LTE系統(tǒng)核心技術(shù)剖析及eNodeB測(cè)試方案探討
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圖7描述了基站設(shè)備中常用的微波放大器的幅相轉(zhuǎn)移特性。由圖可見(jiàn)，輸出信號(hào)的相位隨輸入信號(hào)功率的增大會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的相位失真。因此，不同振幅的電平將產(chǎn)生不同的相位偏移，造成不同程度的相位失真，從而影響EVM的測(cè)量值。
圖7 實(shí)際測(cè)量的微波放大器的幅相特性
EVM并不是一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)指標(biāo)，它除了由實(shí)際電路的非理想因素決定之外，還受發(fā)射功率，本振電平功率的影響。為了有效評(píng)估硬件設(shè)備的非理想因素，需要將EVM指標(biāo)與功率結(jié)合起來(lái)考慮，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制質(zhì)量的高效測(cè)試。
為了保證LTE系統(tǒng)的正常工作并為高速率傳輸提供保障，在eNodeB設(shè)備的無(wú)線指標(biāo)測(cè)試中，應(yīng)充分重視有效的EVM指標(biāo)測(cè)量方法，因此本文對(duì)相關(guān)的測(cè)試方法提出了新的建議。
在射頻單元的功率效率測(cè)試用例中，應(yīng)在滿足規(guī)范要求的EVM指標(biāo)的條件下，計(jì)算射頻單元的功率效率，這避免了犧牲功率效率，降低相位失真程度而換取EVM指標(biāo)的提高。在最大發(fā)射功率、總功率的動(dòng)態(tài)范圍以及頻率模版、鄰信道泄露功率比的測(cè)試用例中，應(yīng)在滿足規(guī)范要求的EVM指標(biāo)的條件下，分別測(cè)試上述用例。在EVM指標(biāo)的測(cè)試用例中，為了保證測(cè)試結(jié)果的有效性，并能真實(shí)反映硬件設(shè)備的非理想特征，應(yīng)在保證功率效率的前提下，規(guī)定本振功率，測(cè)量EVM指標(biāo)是否滿足規(guī)范要求。表2表示了本文所建議的各項(xiàng)測(cè)試用例的新測(cè)試方法。
表2 LTE系統(tǒng)中關(guān)鍵無(wú)線指標(biāo)測(cè)試用例及測(cè)試方法
LTE系統(tǒng)由于采用了多載波調(diào)制技術(shù)，使得EVM指標(biāo)相對(duì)于單載波網(wǎng)絡(luò)更加難以改善。子載波的頻譜相互重疊的特點(diǎn)對(duì)子載波間的正交性提出了嚴(yán)格的要求，信道中存在的多普勒頻移，以及發(fā)射機(jī)與接收機(jī)本振之間的頻差，都會(huì)引起頻率偏移，導(dǎo)致子載波間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生子載波間干擾(ICI)。由于OFDM符號(hào)周期較長(zhǎng)，對(duì)本振相位噪聲更為敏感。本振的相位噪聲會(huì)導(dǎo)致子載波間正交性的喪失，它將引入公共相位誤差(CPE)和子載波間干擾(ICI)，導(dǎo)致LTE系統(tǒng)性能下降。這些都將進(jìn)一步惡化EVM指標(biāo)。因此，3GPP對(duì)于EVM的指標(biāo)要求也略微不如UTRA嚴(yán)格：基于QPSK調(diào)制信號(hào)的EVM指標(biāo)從17.5%增加到18.5%，基于16QAM調(diào)制信號(hào)的EVM指標(biāo)從12.5%增加到13.5%。此外，LTE系統(tǒng)中EVM的值更依賴于在放大器輸入端OFDM符號(hào)的輸入功率，而與子載波的調(diào)制方式無(wú)關(guān)；但不同的調(diào)制方式對(duì)接收端的靈敏度影響不同；因此上述QPSK和16QAM的EVM指標(biāo)略有差別，但各調(diào)制方式的EVM指標(biāo)不會(huì)有太大差異。
5.2 軟件測(cè)試
基站設(shè)備的軟件測(cè)試內(nèi)容包括基站與外部設(shè)備的接口測(cè)試，基本功能測(cè)試以及操作維護(hù)測(cè)試。接口測(cè)試包括基站設(shè)備與核心網(wǎng)之間的接口測(cè)試，以及基站設(shè)備之間的接口測(cè)試。接口的功能是正確傳遞用戶，基站以及核心網(wǎng)之間的交互信息，并建立無(wú)線接入承載，處理用戶上下文?；竟δ軠y(cè)試包括物理層及高層關(guān)鍵技術(shù)的測(cè)試和性能測(cè)試（如峰值吞吐量和時(shí)延測(cè)試等）。此外，基站設(shè)備作為一項(xiàng)產(chǎn)品，操作維護(hù)系統(tǒng)是必不可少的。操作維護(hù)系統(tǒng)將包括可視化圖形界面和完善的用戶操作手冊(cè)。對(duì)基站設(shè)備的操作維護(hù)測(cè)試就是對(duì)上述操作維護(hù)系統(tǒng)的功能分別進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證操作維護(hù)系統(tǒng)的功能完備性。
eNodeB的軟件測(cè)試也包括上述幾項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容，但由于接口測(cè)試和操作維護(hù)測(cè)試與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基本相似，因此本節(jié)將針對(duì)eNodeB的測(cè)試關(guān)注點(diǎn)介紹基本功能測(cè)試的測(cè)試用例及測(cè)試方法。eNodeB的基本功能測(cè)試包括基本業(yè)務(wù)測(cè)試和特性測(cè)試，其中基本業(yè)務(wù)測(cè)試的測(cè)試方法與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相同，由于eNodeB又具有了傳統(tǒng)RNC的部分功能，因此基本業(yè)務(wù)測(cè)試的關(guān)注點(diǎn)在于eNodeB的功能實(shí)現(xiàn)。eNodeB的特性測(cè)試的具體測(cè)試用例及方法實(shí)例如表3所示。
表3 LTE系統(tǒng)中基本功能測(cè)試的關(guān)鍵測(cè)試用例及測(cè)試方法
5.3 硬件測(cè)試
在通常情況下，基站設(shè)備最重要的硬件組成部分是基帶單元和射頻單元，此外還包括操作維護(hù)平臺(tái)以及可調(diào)電源等?；驹O(shè)備的硬件測(cè)試主要包括基帶單元和射頻單元的功能測(cè)試?；鶐卧臏y(cè)試包括，基帶單元所支持的最大扇區(qū)數(shù)或基帶單元所能支持的射頻單元的最大數(shù)目；基帶單元所支持的調(diào)制方式是否滿足系統(tǒng)需求；對(duì)于同步通信系統(tǒng)，需要驗(yàn)證不同基站設(shè)備的基帶單元之間是否同步，是否與GPS同步等。射頻單元的測(cè)試包括，射頻單元的工作頻帶和帶寬，在該工作頻帶和帶寬內(nèi)是否能建立與終端的無(wú)線鏈接，是否能調(diào)度該帶寬內(nèi)的資源；射頻單元的總射頻輸出功率是否滿足規(guī)范的規(guī)定值；射頻單元的功率效率等。此外，硬件測(cè)試還包括基帶單元與射頻單元之間接口測(cè)試。
LTE的提出使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商面臨著eNodeB站點(diǎn)選擇及配置的嚴(yán)峻問(wèn)題，因此eNodeB與2G，3G基站共站、共址成為了最優(yōu)解決方案。但是，eNodeB與2G，3G基站之間的干擾問(wèn)題成為了亟待解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。因此，在LTE系統(tǒng)中eNodeB的硬件測(cè)試中，共站、共址條件之間的抗干擾性能是重要的測(cè)試項(xiàng)之一。此外，有研究提出，在多種通信制式共存條件下，建議采用軟件配置實(shí)現(xiàn)不同的無(wú)線通信制式，提高硬件資源的利用率，實(shí)現(xiàn)各種通信制式的靈活配置，降低了重復(fù)建站的工程量。
eNodeB設(shè)備的硬件測(cè)試還應(yīng)包括安全性和健壯性的通用測(cè)試項(xiàng)。其中，安全性是指基站設(shè)備的設(shè)計(jì)具備安全性，不會(huì)對(duì)操作人員帶來(lái)身體傷害；健壯性是指基站設(shè)備在一些惡劣環(huán)境中正常工作。
結(jié)束語(yǔ)
本文分析了eNodeB的無(wú)線指標(biāo)測(cè)試，硬件測(cè)試和軟件測(cè)試的測(cè)試用例和測(cè)試方法，重點(diǎn)研究了無(wú)線指標(biāo)測(cè)試中的EVM指標(biāo)；分析了EVM產(chǎn)生的原因以及影響EVM指標(biāo)的客觀因素，在此基礎(chǔ)上，提出了將EVM指標(biāo)與功率相結(jié)合的有效測(cè)試方法，并建議了相關(guān)測(cè)試項(xiàng)與EVM測(cè)試相結(jié)合的具體測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)EVM的有效測(cè)試并保證eNodeB在正常工作過(guò)程中的性能。
評(píng)論