精確和高效的LTE終端測試

隨著(zhù)首批LTE網(wǎng)絡(luò )已投入使用，運營(yíng)商將業(yè)務(wù)重心轉向大規模提供移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)。但是，在讓用戶(hù)獲得下一代蜂窩技術(shù)的全部好處之前，仍然有一些問(wèn)題需要克服?除了技術(shù)問(wèn)題以外，在LTE業(yè)務(wù)的一些更廣泛方面仍有一些問(wèn)題待解決。本文從測試工程師的角度來(lái)討論這些挑戰。不過(guò)在討論用戶(hù)端設備(UE)設計和測試的技術(shù)挑戰之前，先從更廣闊的視野來(lái)看看一些潛在問(wèn)題。

在本文撰寫(xiě)時(shí)，LTE終端的正式認證尚未開(kāi)始。主要認證機構(GCF、PTCRB)計劃在2010年12月推出用于協(xié)議、RF及無(wú)線(xiàn)資源管理的一致性測試方案。但由于一些市場(chǎng)已開(kāi)始銷(xiāo)售LTE終端，所以不得不擔心這些終端將來(lái)是否能夠通過(guò)這些一致性測試。

對于支持高數據率(下行鏈路為100Mbps，上行鏈路為50Mbps)的LTE Category 3終端，回程容量(backhaul capacity)是否能夠應付呢?從長(cháng)遠來(lái)看，隨著(zhù)LTE用戶(hù)數量的增加，小區中所有用戶(hù)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上的帶寬共享將成為一個(gè)重要因素。如果小區中用戶(hù)數量太多，那么性能就可能受到影響。此外，隨著(zhù)活動(dòng)用戶(hù)數量的增加，小區邊緣性能將受到更高信噪比(SNR)的影響。

對于潛在的全球移動(dòng)數據網(wǎng)絡(luò )，還要滿(mǎn)足數據用戶(hù)對全球漫游的期望。盡管這在技術(shù)上是可行的，但漫游數據業(yè)務(wù)收費過(guò)高的問(wèn)題還需要加以解決。另一方面，對網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，統一費率數據方案已成為一個(gè)問(wèn)題，因為提供的是不斷變化且肯定不斷增加的數據量，而獲得的卻是固定的收入。

由于LTE是CDMA2000網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商(如Verizon Wireless)的下一代技術(shù)選擇，所以與3GPP2 CDMA2000高費率分組數據業(yè)務(wù)的互通是一個(gè)明確要求。在LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接口處合并3GPP和3GPP2網(wǎng)絡(luò )拓撲是一個(gè)有意義的進(jìn)展，這需要進(jìn)行周密的測試，以確保其運行達到預期目標。

對網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，維持同時(shí)使用IP網(wǎng)絡(luò )和傳統電路交換網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)音業(yè)務(wù)將會(huì )是一大挑戰。主流網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商在2010年移動(dòng)通信世界大會(huì )(Mobile World Congress 2010)上宣布的有關(guān)VoLTE(語(yǔ)音LTE)標準化的協(xié)議，將在很大程度上解決這個(gè)問(wèn)題。但是，使用3GPP的IMS(IP多媒體子系統)技術(shù)仍然需要進(jìn)行大規模部署。

測試挑戰和需求

滿(mǎn)足LTE終端設備的嚴格要求的關(guān)鍵在于將設計分成子系統，并制定一個(gè)允許在測試完整終端之前對每個(gè)設計部分進(jìn)行徹底檢驗的測試計劃。如果不采用這種模塊化方案，則問(wèn)題的診斷可能拖到項目的最后階段，以致難以管理最終發(fā)布階段，包括現場(chǎng)試驗及一致性測試。

無(wú)論終端設計是從頭開(kāi)始、基于較早前的設計還是使用第三方集成組件，都需進(jìn)行多項關(guān)鍵性能測量。其中一些測量(如最大輸出功率、功率控制和接收機靈敏度)是早前技術(shù)已經(jīng)熟悉的，但由于所用的傳輸方式(下行鏈路中為OFDMA，上行鏈路中為SC-FDMA)不同，所以需要新的測量設備來(lái)支持這些測試。

其它一些測量是LTE特有的。例如，對于OFDMA傳輸方式，子載波誤差向量幅度(EVM)變成調制器性能的一項重要測試。隨著(zhù)700MHz模擬TV頻譜的可供使用，LTE將以低于GSM或WCDMA的頻率來(lái)部署，從而得到大很多的帶寬：20MHz/700MHz=2.8%。相比之下，對于典型的WCDMA終端為：5MHz/2100MHz=0.24%。這會(huì )對一些調制器架構帶來(lái)挑戰，因為它會(huì )導致小區邊緣處的EVM值較高，所以在設計階段要特別注意這一點(diǎn)。

由于一些測試(如功率控制)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)，所以需要使用信令協(xié)議來(lái)建立測量條件。這就要求測試設備必須包括協(xié)議棧和模擬演進(jìn)型節點(diǎn)B(eNB)基站。由于這些測量通常是由RF工程師而不是協(xié)議專(zhuān)家來(lái)執行的，所以所用的測試設備必須易于配置，使工程師能夠將精力集中于測量本身。

協(xié)議測試

協(xié)議棧開(kāi)發(fā)者面臨的主要挑戰之一是確保狀態(tài)變化響應要求得到滿(mǎn)足。雖然LTE規范已經(jīng)將終端設備的可能狀態(tài)數量減少到RRC_IDLE和RRC_CONNECTED，但是在需要發(fā)送數據時(shí)，從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)所需的時(shí)間將構成時(shí)延預算的一大部分。

在RRC_IDLE模式下，終端設備盡可能將自身處于低功耗狀態(tài)，以確保出色的電池壽命，接收機被周期性地激活以檢查尋呼消息。當數據傳輸時(shí)間預定后，終端必須處于喚醒狀態(tài)并快速同步其上行鏈路。

在協(xié)議測試過(guò)程中，用于生成測試用例的工作量常常與創(chuàng )建協(xié)議棧的工作量一樣多，所以擁有全面而高效的測試設施很重要。為能夠細分測試，重要的是能夠測量用戶(hù)平面和控制平面中的每個(gè)子層。協(xié)議測試診斷功能在查找故障時(shí)很重要。通常，這包括帶時(shí)間戳的消息日志記錄和解碼。但重要的是這也可以用于每個(gè)子層，以提供跟蹤信令消息流程細節的功能(從MAC PDU直到RRC消息)，從而確保定時(shí)要求得到滿(mǎn)足。

要想能夠為每個(gè)層創(chuàng )建測試情景，就必須擁有對測試設備的詳細控制，但這需要盡可能地易于使用，以避免痛苦的學(xué)習過(guò)程。圖形化測試描述(例如由場(chǎng)景向導所提供的)提供了定義新測試的最清晰方法(圖1)。

圖1：圖形化測試描述(例如由場(chǎng)景向導所提供的)提供了定義新測試的最清晰方法