解析TD—LTE設備射頻發射指標的測試

張瑩

引言：TD-LTE射頻規范的制定目的是為了有效確保LTE移動通信的性能穩定，基于射頻信號發射與信號接收的角度，對移動通信基站和移動通信終端設備提出相應要求。本文以TD-LTE射頻發射機測試原理為切入點，分析了其測試指標及測試特征。

一、前言

LTE是基于OFDMA技術、由3GPP組織制定的全球通用標準，包括FDD和TDD兩種模式用于成對頻譜和非成對頻譜。LTE-TDD，國內亦稱TD-LTE，即 Time Division Long Term Evolution（時分長期演進），由3GPP組織涵蓋的全球各大企業及運營商共同制定，本文重點討論對TD-LTE設備射頻發射指標的測試。

二、TD-LTE射頻發射機測試原理

TD-LTE射頻發射機測試原理：對發射機發出的信號進行測試。首先，利用一個性能良好的接收機將發射的信號轉換成為數字基帶信號，再進行數字信號處理，以獲得相關處理指標。在實際測試過程中，將性能完善的頻譜儀作為信號接收機，通過接收機完成AD數字轉換之后獲得IO數據，再給予這些數據脈沖信號進行濾波、內插和抽取，進而獲得初始測試信號，在對初始測試信號進行幅度修正、相位修正、時間修正和頻率修正，以得到修正測試信號，再對修正信號實施解擾、解調、調制和擴頻操作，將加擾的信號經過濾波器處理之后形成參考信號，將修正信號與參考信號比較和計算之后得到相應測試指標。

三、TD-LTE射頻發射機測試指標

無線發射機指標測試的目的是移動基站在信號頻帶內能夠發射出質量高、性能穩定的信號。同時確保其他頻帶不能存在超過限制的輻射信號，因此，該信號需要具備較強的抗干擾能力。無線發射機的無線端口是負責對發射機性能進行測量的節點，本文根據發射機測試要求和標準，將其測試指標歸納為以下四種：

（一）輸出功率指標

移動通信基站的最大輸出功率指的是天線接口出測量得到的最大功率，輸出功率指標是對發射機信號覆蓋范圍影響最大的性能指標。

LTE移動通信基站測試最大輸出功率對環境要求如下：

1、當信號載波頻率時，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內；

2、當信號載波頻率時，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內。

LTE移動通信基站在極端環境下測最大輸出功率的要求如下：

1、當信號載波頻率時，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內；

2、當信號載波頻率時，移動通信基站的輸出功率要保持在額定輸出功率范圍內。

（二）輸出功率控制指標

移動通信基站的輸出功率的動態測試包括兩個部分，一是RE輸出功率動態范圍內容；二是總輸出功率動態范圍內容。

RE輸出功率動態范圍內容：當移動通信基站輸出功率為最大值時，RE的輸出功率和信號分配全部RE的平均功率差值。RE平均功率指的是移動通信基站最大輸出功率與RE總功率相比得到的功率值數。

總輸出功率動態范圍內容：OFDM的最大輸出功率與最小輸出功率的差值，其下行鏈路輸出功率綜合應該大于等于表1中的功率數值。

表1 LTE移動通信基站總功率的動態范圍

（三）發射機開/關時間指標

由于LTE移動通信技術標準采用的是時分雙攻方式，無線發射機需要經過從啟動到停止和從停止到啟動的過程。無線發射機停止關閉時，其發射功率可以定義為關閉期間，利用帶寬與無線發射機帶寬設置相等的方形濾波器對70us內的平均功率進行測量。

1、當信號載波頻率時，測量得到的管段功率必須小于；

2、當信號載波頻率時，測量得到的管段功率必須小于。

采用時分雙工方式的無線發射機從啟動到停止和從停止到啟動需要的過渡時間為發射機過渡時間，對于LTE移動基站來說，過渡時間應該小于17us。

（四）發射信號質量指標

LTE移動通信基站發射信號的質量與頻率誤差、錯誤矢量誤差相關，同時涉及下行鏈路符號功率和發射時間誤差等指標。

頻率誤差指的是LTE移動通信基站實際發射的載波頻率與配置載波頻率的差值，頻率的穩定度主要是對無線發射機載波調制過程中產生的頻率偏差，嚴重的頻率偏差不但會導致子載波正交性進一步惡化，還會帶來信噪比急降的問題。LTE移動通信基站的調制頻率誤差必須控制在0.05ppm以內。

錯誤矢量誤差（EVM）指的是經過均衡得到的實際測量符號與理想符號的差值，錯誤矢量誤差定義為錯誤矢量功率和平均參考功率比值的均方根，錯誤矢量誤差應該小于表2中的值數：

表2 錯誤矢量誤差測試要求

發射時間誤差指的是當LTE移動基站發射分集或者產生空間復用時，LTE移動通信基站將從多個天線終端發射信號，為了確保信號質量的可用性，不同天線上發射的信號需要在時間層面上保持一致。不同天線端口的信號延時則定義為時間的一致性誤差，必須小于90ns。

下行鏈路符號功率指的是LTE移動通信基站連接端口測量獲得的下行鏈路參考符號功率與理想的下行鏈路參考符號功率的差值。當信號載波頻率時，不能夠超過；當信號載波頻率，不能夠超過。

參考文獻

[1]張黎明.TD-LTE射頻一致性測試系統數字中頻單元設計[J].電子產品世界，2013， 12：34-37.

[2]徐波.TD-LTE射頻一致性測試系統基站模擬器可靠性設計[J].國外電子測量技術， 2013，04：7-10.

[3]孫小進.LTE和LTE-A通用射頻測試方案設計要點及實際應用[J].電子制作，2013， 15：145-146.

（作者單位：北京市無線電監測站）