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4、LTE下行鏈路測(cè)試測(cè)量結(jié)果：
4.1、引言
本節(jié)展示了在不同條件下使用LTE下行鏈路信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。所有實(shí)驗(yàn)均使用相同的被測(cè)設(shè)備（DUT），即第3.3節(jié)中描述的陶瓷帶通濾波器。
4.2、誤差矢量幅度（EVM）上升與接收器同步方法
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，LTE下行鏈路信號(hào)通過DUT后的EVM上升程度很大程度上取決于是德信號(hào)分析儀上選擇的同步選項(xiàng)。這些選項(xiàng)包括：
? P-SS（主同步信號(hào)）
? RS（參考信號(hào)）
使用P-SS同步得到的結(jié)果相對(duì)較差，如下面的圖11所示。對(duì)于相位波動(dòng)小于30°峰峰值的濾波器，測(cè)得的EVM上升幅度較小，但隨著相位波動(dòng)超過這一水平，EVM迅速增加，信號(hào)很快丟失。
使用RS同步則得到了極好的結(jié)果。在大多數(shù)情況下，無(wú)論濾波器的插入損耗變化、相位波動(dòng)或群延遲變化如何，測(cè)得的EVM上升幅度均小于0.8%均方根值。此外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)EVM上升幾乎完全獨(dú)立于信號(hào)頻率、帶寬和子載波調(diào)制類型。
因此，以下各節(jié)中展示的所有下行鏈路結(jié)果均使用RS同步方法獲得。
不同同步選項(xiàng)下LTE下行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）與載波頻率的關(guān)系
（信號(hào)帶寬=10 MHz，子載波調(diào)制=64QAM，源功率=0 dBm）
圖11 - LTE下行鏈路信號(hào)通過被測(cè)設(shè)備（DUT）后的誤差矢量幅度（EVM）與載波頻率的關(guān)系，該數(shù)據(jù)是在是德信號(hào)分析儀上使用主同步信號(hào)（PSS）和參考信號(hào)（RS）兩種同步選項(xiàng)測(cè)量的。
4.3、誤差矢量幅度（EVM）上升與信號(hào)帶寬的關(guān)系
LTE信號(hào)可以占用多個(gè)帶寬之一，包括1.4、3、5、10、15和20 MHz。圖12展示了使用其中一些帶寬進(jìn)行EVM測(cè)試的結(jié)果。
在每個(gè)測(cè)試案例中，LTE信號(hào)的載波頻率都被設(shè)置為與被測(cè)設(shè)備（DUT）的極端上邊緣對(duì)齊，因?yàn)槟抢锏木€性失真最大。
從圖12中可以看出，在所有情況下，EVM的上升都非常低。最糟糕的結(jié)果是15 MHz帶寬的情況，EVM上升了1%。然而，這可能是由于信號(hào)的帶寬（15 MHz）大于DUT的帶寬（14.6 MHz），導(dǎo)致DUT拒絕了信號(hào)頻譜的一部分。因此，EVM讀數(shù)較高并不奇怪。
其他信號(hào)帶寬的EVM結(jié)果表明了一個(gè)明顯的趨勢(shì)：信號(hào)的帶寬越寬，測(cè)得的EVM上升越低。這可以通過以下事實(shí)來(lái)解釋：對(duì)于窄帶LTE信號(hào)，其資源塊（Resource Blocks）的更大比例位于DUT的帶寬邊緣附近，那里的線性失真最大。因此，平均資源塊EVM水平會(huì)更高，導(dǎo)致整個(gè)信號(hào)的EVM水平更高。
相比之下，帶寬更寬的LTE信號(hào)在DUT帶寬邊緣附近的資源塊比例較低。這意味著平均資源塊EVM水平會(huì)更低，從而產(chǎn)生更低的整體EVM水平。
LTE下行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升與帶寬的關(guān)系
（子載波調(diào)制=64QAM，源功率=0 dBm）
圖12 - 不同信號(hào)帶寬下LTE下行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升情況。每次測(cè)試前都調(diào)整了載波頻率，以確保信號(hào)位于被測(cè)設(shè)備（DUT）通帶的極端上邊緣。
4.4、誤差矢量幅度（EVM）上升與載波功率的關(guān)系
圖13展示了使用10 MHz帶寬的LTE下行鏈路信號(hào)，針對(duì)三種不同類型的子載波調(diào)制方式進(jìn)行的功率掃描結(jié)果。
在所有情況下，測(cè)得的EVM上升值都很低，并且通常不會(huì)隨子載波調(diào)制類型的不同而有顯著變化。在載波功率高于-20 dBm時(shí)，觀察到了最佳結(jié)果，此時(shí)EVM上升值在0.2%或以下。
當(dāng)載波功率降至-20 dBm以下時(shí)，EVM穩(wěn)步上升。最差的結(jié)果是0.8%，這是在-30 dBm載波功率下使用64QAM調(diào)制時(shí)記錄的。這些結(jié)果可以用以下事實(shí)來(lái)解釋：隨著載波功率的降低，LTE信號(hào)的信噪比（SNR）也會(huì)降低。此外，可以證明，對(duì)于數(shù)字調(diào)制信號(hào)，EVM與SNR的平方根成反比變化[3]。因此，SNR的降低會(huì)導(dǎo)致EVM相應(yīng)上升。
請(qǐng)注意，由于SNR不佳導(dǎo)致的EVM惡化無(wú)法通過LTE信道估計(jì)過程進(jìn)行補(bǔ)償。這是因?yàn)樾诺拦烙?jì)過程旨在考慮無(wú)線電信道頻率響應(yīng)中的固定（或至少緩慢變化）線性變化。它無(wú)法考慮由隨機(jī)噪聲源引起的快速、瞬態(tài)誤差。
LTE下行鏈路信號(hào)誤差矢量幅度（EVM）上升與載波功率的關(guān)系
（信號(hào)帶寬=10 MHz，中心頻率=884.6 MHz）
圖13 - 不同載波功率水平和子載波調(diào)制類型下，10 MHz LTE下行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升情況。
4.5、誤差矢量幅度（EVM）上升與載波頻率的關(guān)系
圖14展示了一系列使用位于被測(cè)設(shè)備（DUT）通帶內(nèi)不同位置的、帶寬為1.4 MHz的LTE下行鏈路信號(hào)進(jìn)行的EVM測(cè)量結(jié)果。
從圖中可以看出，在通帶的下半部分，EVM的上升非常低，幾乎無(wú)法測(cè)量。這是因?yàn)?，如圖3之前所示，DUT通帶下半部分的振幅、相位和群延遲波動(dòng)相對(duì)較低。這自然導(dǎo)致了較低的EVM結(jié)果。
然而，在DUT通帶的上半部分，線性失真更為嚴(yán)重。因此，在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，EVM的上升相對(duì)較高。
LTE下行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升與載波頻率的關(guān)系
（信號(hào)帶寬=1.4 MHz，源功率=0 dBm）
圖14 - 在不同載波頻率下，1.4 MHz LTE下行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升情況。
4.6、實(shí)測(cè)結(jié)果與3GPP EVM要求的比較
表2將被測(cè)設(shè)備（DUT）在最壞情況下的實(shí)測(cè)誤差矢量幅度（EVM）上升與[1]中規(guī)定的3GPP EVM要求進(jìn)行了比較。盡管被測(cè)設(shè)備對(duì)LTE信號(hào)產(chǎn)生了非常高的線性失真，但它仍然輕松地滿足了3GPP標(biāo)準(zhǔn)中的要求。
表2 - 實(shí)測(cè)結(jié)果與3GPP誤差矢量幅度（EVM）要求的比較。被測(cè)設(shè)備（DUT）結(jié)果是通過使用帶寬為10 MHz、子載波調(diào)制為64QAM的LTE下行鏈路信號(hào)獲得的，該信號(hào)位于DUT通帶的極端上邊緣。
5、LTE上行鏈路測(cè)試實(shí)測(cè)結(jié)果：
5.1、引言
本節(jié)展示了在不同條件下使用LTE上行鏈路信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。所有實(shí)驗(yàn)均使用相同的被測(cè)設(shè)備（DUT），即第3.3節(jié)中描述的陶瓷帶通濾波器。
在LTE上行鏈路信號(hào)中測(cè)得的誤差矢量幅度（EVM）上升始終極低，在所有情況下均小于0.7% rms（均方根值），無(wú)論濾波器插入損耗變化、相位波動(dòng)或群延遲變化如何。此外，LTE上行鏈路信號(hào)的EVM上升幾乎完全獨(dú)立于信號(hào)頻率和子載波調(diào)制類型。
5.2、EVM上升與載波功率的關(guān)系
圖15顯示了使用10 MHz帶寬的LTE上行鏈路信號(hào)，針對(duì)三種不同類型的子載波調(diào)制進(jìn)行的功率掃描結(jié)果。
在所有情況下，測(cè)得的EVM上升都很低，并且似乎不會(huì)隨子載波調(diào)制類型發(fā)生顯著變化。在載波功率高于-15 dBm時(shí)觀察到最佳結(jié)果，此時(shí)EVM上升小于0.2%。
隨著載波功率降至-15 dBm以下，EVM穩(wěn)步增加。最差的結(jié)果是0.61%，這是在-30 dBm載波功率和16QAM調(diào)制下記錄的。如第5.4節(jié)所述，這些結(jié)果可以通過以下事實(shí)來(lái)解釋：隨著載波功率的降低，LTE信號(hào)的信噪比減小。這會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的EVM增加，而LTE信道估計(jì)過程無(wú)法對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。
LTE上行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升與載波功率的關(guān)系
（信號(hào)帶寬=10 MHz，中心頻率=884.6 MHz）
圖15 - 在不同載波功率水平和子載波調(diào)制類型下，10 MHz LTE上行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升情況。
5.3、EVM上升與載波頻率的關(guān)系
圖16展示了使用帶寬為10 MHz的LTE上行鏈路信號(hào)在被測(cè)設(shè)備（DUT）通帶內(nèi)不同位置，以及三種不同的子載波調(diào)制類型下，進(jìn)行的一系列誤差矢量幅度（EVM）測(cè)量結(jié)果。
很明顯，在每個(gè)測(cè)量頻率下，EVM的上升都非常低，所有情況下均低于0.2%。結(jié)果似乎不會(huì)隨子載波調(diào)制類型發(fā)生顯著變化。有趣的是，EVM值的分布與第5.5節(jié)中展示的1.4 MHz帶寬下行鏈路信號(hào)的結(jié)果有所不同。這種差異可能是由于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中使用的信號(hào)帶寬不同。也有可能是下行鏈路和上行鏈路方向使用的不同調(diào)制方案影響了結(jié)果（下行鏈路使用OFDMA，上行鏈路使用SC-FDMA）。無(wú)論如何，本次實(shí)驗(yàn)中下行鏈路和上行鏈路結(jié)果之間的差異很小，而且從系統(tǒng)角度來(lái)看，兩種情況下EVM的絕對(duì)上升都非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。
LTE上行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升與載波頻率的關(guān)系
（信號(hào)帶寬=10 MHz，源功率=0 dBm）
圖16 - 在一系列載波頻率下，10 MHz LTE上行鏈路信號(hào)的誤差矢量幅度（EVM）上升情況。
6、結(jié)論：
6.1、LTE下行鏈路與上行鏈路信號(hào)EVM上升結(jié)果的差異
LTE下行鏈路信號(hào)與上行鏈路信號(hào)所觀察到的EVM上升差異幾乎無(wú)法區(qū)分。因此，以下得出的結(jié)論同樣適用于下行鏈路和上行鏈路信號(hào)，除非另有說(shuō)明。
6.2、射頻濾波器線性失真導(dǎo)致的實(shí)測(cè)EVM上升
(1)一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)過射頻濾波器處理的LTE信號(hào)的EVM上升非常低，通常僅百分之零點(diǎn)幾。即使對(duì)于帶內(nèi)線性失真極高的濾波器，也是如此。
(2)LTE信號(hào)上應(yīng)用的子載波調(diào)制類型對(duì)射頻濾波器導(dǎo)致的EVM上升影響微乎其微。
(3)射頻濾波導(dǎo)致的LTE信號(hào)EVM上升受信號(hào)帶寬的影響極小。信號(hào)帶寬越窄，EVM上升越大。當(dāng)信號(hào)位于濾波器上帶邊或下帶邊附近時(shí)，這種趨勢(shì)最為明顯，因?yàn)榇藭r(shí)的線性失真往往最大。
(4)射頻濾波導(dǎo)致的LTE信號(hào)EVM上升受信號(hào)在濾波器通帶中位置的影響也極小。一般來(lái)說(shuō)，位于濾波器幅度/相位/群延遲波動(dòng)較大的頻率上的LTE信號(hào)，其EVM上升會(huì)比位于通帶更線性區(qū)域的信號(hào)更大。
(5)當(dāng)信號(hào)移出濾波器的通帶時(shí)，射頻濾波器導(dǎo)致的LTE信號(hào)EVM上升會(huì)迅速增加。即使只有一小部分信號(hào)頻譜位于通帶之外，也是如此。
(6)隨著載波功率的降低，LTE信號(hào)的EVM上升會(huì)增加。這并不是射頻濾波器存在的結(jié)果，而是由于在較低功率水平下接收器動(dòng)態(tài)范圍受限導(dǎo)致的信噪比降低，進(jìn)而對(duì)EVM性能產(chǎn)生不利影響。
6.3、LTE下行鏈路測(cè)量的同步方法
為了獲得最佳測(cè)量結(jié)果，LTE下行鏈路信號(hào)的EVM上升應(yīng)通過同步到參考信號(hào)（RS）來(lái)測(cè)量，而不是同步到主同步信號(hào)（P-SS）。如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步到RS，那么測(cè)得的EVM上升可能會(huì)遠(yuǎn)大于實(shí)際情況，并且可能需要大幅收緊射頻濾波器的線性度規(guī)格。
6.4、對(duì)符合3GPP EVM要求的影響
本次調(diào)查的結(jié)果表明，射頻濾波對(duì)LTE系統(tǒng)整體EVM性能的影響極低，通常僅百分之零點(diǎn)幾。即使濾波器的通帶中存在大量線性失真，也是如此。因此，LTE收發(fā)器中的射頻濾波器不應(yīng)對(duì)系統(tǒng)滿足3GPP標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的EVM要求的能力產(chǎn)生不利影響。
參考文獻(xiàn)：
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