LTE芯片和終端測試詳解

1 引言

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，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 RS的LTE測試解決方案

羅德與施瓦茨公司(RS)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。基于其在2G和3G測試領域的領先地位，RS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，RS公司為客戶提供從LTE(包括TD-LTE和FDD LTE)仿真、設計、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 RS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

RS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；RS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。

由于被測設備可能采用特殊的數(shù)字基帶信號格式，RS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，調度安排，鏈路自適應，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。

RS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，RS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，RS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ATT，日本NTT Docomo等。RS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RS購買相關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。

(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。RS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RS 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)應用測試

LTE主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務，因此應用測試是LTE研發(fā)中很重要的環(huán)節(jié)。RS的CMW500在配備數(shù)據(jù)應用單元及相關測試軟件后，就可以進行各種數(shù)據(jù)應用測試。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；RS 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。

(6)LTE MIMO天線的OTA測試

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。而LTE采用的MIMO天線技術由于其復雜性而給OTA測試帶來了極大的挑戰(zhàn)。對此，RS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RS的TS8991測試系統(tǒng)如圖2所示。OTA暗室內包含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的天線，外部設備包括無線綜測儀(如RS CMW500)和開關矩陣(OSP)。整個系統(tǒng)由RS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