【摘要】雜散發(fā)射是衡量移動基站通信性能的重要指標(biāo)之一，是指不必要的發(fā)射機(jī)引起的發(fā)射，主要包含諧波發(fā)射、寄生發(fā)射、互調(diào)產(chǎn)物以及變頻產(chǎn)物，但帶外發(fā)射除外。從雜散發(fā)射的測試原理入手，提出一種雙工濾波器和低噪放相結(jié)合的測試方法，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一種新型的共址雜散發(fā)射測試方案，該方案能夠有效避免頻譜儀靈敏度和動態(tài)范圍不足的局限性，同時提高了雜散發(fā)射測試的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】移動基站；雜散發(fā)射；測試
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2018.02.000 中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1010(2018)02-0000-00
引用格式：何占兒,王慧,陳偉. TD-LTE移動基站雜散發(fā)射測試方案[J]. 移動通信, 2018,42(2): 00-00.
A New Measurement Method of TD-LTE BTS Transmitter Spurious Emission Testing
HE Zhaner1, WANG Hui1, CHEN Wei2
(1. Nokia Solutions and Networks System Technology (Beijing) Co., Ltd., Hangzhou 310052, China；
2. Hangzhou Leo Cool Technology Co., Ltd., Hangzhou 310030, China)
[Abstract] Spurious emission is one of the most important performance specification of mobile base station, which are caused by unwanted transmitter effects such as harmonics emission, parasitic emission, intermodulation products and frequency conversion products, but exclude out-of-band emissions. This paper presents the principle of spurious emission testing, the new measurement system with Diplexer DPF and LNA（Low Noise Amplifier）, and bases on this to realize a new type of measurement method of Co-location spurious emission testing. This method avoids the limitation of sensitivity and dynamic range of spurious analyzer，and increases the accuracy of spurious emission testing.
[Key words] BTS; spurious emission; testing
1 引言
隨著移動通信技術(shù)的高速發(fā)展，無線基站密度大幅提升，電磁環(huán)境愈加復(fù)雜，而其中的無線干擾問題尤為突出，已經(jīng)成為影響移動基站通信性能和客戶滿意度的重要因素。特別是隨著5G移動通信技術(shù)的發(fā)展，未來更多頻段的無線基站系統(tǒng)將被建設(shè)起來。由于射頻發(fā)射機(jī)的內(nèi)部元器件并非理想器件，存在或多或少的非線性，因此在發(fā)射載波信號的過程中，會產(chǎn)生諸多非規(guī)定頻率范圍內(nèi)的信號，即所謂的雜散發(fā)射，會對工作在其他頻段的基站產(chǎn)生干擾。如何準(zhǔn)確地測試雜散發(fā)射對于凈化通信環(huán)境，提升通信質(zhì)量具有重要的意義。
當(dāng)前TD-LTE基站的射頻測試已然具有完善的標(biāo)準(zhǔn)測試體系和指標(biāo)。雜散發(fā)射作為移動基站射頻性能的重要測試項之一，一般情況下，其輻射指標(biāo)為-36 dBm。而當(dāng)LTE基站與其他GSM、WCDMA等基站共址時，其輻射指標(biāo)要求很高，為-96 dBm甚至更低。本文根據(jù)3GPP射頻一致性測試協(xié)議36.141（LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Base Station (BS) conformance testing）章節(jié)6.6.4，以TD-LTE Band40為例，提出一種由雙工濾波器和低噪放相結(jié)合的測試方法，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一種新型的共址雜散發(fā)射測試方案。
2 雜散發(fā)射測試標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)3GPP射頻一致性測試協(xié)議36.141章節(jié)6.6.4（Transmitter Spurious Emissions），移動基站雜散發(fā)射指標(biāo)適用頻段為9 kHz—12.75 GHz，除發(fā)射機(jī)本身工作頻段外各10 MHz，實(shí)際測試頻段為：9 kHz-Freqlow—10 MHz，F(xiàn)reqhigh+10 MHz—12.75 GHz。
雜散發(fā)射測試指標(biāo)如表1所示。常規(guī)雜散發(fā)射測試類型的指標(biāo)很低，類型A功率幅度上限為-13 dBm，類型B功率幅度上限為-36 dBm。這兩種類型由常規(guī)的測試方案和普通的頻譜分析儀就能完成測試測量。但是當(dāng)移動基站與其他基站共存共址時，測試要求會變得非常嚴(yán)格，其最高電平要求為-98 dBm。雜散發(fā)射測試的主要目的是測量移動基站本身發(fā)射的大功率載波信號在其他基站頻段上對相應(yīng)的共址基站的影響（如GSM900、DCS1800、PCS1900、GSM850、CDMA850、UTRA FDD、UTRA TDD或者其他E-UTRA基站）。如果考慮載波聚合的影響，測試要求將更加嚴(yán)格，最高電平為：-98 dBm-9 dB（載波聚合因子）=-107 dBm。
在這種情況下，對測試方案的選擇和頻率分析儀的性能都提出了很高的要求。
而當(dāng)測試共址雜散發(fā)射時（最高電平指標(biāo)為-98 dBm），對頻譜儀提出了較高的動態(tài)范圍要求。例如，最大輸出功率-雜散發(fā)射電平要求上限=43 dBm-（-98 dBm）=141 dBc。
再考慮9 dB的載波聚合因子，最終動態(tài)范圍為150 dBc，加上測試余量，這就要求頻譜儀的動態(tài)范圍要達(dá)到150 dBc以上才能滿足測試要求。同時為了實(shí)現(xiàn)雜散發(fā)射的低電平測試，要求頻譜儀的靈敏度即底噪水平應(yīng)優(yōu)于：-107 dBm/100 kHz=-157 dBm/Hz。
考慮到路徑損耗和測量余量，在實(shí)際測試中頻譜儀靈敏度應(yīng)大于-170 dBm/Hz。如果利用傳統(tǒng)測試方案，就目前的頻譜儀性能水平來說，很難實(shí)現(xiàn)對共址雜散發(fā)射的準(zhǔn)確測量。
3.2 新型雜散測試方案
（1）測試原理
鑒于上述情況，為了解決頻譜儀動態(tài)范圍和靈敏度不足的問題，本文提出了一種新型的測試方案。本方案采用如圖2所示的吸收法：即利用雙工器將濾波器的載波信號通過負(fù)載吸收，解決測試過程中頻譜儀動態(tài)范圍不足的問題。同時LNA提高了雜散發(fā)射電平，使其位于頻譜儀的底噪之上，解決測試過程中頻譜儀靈敏度不足的問題。
在圖2所示方案中，TD-LTE基站發(fā)射的信號，用傳輸測試法將天線口連接射頻同軸線，然后通過CREOWAVE高性能雙工器，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。雙工器將輸出信號一分為二，對于B路帶通濾波器2（Pass band2）來說，所經(jīng)信號最后由負(fù)載吸收，不需要被測試。由于雙工器是共址雜散發(fā)射測試鏈路的一部分，低互調(diào)指標(biāo)（IM3：-150 dBc）也是需要考慮的因素。對于A路帶通濾波器1（Pass Band1）來說，載波信號Band 40（2 300 MHz—2 400 MHz）經(jīng)過-80 dBc抑制后經(jīng)Microcomp Nordic高性能LNA（0.1 GHz—6 GHz，28 dB增益）低噪放再由頻譜分析儀測試（路徑特性曲線如圖3所示），此時大功率電平為：43 dBm-4 dB-80 dB+28 dB=-13 dBm。
而頻譜儀動態(tài)范圍需求為：-13 dBm-（-98 dBm）=85 dBc，處于頻譜儀的測試動態(tài)范圍內(nèi)，頻譜儀動態(tài)范圍不足的問題得以解決。
圖3 A路路徑特性曲線
接下來需要考慮的是頻譜分析儀的靈敏度能否滿足共址雜散發(fā)射的測試要求。將推算雜散發(fā)射在鏈路（A路）上的信號電平。
本文中選用的頻譜儀是羅德與施瓦茨R&S FSW26，根據(jù)其性能指標(biāo)，底噪在頻率范圍（1 GHz—3 GHz）：DANL-154 dBm/Hz，typ.-159 dBm。
歸一化底噪轉(zhuǎn)化為-109 dBm/100 kHz，考慮雙工器4 dB插損和1 dB線損和低噪放增益為28 dB，則系統(tǒng)可以測到的底噪為-109 dBm/100 kHz+5 dB-28 dB=-132 dBm/100 kHz，具體如圖4所示。
雜散輻射測試在載波聚合情況下最高電平要求是-107 dBm/100 kHz，同時保證頻譜儀底噪比測試電平低20 dB的測試余量。-132 dBm大于測試要求：-127 dBm=-107 dBm-20 dB，所以測試方案滿足測試需求。
圖4 頻譜儀底噪
（2）測試步驟
1）將基站配置為TM1.1狀態(tài)，輸出功率為20 W=43 dBm；
2）R&S頻譜儀FSW重置，設(shè)置MEASàSPURIOUS EMISSIONàSWEEP LISTàEDIT SWEEP LIST；
3）設(shè)置RMS方式；
4）頻譜儀設(shè)置頻點(diǎn)，以E UTRA band39為例，頻段為1 880 MHz—1920 MHz，結(jié)果如圖5所示；
5）設(shè)置RBW=100 kHz，VBW=300 kHz；
6）設(shè)置Sweep Time，Detect Mode進(jìn)行測試。
其他測試雜散發(fā)射測試的基站類型只需重復(fù)上述步驟即可，最后的測試結(jié)果如表3所示：
圖5 雜散發(fā)射測試結(jié)果
表3 TD-LTE Band40共址雜散發(fā)射測試結(jié)果
（3）測試結(jié)果分析
根據(jù)移動測試標(biāo)準(zhǔn)3GPP TS 36.104以Band40為例，基于傳統(tǒng)的共址雜散測試方案，探討了一種新型的共址雜散測試方案，采用了雙工器和低噪放相結(jié)合的方法。在此方案中，雙工器的主要作用是將載波信號和雜散發(fā)射區(qū)分開來，解決頻譜儀的動態(tài)范圍不足的問題。低噪放的主要作用是提高雜散發(fā)射電平，解決了頻譜儀底噪過高的問題。通過解決以上兩個關(guān)鍵問題，實(shí)現(xiàn)了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，從表3的測試結(jié)果可以看出，在測試帶寬100 kHz的條件下共址雜散發(fā)射的結(jié)果優(yōu)于-102 dBm，滿足測試要求。系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計目標(biāo)，完成了雜散發(fā)射的測試任務(wù)。
4 結(jié)束語
本文探討了一種新型的共址雜散測試方案，改進(jìn)了頻譜儀動態(tài)范圍有限和底噪過高的問題，最后的測試結(jié)果符合3GPP測試標(biāo)準(zhǔn)。同時通過集成與Labview相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)雜散發(fā)射的自動化測量，在實(shí)際應(yīng)用中前景廣闊。
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作者簡介
何占兒：工程師，碩士畢業(yè)于成都電子科技大學(xué)，現(xiàn)任諾基亞通信系統(tǒng)技術(shù)（北京）有限公司BTS一致性測試測量工程師，主要從事移動基站的RF性能、一致性等無線通信領(lǐng)域的研究工作。
王慧：工程師，碩士畢業(yè)于上海大學(xué)，現(xiàn)任諾基亞通信系統(tǒng)技術(shù)（北京）有限公司Filter和ALD測試工程師，主要從事基站的RF性能、天線設(shè)備、濾波器等無線通信領(lǐng)域的研究工作。
陳偉：工程師，計算機(jī)博士畢業(yè)于浙江大學(xué)，現(xiàn)任杭州烈酷科技有限公司副總經(jīng)理，主要從事數(shù)據(jù)挖掘、信息檢索等技術(shù)的研究及應(yīng)用工作。
