(shè)備的設(shè)計(jì)者提出了新的挑戰(zhàn)。因?yàn)橛脩粜枰嗟姆?wù)和更可靠的連接，今天的MIMO系統(tǒng)能提供更高的吞吐量或更廣范圍的覆蓋，然而這就需要新的技術(shù)，如波束成型，來增加發(fā)送機(jī)、接收機(jī)和單個(gè)設(shè)備上的天線的數(shù)量。
MIMO測(cè)量由復(fù)合多信號(hào)流數(shù)據(jù)通道和單信號(hào)流構(gòu)成。通過一系列新的測(cè)量幫助確定信號(hào)的質(zhì)量和MIMO系統(tǒng)的信道質(zhì)量，包括信道響應(yīng)、N×M MIMO發(fā)送機(jī)的單路空間流功率、矩陣情況、發(fā)射機(jī)分離多路信號(hào)流傳輸?shù)哪芰托亲鶊D。
典型的MIMO系統(tǒng)如圖1所示。
圖1 在LTE系統(tǒng)中的典型MIMO系統(tǒng)
MIMO系統(tǒng)的性能依賴于信道的表現(xiàn)。因此發(fā)送機(jī)和接收機(jī)須采用多通道模型進(jìn)行測(cè)試，依靠預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)和用戶定義的模型保證設(shè)計(jì)在各種外部環(huán)境下的一致性能。信道在很多情況下都會(huì)使信號(hào)失真，如周圍物體的反射會(huì)造成信號(hào)的多徑效應(yīng)，使一些信號(hào)在不同的時(shí)間到達(dá)接收機(jī)。多徑效應(yīng)引起幅度變?nèi)跫皶r(shí)間、相位延遲。越多的通道失真疊加到信號(hào)中，接收機(jī)算法就越有可能解析出原始的傳輸信號(hào)。如果發(fā)送機(jī)或接收機(jī)進(jìn)一步加入幅度、時(shí)間和相位誤差，信道將不能精確建模，符號(hào)就不能被有效分辨出來。
評(píng)論