TD-LTE芯片和終端測試詳解

　　隨著(zhù)TD-LTE試驗網(wǎng)在世博會(huì )和亞運會(huì )的精彩亮相，以及2011年中國移動(dòng)投入巨資進(jìn)行的6+1城市試驗網(wǎng)建設，業(yè)界對中國移動(dòng)TD-LTE的前景充滿(mǎn)期待。測試儀表和測試系統作為T(mén)D-LTE產(chǎn)業(yè)鏈中重要的環(huán)節，位于產(chǎn)業(yè)鏈的上游，對于產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化起著(zhù)非常關(guān)鍵的作用。并且由于 LTE和之前的系統在空中接口上存在很大的不同，所以對于測試就提出了新的挑戰和要求。目前，對TD-LTE測試儀表的需求已經(jīng)涵蓋了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)階段。

　　2 R&S的LTE測試解決方案

羅德與施瓦茨公司(R&S)作為歐洲最大的測試測量儀表供應商，具有強大的研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)力?；谄湓?G和3G測試領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，R&S對于LTE從早期的研發(fā)階段就開(kāi)始跟蹤研究，積累了豐富的經(jīng)驗。為了推動(dòng)TD-LTE產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，R&S公司為客戶(hù)提供從LTE(包括TD-LTE和FDD LTE)仿真、設計、研發(fā)、生產(chǎn)、測試等一系列的測試測量解決方案，可以滿(mǎn)足客戶(hù)各個(gè)階段的需求(見(jiàn)圖1)。

圖1 R&S的LTE測試解決方案

3 LTE芯片和終端研發(fā)

(1)LTE信號產(chǎn)生和分析

R&S的信號源如SMU，AMU以及SMBV系列加上選件后就可以按照規范實(shí)時(shí)地產(chǎn)生LTE上/下行射頻或基帶信號，用于元器件性能測試以及終端的接收機測試；R&S的FSx系列頻譜和信號分析儀能分析LTE上/下行射頻或基帶信號，用于元器件性能測試以及終端的發(fā)射機測試。

由于被測設備可能采用特殊的數字基帶信號格式，R&S提供EX-IQ-BOX來(lái)針對不同數字基帶信號格式進(jìn)行適配。

(2)LTE終端協(xié)議和IOT測試

LTE協(xié)議棧的測試用來(lái)驗證一些信令功能，例如呼叫建立和釋放、呼叫重配置、狀態(tài)處理和移動(dòng)性等。和2G，3G系統的互操作性(IOT)測試是對LTE的另外一個(gè)需求。為了保證終端的協(xié)議棧和應用可以處理高數據率的數據，需要測試驗證終端吞吐量的要求。在LTE實(shí)現的早期，研發(fā)部門(mén)需要包含各個(gè)參數配置的多種測試場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行LTE協(xié)議棧的測試。此外，LTE物理層具有很多重要功能，這包括小區搜索，HARQ協(xié)議，調度安排，鏈路自適應，上行時(shí)間控制和功率控制等，而且這些過(guò)程有著(zhù)很?chē)栏竦亩〞r(shí)要求。因此，也需要對物理層進(jìn)行完全測試來(lái)保證LTE的性能。

R&S的CMW500協(xié)議測試儀可以用于LTE終端的協(xié)議一致性測試、性能測試和互操作測試。同時(shí)，R&S還提供用于PC機上的虛擬測試(Virtual Tester)軟件，使工程師在早期就進(jìn)行協(xié)議開(kāi)發(fā)的工作。所以使用CMW500可以并行進(jìn)行軟件和硬件的協(xié)同開(kāi)發(fā)、測試和優(yōu)化，從而加快產(chǎn)品的上市時(shí)間。

CMW500可以提供MLAPI和LLAPI這兩個(gè)協(xié)議棧測試所需的底層和高層編程接口，這樣開(kāi)發(fā)者在早期就可以對協(xié)議棧進(jìn)行靈活測試，而且這樣的測試是和后期的一致性測試完全兼容的，可以節省后期測試的時(shí)間和成本。

（3)LTE終端射頻認證/預認證測試

任何通信終端上市之前，都需要進(jìn)行嚴格的終端射頻認證測試。為了支持TD-LTE終端的射頻研發(fā)和認證測試，R&S推出了TS8980 LTE射頻測試系統。TS8980有3種不同配置，其中TS8980S是面向研發(fā)類(lèi)客戶(hù)的預認證平臺，它可以根據客戶(hù)的需求靈活配置，進(jìn)行發(fā)射機或者接收機和性能測試；TS8980IB是主要進(jìn)行帶內測試的認證測試平臺；TS8980FTA是全認證測試平臺，可以對終端進(jìn)行GCF或者PTCRB要求的全認證測試。對于手機終端廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，除了要通過(guò)上述認證測試以外，還可能需要通過(guò)運營(yíng)商測試。如美國的運營(yíng)商Verizon和AT&T，日本NTT Docomo等。R&S公司和這些運營(yíng)商合作開(kāi)發(fā)了符合他們特殊入網(wǎng)認證要求的一些測試用例，手機終端廠(chǎng)商只需從R&S購買(mǎi)相關(guān)設備和測試用例就可以在實(shí)驗室搭建同樣的測試環(huán)境，從而確保能一次通過(guò)在運營(yíng)商的入網(wǎng)測試。

(4)LTE終端RRM測試

　　RRM(無(wú)線(xiàn)資源管理)測試是終端認證測試中很重要的一部分。R&S公司推出的LTE RRM測試系統可以集成到TS8980射頻一致性測試系統中，與其共用部分硬件，使用相同的控制軟件R&S CONTEST來(lái)進(jìn)行測試用例的執行和分析。RRM測試系統主要包含以下硬件：CMW500系統模擬器可以模擬LTE，WCDMA，CDMA和GSM小區，AMU200是基帶衰落模擬器，可以和CMW500基帶連接進(jìn)行下行信號的衰落模擬，FSQ頻譜分析儀對上行信號進(jìn)行射頻分析，以及進(jìn)行整個(gè)系統的校準。

　　(5)LTE終端數據應用測試LTE主要提供數據業(yè)務(wù)，因此應用測試是LTE研發(fā)中很重要的環(huán)節。R&S的CMW500在配備數據應用單元及相關(guān)測試軟件后，就可以進(jìn)行各種數據應用測試。而且由于提供了圖形化接口，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作就可以得到直觀(guān)的顯示結果。從而讓用戶(hù)在實(shí)驗室就可以方便地驗證終端的數據性能。

　　CMW-PQA(Performance Quality Analyze)系統是基于CMW500協(xié)議測試儀硬件平臺為運營(yíng)商開(kāi)發(fā)的一套可以模擬各種復雜的無(wú)線(xiàn)環(huán)境，對終端進(jìn)行各種數據應用測試的平臺。系統組成如下：CMW500為系統模擬器；AMU200為基帶衰落模擬器；R&S CONTEST測試軟件運行在系統控制器上，可以提供測試用例的全自動(dòng)化運行，測試報告強有力的分析功能和全方面的報告匯總功能。提供了易于使用的測試計劃，腳本級研發(fā)測試應用和全面測試工具，這加速了LTE研發(fā)測試進(jìn)度。

　　(6)LTE MIMO天線(xiàn)的OTA測試OTA測試(天線(xiàn)性能測試)是無(wú)線(xiàn)設備認證測試時(shí)的一個(gè)重要測試項目。而LTE采用的MIMO天線(xiàn)技術(shù)由于其復雜性而給OTA測試帶來(lái)了極大的挑戰。對此，R&S公司推出了一個(gè)非常經(jīng)濟有效的創(chuàng )新方法：雙通道測試法。采用了該測試方法的R&S的TS8991測試系統如圖2所示。OTA暗室內包含4個(gè)角度定位裝置，兩個(gè)測試天線(xiàn)和一個(gè)通信天線(xiàn)。此外，暗室墻角還有一個(gè)射頻接入板可允許5路射頻通道連接到暗室內的天線(xiàn)，外部設備包括無(wú)線(xiàn)綜測儀(如R&S CMW500)和開(kāi)關(guān)矩陣(OSP)。整個(gè)系統由R&S公司的 AMS32軟件實(shí)現全自動(dòng)測量，并出具測量報告。

圖2 支持雙通道法的MIMO OTA測試系統TS8991

　　4 LTE終端生產(chǎn)

　　對于終端生產(chǎn)，R&S的CMW500無(wú)線(xiàn)綜測儀無(wú)疑是最合適的解決方案。它是一臺雙通道、全標準、多功能的寬帶無(wú)線(xiàn)綜測儀。CMW500是業(yè)界首臺支持LTE信令的無(wú)線(xiàn)綜測儀，它既可以用于前面提到的協(xié)議研發(fā)和認證測試，還可以用于互操作性、流量、數據應用和射頻測試。獨特的雙通道設計使得CMW500成為測試MIMO接收機性能的最佳選擇。

　　CMW500幾乎可以覆蓋所有的無(wú)線(xiàn)通信標準。既支持如2G/3G/HSPA+/EVDO Rev.B，WiMAX，LTE等蜂窩技術(shù)，也可以支持WLAN，藍牙，FM，GPS，CMMB等非蜂窩技術(shù)。

　　LTE終端往往是多模、多技術(shù)和多頻段終端。如LTE/WCDMA/GSM，LTE/TD-SCDMA/GSM，LTE/EV-DO/cdma2000等多模，而且還可能配置WLAN/WAPI，CMMB，藍牙，GPS，FM立體聲等非蜂窩技術(shù)，并且還要支持每個(gè)通信標準各種頻段。因此，對LTE綜測儀第一個(gè)要求是，要能支持各種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)；由于要測試的無(wú)線(xiàn)技術(shù)和頻段增多，可以想像，測試時(shí)間將大大加長(cháng)，因此對LTE綜測儀第2個(gè)要求是，測試速度極快。R&S的CMW500能滿(mǎn)足這兩個(gè)要求。從支持的無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)說(shuō)，CMW500幾乎可以支持所有的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)；從測試速度來(lái)說(shuō)，CMW500不但測試速度比前一代綜測儀快很多，而且它還引入了如 R&S創(chuàng )新的智能校準(Smart Alignment)和倍速分析(Multi-evaluation)等技術(shù)，使得其整體測試速度成倍地加快。對于生產(chǎn)測試來(lái)說(shuō)，測試速度重要，但測試一次通過(guò)率(直通率)也很重要。由于CMW500在精度、測試可重復性和線(xiàn)性度等方面極出色的性能，可以顯著(zhù)提高生產(chǎn)測試的直通率；CMW500雙通道的設計在研發(fā)階段的好處是測試MIMO性能，而在生產(chǎn)測試的好處則變成了可以同時(shí)并行測試兩臺手機，這樣自然就降低了測試成本(見(jiàn)圖3)。

圖3 R&S的CMW500可以用于LTE研發(fā)和生產(chǎn)

5 結束語(yǔ)

從世博會(huì )、亞運會(huì )以及多次外場(chǎng)測試的測試結果看，TD-LTE系統設備商的產(chǎn)品運行基本正常，主要的問(wèn)題表現還是在終端上。而從TD-SCDMA的發(fā)展經(jīng)歷可以看到，終端性能是影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原因。R&S全面的LTE測試解決方案可以滿(mǎn)足TD-LTE芯片及終端的測試需求，更好的促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。