量測WCDMA終端設備接收器的新方法

為了量測WCDMA終端設備（UE）的解調器效能所發(fā)展出的33 kbps參考量測頻道（RMC）可提供一種新方法，協(xié)助工程師分析出接收器在RF頻域內的各種效能，這類(lèi)的效能若使用標準的錯誤修正演算法往往會(huì )被遮蓋住。這篇文章將針對三款不同機種的WCDMA UE進(jìn)行效能量測并提出測試的結果。

前言

全球已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手佈建第三代（3G）的行動(dòng)電話(huà)系統，因此需要在設計階段和生產(chǎn)制造階段進(jìn)行終端設備（UE － 相當于2G系統的MT行動(dòng)終端裝置）的測試。3GPP標準已經(jīng)規定的一個(gè)測試項目是位元錯誤率（BER）測試，它是透過(guò)一個(gè)12.2 kbps的參考量測頻道（RMC）[1,2]來(lái)進(jìn)行的。然而，這項測試只能*估出UE在頻道解碼之后的整體位元錯誤效能，無(wú)法另外針對解調器本身的效能提供必要的資訊。盡管解調器的效能是影響接收器好壞相當重要的一環(huán)，特別是在設計階段，但在現行的3GPP標準中，一旦解調器被整合到UE中之后，就不會(huì )再對它進(jìn)行*估了。雖然如此，在設定12.2k的RMC時(shí)，只要在通話(huà)連結上做一些小修改，就可以建構出一種新的頻道，該頻道不會(huì )在上傳連結或下傳連結上使用錯誤修正的功能，因此可以產(chǎn)生一個(gè)回傳（loopback）連結來(lái)測試接收器的效能，相較于一般的連結，可以更詳細地揭露出RF相關(guān)的問(wèn)題。

回傳測試的設置方式

圖1的方塊圖畫(huà)出了回傳測試[3]時(shí)，系統模擬器（測試機組）與UE之間的連接方式。在測試機組中產(chǎn)生的資料位元會(huì )以“10110001101”的數碼來(lái)表示，并且在radio bearer測試模式連結的時(shí)候，透過(guò)12.2 kbps的參考量測頻道傳送到UE上，如參考資料[1,2]中所述。UE會(huì )解出資料位元，并將同一份資料回傳給測試機組，接著(zhù)測試機組會(huì )比較傳送出去的資料和接收到的資料，然后計算出位元錯誤率。

圖1：系統模擬器與終端設備之間的回傳路徑。

位元錯誤率（BER）的定義是所接收到的錯誤位元數和送出的所有資料位元數的比[3]，這些位元指的是迴旋乘積/超級解碼器輸出端的資訊位元。當測試機組量測回傳的位元錯誤率時(shí)，會(huì )在下傳連結的專(zhuān)用流量頻道（DTCH）上，將一段已知的資料數碼傳送給設定為回傳模式的UE，UE會(huì )將資料解碼，并在上傳連結的DTCH上將資料重新傳送出去。測試機組會(huì )分析上傳的資料，看看它與原先透過(guò)下傳連結送出的資料位元的吻合情況。測試機組一次會(huì )比較下傳和上傳資料的一個(gè)傳輸區塊，量測所得的結果（亦即位元錯誤率）就是所接收到的不正確位元數與送給UE的總位元數的比。測試UE的接收器效能時(shí)，會(huì )假設上傳連結不會(huì )發(fā)生資料錯誤的情況，如果在上傳連結發(fā)生任何的錯誤，接收器測試就會(huì )完全無(wú)效。

原先12.2 kbps RMC的實(shí)作方式

圖2是專(zhuān)用實(shí)體資料頻道（DPDCH）的建構方式，它是透過(guò)將一個(gè)DTCH和一個(gè)專(zhuān)用控制頻道（DCCH）的資料加以多工處理所形成的。在每一個(gè) 20 ms的DTCH訊框（frame）內，會(huì )產(chǎn)生244個(gè)位元的資料，因此原始的資料速率為244個(gè)位元/20 ms = 12.2 kbps。接著(zhù)會(huì )再加上24個(gè)循環(huán)檢查碼（CRC）和尾部位元，并將整個(gè)資料區塊轉入一個(gè)1/3速率的迴旋乘積編碼器（convolutional encoder）中。之后，每804個(gè)編碼好的資料位元中，會(huì )將126個(gè)位元打孔（puncture），只留下688個(gè)位元供接下來(lái)的階段使用。在進(jìn)行回傳測試的時(shí)候，會(huì )透過(guò)DTCH來(lái)傳送已知的測試資料數碼，構成12.2 kbps的RMC。

圖2：專(zhuān)用實(shí)體資料頻道（DPDCH）的建構方式。

3GPP的標準定義了兩種回傳的類(lèi)型，如圖3所示。就第一類(lèi)而言，如果封包資料是radio bearer的話(huà)，回傳的位置可以在封包資料收斂協(xié)定（PDCP）層之上，或是如果使用RMC的話(huà)，則在無(wú)線(xiàn)連結控制（RLC）層的上面。第二類(lèi)回傳可提供測試區塊錯誤率（BLER）的方法，首先，測試機組會(huì )將傳輸區塊以及計算出來(lái)的CRC傳送給UE，當UE解出傳輸區塊和CRC之后（這兩項可能都會(huì )含有錯誤），會(huì )將同一傳輸區塊和CRC透過(guò)上傳連結回傳給測試機組。測試機組會(huì )依據所接收到的傳輸區塊計算出相對應的CRC，并將之與先前送給UE的資料進(jìn)行比較，當這兩個(gè)CRC不一樣的時(shí)候，就表示出現了區塊錯誤。若要成功地進(jìn)行這種類(lèi)型的BLER測試，測試機組必須要能確定UE可以將上傳傳輸區塊的大小設定為足以包含原始的傳輸區塊資料和CRC。第二類(lèi)回傳的另一個(gè)條件是要求UE不要在上傳連結上傳送計算出來(lái)的CRC，但要將下傳連結上所接收到的資料直接再傳送出去。

圖3：第一類(lèi)和第二類(lèi)的回傳

新的33 kbps RMC的實(shí)作方式

傳送radio bearer設定訊息給UE的時(shí)候，3GPP規格一開(kāi)始允許為傳輸區塊選擇“不使用頻道編碼”的方式，當DTCH的傳輸區塊選擇了“不使用頻道編碼”時(shí)，諸如傳送時(shí)間間隔、DCCH配置設定和傳輸區塊多工等所有其它的參數都會(huì )與12.2 kbps RMC的完全一樣。在所提出的通訊協(xié)定中，除了未編碼傳輸區塊的大小會(huì )增加，以及移除掉頻道編碼和速率匹配等功能之外，所有的信號傳輸和實(shí)體層參數都會(huì )保持不變。在radio bearer的設定訊息中，測試機組會(huì )告訴UE在DTCH上的下傳和上傳傳輸區塊都“不使用頻道編碼”。此外，為了保持頻道的對稱(chēng)，并且讓所有其它傳送格式的變數保持不變，測試機組也會(huì )下令增加未編碼傳輸區塊的大小，使得相同大小的區塊可以出現在測試機組和UE傳送路徑上的第一個(gè)交錯階段（如圖2所示）。圖4是依據新的通訊協(xié)定修改過(guò)的DTCH，在新的協(xié)定中，672個(gè)DTCH資料位元會(huì )在一個(gè)20 ms的訊框中傳送出去，因此可將原始資料速率由12.2 kbps提高到33.6 kbps。之后會(huì )加入16個(gè)CRC位元，接著(zhù)，所形成的688位元資料區塊會(huì )被轉入第一個(gè)交錯處理器中做進(jìn)一步的處理。值得注意的是，當DTCH選擇“不使用編碼”的方式時(shí)，就不需要將下傳連結或上傳連結的DTCH位元打孔了（由速率匹配區塊進(jìn)行）。如果在系統模擬器中實(shí)做出上述的33.6 kbps RMC的話(huà)，就不需要在UE的實(shí)體層或通訊協(xié)定配置設定上做任何的改變了。

圖4：針對33.6 kbps RMC修改過(guò)的DTCH訊框。

這種頻道設置方式可以有效地移除系統中的錯誤修正編碼，同時(shí)將原始資料速率由12.2 kbps提高到33.6 kbps，以加快BER的測試速度。另外，位元錯誤的量測結果也有助于更準確地*估出UE實(shí)際的RF和解調效能。如果將所得到的BER與使用12.2 kbps RMC所量測到的BER相比較的話(huà)，也可以測出頻道編碼的增益。

量測結果

測試機組中已將所提出的通訊協(xié)定實(shí)做進(jìn)去，使用12.2 kbps和33.6 kbps的RMC分別進(jìn)行BER測試所得到的典型結果如圖5所示。由圖中可以看出，就同樣0.1 %的BER而言，當使用頻道編碼功能的時(shí)候，接收器的靈敏度可從大約-100 dBm大幅提高到-110 dBm。接著(zhù)我們對三款不同品牌的UE進(jìn)行BER量測，結果如圖6和圖7所示。由圖中可以看出，不同品牌的UE具有不同的位元錯誤效能，而且如果拿掉頻道編碼功能（使用33.6 kbps RMC）的話(huà)，相對于cell功率的位元錯誤效能會(huì )逐漸地提高。不過(guò)，若加入頻道編碼功能的時(shí)候（使用12.2 kbps的RMC），在達到關(guān)鍵點(diǎn)之后，BER效能會(huì )突然出現大幅度的改善，這是因為超過(guò)這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，大部分的錯誤都可以被頻道解碼器修正回來(lái)。

圖5：使用12.2 kbps和33.6 kbps的RMC進(jìn)行BER量測所得到的典型結果。

圖6：使用33.6 kbps的RMC，量測BER相對于cell功率的結果。

圖7：使用12.2 kbps的RMC，量測BER相對于cell功率的結果。

結論

我們實(shí)做出一個(gè)33.6 kbps的參考量測頻道，讓工程師在進(jìn)行接收器測試時(shí)，可以得到更完整的UE效能全貌，特別是會(huì )受到RF特性影響的效能。我們成功地在A(yíng)gilent 8960無(wú)線(xiàn)通訊測試儀器中實(shí)做出這個(gè)頻道，并且針對三款不同品牌的UE進(jìn)行BER量測。