LTE系统核心技术剖析及eNodeB测试方案探讨

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敏度影响不同；因此上述QPSK和16QAM的EVM指标略有差别，但各调制方式的EVM指标不会有太大差异。

5.2 软件测试

基站设备的软件测试内容包括基站与外部设备的接口测试，基本功能测试以及操作维护测试。接口测试包括基站设备与核心网之间的接口测试，以及基站设备之间的接口测试。接口的功能是正确传递用户，基站以及核心网之间的交互信息，并建立无线接入承载，处理用户上下文。基本功能测试包括物理层及高层关键技术的测试和性能测试（如峰值吞吐量和时延测试等）。此外，基站设备作为一项产品，操作维护系统是必不可少的。操作维护系统将包括可视化图形界面和完善的用户操作手册。对基站设备的操作维护测试就是对上述操作维护系统的功能分别进行测试，验证操作维护系统的功能完备性。

eNodeB的软件测试也包括上述几项测试内容，但由于接口测试和操作维护测试与传统网络基本相似，因此本节将针对eNodeB的测试关注点介绍基本功能测试的测试用例及测试方法。eNodeB的基本功能测试包括基本业务测试和特性测试，其中基本业务测试的测试方法与传统网络相同，由于eNodeB又具有了传统RNC的部分功能，因此基本业务测试的关注点在于eNodeB的功能实现。eNodeB的特性测试的具体测试用例及方法实例如表3所示。

表3 LTE系统中基本功能测试的关键测试用例及测试方法



5.3 硬件测试

在通常情况下，基站设备最重要的硬件组成部分是基带单元和射频单元，此外还包括操作维护平台以及可调电源等。基站设备的硬件测试主要包括基带单元和射频单元的功能测试。基带单元的测试包括，基带单元所支持的最大扇区数或基带单元所能支持的射频单元的最大数目；基带单元所支持的调制方式是否满足系统需求；对于同步通信系统，需要验证不同基站设备的基带单元之间是否同步，是否与GPS同步等。射频单元的测试包括，射频单元的工作频带和带宽，在该工作频带和带宽内是否能建立与终端的无线链接，是否能调度该带宽内的资源；射频单元的总射频输出功率是否满足规范的规定值；射频单元的功率效率等。此外，硬件测试还包括基带单元与射频单元之间接口测试。

LTE的提出使网络运营商面临着eNodeB站点选择及配置的严峻问题，因此eNodeB与2G，3G基站共站、共址成为了最优解决方案。但是，eNodeB与2G，3G基站之间的干扰问题成为了亟待解决的关键性问题。因此，在LTE系统中eNodeB的硬件测试中，共站、共址条件之间的抗干扰性能是重要的测试项之一。此外，有研究提出，在多种通信制式共存条件下，建议采用软件配置实现不同的无线通信制式，提高硬件资源的利用率，实现各种通信制式的灵活配置，降低了重复建站的工程量。

eNodeB设备的硬件测试还应包括安全性和健壮性的通用测试项。其中，安全性是指基站设备的设计具备安全性，不会对操作人员带来身体伤害；健壮性是指基站设备在一些恶劣环境中正常工作。

结束语

本文分析了eNodeB的无线指标测试，硬件测试和软件测试的测试用例和测试方法，重点研究了无线指标测试中的EVM指标；分析了EVM产生的原因以及影响EVM指标的客观因素，在此基础上，提出了将EVM指标与功率相结合的有效测试方法，并建议了相关测试项与EVM测试相结合的具体测试方法，实现了对EVM的有效测试并保证eNodeB在正常工作过程中的性能。