R&S：LTE/LTE-A測試解決方案

　　作者：羅德與施瓦茨中國有限公司 產(chǎn)品支持部

　　摘要

　　本文從LTE的基站設備和終端設備測試需求出發(fā)，簡要介紹了羅德與施瓦茨（下文簡稱R&S）公司提供的各種測試方案。本文中，針對基站設備的測試介紹包括發(fā)射機射頻測試、接收機射頻測試、射頻性能測試、多天線測試等方案；針對終端設備的測試包括發(fā)射和接收射頻測試、協(xié)議及IOT測試、射頻認證測試、RRM測試、數(shù)據(jù)應用測試、終端耗電等測試方案。最后，簡要介紹了R&S公司提供的LTE-Advanced測試方案。

　　1. 前言

　　近幾年來，LTE已經(jīng)成為通信業(yè)界的最為主要的話題。而測試儀表和測試系統(tǒng)做為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。目前，對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。R&S公司作為歐洲最大的測試測量儀表供應商，具有強大的研發(fā)和生產(chǎn)實力。為了推動LTE產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，R&S公司為客戶提供從研發(fā)到生產(chǎn)的一系列測試解決方案及提供高精度測試與測量儀器及系統(tǒng)，可以滿足客戶最高端的需求。針對作為LTE的演進技術(shù)的LTE-Advanced，R&S公司同樣為其基站和終端測試提供了眾多方案。

　　2. LTE系統(tǒng)模塊和基站（微基站）測試解決方案

　　對于任何一個新的移動通信技術(shù)的發(fā)展，隨著標準的制定和不斷完善，基站設備是整個產(chǎn)業(yè)最先發(fā)展的部分，此時所需的測試儀表需要能夠提供完全符合規(guī)范的信號產(chǎn)生和信號分析等功能，同時需要支持3GPP組織規(guī)定的所有測試項目。

　　2.1 LTE系統(tǒng)基站收發(fā)信機測試方案

　　根據(jù)3GPP的技術(shù)規(guī)范，對于LTE基站測試主要包括發(fā)射測試、接收機測試。

　　對于LTE系統(tǒng)基站發(fā)射機測試，其具體項目包括：發(fā)射功率（時域和頻域功率），調(diào)制質(zhì)量（RE功率控制動態(tài)范圍、總功率動態(tài)范圍、頻率誤差、矢量調(diào)制誤差EVM等）和頻域非線性指標測試（含占用帶寬、鄰道功率、諧波和雜散、和互調(diào)等）以及多天線的定時誤差等。R&S公司的信號分析儀可以滿足3GPP規(guī)范定義的LTE全部測試指標。

　　對于LTE系統(tǒng)基站接收機測試，其主要內(nèi)容包括：參考靈敏度、動態(tài)范圍（需要外加AWGN干擾信號）、帶內(nèi)選擇性（需要外加E-UTRA干擾信號）鄰信道選擇性和窄帶阻塞（需要在鄰信道有E-UTRA干擾信號）、阻塞（需帶內(nèi)E-UTRA干擾或帶外CW干擾信號）和接收機雜散（需要發(fā)射機處于工作狀態(tài)）及接收互調(diào)等（需要有規(guī)范要求的CW和E-UTRA干擾信號）等。SMW200A是R&S公司最新推出的高端矢量信號發(fā)生器，具有獨特的雙通道設計理念，只需單臺儀表就能完成以上測試信號的產(chǎn)生，給測試帶來很大的方便性。

　　針對微基站的收發(fā)信機測試，R&S公司提供無線綜測儀CMW500，一臺儀器就可以支持微基站的發(fā)射和接收測試。

　　2.2 LTE系統(tǒng)基站性能測試方案

　　對于LTE基站接收機的性能測試，需要驗證基站在正常工作狀態(tài)下的混合自動重傳（HARQ）功能，此時需要矢量源產(chǎn)生的上行LTE信號可以在和基站的閉環(huán)測試狀態(tài)中，根據(jù)基站發(fā)送的ACK和NACK信息對上行信號進行實時的調(diào)整。R&S公司的矢量源SMW200A在配置相應的選件后可以方便的滿足相應性能測試的需求。此外，SMW200A可以配置兩個射頻通道，可內(nèi)置衰落和加性高斯白噪聲模塊，因此無需其它的測試設備就可以完成3GPP規(guī)范定義的所有射頻性能測試例。

　　2.3 LTE 系統(tǒng)MIMO及Beamforming測試方案

　　為了方便的進行MIMO及Beamforming 測試，R&S公司提供了基于R&S示波器RTO的測試方案。安裝在PC上面的LTE分析軟件可以控制示波器RTO的4個通道進行數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)送至LTE分析軟件，從而得到LTE多天線發(fā)射系統(tǒng)的解調(diào)結(jié)果。此外，對于多達8天線的TD-LTE 的Beamforming測試，R&S公司的4通道RTO可以一次測試4根天線之間的相位差，以其中某一根天線的相位作為基準，通過三次不同天線端口的相位測試組合，可以得到所有天線之間的相位差，從而完成8天線的Beamforming測試。

　　3. LTE芯片及終端測試解決方案

　　從整個LTE產(chǎn)業(yè)鏈來看，終端的發(fā)展與系統(tǒng)設備的發(fā)展是相輔相成的。為了滿足LTE芯片及終端的測試需求，更好的促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展，R&S公司新一代的綜測儀平臺CMW提供了全套的射頻、協(xié)議、數(shù)據(jù)測試的解決方案，此外R&S公司提供的TS8980測試系統(tǒng)能夠為終端提供全面的射頻認證測試和RRM等方面的測試，下面針對終端的各種測試項目作簡要介紹。

　　3.1 LTE芯片及終端研發(fā)和生產(chǎn)射頻測試方案

　　在研發(fā)階段的射頻測試CMW500支持信令和非信令兩種測試方法，涵蓋了LTE所有的3GPP測試項目，并能測試LTE到2G和3G的切換。針對生產(chǎn)測試，CMW500獨創(chuàng)性的提出了Multi-evaluation的概念，即可以通過一次采樣，同時對于所有的LTE的發(fā)射機項目（如Power，SEM，EVM，IBE，ACLR，Spectrum Flatness）進行測試，大大的提高測試速度。CMW500除了支持2G、3G和LTE以外，還可以支持WiFi、WiMAX，Bluetooth等非蜂窩技術(shù)，從而可以用一臺儀器測試具備多種無線技術(shù)的終端。

　　基于CMW500，R&S開發(fā)了CMWRun軟件，為了適應CMW500對于多種標準的廣泛支持，CMWRun自動化測試軟件采取了開放式的軟件平臺，這意味著R&S的工程師，甚至客戶的工程師可以基于CMWRun的平臺開發(fā)自己的研發(fā)、生產(chǎn)測試計劃。

　　3.2 LTE 終端協(xié)議認證及IOT測試方案

　　對于LTE協(xié)議測試，R&S提供早期的協(xié)議棧測試解決方案CMW-VT和協(xié)議研發(fā)及認證測試儀CMW500。CMW-VT是基于PC機上的軟件方案，可以讓開發(fā)者在早期就進行協(xié)議驗證的工作。而CMW500不僅可以用于一致性測試，性能測試和互操作測試，而且能應用于產(chǎn)品生命周期的后續(xù)階段，從而可以給芯片和無線設備制造商在LTE 協(xié)議一致性研發(fā)的各個階段中帶來多重好處。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。通過在CMW500上配置LLAPI和MLAPI選件，R&S公司提供了協(xié)議棧測試所需的底層和高層兩種不同編程接口，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。

　　3.3 LTE 終端射頻認證/預認證測試方案

　　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有三種不同配置，其中TS8980S是面向研發(fā)類客戶的預認證平臺，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。

　　3.4 LTE 終端 RRM測試方案

　　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)，并進行信號分析；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；功率探頭可以對整個系統(tǒng)的進行校準。

　　3.5 LTE終端數(shù)據(jù)應用測試方案

　　CMW500在完成射頻、協(xié)議全方位測試的基礎(chǔ)上，配備數(shù)據(jù)應用硬件單元B450A及相關(guān)測試軟件后，更可以進行各種數(shù)據(jù)應用測試。這些測試不僅支持IPv4而且也支持IPv6協(xié)議標準。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)議測試儀硬件平臺和CONTEST主控軟件，為運營商開發(fā)的一套可以模擬各種復雜的無線環(huán)境，對終端進行各種數(shù)據(jù)應用測試的平臺。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)測試應用和全面測試工具，這加速了LTE 研發(fā)測試進度。

　　3.6 LTE終端耗電測試方案

　　隨著智能終端的興起，用戶使用移動終端進行更多的操作，如MMS、瀏覽網(wǎng)頁、播放多媒體、使用藍牙、WiFi和GPS等等，這些都會消耗電池電能，因此如何準確評估現(xiàn)代終端的電池性能成為了一個難題。對此，R&S基于其無線綜測儀CMW500、電源NGMO和專用軟件，根據(jù)GSMA、CCF等相關(guān)規(guī)范，并針對運營商的特定需求開放專門的測試用例，從而提供了一個全面的移動終端電池性能測試解決方案。

　　4. LTE MIMO天線的OTA測試方案

　　OTA測試（天線性能測試）是無線設備認證測試時的一個重要測試項目。對如今LTE中廣泛采用的MIMO天線技術(shù)，R&S公司推出了一個更加直接和經(jīng)濟有效的方法：雙通道測試法。R&S公司 的TS8991測試系統(tǒng)如圖1所示。OTA暗室內(nèi)包含四個角度定位裝置；兩支測試天線和一支通信天線；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1. 支持雙通道法的MIMO OTA測試系統(tǒng) TS8991

　　5. LTE系統(tǒng)網(wǎng)優(yōu)及路測解決方案

　　對于任何移動通信網(wǎng)絡而言，我們都需要對最終運行的實際網(wǎng)絡進行可行性研究、初步設計、網(wǎng)絡建設、網(wǎng)絡優(yōu)化、網(wǎng)絡驗收這幾大步驟，所有這些網(wǎng)絡運營中的過程都需要路測和網(wǎng)優(yōu)的測試工具。為了保證LTE網(wǎng)絡運行的質(zhì)量，R&S公司提出了專供路測和網(wǎng)優(yōu)的測試解決方案。R&S公司的新平臺的路測解決方案由TSMW雙通道掃頻儀與ROMES路測軟件來實現(xiàn)，TSMW支持30MHz~6GHz的整個連續(xù)頻率范圍；可以支持2G、3G和LTE等移動通信以及Tetra、DVB等的測試，并可以測試移動通信與其它通信之間的干擾；雙通道雙射頻端口設計，不僅可以實現(xiàn)多任務的處理，而且雙端口的設計也實現(xiàn)了對于MIMO的支持。