TD-LTE芯片和終端測試詳解

　　隨著TD-LTE試驗網(wǎng)在世博會和亞運會的精彩亮相，以及2011年中國移動投入巨資進行的6+1城市試驗網(wǎng)建設(shè)，業(yè)界對中國移動TD-LTE的前景充滿期待。測試儀表和測試系統(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，所以對于測試就提出了新的挑戰(zhàn)和要求。目前，對TD-LTE測試儀表的需求已經(jīng)涵蓋了整個產(chǎn)業(yè)鏈的各個階段。

　　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(yīng)商，具有強大的研發(fā)和生產(chǎn)實力。基于其在2G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)階段就開始跟蹤研究，積累了豐富的經(jīng)驗。為了推動TD-LTE產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，R&S公司為客戶提供從LTE(包括TD-LTE和FDD LTE)仿真、設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、測試等一系列的測試測量解決方案，可以滿足客戶各個階段的需求(見圖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(guī)范實時地產(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(shè)備可能采用特殊的數(shù)字基帶信號格式，R&S提供EX-IQ-BOX來針對不同數(shù)字基帶信號格式進行適配。

(2)LTE終端協(xié)議和IOT測試

LTE協(xié)議棧的測試用來驗證一些信令功能，例如呼叫建立和釋放、呼叫重配置、狀態(tài)處理和移動性等。和2G，3G系統(tǒng)的互操作性(IOT)測試是對LTE的另外一個需求。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)，需要測試驗證終端吞吐量的要求。在LTE實現(xiàn)的早期，研發(fā)部門需要包含各個參數(shù)配置的多種測試場景來進行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(qū)搜索，HARQ協(xié)議，調(diào)度安排，鏈路自適應(yīng)，上行時間控制和功率控制等，而且這些過程有著很嚴格的定時要求。因此，也需要對物理層進行完全測試來保證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，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行協(xié)議開發(fā)的工作。所以使用CMW500可以并行進行軟件和硬件的協(xié)同開發(fā)、測試和優(yōu)化，從而加快產(chǎn)品的上市時間。

CMW500可以提供MLAPI和LLAPI這兩個協(xié)議棧測試所需的底層和高層編程接口，這樣開發(fā)者在早期就可以對協(xié)議棧進行靈活測試，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(jié)省后期測試的時間和成本。

（3)LTE終端射頻認證/預(yù)認證測試

任何通信終端上市之前，都需要進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(tǒng)。TS8980有3種不同配置，其中TS8980S是面向研發(fā)類客戶的預(yù)認證平臺，它可以根據(jù)客戶的需求靈活配置，進行發(fā)射機或者接收機和性能測試；TS8980IB是主要進行帶內(nèi)測試的認證測試平臺；TS8980FTA是全認證測試平臺，可以對終端進行GCF或者PTCRB要求的全認證測試。對于手機終端廠商來說，除了要通過上述認證測試以外，還可能需要通過運營商測試。如美國的運營商Verizon和AT&T，日本NTT Docomo等。R&S公司和這些運營商合作開發(fā)了符合他們特殊入網(wǎng)認證要求的一些測試用例，手機終端廠商只需從R&S購買相關(guān)設(shè)備和測試用例就可以在實驗室搭建同樣的測試環(huán)境，從而確保能一次通過在運營商的入網(wǎng)測試。

(4)LTE終端RRM測試

　　RRM(無線資源管理)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(tǒng)可以集成到TS8980射頻一致性測試系統(tǒng)中，與其共用部分硬件，使用相同的控制軟件R&S CONTEST來進行測試用例的執(zhí)行和分析。RRM測試系統(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基帶連接進行下行信號的衰落模擬，F(xiàn)SQ頻譜分析儀對上行信號進行射頻分析，以及進行整個系統(tǒng)的校準。

　　(5)LTE終端數(shù)據(jù)應(yīng)用測試LTE主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此應(yīng)用測試是LTE研發(fā)中很重要的環(huán)節(jié)。R&S的CMW500在配備數(shù)據(jù)應(yīng)用單元及相關(guān)測試軟件后，就可以進行各種數(shù)據(jù)應(yīng)用測試。而且由于提供了圖形化接口，通過簡單的操作就可以得到直觀的顯示結(jié)果。從而讓用戶在實驗室就可以方便地驗證終端的數(shù)據(jù)性能。

　　CMW-PQA(Performance Quality Analyze)系統(tǒng)是基于CMW500協(xié)議測試儀硬件平臺為運營商開發(fā)的一套可以模擬各種復(fù)雜的無線環(huán)境，對終端進行各種數(shù)據(jù)應(yīng)用測試的平臺。系統(tǒng)組成如下：CMW500為系統(tǒng)模擬器；AMU200為基帶衰落模擬器；R&S CONTEST測試軟件運行在系統(tǒng)控制器上，可以提供測試用例的全自動化運行，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(yīng)用和全面測試工具，這加速了LTE研發(fā)測試進度。

　　(6)LTE MIMO天線的OTA測試OTA測試(天線性能測試)是無線設(shè)備認證測試時的一個重要測試項目。而LTE采用的MIMO天線技術(shù)由于其復(fù)雜性而給OTA測試帶來了極大的挑戰(zhàn)。對此，R&S公司推出了一個非常經(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(tǒng)如圖2所示。OTA暗室內(nèi)包含4個角度定位裝置，兩個測試天線和一個通信天線。此外，暗室墻角還有一個射頻接入板可允許5路射頻通道連接到暗室內(nèi)的天線，外部設(shè)備包括無線綜測儀(如R&S CMW500)和開關(guān)矩陣(OSP)。整個系統(tǒng)由R&S公司的 AMS32軟件實現(xiàn)全自動測量，并出具測量報告。

圖2 支持雙通道法的MIMO OTA測試系統(tǒng)TS8991

　　4 LTE終端生產(chǎn)

　　對于終端生產(chǎn)，R&S的CMW500無線綜測儀無疑是最合適的解決方案。它是一臺雙通道、全標準、多功能的寬帶無線綜測儀。CMW500是業(yè)界首臺支持LTE信令的無線綜測儀，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(shù)據(jù)應(yīng)用和射頻測試。獨特的雙通道設(shè)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線通信標準。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，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，藍牙，GPS，F(xiàn)M立體聲等非蜂窩技術(shù)，并且還要支持每個通信標準各種頻段。因此，對LTE綜測儀第一個要求是，要能支持各種無線通信技術(shù)；由于要測試的無線技術(shù)和頻段增多，可以想像，測試時間將大大加長，因此對LTE綜測儀第2個要求是，測試速度極快。R&S的CMW500能滿足這兩個要求。從支持的無線技術(shù)來說，CMW500幾乎可以支持所有的無線通信技術(shù)；從測試速度來說，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)測試來說，測試速度重要，但測試一次通過率(直通率)也很重要。由于CMW500在精度、測試可重復(fù)性和線性度等方面極出色的性能，可以顯著提高生產(chǎn)測試的直通率；CMW500雙通道的設(shè)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并行測試兩臺手機，這樣自然就降低了測試成本(見圖3)。

圖3 R&S的CMW500可以用于LTE研發(fā)和生產(chǎn)

5 結(jié)束語

從世博會、亞運會以及多次外場測試的測試結(jié)果看，TD-LTE系統(tǒng)設(shè)備商的產(chǎn)品運行基本正常，主要的問題表現(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。R&S全面的LTE測試解決方案可以滿足TD-LTE芯片及終端的測試需求，更好的促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。