RF信号
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2023年2月22日发(作者：遇见未来)RF测试指标介绍
目录
1.最大/最小输出功率：...............1
发信载频包络:.................1
3.频率误差Fe：.....................3
4.相位误差峰值Pepeak：...........3
/ACPR：.....................4
开关谱和调制谱：..............6
umEmissionMask：..........7
8.发射机功率控制：................9
误差向量幅度(ErrorVector
Magnitude）：.....................15
10.占用带宽：....................16
itivity（接收灵敏度）：..16
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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。
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，把问题锁定在PA
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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。
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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BT＝0.3。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。
/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
“AdjacentChannel”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
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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EUTRAACLR的测量带宽
是LTERB的占用带宽，UTRAACLR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
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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。
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。
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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，ModulationSpectrum（调制谱）和Switching
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GSMtimeslot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payload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。
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umEmissionMask：
讲SEM的时候，首先要注意它是一个“带内指标”，与
spuriousemission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“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
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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。WCDMASEM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
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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（BaseStation-基站）和UE（User
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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。但严格说来，NodeB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
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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。
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（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
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（SIR）与期望值（即SIRtarget）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（SIRtarget），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SIRtarget）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
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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。
误差向量幅度(ErrorVectorMagnitude）：
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-aryI/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，信号质量越好。
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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α=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（occupiedbandwidth）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。
itivity（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
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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(biterrorrate)或者PER(packeterror
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
12.2kbpsRMC（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。