隨著長程演進計畫(LTE)在全球迅速崛起，以及其網路規模持續擴大，支持多重通訊標準的基地台(MSR-BS)產品也不斷推陳出新。為有效協調各基地台製造商與各電信營運商間不相同的技術需求，第三代合作夥伴計畫(3GPP)在TS 37.104與TS 37.141中將MSR-BS標準化，並分別規定空中接口的必要條件及其相應的測試要求。
首先，TS 37.141按照工作方式將MSR-BS區分為單一無線接取技術(RAT)基地台與多重無線接取技術基地台。單一RAT工作方式意味著某一MSR-BS只使用一種無線接取技術，當然，可能是多載波模式。於此相對，多重RAT工作方式是指某一MSR-BS能同時在不同的載波使用不同的無線接取技術。基地台製造商藉由功能組(Capability Set)設置方式，為電信營運商提供選擇MSR-BS工作的可能性。
不同頻段適用行動通訊技術亦不同
為保持定義的一致性，TS 45.005、TS 25.104、TS 25.105及TS 36.104等規範中，有關載波頻點及其編號的規定繼續沿用。
上述規範中所使用的頻段在TS 37.141中被分別劃分為三個頻段類別(Band Category)(表1)，電信營運商無法在任一頻段自由選擇各種通訊標準的組合。
通道間隔(Channel Spacing)與通道柵格(Channel Raster)的定義，基本上繼續沿用上述各個規範對於不同通訊標準的具體規定，以確保頻率分配的正確性。MSR-BS在TS 37.141中增加頻率偏置(Frequency Offset)的定義與規定，以儘量減少不同訊號間的相互干擾，頻率偏置與工作頻寬相互關聯。MSR-BS的工作頻寬是其最高工作頻率與最低工作頻率之差，公式為BWRF=FBW RF, high–BWRF, low。頻率偏置是指在MSR-BS的某一工作頻段內，最低的載波頻點與最低工作頻率的差，以Foffset, RAT, low=FC=FC, low–BW RF, low公式表示；載波頻點與最高工作頻率與最高載波頻點的差則以Foffset, RAT, high=FBWRF, high–FC, high表示。
頻率偏置具體規定可詳見表2。其中BWChannel是可選擇的通訊標準的頻寬。3GPP出於對MSR-BS設置的靈活性與方便性的綜合考量，規範限制功能組的數量(從CS1至CS6)。
基地台製造商須對其產品給予具體說明，以利電信營運公司選擇產品及系統配置，表3顯示可能的組合方式，不僅如此，功能組的定義亦是MSR-BS特性量測規範的基礎。
一致性測試確保MSR-BS品質
為確保MSR-BS產品的品質，設計工程師須對其特性進行一致性測試。整體測試內容包括三大部分：發射機特性測試、接收機特性測試及整體性能測試。在TS 37.141規範中，對於有關整體性能的量測沒有增加新的內容，而是完全依照現有單一通訊標準的量測規範。
雖然TS 37.141規範對MSR-BS發射機及接收機特性測試的具體項目沒有很大變更，但卻提出進行MSR-BS測試需要特殊測試模型與測試訊號的規定。
如前所述，MSR-BS產品為電信營運業者提供最靈活的系統配置，然而MSR-BS特性量測的複雜性亦隨之提高。例如，屬於功能組CS6的MSR-BS產品可支持多達三種不同的無線接取技術，其功能的可能性的組合數量非常龐大，對其各種組合特性的量測更是相當錯綜複雜。
為最大幅度提高特性量測的效能，在TS 37.141規範中定義測試配置(Test Configuration, TC)的概念。測試配置是按照「最壞情況(Worst-case)」設計，並採用最嚴格的測試條件。以屬於功能組CS6的MSR-BS產品為例，除在一些特定量測中，已定義的單一通訊標準測試模型與測試訊號可使用之外，需要特殊的測試配置，分別是TC4c、TC4e、TC5b、TC6a、NTC3a、NTC4c及NTC5c。本文僅就TC4c與TC5b加以具體闡述。
TC4c/TC5b測試發射/接收機特性
測試配置TC4c是為同時支持LTE分頻雙工(FDD)、寬頻分碼多重存取(WCDMA)及全球行動通訊系統(GSM)/EDGE三種不同的無線接取技術的MSR-BS產品而設計，目的是用以測試發射機特性。圖1顯示典型的TC4c測試訊號。按照定義，測試訊號中至少在工作頻段內的低端含有GSM載波(如果允許，在工作頻段內的高端亦須含有GSM載波)，在中段含有LTE及WCDMA載波。此外，還須符合對於頻率偏置的規定，並以三種不同載波布滿整個工作頻段。針對LTE載波，可選擇MSR-BS產品所支持的頻寬。
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| 圖1 典型的TC4c測試訊號 |
測試配置TC5b是用以測試接收機特性的TC5之特例，其與TC5a的差異是，TC5a含有WCDMA載波；而TC5b含有LTE載波，兩者都須符合對於頻率偏置的規定。圖2顯示TC5a與TC5b測試訊號的設定。
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| 圖2 TC5a與TC5b測試訊號的設定 |
MSRA改善邏輯分析儀缺點
對於MSR-BS產品進行一致性測試只是在產品研發生產(對基地台製造商而言)與設備運行維護(對電信營運公司而言)過程中的一個環節，一旦出現任何技術問題，無論是製造方抑或是使用方都希望能在最短時間內找到並解決問題。由於MSR-BS產品使用同一組射頻元件，在一個頻段同時發送不同通訊標準的訊號，以致無法避免各種訊號間的相互干擾。
這種干擾就是常常會發生的技術問題。依照傳統，工程師查找干擾訊號就是使用頻譜分析儀，然而，傳統的頻譜分析儀工作在掃描模式下，只能對整個頻譜按順序一段一段地進行量測，不能分析不同訊號間的時間關聯性。另外，在某一中心頻率，檢波器即時地在某一特定時刻量測訊號的強度，卻無法同時偵測在這一中心頻率以外的短暫干擾。為解決這一關鍵點，量測儀器廠商以多年研發測試儀器的經驗，為業界提供分析訊號間相互干擾的方案。
多重通訊標準訊號分析儀(MSRA)是儀器商全新設計的訊號與頻譜分析儀，該儀器可在某一特定時間範圍及特定頻段內，捕獲訊號、儲存並加以分析。圖3的例子表明如何藉助MSRA模式分析多重通訊標準訊號間的相互干擾，經過初步分析，顯示一個複雜的訊號中包含GSM載波(圖3左下)與WCDMA載波(圖3右下)。藉由進一步的分析發現，WCDMA訊號在Slot 0存在過高的誤差向量振幅(EVM)值。
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| 圖3 藉助MSRA模式分析多重通訊標準訊號間的相互干擾 |
EVM值是衡量訊號品質的一個指標，過高的EVM值會導致過高的誤碼率，進而降低數據傳輸速率。如果超過某一特定EVM值的上限，數據通訊甚至可能被中斷，因此，EVM值是無線通訊技術的一個非常重要的衡量標準。
測試人員透過更深入的分析可以確認，實際上是有異常的Chip 1878造成WCDMA訊號在Slot 0中過高的EVM值，在時域上對應於圖3左下部分GSM訊號的上升沿，由此可見，正是這一GSM訊號的上升沿使WCDMA訊號的EVM值過高。
訊號產生器不可或缺
目前用以測試MSR-BS產品的訊號產生器缺少不標準訊號源，因此若有單一台訊號產生器能產生所有必要的有用訊號及干擾訊號，將是測試工程師的最佳選擇。舉例來說，測試配置TC5b所需的訊號可藉由訊號產生器輕鬆產生(圖4)。不僅如此，在測試MSR-BS接收機的抗干擾、抗阻塞及抗互調等特性時，單一一台全功能的訊號產生器亦可以完成大部分測試項目。
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| 圖4 訊號產生器可提供不同行動寬頻訊號 |
綜上所述，多重通訊標準基地台MSR-BS的實際應用時代已經到來，各電信營運商不僅可藉此在同一網路提供不同的技術服務，還能進而降低安裝、維護與管理等成本費用。
不過，3GPP TS 37.141規定更嚴格的測試規範，且系統優化更是要求對不同通訊標準訊號間的時間相關性詳盡分析。儀器商為業界提供便捷的射頻測試工具，可簡化測試工程師龐雜的工作，不僅使各基地台製造商能更有效研發並生產MSR-BS產品，亦使各電信營運業者有機會實現不斷降低成本並提升網路服務品質的目標。
(本文作者任職於羅德史瓦茲)