根本停不下來的4G/LTE測試

　　長期演進技術（LTE）正迅速在全球得到普及，中移動在全國啟動超過20萬個TD-LTE基站建設，100個重點城市將實現(xiàn)主城區(qū)連續(xù)覆蓋，同時采購 100萬TD-LTE終端。中國聯(lián)通和中國電信也正在積極加大LTE試驗網(wǎng)的建設，將從網(wǎng)絡、業(yè)務以及終端等多方面為即將到來的LTE商用做準備。

　　LTE網(wǎng)絡在實施部署中對測試設備能力的挑戰(zhàn)超過自 WLAN技術實施以來的任一次技術升級和遷移。LTE/LTE- Advanced的物理層跟以往的技術不同，LTE和LTE-Advanced對測試設備要求的改變，是自從2000年初起引入802.11無線局域網(wǎng)技術以來所未有的。

　　測試技術是LTE發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈上十分關鍵的一環(huán)，面對LTE產(chǎn)業(yè)多模多頻的終端發(fā)展方向以及移動互聯(lián)網(wǎng)時代復雜的網(wǎng)絡環(huán)境，LTE測試還有哪些測試難點待解？

　　TD-LTE測量要點分析

　　3G（third-generaTIon）無線系統(tǒng)正在全球展開部署。W-CDMA通過在下行和上行中增加HSPA（highspeedpacketaccess）以保持著中期競爭優(yōu)勢，它使得小區(qū)峰值速率可達到 7.2Mbps，并期望單用戶數(shù)據(jù)速率達到1.5Mbps。為了確保未來的競爭力，LTE （long-termevoluTIon）第一次在3GPP（3rd GeneraTIonPartnership Project）UMTS規(guī)范的第8版本中指明，為滿足下一個十年對新興的“移動寬帶”的需求，系統(tǒng)峰值速率預期將超過300Mbps。

　　到目前為止LTE的大多數(shù)工作集中在FDD（FrequencyDivisionDuplex）。隨著中國TD-SCDMA的不斷成熟與網(wǎng)絡化實施，基于TDD（TImeDivisionDuplex）的LTE的另一種模式，即現(xiàn)在大家所知道的TD-LTE，也進入了3GPP LTE的規(guī)范。LTETDD可以更靈活地使用非對稱頻譜資源。現(xiàn)在，越來越多芯片和設備廠商將TDD的性能包含在設計中。

　　與先前的GSM/EDGE和W-CDMA標準相比，LTE標準文件從最初的技術建議提交到最終商業(yè)版本的時間很短，特別是較晚添加至標準的TD- LTE，這個過程更短。對于手機和數(shù)據(jù)卡，LTE規(guī)范的最大RF帶寬20MHz已經(jīng)使得系統(tǒng)結構設計發(fā)生改變，對終端設備要求支持多種制式，其中包括要與傳統(tǒng)系統(tǒng)的兼容等問題，這些使得設計者更多地使用軟件無線電。新的設計要求更多的模擬/數(shù)字域交替測試以及“數(shù)字輸入，射頻輸出”，這意味著設計者需要新的測試工具和測量方法。

　　TD-LTE指定的頻率范圍是1850到2620MHz，并且使用與FDD相同的MIMO情形和上下行調制制式：下行為 OFDMA（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess），上行為SC-FDMA（Single Carrier Frequency DivisionMultipleAccess）。如下圖所示，TD-LTE使用兩種幀結構，每個幀包含10個子幀，長度為10ms。

　　以“5ms”為切換周期的幀有兩個特殊的同步子幀，而以“10ms”為切換周期的只有一個，這樣可以提供更靈活的上/下行配置。根據(jù)瞬時數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，?shù)據(jù)幀可以靈活地使用所示的7種預置配置中的任何一個。

　　一個1ms下行子幀包含的數(shù)據(jù)塊（resourceblocks）被預先指定給不同的用戶，而上行子幀只包含用戶到基站（eNB）的數(shù)據(jù)。對于小型數(shù)據(jù)包，指定的延遲（從發(fā)出請求到收到回復的時間）目標是5ms，或半個幀。所以系統(tǒng)時間，包括用于補償?shù)絜NB距離的時間偏移，非常重要。目前的系統(tǒng)是低速率（固定用戶或步行用戶）優(yōu)化系統(tǒng)，能看到系統(tǒng)的最高速率性能，但是最終會延申到支持高達500kph的移動用戶。

　　TD-LTE標準目前包括1.4、3、5、10、15和20MHz（與帶寬可變的LTEFDD相同）RF通道的指標和測量方法。大多數(shù)測量方法和測量項目針對單個碼道的數(shù)據(jù)定義，使用單獨的發(fā)射和接收部分。關于多碼道和MIMO的配置，仍在討論中。最新的信息，訪問www.3gpp.org并查詢 TS23.141文檔的最新版本。

　　最初的測量目的是確保發(fā)射和接收不受損傷：包括上行和下行發(fā)射模板，最大和最小功率，功率控制。定義鄰道泄漏和發(fā)射雜散用于確保最小的干擾。下圖是發(fā)射打開/關斷模板的例子。

　　下一個系列的測量著重于傳輸質量，最主要的度量方法是EVM（errorvectormagnitude）。對于下行OFDMA，測量基于時域上的一個子幀（1ms）和頻域上的12個子載波（180kHz）。上下限取決于調制復雜度，調制階數(shù)越高，上下限越嚴格。對于來自UE的上行SC-FDMA信號，傳輸質量取決于已分配和未分配的資源塊，需要分別測量通道內(nèi)UE發(fā)射的頻譜和其它帶寬頻譜。EVM和頻譜平坦度用來說明已分配資源塊的情況，帶內(nèi)泄漏和IQ偏移（載波泄漏），這些降低網(wǎng)絡性能的干擾信號詳細說明未分配資源塊的情況。

　　基本的接收機RF性能測試包括基準靈敏度、動態(tài)范圍、通道內(nèi)選擇性、鄰道選擇性和發(fā)射雜散建立于正規(guī)的呼叫協(xié)議將UE與業(yè)務信道連通后。在一個特定值上，BLER（blockerrorrate）必須不能超過目標值并維持目標吞吐量，通常為95%。特定值取決于所執(zhí)行的測試、接收機帶寬和調制復雜度。隨后檢測接收機在靜態(tài)和衰落環(huán)境中從專用物理信道里正確解調專用控制信道的能力，以及對所有支持的數(shù)據(jù)速率和信道帶寬的檢測。

　　TD-LTE設備必須兼容傳統(tǒng)3GPP系統(tǒng)，一系列的切換情形被詳細說明以確保系統(tǒng)一致性，從而確保用戶服務的連續(xù)性，包括從閑置模式到已建立呼叫后的同頻TDD到TDD切換，也包括不同頻的TDD到FDD的切換，乃至切換至3GW-CDMA和HPSA系統(tǒng)，最終從TDD切換至GSM。

　　LTEFDD和TD-LTE指定的RF環(huán)境要求使用MIMO，測量和驗證方法還未確定。MIMO用于改進覆蓋范圍和數(shù)據(jù)傳輸能力，每個發(fā)射機廣播它自己獨有的數(shù)據(jù)流信號，接收機執(zhí)行復矩陣解調以還原原始數(shù)據(jù)。構成MIMO發(fā)射信號的單獨的數(shù)據(jù)流分析較為直接，MIMO接收機的多信號測試則包括實時衰落，因而要求專門的測試信號。正確的MIMO接收機驗證仍在3GPP和測試團體的討論中。第一個LTE的部署將使用2X2MIMO（即2個單獨的發(fā)射機和接收機）不過規(guī)范要求將來使用最高至4X4MIMO。

　　這些僅僅是系統(tǒng)測試需求的開始。從芯片設計到網(wǎng)絡部署，在設計流程的各個階段更多的工作是驗證終端用戶的體驗。除了保證互用性，全面的測試將包括驗證上千用戶體驗的情形。只有在早期驗證了系統(tǒng)的功能性，網(wǎng)絡運營商才會達成客戶期望和保持客戶忠誠度。WAP和W-CDMA先前的經(jīng)驗已經(jīng)告訴我們對技術開展部署所潛在的用戶問題–從覆蓋、實時數(shù)據(jù)速率、電池耗盡時間到同步交互。在設計改動之后和部署之前，設計者和服務提供商必須能夠使用可控的和可重復的測試場景驗證設計的最高性能和實際網(wǎng)絡情況下的設備性能。協(xié)議和兼容性測試工具，如安捷倫8960和E6620以及由合作伙伴提供的基于它們的系統(tǒng) Antie，是一個提供了豐富功能的兼容性驗證環(huán)境。