CW·Two-tone·LTE 변조 신호는 무엇을 다르게 보여줄까?

CW는 정적 transfer와 power limit를 선명하게 본다

한 carrier의 amplitude가 일정하므로 Pin을 sweep하면 small-signal gain, gain compression, P1dB, Psat 경향, DC current와 PAE를 비교하기 쉽다. 반면 envelope가 거의 움직이지 않아 modulation peak compression, constellation error와 adjacent-channel regrowth를 직접 보여주지 않는다.

Two-tone은 비선형 차수와 memory의 방향을 본다

f1, f2 두 tone을 넣으면 second-order f1+f2, f2−f1, third-order 2f1−f2, 2f2−f1 product가 생긴다. Fundamental에 가까운 IM3는 output filter로 분리하기 어려워 in-band linearity의 유용한 probe가 된다.

Equal tone에서 각 tone이 P_tone dBm이면 ideal total composite power는 약 P_tone + 3.01 dB다. “Input power −10 dBm”이 tone당 값인지 composite 값인지 쓰지 않으면 다른 시험과 3 dB 어긋난다.

LTE waveform은 실제 envelope 통계와 demodulation sensitivity를 본다

LTE 20 MHz uplink waveform은 시간에 따라 amplitude와 phase가 바뀐다. PA의 AM-AM, AM-PM, electrical/thermal memory가 constellation, ACLR, EVM과 current에 함께 나타난다. 결과는 waveform allocation, modulation, sample rate, filtering, runtime scaling, record와 PAPR 조건에 의존한다.

1. Source와 analyzer residual을 먼저 만든다

Passive through에서 CW level linearity, two-tone IM3 floor와 LTE ACLR/EVM residual을 측정한다. Driver, coupler, attenuator와 load가 expected peak/composite power에서 선형인지 확인한다. N9020B attenuation-step test로 analyzer-generated IM3/ACLR을 분리한다.

2. CW sweep로 safe operating envelope를 찾는다

• Low drive에서 reference gain을 fit한다.
• Pin을 작은 step으로 올리며 Pout, gain, current, PAE와 dwell을 기록한다.
• Measured Pin이 setpoint를 따라가는지 확인해 source compression을 분리한다.
• Current, temperature metadata, Pout와 compression stop condition 중 하나라도 먼저 닿으면 sweep를 멈춘다.
• P1dB는 linear extrapolation과 actual gain의 1 dB 차이이며 step/interpolation uncertainty를 붙인다.

3. Two-tone을 linear region에서 먼저 해석한다

Fundamental과 IM3 level 차이를 ΔIM3_dB라고 하면, 충분히 작은 신호에서 단순 extrapolated OIP3는 P_fund,out + ΔIM3/2로 계산할 수 있다. IIP3도 input-referred fundamental을 사용한다. 이 값은 실제로 그 power까지 PA를 구동한다는 뜻이 아니다.

• Tone spacing을 여러 값으로 바꾸되 center frequency와 tone당/composite convention을 고정한다.
• Upper/lower IM3를 따로 저장한다. 비대칭이면 frequency response, bias network, thermal/electrical memory와 setup imbalance 후보를 본다.
• Input 1 dB 증가에 fundamental 약 1 dB, IM3 약 3 dB라는 slope가 유지되는 구간만 extrapolation에 쓴다.
• Compression 근처에서 slope가 무너지면 IP3 숫자를 보고용 선형성 지표로 연장하지 않는다.

4. LTE로 operating-point trade-off를 닫는다

CW와 two-tone에서 안전한 back-off를 정한 뒤 LTE waveform을 적용한다. Same Pin과 same Pout 결과를 별도 table에 둔다. Pout, gain, current, PAE, main/adjacent power, conditional EVM을 같은 valid point에 저장한다.

• Outer constellation point가 radial하게 안쪽으로 당겨지면 AM-AM compression 후보를 본다.
• Magnitude가 클수록 phase error가 회전하면 AM-PM 후보를 본다.
• ACLR은 나빠지는데 EVM 변화가 작으면 out-of-band regrowth, integration 조건과 analyzer range를 다시 본다.
• Burst/record 앞뒤가 달라지면 source ALC·trigger와 PA electrical/thermal memory를 분리한다.

CW gain compression은 quasi-static AM-AM의 한 축을 제공한다. Two-tone은 polynomial-like nonlinear response의 near-carrier intermodulation을 강조하지만 실제 wideband modulation의 envelope probability와 long-memory를 모두 대표하지 않는다. LTE EVM·ACLR은 실제 reference·equalization·normalization·integration 조건을 포함해 system-level waveform quality를 본다.

따라서 결론은 다음처럼 제한한다.

TS 36.211 clause 5는 LTE uplink waveform structure의 normative 근거이고 TS 36.101 clause 6.6은 완성 UE output spectrum requirement의 context다. Two-tone IP3나 이 lesson의 가상 PAMiD target을 3GPP가 규정한다고 표현하지 않는다.