LTE芯片和終端測(cè)試綜述

1 引言

隨著TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)在世博會(huì)和亞運(yùn)會(huì)的精彩亮相，以及2011年中國(guó)移動(dòng)投入巨資進(jìn)行的6+1城市試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，業(yè)界對(duì)中國(guó)移動(dòng)TD-LTE的前景充滿期待。測(cè)試儀表和測(cè)試系統(tǒng)作為TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈中重要的環(huán)節(jié)，位于產(chǎn)業(yè)鏈的上游，對(duì)于產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化起著非常關(guān)鍵的作用。并且由于 LTE和之前的系統(tǒng)在空中接口上存在很大的不同，所以對(duì)于測(cè)試就提出了新的挑戰(zhàn)和要求。目前，對(duì)TD-LTE測(cè)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 RS的LTE測(cè)試解決方案

羅德與施瓦茨公司(RS)作為歐洲最大的測(cè)試測(cè)量?jī)x表供應(yīng)商，具有強(qiáng)大的研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)力?；谄湓?G和3G測(cè)試領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，RS對(duì)于LTE從早期的研發(fā)階段就開始跟蹤研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。為了推動(dòng)TD-LTE產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，RS公司為客戶提供從LTE(包括TD-LTE和FDD LTE)仿真、設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試等一系列的測(cè)試測(cè)量解決方案，可以滿足客戶各個(gè)階段的需求(見圖1)。

圖1 RS的LTE測(cè)試解決方案

3 LTE芯片和終端研發(fā)

(1)LTE信號(hào)產(chǎn)生和分析

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

由于被測(cè)設(shè)備可能采用特殊的數(shù)字基帶信號(hào)格式，RS提供EX-IQ-BOX來(lái)針對(duì)不同數(shù)字基帶信號(hào)格式進(jìn)行適配。

(2)LTE終端協(xié)議和IOT測(cè)試

LTE協(xié)議棧的測(cè)試用來(lái)驗(yàn)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(tǒng)的互操作性(IOT)測(cè)試是對(duì)LTE的另外一個(gè)需求。為了保證終端的協(xié)議棧和應(yīng)用可以處理高數(shù)據(jù)率的數(shù)據(jù)，需要測(cè)試驗(yàn)證終端吞吐量的要求。在LTE實(shí)現(xiàn)的早期，研發(fā)部門需要包含各個(gè)參數(shù)配置的多種測(cè)試場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行LTE協(xié)議棧的測(cè)試。此外，LTE物理層具有很多重要功能，這包括小區(qū)搜索，HARQ協(xié)議，調(diào)度安排，鏈路自適應(yīng)，上行時(shí)間控制和功率控制等，而且這些過(guò)程有著很嚴(yán)格的定時(shí)要求。因此，也需要對(duì)物理層進(jìn)行完全測(cè)試來(lái)保證LTE的性能。

RS的CMW500協(xié)議測(cè)試儀可以用于LTE終端的協(xié)議一致性測(cè)試、性能測(cè)試和互操作測(cè)試。同時(shí)，RS還提供用于PC機(jī)上的虛擬測(cè)試(Virtual Tester)軟件，使工程師在早期就進(jìn)行協(xié)議開發(fā)的工作。所以使用CMW500可以并行進(jìn)行軟件和硬件的協(xié)同開發(fā)、測(cè)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(cè)試所需的底層和高層編程接口，這樣開發(fā)者在早期就可以對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行靈活測(cè)試，而且這樣的測(cè)試是和后期的一致性測(cè)試完全兼容的，可以節(jié)省后期測(cè)試的時(shí)間和成本。

(3)LTE終端射頻認(rèn)證/預(yù)認(rèn)證測(cè)試

任何通信終端上市之前，都需要進(jìn)行嚴(yán)格的終端射頻認(rèn)證測(cè)試。為了支持TD-LTE終端的射頻研發(fā)和認(rèn)證測(cè)試，RS推出了TS8980 LTE射頻測(cè)試系統(tǒng)。TS8980有3種不同配置，其中TS8980S是面向研發(fā)類客戶的預(yù)認(rèn)證平臺(tái)，它可以根據(jù)客戶的需求靈活配置，進(jìn)行發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)和性能測(cè)試；TS8980IB是主要進(jìn)行帶內(nèi)測(cè)試的認(rèn)證測(cè)試平臺(tái)；TS8980FTA是全認(rèn)證測(cè)試平臺(tái)，可以對(duì)終端進(jìn)行GCF或者PTCRB要求的全認(rèn)證測(cè)試。對(duì)于手機(jī)終端廠商來(lái)說(shuō)，除了要通過(guò)上述認(rèn)證測(cè)試以外，還可能需要通過(guò)運(yùn)營(yíng)商測(cè)試。如美國(guó)的運(yùn)營(yíng)商Verizon和ATT，日本NTT Docomo等。RS公司和這些運(yùn)營(yíng)商合作開發(fā)了符合他們特殊入網(wǎng)認(rèn)證要求的一些測(cè)試用例，手機(jī)終端廠商只需從RS購(gòu)買相關(guān)設(shè)備和測(cè)試用例就可以在實(shí)驗(yàn)室搭建同樣的測(cè)試環(huán)境，從而確保能一次通過(guò)在運(yùn)營(yíng)商的入網(wǎng)測(cè)試。

(4)LTE終端RRM測(cè)試

RRM(無(wú)線資源管理)測(cè)試是終端認(rèn)證測(cè)試中很重要的一部分。RS公司推出的LTE RRM測(cè)試系統(tǒng)可以集成到TS8980射頻一致性測(cè)試系統(tǒng)中，與其共用部分硬件，使用相同的控制軟件RS CONTEST來(lái)進(jìn)行測(cè)試用例的執(zhí)行和分析。RRM測(cè)試系統(tǒng)主要包含以下硬件：CMW500系統(tǒng)模擬器可以模擬LTE，WCDMA，CDMA和GSM小區(qū)，AMU200是基帶衰落模擬器，可以和CMW500基帶連接進(jìn)行下行信號(hào)的衰落模擬，F(xiàn)SQ頻譜分析儀對(duì)上行信號(hào)進(jìn)行射頻分析，以及進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的校準(zhǔn)。

(5)LTE終端數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)試

LTE主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此應(yīng)用測(cè)試是LTE研發(fā)中很重要的環(huán)節(jié)。RS的CMW500在配備數(shù)據(jù)應(yīng)用單元及相關(guān)測(cè)試軟件后，就可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)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的顯示結(jié)果。從而讓用戶在實(shí)驗(yàn)室就可以方便地驗(yàn)證終端的數(shù)據(jù)性能。

CMW-PQA(Performance Quality Analyze)系統(tǒng)是基于CMW500協(xié)議測(cè)試儀硬件平臺(tái)為運(yùn)營(yíng)商開發(fā)的一套可以模擬各種復(fù)雜的無(wú)線環(huán)境，對(duì)終端進(jìn)行各種數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)試的平臺(tái)。系統(tǒng)組成如下：CMW500為系統(tǒng)模擬器；AMU200為基帶衰落模擬器；RS CONTEST測(cè)試軟件運(yùn)行在系統(tǒng)控制器上，可以提供測(cè)試用例的全自動(dòng)化運(yùn)行，測(cè)試報(bào)告強(qiáng)有力的分析功能和全方面的報(bào)告匯總功能。提供了易于使用的測(cè)試計(jì)劃，腳本級(jí)研發(fā)測(cè)試應(yīng)用和全面測(cè)試工具，這加速了LTE研發(fā)測(cè)試進(jìn)度。

(6)LTE MIMO天線的OTA測(cè)試

OTA測(cè)試(天線性能測(cè)試)是無(wú)線設(shè)備認(rèn)證測(cè)試時(shí)的一個(gè)重要測(cè)試項(xiàng)目。而LTE采用的MIMO天線技術(shù)由于其復(fù)雜性而給OTA測(cè)試帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。對(duì)此，RS公司推出了一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)有效的創(chuàng)新方法：雙通道測(cè)試法。采用了該測(cè)試方法的RS的TS8991測(cè)試系統(tǒng)如圖2所示。OTA暗室內(nèi)包含4個(gè)角度定位裝置，兩個(gè)測(cè)試天線和一個(gè)通信天線。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(nèi)的天線，外部設(shè)備包括無(wú)線綜測(cè)儀(如RS CMW500)和開關(guān)矩陣(OSP)。整個(gè)系統(tǒng)由RS公司的 AMS32軟件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量，并出具測(cè)量報(bào)告。

圖2 支持雙通道法的MIMO OTA測(cè)試系統(tǒng)TS8991

4 LTE終端生產(chǎn)

對(duì)于終端生產(chǎn)，RS的CMW500無(wú)線綜測(cè)儀無(wú)疑是最合適的解決方案。它是一臺(tái)雙通道、全標(biāo)準(zhǔn)、多功能的寬帶無(wú)線綜測(cè)儀。CMW500是業(yè)界首臺(tái)支持LTE信令的無(wú)線綜測(cè)儀，它既可以用于前面提到的協(xié)議研發(fā)和認(rèn)證測(cè)試，還可以用于互操作性、流量、數(shù)據(jù)應(yīng)用和射頻測(cè)試。獨(dú)特的雙通道設(shè)計(jì)使得CMW500成為測(cè)試MIMO接收機(jī)性能的最佳選擇。

CMW500幾乎可以覆蓋所有的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。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(lán)牙，F(xiàn)M，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(lán)牙，GPS，F(xiàn)M立體聲等非蜂窩技術(shù)，并且還要支持每個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)各種頻段。因此，對(duì)LTE綜測(cè)儀第一個(gè)要求是，要能支持各種無(wú)線通信技術(shù)；由于要測(cè)試的無(wú)線技術(shù)和頻段增多，可以想像，測(cè)試時(shí)間將大大加長(zhǎng)，因此對(duì)LTE綜測(cè)儀第2個(gè)要求是，測(cè)試速度極快。RS的CMW500能滿足這兩個(gè)要求。從支持的無(wú)線技術(shù)來(lái)說(shuō)，CMW500幾乎可以支持所有的無(wú)線通信技術(shù)；從測(cè)試速度來(lái)說(shuō)，CMW500不但測(cè)試速度比前一代綜測(cè)儀快很多，而且它還引入了如 RS創(chuàng)新的智能校準(zhǔn)(Smart Alignment)和倍速分析(Multi-evaluation)等技術(shù)，使得其整體測(cè)試速度成倍地加快。對(duì)于生產(chǎn)測(cè)試來(lái)說(shuō)，測(cè)試速度重要，但測(cè)試一次通過(guò)率(直通率)也很重要。由于CMW500在精度、測(cè)試可重復(fù)性和線性度等方面極出色的性能，可以顯著提高生產(chǎn)測(cè)試的直通率；CMW500雙通道的設(shè)計(jì)在研發(fā)階段的好處是測(cè)試MIMO性能，而在生產(chǎn)測(cè)試的好處則變成了可以同時(shí)并行測(cè)試兩臺(tái)手機(jī)，這樣自然就降低了測(cè)試成本(見圖3)。

圖3 RS的CMW500可以用于LTE研發(fā)和生產(chǎn)

5 結(jié)束語(yǔ)

從世博會(huì)、亞運(yùn)會(huì)以及多次外場(chǎng)測(cè)試的測(cè)試結(jié)果看，TD-LTE系統(tǒng)設(shè)備商的產(chǎn)品運(yùn)行基本正常，主要的問(wèn)題表現(xiàn)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。RS全面的LTE測(cè)試解決方案可以滿足TD-LTE芯片及終端的測(cè)試需求，更好的促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。