精確和高效的LTE終端測試

隨著首批LTE網(wǎng)絡已投入使用，運營商將業(yè)務重心轉(zhuǎn)向大規(guī)模提供移動寬帶業(yè)務。但是，在讓用戶獲得下一代蜂窩技術(shù)的全部好處之前，仍然有一些問題需要克服?除了技術(shù)問題以外，在LTE業(yè)務的一些更廣泛方面仍有一些問題待解決。本文從測試工程師的角度來討論這些挑戰(zhàn)。不過在討論用戶端設(shè)備(UE)設(shè)計和測試的技術(shù)挑戰(zhàn)之前，先從更廣闊的視野來看看一些潛在問題。

在本文撰寫時，LTE終端的正式認證尚未開始。主要認證機構(gòu)(GCF、PTCRB)計劃在2010年12月推出用于協(xié)議、RF及無線資源管理的一致性測試方案。但由于一些市場已開始銷售LTE終端，所以不得不擔心這些終端將來是否能夠通過這些一致性測試。

對于支持高數(shù)據(jù)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?從長遠來看，隨著LTE用戶數(shù)量的增加，小區(qū)中所有用戶在無線網(wǎng)絡上的帶寬共享將成為一個重要因素。如果小區(qū)中用戶數(shù)量太多，那么性能就可能受到影響。此外，隨著活動用戶數(shù)量的增加，小區(qū)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數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，還要滿足數(shù)據(jù)用戶對全球漫游的期望。盡管這在技術(shù)上是可行的，但漫游數(shù)據(jù)業(yè)務收費過高的問題還需要加以解決。另一方面，對網(wǎng)絡運營商來說，統(tǒng)一費率數(shù)據(jù)方案已成為一個問題，因為提供的是不斷變化且肯定不斷增加的數(shù)據(jù)量，而獲得的卻是固定的收入。

由于LTE是CDMA2000網(wǎng)絡運營商(如Verizon Wireless)的下一代技術(shù)選擇，所以與3GPP2 CDMA2000高費率分組數(shù)據(jù)業(yè)務的互通是一個明確要求。在LTE無線網(wǎng)絡接口處合并3GPP和3GPP2網(wǎng)絡拓撲是一個有意義的進展，這需要進行周密的測試，以確保其運行達到預期目標。

對網(wǎng)絡運營商來說，維持同時使用IP網(wǎng)絡和傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡的語音業(yè)務將會是一大挑戰(zhàn)。主流網(wǎng)絡運營商在2010年移動通信世界大會(Mobile World Congress 2010)上宣布的有關(guān)VoLTE(語音LTE)標準化的協(xié)議，將在很大程度上解決這個問題。但是，使用3GPP的IMS(IP多媒體子系統(tǒng))技術(shù)仍然需要進行大規(guī)模部署。

測試挑戰(zhàn)和需求

滿足LTE終端設(shè)備的嚴格要求的關(guān)鍵在于將設(shè)計分成子系統(tǒng)，并制定一個允許在測試完整終端之前對每個設(shè)計部分進行徹底檢驗的測試計劃。如果不采用這種模塊化方案，則問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(xiàn)場試驗及一致性測試。

無論終端設(shè)計是從頭開始、基于較早前的設(shè)計還是使用第三方集成組件，都需進行多項關(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(shè)備來支持這些測試。

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(diào)制器性能的一項重要測試。隨著700MHz模擬TV頻譜的可供使用，LTE將以低于GSM或WCDMA的頻率來部署，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%。這會對一些調(diào)制器架構(gòu)帶來挑戰(zhàn)，因為它會導致小區(qū)邊緣處的EVM值較高，所以在設(shè)計階段要特別注意這一點。

由于一些測試(如功率控制)的動態(tài)性質(zhì)，所以需要使用信令協(xié)議來建立測量條件。這就要求測試設(shè)備必須包括協(xié)議棧和模擬演進型節(jié)點B(eNB)基站。由于這些測量通常是由RF工程師而不是協(xié)議專家來執(zhí)行的，所以所用的測試設(shè)備必須易于配置，使工程師能夠?qū)⒕杏跍y量本身。

協(xié)議測試

協(xié)議棧開發(fā)者面臨的主要挑戰(zhàn)之一是確保狀態(tài)變化響應要求得到滿足。雖然LTE規(guī)范已經(jīng)將終端設(shè)備的可能狀態(tài)數(shù)量減少到RRC_IDLE和RRC_CONNECTED，但是在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)所需的時間將構(gòu)成時延預算的一大部分。

在RRC_IDLE模式下，終端設(shè)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(shù)據(jù)傳輸時間預定后，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(shè)施很重要。為能夠細分測試，重要的是能夠測量用戶平面和控制平面中的每個子層。協(xié)議測試診斷功能在查找故障時很重要。通常，這包括帶時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子層，以提供跟蹤信令消息流程細節(jié)的功能(從MAC PDU直到RRC消息)，從而確保定時要求得到滿足。

要想能夠為每個層創(chuàng)建測試情景，就必須擁有對測試設(shè)備的詳細控制，但這需要盡可能地易于使用，以避免痛苦的學習過程。圖形化測試描述(例如由場景向?qū)峁┑?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(例如由場景向?qū)峁┑?提供了定義新測試的最清晰方法