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兴趣联盟 - 电子与通信工程

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    HSUPA终端测试步入新行程

    张进 2010-12-25 11:35
    HSUPA是3GPP在R6版本提出的上行高速分组增强技术。主要特点包括短扩频码,短TTI,多码道传输等。

      HSUPA的上行高速,是基于一系列的关键技术。这包括基于NodeB的快速调度,自动混合重传(HARQ)和软合并等,从而保证相应的QoS和基于QoS的资源动态分配。因此,HSUPA对终端的处理器,发射机和调制器及内部算法机制提出了新的要求。HSUPA数据终端测试主要包括射频和协议两个方面。

    发射机测试

      HSUPA在上行增加了E-DPDCH和E-DPCCH两个信道,相比较HSDPA而言,多码道传输的峰均功率比(PAR)问题更加突出。因此必须对上行的E-DCH物理信道作I/Q路均衡配置和功率增益补偿。一般而言,E-DPCCH总是映射到I路上面,并且采用长度为256的扩频码的第一个码字进行扩频;而E-DPDCH的映射取决于配置的E-DPDCH最大码道个数和HSDPA信道的配置。这种信道配置的新特点极大地影响HSUPA前端功放的线性动态范围和调制器的质量,也增大了潜在的码道功率的相对差异性,进而对最大输出功率,码率功率精确度测试等提出了新的要求。

      此外,HSUPA主服务小区/非服务小区共同控制的授权控制和链路配置的灵活性,表现在相邻的TTI都有可能出现码道个数,扩频因子和功率电平的差异。尤其当HSUPA信道开关瞬间,上行功率的变化更为明显。上面特点的其中一个潜在的结果就是对频谱测试的影响。

      综合HSUPA发射机测试出现的新需求,3GPP34.121测试规范第五章节相应的制定了新的测试条目。虽然HSDPA和HSUPA相互独立,但对HSUPA终端而言,额外增加的HSUPA条目的测试,可前向覆盖HSDPA,R99版本相应的测试条目。因此对于HSUPA设备的整体测试工作量影响并不大。

      目前3GPP34.121最新版本的测试规范中,新引入的发射机测试条目主要有5.2B(HS-DPCCH和E-DCH最大输出功率的测试),5.2D(HS-DPCCH和E-DCH用户设备的相对码域功率精度测试),5.13.2B(HS-DPCCH和E-DCH相对码域差错测试),5.9B(E-DCH杂散模板测试),5.10B(E-DCH设备邻信道溢出比功率ACLR测试)等。

      对于5.2B而言,主要验证HSUPA用户设备最大功率输出是否达到额定的标度,以确保在不影响其他信道和系统的情况下提高HSUPA小区的覆盖范围。

      测试条目5.2D和5.13.2B主要验证HSUPA用户设备发射码道功率的准确性。对于HSUPA终端而言,需要同时保证R99,HSDPA和HSUPA上行调制码道功率的相对准确性。图1是利用R&S公司的CMU200同时看到的R99,HSDPA和HSUPA的码域功率情况。

      5.9B和5.10B则测试HSUPA用户设备的上行频谱的弥散情况。无任是ACLR还是杂散模板,考察的都是HSUPA终端对频谱杂散的抑制能力,以减少对其他信道和系统的干扰。

      需要注意的是,对于发射机测试而言,需要准确地设置各个信道的增益因子,有的时候甚至是E-AGCH信道的绝对授权值,目的是置被测终端为正确的测试条件下。

    HSUPA接收机测试

      根据3GPP规范,HSUPA终端共有6类。它们代表了不同的执行复杂性。

      差别主要在于最大支持的E-DCH码道数,最小的扩频因子,TTI和支持的最大传输块大小。其中TTI和最大传输块大小决定了UE的最大传输速率。目前,6个分类中,支持2msTTI的仅有三种,而支持10msTTI的,即2Mbps的终端在各个分类中居于多数,也是早期为主的产品。

      对于上行最大流量的验证,可以最大程度上保证HSUPA终端的物理层整体性能。

    HSUPA性能测试

      对于HSUPA用户设备而言,采用了基于E-HICH信道(ACK/NACK)的自动混和重传HARQ机制来保证HSUPA上行数据包可靠的传输。此外,上行的功率控制主要是通过E-AGCH和E-RGCH信道来调整终端的服务准许(ServingGrant),从而达到改变E-DCH信道功率偏置及上行速率的目的。

      如何快速有效地根据规范来验证HSUPA数据终端对这三个下行控制信道E-HICH,E-AGCH和E-RGCH携带的控制字段检测的准确性具有非常重要的意义。可以最大程度上保证HSUPA终端的数据接入性能和对网络的正确响应,从而也提高HSUPA网络的上行容量。

      R&S公司的CMU200可以准确地捕获HSUPA数据终端在E-DPCCH信道上的响应信息,从而为一致性评估终端对这些信道的检测性能提供了可能。图2是E-DPCCH信道的帧结构和携带的具体内容:包括数据块大小的传输格式联合指示(E-TFCI)、重传序号(RSN),以及指示UE对当前的服务准许是否满意的HappyBit。

      如果E-HICH信道发送ACK信息,终端会指示发送新的数据包,但如果是NACK或者DTX(其中后者高层会解析为NACK),终端都会进行数据包的重发。允许重发的最大次数由高层协议栈给出。

      对于E-AGCH控制的绝对授权或者E-RGCH发送的下降,上升或保持控制比特,通常情形下,终端会在E-TFCI域做出正确的响应。对于不同功能的控制比特,我们都有必要来测试终端的误检概率,进行全面的评估。

      基于上述E-DPCCH信道的两种反馈信息和处理机制,就可以对HSUPA数据终端做性能的一致性测试。目前3GPPTS34.121主要规定了三类测试条目,分别为10.2(E-DCHHARQACK指示信道E-HICH的检测),10.3(E-DCH相对授权信道E-RGCH的检测)和10.4(E-DCH绝对授权信道E-AGCH的解调)。

      在10.2测试条目中,我们需要检验用户设备“missedACK”和“falseACK”的概率情况。基站仿真器分别发送100%的ACK和DTX,通过检查RSN是否为新数据指示,概率评估终端对ACK/DTX检测的准确程度。

      在10.3测试条目中,我们需要检验终端对“missedUP”,“misseddown”和”missedhold”的检测概率。基站仿真器分别发送50%UP/50%DOWN和100%HOLD,通过检查E-TFCI域的升降情况来获得对终端的评估。

      在10.4测试条目中,我们需要在E-AGCH信道上重复发送一定模式的绝对授权序列,R&S CMU200通过对E-TFCI做相关运算,比较统计误检的概率。

      上述条目的测试,规范定义了一致性测试的详细条件。但需要注意的是,E-HICH和E-RGCH要求的HSUPA回环的建立,在TTI=10ms和TTI=2ms时候稍微有所不同。主要是适配的调整E-AGCH的绝对授权以控制上行的速率,以便为UE提供稳定的数据流。

      对于上述HSUPA性能的测试,基站仿真器应该具有能力进行AWGN信道或连接衰落仿真器进行衰落的仿真。全面的评估需要有硬件设备的支持。

    HSUPA应用测试

      HSUPA为VoIP和文件上载等需要高速上行速率的业务提供了可能。结合HSDPA,更为互动游戏类似的高客户黏性的业务,开启了应用的大门。

      如何来验证各种能力类别的HSUPA终端在真实IP业务流下的数据流量也是非常关心的话题。因为它真正意义上涉及到用户的体验,即对产品的直观感觉。通过R&S CMU200可以提供HSUPA被测终端和服务器之间(FTP,媒体流,游戏等等)的IP数据连接。通过高速嵌入式处理器对RLC层的封包拆包处理,直观地展示PDU/SDU的实时上下行流量和误块率等,为客观的评估提供了强有力的工具。

      另外,通过修改网络连接条件,包括服务授权,功率大小,甚至是频点,衰落特性,能最大程度上模拟实际网络下HSUPA用户设备的IP链接特性。

      目前,R&S CMU200可以全面展示HSDPA+HSUPA网络环境下双向高速IP业务的测试。

      (文章转载)

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