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如何使用现有测试技术测试TD-LTE

2014-06-24 14:39
夜隼008
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  像TD-LTE中采用的数据通信技术要求很高的系统动态范围和优秀的射频保真度。这些无线电系统经常采用先进的数字调制技术来提高容量。64QAM(正交幅度调制)就是一个很好的例子,这种技术在每个OFDM副载频每个符号上承载6个比特。另外,像OFDMA等技术进一步改进了系统的操作,支持可扩展的容量。这些技术加上多天线技术MIMO最终能使系统向移动站提供可扩展、可靠的容量,汇聚后的下行数据速率超过100Mbps,上行数据速率超过50Mbps.

  但这些性能的提高是有代价的。更高阶的调制技术要求更高的动态范围和线性度。64QAM信号可能需要超过20dB的信噪比(SNR)才能取得比目标最大误块率更好的性能。OFDM系统发送许多小的副载频,这将导致瞬时功率电平发生很宽范围的变化;大于10dB的峰值平均功率比(PAPR)并不少见。在移动通信中的典型频选衰落环境中,某些OFDM副载频可能会大幅衰落,有些又不会,因此进一步增加了对动态范围的要求。TD-LTE标准目前用SC-FDMA实现上行链路,为了减轻深度衰落的影响而进行了专门的设计,因此降低了用户设备的功耗。

  信道模拟器的输入动态范围

  在选择与3GPP TD-LTE设备一起使用的信道模拟器时需要考虑与输入功率有关的几个因素。这些考虑因素包括输入功率范围、峰值功率和信噪比余量。

  3GPP LTE设备的发送信号可能有非常宽的动态功率范围。虽然平均功率可能有某个最大值,但当使用OFDM技术时的PAPR可能超过10dB,因此系统必须适应这个最大值。即使是像3GPP TD-LTE用户设备的发射器中使用的SC-FDMA,PAPR也仍然存在,并且可能超过8dB.移动设备也有实现发射功率控制来改变它们的输出功率,通常它们的输出功率是与eNodeB距离的函数。TD-LTE发射功率控制可能导致实际功率变化达63dB甚至更高。另外,当设备发送部分采用更高阶的调制,如64QAM时,必须保持足够高的信噪比(SNR)。当与3GPP TD-LTEb用户设备连接时,允许直接连接发射功率从+23dBm至-40dBm的设备、同时还具有足够PAPR和SNR余量的信道模拟器将能提供鲁棒性和高效的测试配置。

  双向性和相位平衡

  时分复用信号给测试设备的设计提出了独特的挑战。在执行双向测试时不需要经过测试设备且用于FDD协议的信号路径来支持相位平衡,因为上行链路和下行链路都工作在不同的频谱,并跟随它们自己的导频。

  然而TD协议要求上行链路和下行链路路径是平衡的,这样才能正确地模拟双向连接。当基站能够使用来自上行链路的信息控制下行链路传输时这点尤其重要。

  衰落和本底噪声

  衰落信道模拟器用于提供真实的快速衰落条件;理想情况下,模拟的衰落条件将匹配使用服务提供商网络上的设备的用户所观察到的情况。

  对于诸如3GPP TD-LTE中使用的OFDM信号来说,某些副载频的幅度由于频选衰落的原因可能衰落或瞬时下降20dB甚至更多。由于每个副载频都是一个调制过的信号,当采用高达64QAM的调制时,信号幅度的这种瞬时跌落必须与信道模拟器设备的本底噪声一起加以考虑。

  举例来说,如果一个平均输出功率为-40dBm的信号由于衰落原因瞬时降低了20dB,那么幅度将变为-60dBm.为了在64QAM机制下保持25dB这个足够的信噪比,测试设备的本底噪声不应超过-85dBm.测试设备供应商经常用噪声功率谱密度来表示本底噪声。假设有一个25C、10MHz宽的信号(这是3GPP LTE中的典型信号),那么测试设备的噪声功率谱密度需要低于-155dBm/Hz,这样即使在衰落条件下也能保证信号的保真度。如果本底噪声超过这个值,那么有可能当模拟器提供衰落信道时,模拟器也会引入可能导致接收器解调错误的噪声电平,而这种错误不是因待测设备的噪声而是因信道模拟器的本底噪声直接引起的。

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