现代无线服务供给商正致力于不断扩大带宽,为更多用户供给互联网协议(IP)服务。长时刻演进技能(LTE)是对当时布置的 3GPP 网络进行增强并发明更多更重要运用的新一代蜂窝技能。LTE 的体系结构杂乱一起还在不断演进傍边,这为网络和用户设备的规划与测验带来了新的应战。其间,在空中接口上的一个要害应战便是如安在信号传输过程中进行功率办理。
在 LTE 等数字通信体系中,发射信号走漏到附近信道的功率或许会对附近信道中的信号传输发生搅扰,从而影响体系功用。相邻信道走漏功率比(ACLR)测验能够验证体系发射机的作业功用是否契合规则的约束。鉴于 LTE 技能的杂乱性,快速和精确地履行这种要害测验关于测验人员来说充溢应战性。装有 LTE 特定信号生成软件的信号发生器、装有 LTE 特定丈量软件的现代化信号剖析仪,以及针对该剖析仪优化的办法,能够协助测验人员打败这一应战。
了解 ACLR 测验要求
ACLR 是 LTE 射频发射机共同性测验中的一个重要的发射机特性。这些测验的意图是验证被测件是否达到了基站(eNB)和用户设备(UE)中的最低要求。大部分针对带外发射的 LTE 共同性测验在界说和意图上与针对 WCDMA 的共同性测验相似。可是 WCDMA 指定了运用根升余弦(RRC)滤波器进行发射机丈量,而规范并没有为 LTE 界说等效的滤波器。因而,LTE 发射机测验能够运用不同的滤波器来优化信道带内功用,改进差错矢量起伏;优化信道带外功用,取得更超卓的附近信道功率特征。
鉴于在测验发射机功用中能够运用的杂乱发射机有许多装备,LTE 指定了一系列下行链路信号装备来测验 eNB。这些装备称为 E-UTRA 测验模型(E-TM)。它们可分为三大类:E-TM1、E-TM2 和 E-TM3。第一类和第三类可再细分为 E-TM1.1、E-TM1.2、E-TM3.1、E-TM3.2 和 E-TM3.3。注:E-UTRA中的“E”源自“enhanced(增强型)”,指 LTE UMTS 陆地无线接入;而独自的 UTRA 是指 WCDMA。
ACLR 测验要求依据发射机测验是在 UE 仍是在 eNB 进步行会有所不同。在 UE 进步行的 ACLR 测验不像在 eNB 进步行那样要求严厉。发射机测验运用规则用于 eNB 接收机测验的参阅丈量信道(RMC)来履行。
3GPP LTE 规范关于 ACLR 的界说是,以指定信道频率为中心的滤波后平均功率与以附近信道频率为中心的滤波后平均功率之比。eNB 的最低 ACLR 共同性要求分为两种情形指定:相同带宽的附近 E-UTRA 信道载波(E-UTRAACLR1);UTRA 附近和相间信道载波(分别是 UTRAACLR1 和 UTRAACLR2)。
针对 E-UTRA 和 UTRA 附近信道规则了不同的约束和丈量滤波器,用于成对频谱(FDD)和非成对频谱(TDD)作业。E-UTRA 信道运用平方丈量滤波器进行丈量,而 UTRA 信道运用滚降因子为 0.22、带宽等于码片速率的 RRC 滤波器进行丈量。
打败 ACLR 丈量应战
鉴于 LTE 技能的杂乱性和用于测验发射机功用的发射机装备杂乱性,契合规范的频谱丈量(例如 ACLR)或许十分繁琐。走运的是,先进的信号丈量东西的呈现使工程师们能够快速、精确地进行这些 LTE 丈量。功率丈量(包含 ACLR)一般运用频谱剖析仪或信号剖析仪来进行,该丈量运用的测验信号则运用信号发生器生成。
为了更好地阐明怎么运用这些仪器,请想象以下情形:依据规范,载波频率有必要设置在被测基站所支撑的频段内,依照成对频谱 FDD 作业或非成对频谱 TDD 作业时的规则,经过丈量信道频率两边必定频偏的 ACLR。首要运用 E-TM1.1 发射信号进行测验,其间一切 PDSCH 资源块都具有相同的功率。然后运用 E-TM1.2 信号(添加和削减功率)进行测验。E-TM1.2 装备十分有用,因为它能够仿真多个用户(其设备作业在不同功率上)。这一情形的成果是波峰因数更高,导致在不发生额定无效频谱内容(例如 ACLR)的情况下扩大信号变得更困难。
本例中,Agilent 支撑 LTE 的 Signal Studio 与 Agilent MXG 信号发生器相连,生成频率设为 2.11GHz 且契合规范的 E-TM1.2 测验信号。输出信号起伏――决议 ACLR 功用的重要考虑要素――设为 -10dBm。在从 1.4到 20MHz 的带宽规模内挑选 5MHz 信道带宽。
图 1 为已选定传输信道(Transport Channel)的 eNB 设置。底部为测验信号的资源分配块图。信道 1 和 2 是要进行丈量的信道,它们同享下行链路。
图1. 此处显现了 E-TM1.2 测验信号的资源分配块(底部)。Y 轴表明频率或资源块,X 轴表明时隙或时刻,白色区域表明信道 1,粉红色区域表明信道 2,其它色彩表明同步信道、参阅信号等。
信道 1 的输出功率电平为 -4.3dB,其信道功率现已进行过下降。信道 2 的输出功率现已进行过添加,设置为 3dB。关于资源块分配图中的不同资源块,能够设置杂乱的功率添加和下降选项。与一切资源块都处于同一功率等级的单个信道比较,得到的复合信号具有更高的峰均比。扩大此类功率添加的信号或许十分困难。功率扩大器中没有满足的功率回退(back-off),或许导致限幅。
随后,能够运用在 Agilent X 系列信号剖析仪上运转的 Signal Studio 软件生成测验信号。生成信号之后,经过 LAN 或 GPIB 将波形下载到信号发生器。将信号发生器的射频输出端连接到信号剖析仪的射频输入端,运用扫描频谱剖析丈量 ACLR 功用。在此例中,信号剖析仪处于 LTE 形式,中心频率为 2.11GHz,挑选了 ACP 丈量。随后,经过从 LTE 运用程序中的一系列可用选项中(例如成对或非成对频谱、附近信道和相间信道中的载波类型等选项),调用恰当的参数和测验约束,依据 LTE 规范进行快速一键式 ACLR 丈量。
关于 FDD 丈量,LTE 界说了两种 ACLR 丈量办法:一种是在中心频率和偏置频率上运用 E-UTRA(LTE);另一种是在中心频率上运用 LTE,在附近和相间的偏置频率上运用 UTRA(WCDMA)。图 2 显现了 E-UTRA 附近和相间频偏信道的 ACLR 丈量成果。关于此次丈量,挑选 5MHz 载波,因为下行链路有 301 个子载波,所以丈量噪声带宽为 4.515MHz。
图 2. 此处显现的是运用 Agilent X 系列剖析仪取得的 ACLR 丈量成果。第一个频偏(A)坐落 5MHz 处,集成带宽为 4.515MHz。另一个频偏(B)坐落 10MHz 处,具有相同的集成带宽。
优化剖析仪设置
尽管上述的一键式丈量供给了十分快速、易用、依据 LTE 规范的 ACLR 丈量,可是工程师依然能够对信号剖析仪设置进行优化,取得更超卓的功用。有四种办法能够优化信号剖析仪,进一步改进丈量成果:
• 优化混频器上的信号电平――优化输入混频器上的信号电平要求对衰减器进行调整,完成最小的限幅。有些剖析仪能够依据当时测得的信号值主动挑选衰减值。这为完成最佳的丈量规模奠定了杰出的根底。其它剖析仪(例如 X 系列信号剖析仪)具有电子和机械衰减器,能够结合运用两者来优化功用。在这些情况下,机械衰减器只需进行纤细的调整便能够取得更超卓的成果,步进大约为 1 或 2dB。
• 更改分辩带宽滤波器――按下剖析仪的带宽滤波器按键,可下降分辩率带宽。注:因为分辩率带宽下降,所以扫描时刻会添加。扫描速度的下降,能够削减丈量成果和丈量速度的改变。
• 发动噪声校对――一旦发动噪声校对功用,剖析仪将会进行一次扫描,以丈量当时中心频率的内部本底噪声,并将在今后进行的扫描中从丈量成果中减去该内部本底噪声。这种办法能够明显改进 ACLR,在一些情况下,改进起伏高达 5dB。
• 选用另一种丈量办法。除了运用默许的丈量办法(集成带宽或 IBW)之外,也能够选用滤波 IBW 办法。该办法运用了愈加陡降的截止滤波器。尽管这种办法会下降功率丈量成果的肯定精度,可是对 ACLR 成果没有晦气影响。
经过结合运用这些办法,信号剖析仪能够运用其嵌入式 LTE 运用程序主动优化 ACLR 丈量,完成功用与速度的最佳调配。关于典型的 ACLR 丈量,丈量成果或许改进高达 10dB 或更多(图 3)。假如丈量需求最高的功用,那么能够进一步调整剖析仪设置。
图 3. 此处显现的是运用优化设置后的 Agilent X 系列信号剖析仪取得的 ACLR 丈量成果。与图 2 运用嵌入式 N9080A LTE 丈量运用软件取得的成果比较,图 3 中的 ACLR 完成了 11dB 的改进。
总结
契合规范的频谱丈量(例如 ACLR)关于射频工程师开发下一代无线体系具有极其重要的效果。但是运用 LTE 运用软件进行丈量时,受多种要素的影响,附近信道带宽的改变、发射滤波器的挑选、不同带宽和不同搅扰灵敏度的信道之间的射频变量的交互使得这些丈量十分杂乱。应对这一应战的有用解决方案是运用设备有特定规范丈量运用软件的频谱剖析仪或信号剖析仪。此组合能够削减杂乱丈量中的过错,主动装备约束表和指定的测验设备,保证丈量具有超卓的可重复性。运用剖析仪优化技能能够进一步改进丈量成果。