LTE系统核心技术剖析及测试方案探讨

的调制质量、发射功率、占用带宽和带外谐杂波抑制等。由于发射信号调制质量的好坏会影响接收端的解调能力，因此必须对调制质量进行全方位的评估，包括调制幅度误差、发射频率误差以及相位噪声。在接收端，测量接收机在各种干扰情况下的接收灵敏度。LTE系统作为无线通信系统的一种，eNodeB的无线指标测试包括无线通信系统所要求的上述常规测试用例。

由于LTE系统采用了OFDM/OFDMA技术，把信道带宽划分为了很多正交子载波，在测试过程中，用户所使用的OFDM子载波在信道带宽中的不同位置可能会导致测试结果的不同，例如，滤波器的非理想特性使得信道带宽边缘处的子载波相比处于中间位置的子载波会受到较大的干扰。因此，在上行测试用例中占用资源块的位置必须有多种配置以实现对整个信道带宽所有子载波的覆盖，测试是否所有子载波都满足规范要求无线性能指标。

OFDM子载波间的正交性是LTE系统得以实现的前提保证，因此在无线指标测试中将全面考察OFDM子载波正交性，OFDM符号同步程度以及采样同步情况。这些特征将共同影响信号的调制质量。在单载波网络中，影响调制质量的因素主要是射频单元器件的非理想特性，由于OFDM系统不可避免地存在子载波正交性、符号同步及采样同步的误差，使得LTE系统中的信号调制质量相比于单载波网络会更加恶化。因此，调制质量将成为基站设备测试中最为重视的测试项之一。

下文将以调制质量的测试作为讨论重点，首先分析调制质量误差产生的原因，以及影响调制质量测量结果的因素，并在此基础上提出有效的测试方法建议。

通常用来表征系统调制质量的参数为误差矢量幅度(EVM)，3GPP定义了LTE系统中EVM测试项为符号EVM，符号EVM的测试将考虑具体的信道配置情况，分析信号失真对不同传输速率下的专用物理信道的影响。

设Z为实际发射的符号矢量；S为理想基准信号矢量，则幅度误差为，相位误差为Φ；根据余弦定理，误差矢量误差的表达式为：（1）

从而单个符号的EVM为： (2)

EVM的最终测量值为： (3)

综上可知，EVM的大小由相位噪声和幅度误差的大小共同决定（见图6）。

图6 误差矢量幅度及相关矢量归一化示意图

在单载波网络中， EVM产生的原因是因为在射频单元器件中存在本振泄露、本振相位噪声和功放非线性失真。

图7描述了基站设备中常用的微波放大器的幅相转移特性。由图可见，输出信号的相位随输入信号功率的增大会产生严重的相位失真。因此，不同振幅的电平将产生不同的相位偏移，造成不同程度的相位失真，从而影响EVM的测量值。

图7 实际测量的微波放大器的幅相特性

EVM并不是一个独立的技术指标，它除了由实际电路的非理想因素决定之外，还受发射功率，本振电平功率的影响。为了有效评估硬件设备的非理想因素，需要将EVM指标与功率结合起来考虑，实现对调制质量的高效测试。

为了保证LTE系统的正常工作并为高速率传输提供保障，在eNodeB设备的无线指标测试中，应充分重视有效的EVM指标测量方法，因此本文对相关的测试方法提出了新的建议。

在射频单元的功率效率测试用例中，应在满足规范要求的EVM指标的条件下，计算射频单元的功率效率，这避免了牺牲功率效率，降低相位失真程度而换取EVM指标的提高。在最大发射功率、总功率的动态范围以及频率模版、邻信道泄露功率比的测试用例中，应在满足规范要求的EVM指标的条件下，分别测试上述用例。在EVM指标的测试用例中，为了保证测试结果的有效性，并能真实反映硬件设备的非理想特征，应在保证功率效率的前提下，规定本振功率，测量EVM指标是否满足规范要求。表2表示了本文所建议的各项测试用例的新测试方法。

表2 LTE系统中关键无线指标测试用例及测试方法

LTE系统由于采用了多载波调制技术，使得EVM指标相对于单载波网络更加难以改善。子载波的频谱相互重叠的特点对子载波间的正交性提出了严格的要求，信道中存在的多普勒频移，以及发射机与接收机本振之间的频差，都会引起频率偏移，导致子载波间的正交性遭到破坏，产生子载波间干扰(ICI)。由于OFDM符号周期较长，对本振相位噪声更为敏感。本振的相位噪声会导致子载波间正交性的丧失，它将引入公共相位误差(CPE)和子载波间干扰(ICI)，导致LTE系统性能下降。这些都将进一步恶化EVM指标。因此，3GPP对于EVM的指标要求也略微不如UTRA严格：基于QPSK调制信号的EVM指标从17.5%增加到18.5%，基于16QAM调制信号的EVM指标从12.5%增加到13.5%。此外，LTE系统中EVM的值更依赖于在放大器输入端OFDM符号的输入功率，而与子载波的调制方式无关；但不同的调制方式对接收端的灵