LTE 发射机 ACLR 性能的测量技术

现代无线服务提供商正致力于不断扩大带宽，为更多用户提供互联网协议（IP）服务。长期演进技术（LTE）是对当前部署的 3GPP 网络进行增强并创造更多更重要应用的新一代蜂窝技术。LTE 的体系结构复杂同时还在不断演进当中，这为网络和用户设备的设计与测试带来了新的挑战。其中，在空中接口上的一个关键挑战就是如何在信号传输过程中进行功率管理。

在 LTE 等数字通信系统中，发射信号泄漏到邻近信道的功率可能会对邻近信道中的信号传输产生干扰，进而影响系统性能。相邻信道泄漏功率比（ACLR）测试可以验证系统发射机的工作性能是否符合规定的限制。鉴于 LTE 技术的复杂性，快速和精确地执行这种关键测试对于测试人员来说充满挑战性。装有 LTE 特定信号生成软件的信号发生器、装有 LTE 特定测量软件的现代化信号分析仪，以及针对该分析仪优化的方法，可以帮助测试人员战胜这一挑战。

了解 ACLR 测试要求

ACLR 是 LTE 射频发射机一致性测试中的一个重要的发射机特性。这些测试的目的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 一致性测试在定义和目的上与针对 WCDMA 的一致性测试类似。但是 WCDMA 指定了使用根升余弦（RRC）滤波器进行发射机测量，而标准并没有为 LTE 定义等效的滤波器。因此，LTE 发射机测试可以使用不同的滤波器来优化信道带内性能，改善误差矢量幅度；优化信道带外性能，获得更出色的邻近信道功率特征。

鉴于在测试发射机性能中可以使用的复杂发射机有很多配置，LTE 指定了一系列下行链路信号配置来测试 eNB。这些配置称为 E-UTRA 测试模型（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；而单独的 UTRA 是指 WCDMA。

ACLR 测试要求根据发射机测试是在 UE 还是在 eNB 上进行会有所不同。在 UE 上进行的 ACLR 测试不像在 eNB 上进行那样要求严格。发射机测试使用规定用于 eNB 接收机测试的参考测量信道（RMC）来执行。
3GPP LTE 规范关于 ACLR 的定义是，以指定信道频率为中心的滤波后平均功率与以邻近信道频率为中心的滤波后平均功率之比。eNB 的最低 ACLR 一致性要求分为两种情景指定：相同带宽的邻近 E-UTRA 信道载波（E-UTRAACLR1）；UTRA 邻近和相间信道载波（分别是 UTRAACLR1 和 UTRAACLR2）。

针对 E-UTRA 和 UTRA 邻近信道规定了不同的限制和测量滤波器，用于成对频谱（FDD）和非成对频谱（TDD）工作。E-UTRA 信道使用平方测量滤波器进行测量，而 UTRA 信道使用滚降因子为 0.22、带宽等于码片速率的 RRC 滤波器进行测量。

战胜 ACLR 测量挑战

鉴于 LTE 技术的复杂性和用于测试发射机性能的发射机配置复杂性，符合标准的频谱测量（例如 ACLR）可能非常繁琐。幸运的是，先进的信号测量工具的出现使工程师们能够快速、精确地进行这些 LTE 测量。功率测量（包括 ACLR）通常使用频谱分析仪或信号分析仪来进行，该测量使用的测试信号则利用信号发生器生成。

为了更好地说明如何使用这些仪器，请设想以下情景：根据规范，载波频率必须设置在被测基站所支持的频段内，按照成对频谱 FDD 工作或非成对频谱 TDD 工作时的规定，通过测量信道频率两侧一定频偏的 ACLR。首先使用 E-TM1.1 发射信号进行测试，其中所有 PDSCH 资源块都具有相同的功率。然后使用 E-TM1.2 信号（增加和减少功率）进行测试。E-TM1.2 配置非常有用，因为它能够仿真多个用户（其设备工作在不同功率上）。这一情景的结果是波峰因数更高，导致在不产生额外无效频谱内容（例如 ACLR）的情况下放大信号变得更困难。

本例中，Agilent 支持 LTE 的 Signal Studio 与 Agilent MXG 信号发生器相连，生成频率设为 2.11GHz 且符合标准的 E-TM1.2 测试信号。输出信号幅度――决定 ACLR 性能的重要考虑因素――设为 -10dBm。在从 1.4到 20MHz 的带宽范围内选择 5MHz 信道带宽。

图 1 为已选定传输信道（Transport Channel）的 eNB 设置。底部为测试信号的资源分配块图。信道 1 和 2 是要进行测量的信道，它们共享下行链路。

图1. 此处显示了 E-TM1.2 测试信号的资源分配块（底部）。Y 轴表示频率或资源块，X 轴表示时隙或时间，白色区域表示信道 1，粉红色区域表示信道 2，其它颜色表示同步信道、参考信号等。

信道 1 的输出功率电平为 -4.3dB，其信道功率已经进行过降低。信道 2 的输出功率已经进行过增加，设置为 3dB。对于资源块分配图中的不同资源块，可以设置复杂的功率增加和降低选项。与所有资源块都处于同一功率等级的单个信道相比，得到的复合信号具有更高的峰均比。放大此类功率增加的信号可能非常困难。功率放大器中没有足够的功率回退（back-off），可能导致限幅。
随后，可以使用在 Agilent X 系列信号分析仪上运行的 Signal Studio 软件生成测试信号。生成信号之后，通过 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分析仪的射频输入端，使用扫描频谱分析测量 ACLR 性能。在此例中，信号分析仪处于 LTE 模式，中心频率为 2.11GHz，选择了 ACP 测量。随后，通过从 LTE 应用程序中的一系列可用选项中（例如成对或非成对频谱、邻近信道和相间信道中的载波类型等选项），调用适当的参数和测试限制，根据 LTE 标准进行快速一键式 ACLR 测量。
对于 FDD 测量，LTE 定义了两种 ACLR 测量方法：一种是在中心频率和偏置频率上使用 E-UTRA（LTE）；另一种是在中心频率上使用 LTE，在邻近和相间的偏置频率上使用 UTRA（WCDMA）。图 2 显示了 E-UTRA 邻近和相间频偏信道的 ACLR 测量结果。对于此次测量，选择 5MHz 载波，由于下行链路有 301 个子载波，所以测量噪声带宽为 4.515MHz。