1 引言
微微蜂窩類似家庭基站(Home Node B),是一種小型、低成本的蜂窩接入點,主要用于改善個人住所和小型企業(yè)建筑內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。通常,它通過類似于DSL或有線寬帶的方式與運營商的核心網(wǎng)絡(luò)直接相連;它的運行方式與基站基本相同,只不過其功率水平要比一般基站低一些,并且對其射頻性能也可以略微降低。
目前,我國將全面邁向3G時代。3G時代的全面來臨,為其后續(xù)LTE技術(shù)的市場提供了豐富的想像空間。而作為LTE技術(shù)的時分模式TD-LTE,因其全面兼容TD-SCDMA以及能夠為TD-SCDMA技術(shù)提供非常平滑的技術(shù)過度,引起我國通信廠商的廣泛關(guān)注。作為改善最后一級覆蓋的超微蜂窩與TD-LTE的結(jié)合,無疑將大大提高TD-LTE在個人住所和小型企業(yè)建筑內(nèi)的覆蓋,從而擁有更多可分配給客戶的物理資源,大大改善用戶的客戶體驗。
2 TD-LTE的幀結(jié)構(gòu)
在UMTS的長期演進(LTE)中,分為頻分(FDD)和時分(TDD)兩種模式。TD-LTE即為其時分模式,又叫LTE-TDD;其在高層協(xié)議上與FDD完全一致,在幀結(jié)構(gòu)上則充分考慮和繼承了TD-SCDMA的設(shè)計思想,除了在特殊子幀處與FDD模式稍有不同外,其他子幀也保持了與FDD模式良好的兼容性。
在LTE中的兩種幀結(jié)構(gòu)中,F(xiàn)DD使用Type 1,TDD則使用Type 2。對于TD-LTE使用的Type 2幀結(jié)構(gòu),與TD-SCDMA有很多類似,它把10ms的無線幀分成兩個5ms的半幀;每個半幀由5個1ms的子幀組成,包括1個特殊子幀和4個普通子幀。對于特殊子幀是由3個特殊時隙組成:DwPTS,GP和UpPTS;DwPTS是下行導(dǎo)頻時隙,UpPTS則是上行導(dǎo)頻時隙,GP則用于下行到上行之間的保護間隔。普通子幀則與FDD模式一樣,用來傳輸數(shù)據(jù)信息。
不同于LTE-FDD(依靠頻率區(qū)分上下行),LTE-TDD則是在同一個頻率上,依靠時間即不同的時隙來區(qū)分上下行,因而可以方便地通過調(diào)整上下行時隙配比來滿足現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中諸多非對稱業(yè)務(wù)的需求。在規(guī)范中定義了7種不同的上下行配比關(guān)系,從對下行支持較多的9:1到對上行支持較多的2:3,用戶可以根據(jù)需求選擇,從而實現(xiàn)對下載或上傳業(yè)務(wù)的良好支持。
3 TD-LTE微微蜂窩測試
LTE技術(shù)(TDD和FDD)使用了與CDMA(主要應(yīng)用于第三代移動通信)的碼分多址接入技術(shù)完全不同的空中接口,其在下行采用OFDMA(正交頻分復(fù)用多址接入)技術(shù),在上行則使用峰均比優(yōu)化的SC-FDMA(單載波頻分多址接入)技術(shù),給LTE設(shè)備的測試帶來巨大的挑戰(zhàn)。圖1是使用羅德與施瓦茨公司的矢量信號源SMU200A和矢量信號分析儀FSQ,依照規(guī)范TS36.141進行TD-LTE微微蜂窩基站的射頻測試的框圖。
圖1 使用R&S公司的SMU和FSQ測試微微蜂窩示意圖
目前,由于LTE技術(shù)還在發(fā)展中,其相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范還沒有完全凍結(jié)。在TS 36.141 V 8.2.0版本中,關(guān)于基站發(fā)射機的測試已經(jīng)定義了如功率、發(fā)射信號質(zhì)量(包括頻率誤差,矢量幅度誤差EVM,不同天線間的時間對比關(guān)系,下行參考功率等)、頻譜(包括占用帶寬OBW,鄰信道泄露比ACLR以及雜散等)和發(fā)射機互調(diào)。使用R&S的FSQ可以測試以上全部指標(biāo),此外還可以測試每個載波和每個子幀上的EVM,功率時間模板,頻率平坦度,星座圖,CCDF以及比特流等;這些測試功能進一步拓展了研發(fā)人員的測試廣度和深度,加速了研發(fā)的進度。
對于LTE的發(fā)射機測試,與傳統(tǒng)模式測試最大的不同在于其需要支持MIMO技術(shù),與其相關(guān)的上述測試項就有不同天線間的時間對比關(guān)系測試項;其原理即為測試兩個或多個天線間,在正常工作的狀態(tài)下,其各自發(fā)射信號間的時間誤差。使用R&S的矢量信號分析儀FSQ (或FSV) ,一臺儀表就可以實現(xiàn)該項測試(測試結(jié)果參見表1);不僅如此,還可以測試每個天線各自的信號質(zhì)量等。測試時,只需把基站的兩個天線通過合路器鏈接到FSQ的射頻口,通過FSQ內(nèi)部的功能鍵選擇得到相應(yīng)的測試結(jié)果。
TD-LTE的接收機和性能測試,矢量信號源產(chǎn)生相應(yīng)的上行信號(SC-FDMA),通過單端接收機測試的方式來驗證基站的接收情況。所謂單端即基站已知信號源所發(fā)的信號序列,在其接收解調(diào)后,自己做對比并計算出測試結(jié)果BER/BLER。對應(yīng)的測試規(guī)范中定義了以下測試項:
(1)參考靈敏度。
(2)動態(tài)范圍。
(3)帶內(nèi)選擇性。
(4)鄰信道選擇性和窄帶阻塞。
(5)阻塞。
(6)接收機雜散。
(7)接收互調(diào)等。
(8)HARQ重傳和多徑衰落情況下性能測試。
(9)HARQ重傳情況下上行定時調(diào)整性能測試。
接收機雜散可以用頻譜儀來測試,以上其它測試可以使用雙通道矢量信號源SMU200A來實現(xiàn),SMU200A可配置為雙通道,一個通道產(chǎn)生上行TDD LTE信號,另一通道產(chǎn)生規(guī)范要求的干擾信號,這些干擾信號可以是單音,也可以是不同標(biāo)準(zhǔn)的矢量調(diào)制信號,可以對每個通道獨立地加衰落和AWGN噪聲。在性能測試中,SMU200A可以根據(jù)基站的反饋信號來實時進行上行信號重傳,這是任意波形發(fā)生器所不能實現(xiàn)的。
另外,MIMO(多入多出)技術(shù)是LTE不可缺少的組成部分,LTE的高速率實現(xiàn)缺少不了MIMO技術(shù)的支持,因此需要使用相應(yīng)的MIMO信號來測試基站接收機性能。這時,同樣可以利用雙通道SMU200A內(nèi)置的4個衰落模塊,來測試2×2的MIMO,具體參見圖2。
圖2 SMU產(chǎn)生2×2 MIMO測試信號
4 結(jié)束語
目前,有關(guān)LTE的技術(shù)規(guī)范雖然已經(jīng)大部分凍結(jié),但是還有一些指標(biāo)在不斷地變化、發(fā)展中,對測試人員來說,則就需要使用能夠緊跟規(guī)范的設(shè)備來測試其LTE產(chǎn)品,保持產(chǎn)品的領(lǐng)先性。羅德與施瓦茨公司與3GPP的關(guān)系非常密切,并是其成員之一,始終緊跟LTE的發(fā)展,推出相應(yīng)的測試功能,全力支持了我國TD-SCDMA向TD-TLE的演進。