LTE及LTE-A的信号产生方案

1 引言

按照3GPP的规范，目前LTE至LTE-A主要分为三个版本，分别是Release 8，Release 9，Release 10。也就是说，3GPP从Release 8开始引入LTE标准;Release 9相对于Release 8来说，在物理层定义上，增加了“定位参考信号”、“广播多播单频网”、“双流波束赋型”等特性;在Release 10里面，物理层上又增加了“载波聚合”、“共享信道分簇”等特性，LTE Release 10也被称之为LTE-Advanced 或者 LTE-A。

对于网络设备厂商来说，无论是在研发阶段还是生产阶段，基站和直放站等设备的射频测试采用的都是矢量信号源和信号分析仪的方法。以LTE基站射频测试为例，厂商利用矢量信号源产生LTE上行信号，模拟终端发射上行信号用来对基站进行接收特性测试和性能测试，利用信号分析仪测试LTE基站发射的下行信号射频指标。

对于芯片和终端厂商来说，在研发初期，同样会用到矢量信号源和信号分析仪。与基站测试类似，芯片和终端厂商利用矢量信号源生成LTE下行信号，模拟基站的发射信号，用来测试终端的接收灵敏度、吞吐率等特性。信号分析仪则用来测试终端发射的上行信号射频指标。

由此可知，矢量信号源和信号分析仪作为通用的射频测试仪器，广泛应用于LTE和LTE-A设备的射频测试。

2 LTE及LTE-A信号产生方案

上文说到需要利用矢量信号源产生LTE/LTE-A的上行或下行信号用来测试LTE设备的接收性能。下面以3GPP的LTE/LTE-A规范文档为依据，简要介绍如何利用RS的信号源SMU200A来产生LTE/LTE-A测试信号。

首先，以LTE Release 8的网络设备射频测试为例，主要根据规范3GPP 36.141的第七章和第八章进行测试。其中，第七章是基站接收测试，需要信号源能够产生有用LTE信号、白噪声信号、干扰信号，信号源SMU200A能够在一台源内部同时实现所需的所有三种信号。第八章属于基站性能测试部分，主要考察了基站在典型衰落场景下的工作性能和混合自动重传等功能。以3GPP 36.141 8.2.2“上行时延调整”测试例为例，该测试例的背景是将两个模拟终端信号输入基站，这两个终端一个是固定终端，另一个是移动终端，移动终端与基站之间的延时是不停变化的，基站为了能够正确的接收移动终端发射的数据包，需要将“混合自动重传(HARQ)”信息发送给移动终端，移动终端根据基站的反馈信号做发射时间的自动调整，同时两个终端的信号上都加载有加性高斯白噪声信号，此时观测基站吞吐率的变化是否满足规范要求。3GPP给出的测试框图如图1所示。

图1 上行时延调整测试例连接框图

根据图1显示，要完成该项测试，需要：两台信号源，一台模拟固定终端，一台模拟移动终端，而且模拟移动终端的信号源需要能够接收基站发出的HARQ信息并进行正确响应;噪声信号发生器，用于产生噪声信号;衰落模拟器，用于模拟移动终端与基站之间的时延变化特性。RS的信号源SMU200A具有很高的集成度，在一台信号源内部可以实现两路独立的信号发射，并且在信号源内部模拟衰落特性和加性高斯白噪声信号，即一台信号源内部实现上述所有功能。单台信号源SMU200A测试上行时延调整的配置界面如图2所示。

图2 SMU200A测试上行时延调整配置界面

然后，LTE Release 8的后续演进是LTE Release 9，从信号物理层方面来看，Release 9主要在下行链路方向做了改进，主要增加了三个特性：“Positioning reference signal(定位参考信号)”、“Dual layer beamforming(双流波束赋形)”、“MBMS single frequency network(广播多播单频网业务)”，RS的信号源SMU200A能够产生完全符合上述所有新特性的LTE信号。以定位参考信号的产生为例，信号源SMU200A允许用户根据3GPP的规范修改多项参数，如发射周期、带、功率等。图3显示了SMU200A产生顶位参考信号的配置界面和定位参考信号的分布图。

图3 利用SMU200A产生LTE定位参考信号

最后，针对LTE Release 10版本，也就是我们所说的LTE-A，3GPP在下行链路和上行链路两个方向都做了改进，增加了“Carrier aggregation(载波聚合)”、“Enhanced multiple antenna technologies(支持下行8天线，支持上行4天线)”、“Uplink multiple access(支持PUSCH分簇，支持PUSCH/PUCCH同时发送)”等特性。RS的信号源SMU200A已经能够满足LTE Release 10大部分新特性。

例如在LTE-A的下行方向，需要实现载波聚合，RS的信号源SMU200A可以设置多达5个LTE载波，每个载波的参数可以单独设定，完全可以