1、 RF测试指标介绍 目录 1.最大/最小输出功率：. 1 2.PVT发信载频包络: . 1 3.频率误差Fe： . 3 4.相位误差峰值Pepeak ： . 3 5.ACLR/ACPR ： . 4 6.GSM开关谱和调制谱： 6 7.Spectrum Emission Mask： 7 8.发射机功率控制 ： 9 9.EVM误差向量幅度(Error Vector Magnitude）： . 15 10. 占用带宽： 16 11.Rx Sensitivity（接收灵敏度）： 16 第 1 页1.最大/最小输出功率： 鉴于移动通信组网的远近效应，为保证手机与基站之间的通信质量同时不至于对其他手机产生
2、明显干扰，必须对手机发射功率进行控制。功率过大，则会增加功耗，导致电池不耐用，且会使小区覆盖范围扩大，从而引起干扰。功率过小，则会造成拨号困难。 2.PVT发信载频包络: 时分复用系统中，发射突发脉冲序列对时间的功率包络曲线即为发信载频包络，该指标主要测试TDMA系统中，8个时隙共用同一频点，要求在指定的时间内打开和关闭，避免影响相邻时隙的使用。 由于这一原因，GSM规范对一个时隙的RF突发的幅度包络作了规定，对于时隙中间有用信号的平坦度也作了相应的规定，这个幅度包络在 577us 的一个时隙内，器动态范围大于70vB，而时隙有用部分平坦度应小于1dB。 对于PVT超标问题，我们查了大量文献，
3、把问题锁定在PA第 2 页的输出底噪太高。PA的前项隔离度不够好。经过大量的实验，最终调试OK，发现，PVT的曲线不单只是超标，还会影响频谱，特别是开关谱，PVT曲线没有调试好会严重影响其他RF指标（相位误差，开关谱，调制谱等等）所以PVT曲线特别重要。 3.频率误差Fe： 测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量。通过测量发射信号的频率误差可以检验发射机调制信号的质量和频率稳定度。频率误差小，则表示频率合成器能很快切换频率，并且产生出来的信号足够稳定。只有信号频率稳定，手机才能与基站保持同步。若频率稳定达不到要求（0.1ppm），手机将出现信号弱甚至无信号的故障，若基准频率调节
4、范围不够，还会出现在某一地方可以通话但在另外一地方不能正常通话的故障。 第 3 页4.相位误差峰值Pepeak ： 测量发射信号的频率和相位误差是检验发信机调制信号的质量。GSM调制方案是高斯最小移频键控(GMSK)，归一化带宽为 BT0.3。发射信号的相位误差定义为：发信机发射信号的相位与理论上最好信号的相位之差。理论上的相位轨迹可根据一个己知的伪随机比特流通过GMSK 脉冲成形滤波器得到。 通过测试相位误差了解手机发射通路的信号调制准确度及其噪声特性。可以看出调制器是否正常工作，功率放大器是否产生失真，相位误差的大小显示了I、Q数位类比转换器和高斯滤波器性能的好坏。发射机的调制信号质量必须
5、保持一定的指标，才能当存在着各种外界干扰源时保持无线链路上的低误码率。 5.ACLR/ACPR ： 我们把这些项目放在一起，是因为它们表征的实际上是“发射机噪声”的一部分，只是这些噪声不是在发射信道之内，而是发射机泄漏到临近信道中去的部分，可以统称为“邻道泄漏”。 其中ACLR和ACPR（其实是一个东西，不过一个是在终端测试中的叫法，一个是在基站测试中的叫法罢了），都是以“Adjacent Channel”命名，顾名思义，都是描述本机对其他设备的干扰。而且它们有个共同点，对干扰信号的功率计算也第 4 页是以一个信道带宽为计。这种计量方法表明，这一指标的设计目的，是考量发射机泄漏的信号，对相同或
6、相似制式的设备接收机的干扰干扰信号以同频同带宽的模式落到接收机带内，形成对接收机接收信号的同频干扰。 在LTE中，ACLR的测试有两种设置，EUTRA和UTRA，前者是描述LTE系统（通用移动通信系统技术标准的长期演进）对LTE系统的干扰，后者是考虑LTE系统对UMTS系统（通用移动通信系统）的干扰。所以我们可以看到EUTRA ACLR的测量带宽是LTE RB的占用带宽，UTRA ACLR的测量带宽是UMTS信号的占用带宽（FDD系统3.84MHz，TDD系统1.28MHz）。换句话说，ACLR/ACPR 描述的是一种“对等的”干扰：发射信号的泄漏对同样或者类似的通信系统发生的干扰。 PS:现
7、象类比：读小学的时候，由于教室紧张，一年级和二年级在一个教室上课，由一个老师来教。一年级学生读课文出错，二年级的就哗然大笑（邻道泄漏）；二年级的被老师批评，一年级的就起哄（邻道泄漏）。一、二年级互相影响得非常厉害。为了减少一、二年级的互相影响，老师在他们中间加了一个隔板（增加了保护带宽），这样相互影响就降低了很多。但看不着，有时候却能听得着，最后老师索性把隔板换成隔墙（隔离度又增加了），这样影响就降到了最低。 邻道泄漏是用来衡量射频器件对主工作频率外的信道的影响特性，或称带外辐射特性，就像一年级学生的嘈杂声可能第 5 页会影响到二年级一样。当然这种影响越小越好。邻道泄漏比（ACLR）就是泄漏在
8、邻道的功率与主信道功率之比，通常用dBc表示，如图所示。 邻道泄漏越小越好，邻道泄漏比的绝对值就应该越大越好。其值越大，表明主信道功率比泄漏在邻道的功率大得越多，说明对邻道的影响越小。 6.GSM开关谱和调制谱： 简单的说,开关频谱就是在GSM手机功率切换时，调制突发脉冲的上升和下降沿在其标称载频频率附近不同频偏出的功率谱！表示它在功率切换时对邻近信道的干扰情况。 第 6 页PVT是整个工作时隙的横切面，对应的是时间和功率的关系。 开关谱是在打开和关闭时间内频率与功率的关系。 调制谱是在工作的有用时间内的频率和功率的关系。 GSM系统，Modulation Spectrum（调制谱）和Swit
9、ching Spectrum（开关谱）也是扮演了邻道泄漏相似的角色。不同的是它们的测量带宽并不是GSM信号的占用带宽。从定义上看，可以认为调制谱是衡量同步系统之间的干扰，而开关谱是衡量非同步系统之间的干扰。 这就牵涉到另一个概念：GSM系统中，各小区之间是不同步的，虽然它用的是 TDMA；而相比之下，TD-SCDMA 和之后的TD-LTE，小区之间是同步的，因为小区间不同步，所以A小区上升沿下降沿的功率泄漏可能落到B小区的payload部分，所以我们用开关谱来衡量此状态下发射机对邻信道的干扰;而在整个577us的GSM timeslot里，上升沿下降沿的占比毕竟很少，多数时候两个相邻小区的pa
10、yload部分会在时间上交叠，评估这种情况下发射机对邻信道的干扰就可以参考调制谱。 第 7 页7.Spectrum Emission Mask： 讲 SEM 的时候，首先要注意它是一个“带内指标”，与spurious emission区分开来，后者在广义上是包含了SEM的，但是着重看的其实是发射机工作频段之外的频谱泄漏，其引入也更多的是从EMC（电磁兼容）的角度。 SEM是提供一个“频谱模版”，然后在测量发射机带内频谱泄漏的时候，看有没有超出模版限值的点。可以说它与ACLR有关系，但是又不相同：ACLR是考虑泄漏到邻近信道中的平均功率，所以它以信道带宽为测量带宽，它体现的是发射机在邻近信道内的
11、“噪声底”；SEM反映的是以较小的测量带宽（往往100kHz到1MHz）捕捉在邻近频段内的超标点，体现的是“以第 8 页噪声底为基础的杂散发射”。 如果用频谱仪扫描SEM，可以看到邻信道上的杂散点会普遍的高出ACLR均值，所以如果ACLR指标本身没有余量，SEM就很容易超标。反之SEM超标并不一定意味着ACLR不良，有一种常见的现象就是有LO的杂散或者某个时钟与LO调制分量（往往带宽很窄，类似点频）串入发射机链路，这时候即便 ACLR很好，SEM也可能超标。WCDMA SEM 其发射值不应超过下图所示范围。 8.发射机功率控制 ： 发射机功控是大多数通信系统中必需的功能，在3GPP中常见的诸如
12、ILPC（内环功控）、OLPC（开环功控）、CLPC（闭环功控），在RF设计中都是必需被测试、经常出问题、原因很复杂的。我们首先来讲发射机功控的意义。 所有的发射机功控目的都包含两点：功耗控制和干扰抑第 9 页制。 我们首先说功耗控制：在移动通信中，鉴于两端距离变化以及干扰电平高低不同，对发射机而言，只需要保持“足够让对方接收机准确解调”的信号强度即可；过低则通信质量受损，过高则空耗功率毫无意义。对于手机这样以电池供电的终端更是如此，每一毫安电流都需锱铢必量。 干扰抑制则是更加高级的需求。在CDMA类系统中，由于不同用户共享同一载频（而以正交用户码得以区分），因此在到达接收机的信号中，任何一个
13、用户的信号对于其他用户而言，都是覆盖在同一频率上的干扰，若各个用户信号功率有高有高低，那么高功率用户就会淹没掉低功率用户的信号；因此CDMA系统采取功率控制的方式，对于到达接收机的不同用户的功率（我们称之为空中接口功率，简称空口功率），发出功控指令给每个终端，最终使得每个用户的空口功率一样。这种功控有两个特点：第一是功控精度非常高（干扰容限很低），第二是功控周期非常短（信道变化可能很快）。 在LTE系统中，上行功控也有干扰抑制的作用。因为LTE上行是SC-FDMA，多用户也是共享载频，彼此间也互为干扰，所以空口功率一致同样也是必需的。 GSM系统也是有功控的，GSM中我们用“功率等级”来表征功
14、控步长，每个等级2dB，可见GSM功率控制是相对粗糙的。 功率控制按照是否BS（ Base Station-基站）和UE（User 第 10 页Equipment - 用户设备）是否同时参与分为开环和闭环，其中闭环又分为内环和外环。其实开环闭环是有一个过程的，在UE和BS建立连接以前，UE并不受基站的控制，UE通过自身的参数来调节功率，即开环功率；然后当UE和BS建立连接以后，BS就可以控制UE的功率了，如此形成了一个控制环，因此此阶段的功率控制叫做闭环功控。 开环功控：开环功率控制就是不需要接收方对接收情况进行反馈，发射端自己判断发射功率的方式。从功控的方向上看，开环功控可分为上行和下行两种
15、。但严格说来，Node B和RNC直接根据自己测得的信噪比和所需的解调门限来决定下行各个信道的初始发射功率，不存在所谓“环”字。所以准确地说，开环只是针对上行链路的。 那么上行发射端如何决定以多大的功率发射呢？有两点：一、察言观色（接收基站来的系统消息，看看他有什么新闻发布给大家？从中找出它的导频发射功率和上行干扰水平，开环的“环”字主要体现在这里）；二、调查研究（自己亲自接收并测量一下下行导频信道的功率）。上行开环功控也是遵循“测量判决执行”的3步走策略。 UE可以通过接收系统消息得知基站的导频发射功率，也可以通过测量知道所在位置接收到的导频功率大小，于是下行链路的损耗就可以估算出来。UE把
16、下行链路的损耗值近似地认为和上行链路损耗相近，然后考虑一定的上行干扰水平和一个常第 11 页量（与接收需要的信号强度有关），就可以计算出上行链路的发射功率了。即： 上行开环发射功率=上行路径损耗（导频发射功率 接收到的导频功率）+ 干扰水平+常量（相当于接收所需的信号强度） （6-1） 开环功控的作用是提供初始发射功率的粗略估计，主要用来克服路径损耗。对于WCDMA系统来说，由于上下行频段间隔较大，上下行的衰落情况是不完全相关的，所以开环功率控制有其局限性。而在TD-SCDMA系统中，上下行频率一致，这个问题不是很突出。 外环功控：作为一个企业的市场战略部门，必须着眼于公司发展的全局和所处的竞
17、争格局来给销售部门制订目标（BLER目标）。有些传统优势的重点市场，采取攻势（设定较高的SIR目标）；而有些市场面临着较大的竞争压力，销售成本居高不下，市场突破举步维艰，这种市场采取骚扰战术（设置较低的SIR目标）。按照这个大的战略，我们给各区域部门下达销售目标。战略每半年调整一次（外环控制周期）。市场战略管理部门根据各销售主管汇报的情况，与部门制定的战略意图相比较；如果发现有偏差，赶快调整，如下图所示。 第 12 页（以上行为例）外环功率控制是在RNC侧基于业务传送质量（BER/BLER）的功率控制方法，如下图所示。 我们知道，手机在不同的信道条件下解调需要的信噪比是不一样的。这个信道条件包
18、括手机移动的速度、手机所处的无线环境（城区还是农村）等。我们没有必要让他们在任何条件下都达到最大的信噪比，因为这是对无线资源的浪费。负责给基站下达信噪比目标的就是 RNC，它就像公司的市场战略部门一样，不断地分析在一定资源占用情况下战略目标的合理性。RNC把接收信号的误比特率或误块率与其在不同条件下要求的门限值进行比较，动态调整SIR目标值，作为内环功控的依据。当接收信号质量的测量值高于接收质量目标值，则降低SIR目标值一个步长；当接收信号质量的测量值低于接收质量目标值，则提高SIR目标值一个步长。正如市场战略部门的工作一样，如果某区域销售额完成得特别顺利，销售成本较低，则调高一下这个部门的目
19、标；如果另外一个区域拼得太厉害，耗费了太多公司资源，则调低一下这个部门的目标。 内环功控：内环功率控制在基站侧根据接收信号的信噪比第 13 页（SIR）与期望值（即SIR target）进行比较，给出手机提高还是降低发射功率（TPC）的命令，最终使基站接收到的上行信噪比收敛于目标信噪比。 你是一个销售部门的主管，上级部门给你设定了部门销售目标（SIR target），你希望你的部门能够按时完成销售任务，把部门目标分解到了每个人头上，每周都要跟踪销售进度。部门内的每个人都要向你汇报自己的销售情况（实际 SIR），你要根据他们的汇报发出进度快慢指示（功率增加减少指示TPC），如图所示。 （以上行为
20、例）内环功率控制在基站侧根据接收信号的信噪比（SIR）与期望值（即SIR target）进行比较，给出手机提高还是降低发射功率（TPC）的命令，最终使基站接收到的上行信噪比收敛于目标信噪比。像一个销售部门主管不断地查看销售人员的工作一样，基站也不断地检测手机的工作，一旦低于设定目标，就发出提高功率（类似加快销售）的命令；一旦高于设定目标太多，就会发出降低功率（类似让你歇会，今年第 14 页卖完明年咋办）的命令，整个过程如图所示。 销售主管查看销售人员的工作一般以周为单位，有的是以月为单位。基站也是每隔一定的时间检测一次解调后上行业务信道的SIR，这个时间的长短不同制式不一样。在WCDMA中快速
21、功控的周期每秒钟1500次，而在TD-SCDMA中，功率控制的周期只需每秒200次。 9.EVM误差向量幅度(Error Vector Magnitude）： 在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差，能全面衡量调制信号的幅度误差和相位误差。 EVM 具体表示接收机对信号进行解调时产生的 IQ 分量与理想信号分量的接近程度，是考量调制信号质量的一种指标。 误差向量通常与QPSK等M-ary I/Q调制方案有关，且常以解调符号的I/Q“星状”图表示。 误差向量幅度EVM定义为误差矢量信号平均功率的均方根值与理想信号平均功率的均方根值之比，并以百分比的形式表示。EVM越小，信号质量越
22、好。 第 15 页误差矢量幅度是实际测量到的波形和理论调制波形之间的偏差。两个波形都通过带宽1.28MHz，滚降系数=0.22的根升余弦匹配滤波器。两个波形再进一步通过选择频率、绝对相位、绝对幅度及码片时钟定时进行调制，以使误差矢量最小。EVM定义为误差矢量平均功率与参考信号平均功率之比的平方根，用百分数表示。测量间隔为一个时隙。 误差矢量幅度的最低要求不超过17.5%。 测试目的：验证发射机产生的波形是否足够精确，以使接收机达到指定的接收性能。 10. 占用带宽： 占用带宽（occupied bandwidth）是指在它的频率下限之下或频率上限之上的带外所发射的平均功率各等于某一给定发射的总
23、平均功率的0.5%的一种宽带。 无线通信产品的占用带宽是指通信产品的整个信道发射出来的能量（功率）所占用的宽度。针对无线通信产品来说，其的占用带宽是确定的，不能超过其确定的带宽范围，也就是不能占用其他通信产品的频谱资源。一般来说如果占用的宽度过大，会导致自身信道功率超标，占用宽度不够信道功率就会过小，从而实现不了产品的通信功能。 11.Rx Sensitivity（接收灵敏度）： 接收灵敏度，这应该是最基本的概念之一，表征的是接收机能够在不超过一定误码率的情况下识别的最低信号强度。这第 16 页里说误码率，是沿用CS（电路交换）时代的定义作一个通称，在多数情况下，BER (bit error
24、rate)或者PER (packet error rate)会用来考察灵敏度，在LTE时代干脆用吞吐量Throughput来定义因为LTE干脆没有电路交换的语音信道，但是这也是一个实实在在的进化，因为第一次我们不再使用诸如12.2kbps RMC（参考测量信道，实际代表的是速率 12.2kbps的语音编码）这样的“标准化替代品”来衡量灵敏度，而是以用户可以实实在在感受到的吞吐量来定义之。 无线传输的接收灵敏度类似于人们沟通交谈时的听力，提高信号的接收灵敏度可使无线产品具有更强地捕获弱信号的能力。这样，随着传输距离的增加，接收信号变弱，高灵敏度的无线产品仍可以接收数据，维持稳定连接，大幅提高传输距离。普通11g产品的接收灵敏度一般为-85dBm，目前市面上的无线产品接收灵敏度最高可达-105dBm，比普通产品提高了 20dB。而专业的接收机的接收灵敏度可以达到-120dBm。每增加3dB，接收灵敏度提高一倍。
