综测仪测试nb-iot-射频指标手册

1、1文档综述.、八、-刖言本文适用于使用综测仪对 NB-iot进行与模拟小区的连接及射频测试，当前版本。版本更新信息中添加DAU链接以及用户自定义调度。添加RX测试功能。可以建立 NB-iot小区，并在 Measurement中进行TX测试。2 NB-iot Sig nali ng信令界面 NB-iot SignalingNB-iot Signaling小区模拟界面需要 License KS300才能打开，打开后界面如下图所示。（打开方式，仪表面板上的SIGNAL GEN按键，选择 NB-iot Sig nalin g1）*! N0-oTSiqningl ,5.20.12 IF -lj Y (5

2、 Jrv |连接状态 Conn ection StatusD NB-IoT nainj 1 - X3.5 九口 -旳“心50 Lonntclion StatuePacket SwitEihec C II OffIdle小区指示Cell，小区打开后会亮起Progress ，数据包开关 Packet Switched，小区打开后显示 Cell on,终端进行小区搜索的时候显示Signaling in终端注册成功后显示Attached。无线资源管理状态 RRC state，终端未注册时显示Idle，终端注册成功后显示Connected 。日志显示Event LogEvent LogXconnecti

3、on tEtauitstied received ll：Ol:l50hPRACH Dr?anibfe receve*J 11:M ：R5 尬 E PR AiH prp r piv11PRACH p roambio rocovodpiediiible Jt?LwJved 11 ：0i：02OPHAtH preamble receded 11;D15O .- Sinain Failure H:Q3:450RRC Connection EsLabhshed，卒1-14*4 lIHi沖上|Jirfl1终端与仪表的信令交互情况，会显示在这个区域，如图中所示。蓝色信息都是正常的提示，黄色信息为失败消 息，

4、红色信息为仪表出现错误。终端信息UE Info及其他，暂未添加。小区设置CellCellppe-rating idaridBand 1F-UI?UpinkDcwn inkChar nel300 31S30Q ChFifiq jnic/?14D0 MHz1 W0.fi UHrNRS EPRE-8S0 dftnnSkHrIJ|：liuk Md-ninl Pehw2X0 dBm频带和双工方式选择，目前只支持FDD后续版本将会支持 TDD信道及频率选择 Channel/Frequency，信道和频点有对应关系，设置一个参数的数值会相应变化。)，通过这窄带参考符号每资源元素功率NRS EPR( Narr

5、ow Referenee Symbol Energy per Resource Element 个参数，可以设置仪表发射给终端的信号强度。上行功率Uplink nominal power，设置终端上行的目标功率。连接 ConnectionLohnoctiatiSckediJirc T/ae UL RIWCSubcamsrs 2 Starl SCMCS lex. TBS r7p.)TSir_| oRfmcuum Urrtm在 Configuration中详解。酉己置 Configuration测试场景Seenario目前仅支持标准小区Sta ndard Cell的建立。基带单元Base Band

6、 Unit如果仪表配置了两个 SUA( B500)硬件，可以在这里选择由其中的哪个来产生模拟小区信号。操作模式Operation设置NB-iot的操作模式，目前只支持Standalone模式。，节规定的带内模式In-band以及保护带宽模式 Guard-band模式将在后续版本中支持。三种操作模式（如图）Standalone 独立模式：使用目前 GERA（ GSMEDGERadio Access Network ）系统占用的频谱，替代一个或多个GSM载波。Guard-band保护带宽模式：使用目前LTE载波保护带上没有使用的资源块。In-band带内模式：利用LTE载波内的资源块。In-ban

7、d operationGuard-band operationStandalone operation1OPSNLTE carriere g GSM carrier图NB-iot的三种操作模式RF1CGMRRTX10 00 dB0nsRF1COM千RI-KX10.00 dB0 ns射频设置RF SettingEl RF Settings1 E RF Output ITX）E j tj H ConneUorr Cnnvftrterp EKfetnat AttenuationEKternal Delay Compensation：白 RF Input （RXConverterp External

8、Attenuation External Delay Compensation射频输出及输入设置Output （ TX）/Input（ RX）（这个目录下的设置，也可以在Signaling 主界面中的routing 进行设置）Connector，可以指定信号从仪表前面板的哪个端口进出。Converter，设置使用仪表内的TRx。当需要仪表产生多个小区信号的时候，通过设置信号端口和使用的TRx可以合理设置信号路径，使几个小区同时工作。夕卜部衰减 External Attenuation射频信号将会增加相应 dB的功率补偿。外部延时补偿 External Delay Compe nsation信号

9、会增加相应ns的延时补偿。射频频率RF FrequencyflF FrequenzyH Opp rad ng Rand 占“DL/CharmcJ/rrcqucncyFitjquency OHjmjl;Channel/FrequencyFrequency Offset300 Ch 2140.0 MHz0 Hz183(H) Ch0 Hz设置相应的band、频率、信道以及频率补偿。在频率设置时，信道间隔频率为，因此精度为。根据 R13，节，目前仪表支持FDD Band1/3/511/13/17/19/20/26/28，如表NB-IOTOperatingBandUplink (UL) operatin

10、g bandBS receiveUE transmitDownlink band BS transmit UE receive(DL)operatingDuplexModeFuL_low FUL_highFdL_IowF DL_high11920 MHz-1980 MHz2110 MHz2170 MHzHD-FDD31710 MHz-1785 MHz1805 MHz1880 MHzHD-FDD5824 MHz-849 MHz869 MHz894MHzHD-FDD8880 MHz-915 MHz925 MHz960 MHzHD-FDD12699 MHz-716 MHz729 MHz746 MHz

11、HD-FDD13777 MHz-787 MHz746 MHz756 MHzHD-FDD17704 MHz-716 MHz734 MHz746 MHzHD-FDD19830 MHz-845 MHz875 MHz890 MHzHD-FDD20832 MHz-862 MHz791 MHz821 MHzHD-FDD26814 MHz-849 MHz859 MHz894 MHzHD-FDD28703 MHz-748 MHz758 MHz803 MHzHD-FDD表NB-iot 频带表（来自，Table ）上行射频功率 RF power upli nk HF Power Uplink!iExp. Nomi

12、nal Power ModeAccording to UL Power Cortrol Settings T-Nominal Power23.00 dBmReLLevel: 35.0( dBmMargin.TKOOdBMixer Level Offset0dB这个参数用来配置预期的上行功率Exp. Nominal Power., Margin有两个可选项根据上行功率控制设定 Accordi ng to UL Power Control Setti ngs此时，终端上行功率将会根据链路上行功控来自动计算。上行的预期功率的计算结果将显示在下方Exp. NominalPower中。另外，参考功率 R

13、ef. Level的计算公式为：Refere nee Level = Expected Nomi nal Power + 12 dB Margin 如示例图手动设置Manual此时，终端上行的预期功率及余量 Margin均可手动设置，参考功率Ref. Level的计算公式为：Refere nee Level = Expected Nominal Power + Margin这个设置会对上行功率Tx Power产生影响。注：这个余量用于计算输入信号（即终端发射功率）的已知变化量（波峰因数）。波峰因数是指波形峰值与有效值之比，这个参数会影响交流测试的精度，较大的波峰因数表明链路本身的损耗较大。在实

14、际测试中，仪表的 输入功率必须在仪表datasheet中规定的功率参考范围之内。如果设置正确，对于仪表来说，输入功率等于参考电平减去外部衰减值。这些参数中，衰减值可以在终端与仪表建立连接之后修改，其他参数需要在打开 NB-iot小区之前设置好。混频器电平偏移 Mixer level offset在分析器路径中改变混频器的输入电平。负偏移降低混频器输入电平，而正偏移增加了电平。仪表默认这是为 0dB测试中如果需要，则根据上行链路信号的特性优化混频器输入电平。设置值优势可能产生的问题0dB高信噪比，高动态范围可能产生互调信号，余量较低容易过载下行功率等级 Downlink Power Levels

15、B Downlink Power Levels| j NRS EPRE-85.0 dBrn/15kHz| NPDSS, NPDCCH 即d NPBS EPRE阪 dBE”5k阀|窄带参考符号每资源元素功率NRS EPRE通过这个参数，可以设置仪表发射给终端的信号强度。根据协议R13，在NB-iot中，物理下行共享信道 NPDSCH物理下行控制信道 NPDCCH物理广播信道 NPBCH勺 功率值，不可单独进行设置。因此在仪表设置中，这三者只能通过NRS EPRES行设置。NPDSC窄带物理下行共享信道与LTE中的PDSCH1同，承载用户在 NB-iot系统中的下行业务数据，如单播业务、寻呼消息以

16、及RAP消息等。NPDCCI窄带物理下行控制信道承载下行控制信息 DCI。由于NB-iot系统仅支持1个PRB大小的子帧，因此不适用于现有的 LTE下行控制信道。NPBCH物理广播信道承载网络的广播信息。在 NB-iot系统中，为避免In-band模式下雨现有LTE信道的冲突，NPBCH勺传输周期为640ms,传输发生在子帧#0中，占用#0中除了前3个OFDM符号以外的所有 OFDM符号。上行功率控制 Uplink Power Control日叩link Power Control iUplink Nominal Power!0 Advanced NPRACH/MPUSCH Pnwr! :-F

17、01 (HMM (KMH) binSNOW3G (EIA1J *i i卜叱卜MNCj j -TACt-UtRANCeH Identifier 白 Security SettingsIntegrity AlgojiTtim身份验证Identity用来配置模拟小区的网络参数，由广播发送给终端。a. 移动国家码 MC( Mobile Country Code )这个参数是3位十进制数字，表示网络所属国家，如中国为“460”。b. 移动网络码 MN( Mobile Network Code )这个参数是2位或3位十进制数字，用于识别用户所属的移动网络。在同一个国家内，如果有多个PLMN( Public

18、 Land Mobile Network，公共陆地移动网，一般某个国家的一个运营商对应一个 PLMN,可以通过 MNC来进行区别，即每一个PLMN都要分配唯一的 MNC中国移动系统使用00、02、04、07，中国联通 GSM系统使用01、06、09，中国电信 CDMA系统使用03、05、电信4G使用11,中 国铁通系统使用20。R&CMW-Z04/Z05 SIM 卡的默认 MCC/MN为 001 01c. 跟踪区域码 TAC( Tracking Area Code )小区识别符 E-UTRAN Cell Identifier用于指定小区标识，每一个PLMh中不会有相同的小区标识。这个标识将被广

19、播给终端。安全性设置Security Setting完整性算法 Integrity Algorithm选择完整性算法。如果设置为Null，则表示完整性被禁用，用于不支持SNOW3GEIA1 )算法的测试卡。连接设置ConnectionS Connectioni Coiin&ciiw TypeTransport Slock Ske: GTransport block 0E TestmodeScheJuling ypeE2 IIL RiflC Scheduting i SLibcarrirs k-MCS Indexi a jResource Units-Repetlduris白 OL RUC Sc

20、hedulingH Suhzarriersi,r, M匚！i IndexI- Subframes-Repetiiions连接类型 Connection Type 设置终端与CMW5 0的连接类型，当前版本只支持测试模式连接。a. 测试模式Testmode :只启用层1和层2的协议栈，不开启层 3的协议栈。这个模式适用于只进行信令连接而 不需要进行应用层连接的测试。b. 数据应用模式 Data Application:启用层3的协议栈，用于需要基于 IP层的测试。此模式需要仪表有硬件B450，并安装以上版本的DAU同时需要在 DAU的界面中的“ Select RAN ”中选择NB-loT Sig

21、naling。测试模式 Test Mode Use Activate Testmode Message开启后，Activate Testmode消息将被发送给终端。此时，需要不回还模式。Testmode的设置遵循和。调度类型 Scheduling Type可以指定调度类型，上行或者下行调度。指定后，下方相应的调度类型的具体参数生效。选择DL RMC时可以测试Rx参数，即接收灵敏度。上行/下行无线资源管理调度UL RMC Scheduling/DL RMC Schedulinga.子载波数 Subcarriers可以选择由1、3、6、12个子载波参与数据传输。Start Subcarrier，可

22、以指定由第几个子载波开始传输。不 同调度请参图。V V U VV U V V V 去二 i 二二二二二二-一 二二11 二一 _=二=二二二二二- g s L Downlink Resource Unit:same as LTE: 12x 15 kHz|1 msUplink Single Tone (control)|fx 175 kHz 8 msUplink Multi Tone. 6x 15 kHz I 2 msUplink Sinqle lone (control)1x1kHz4msUplink Multi Tone3x 15 kHz 14 msUplink Single Tone1x

23、15 k- Iz | 8 nsUplInkSingleTone1x 3 75 kHz | 32 rns（不包含256QAM和表（256QAM。（连续上行）或者 Co ntin uous DL（连续图不同调度模式下的子载波数示意图b. 调制与编码策略索引MCS IndexMCS Index确定调试类型和传送资源块大小，在后方显示。它的定义参考表c. 资源块 / 子帧 Resource Units/Subframes确定传输子帧数。d. 重复数 Repetitions确定重复次数。自定义调度模式 User defined Scheduli ng版本开始添加，测试中可以自定义调度模式a.调度类型Pa

24、ttern可以设置为 Alternating DL/UL（上下行交替模式），Continuous UL下行模式）b.上行或者下行具体设置UL/DL，与中的各个项目相同。El User defined ScheduHng；PatternAlternating DUUL T日ULj Subcarrierst2 v Start Subcarrier: 0iI MCS Index5Resource Units1ii:RepetkionstS-OIL Subcaiiltiis12iMCS Index0Subframes1i-ReDetitions1=:IModulation; QPSX Iranspor

25、T Bbock Size: 12Smit Subcdiiiti; iModulation; QPSK Transport Block StLe: 16分析Debug白 Dehug-Disable CRs Scrambling Broadcas.广I关闭扰频广播，用于Debug。测试举例Stepl按仪表面板“ SIGNAL GEN按键，选择 NB-iot Signaling1，打开NB-iot信令界面。Step2在Cell区域内设置射频相关的参数，女口Band、Channel。Step3根据测试需求在 Connection中设置调度模式，TX测试选择UL调度，RX测试选择DL调度。Step4根据

26、终端所插得 SIM卡的相关信息，在 Configuration-Network-Identity中设置 MCC/MNCStep5按仪表面板“ ON|OFF按键，打开 NB-iot小区信号，等待终端注册到模拟网络。发射机测试 NB-iot TX MeasurementNB-iot TX Measurement 测试界面需要 License KM300才能打开，打开后界面如下图所示。（打开方式，仪表面板上的MEASUR按键，选择 NB-iot TX Measurement1 ）在此界面中，我们可以进行终端的发射机性能测试。建立好连接通路后，打开测试开关Multi Evaluati on即可进行测试

27、。测试结果的概况会直接显示在此界面中, 如果想查询细节，则可以双击对应测试项的图标进行查看。发射机测试项目以下测试项目及及结果判定，依据第6章，与NB-iot相关的参数在各节的 F副章中。发射机发射功率参数：最大发射功率，最大发射功率回退，可配置的发射功率范围。输出功率动态范围参数：最小输出功率，关断状态输出功率，ON/OFF时间模板，功率控制指标要求。终端发射信号质量参数：频率误差，EVM载波泄露，带内辐射。最大发射功率Max Tx Power2ms）排除2304TS的UE传输间隔的平对于NB-iot终端，当子载波间隔为时，最大输出功率定义为每个时隙（均功率；当子载波间隔为 15kHz时，定

28、义为每个子帧（1ms）的平均功率。结果判定：功率等级为 3时，要求23dBm 2Db;功率等级为 5时，要求20dBn 2Db,参考表。EUTRAClass 3ToleranceClass 5Toleranceband(dBm)(dB)(dBm)(dB)1232202223220232322025232202823220212232202132322021723220218232202192322022023220226232202282322026623220270232202表，截取自，Table UE Power Class最大功率回退MPR对于NB-iot UE的功率等级3和等级5，协

29、议规定了各个等级下所允许的最大功率回退指标，请参考表positions for 3 Tones allocation0-23-5 and 6-89-11MPRw dB0 dBw dBTone positions for 6 Tones allocation0-5 and 6-11MPRw 1 dBw 1 dBTone positions for 12 Tones allocation0-11MPRw 2 dB表，截取自，Table Power Reductio n (MPR) for UE category NB1 Power Class 3 and 5可配置的发射功率范围P CMAX对于每个

30、时隙，NB-iot UE允许的被设置的最大输出功率为Pcamx,c,其计算公式如下：PCMAX_LC P CMAX? w P CMAX_FC其中：PcMAX_LC = MIN P EMAXC , P PowerClass MPFC - A-MPRPcMAX_FC = MIN P EMAXC, P PowerClassPemaxc受高层信息IE P-Max指定，具体参考PpowerClass是在没有考虑容差的情况下，NBJot终端所允许的最大发射功率，参考表参考表；A-MPR= 0dB目前版本因上述公式计算后得到的PcmaX数值请参考表。Pcmax(dBm)Tolera neeT(Pcma(dB

31、)21 w P cmax w 2320 W P CMAX 2119 W P CMAX 2018 W P CMAX 1913 W P CMAX 188 W P CMAX 13-40 W P CMAX 8表 PcmaX功 率容差，截取自，PcMAxtolera nee最小输出功率对于NB-iot终端，协议要求的最小输出功率为-40dBm。当子载波间当子载波间当子载波间隔为时，最大输出功率定义为每个时隙（2mS排除2304TS的UE传输间隔的平均功率;隔为15kHz时，定义为每个子帧（1mS的平均功率。UE关断状态输出功率对于NB-iot终端，协议要求的最小输出功率为-50dBm。当子载波间隔为时，

32、最大输出功率定义为每个时隙（2mS排除2304TS的UE传输间隔的平均功率;隔为15kHz时，定义为每个子帧（1mS的平均功率。UE开关时间模板包括一般开关时间模板（如图）、NPRACI时间模板（如图）般开关时间模板与 E-UTRA 相同测试要求参考表Start Sub-frameEnd sub-frame1i图一般开关时间模板图，截取自 Figure Ge neral ON/OFF time maskChannel bandwidth / minimum output power / measurement bandwidth200 kHzTransmit OFF powerFor carr

33、ier frequency f : dBmTransmissionOFFMeasurement bandwidth180kHzExpected Transmission ONMeasured power23 dBmON power tolerance f 表NB-iot 般开关时间模板要求截取自 Table Ge neral ON/OFF time mask for category NB1的ON状态是指去除过渡时间后的NPRAC!测量时间内的平均功率，测试要求与一般开关时间模板要求一致，参不同NPRAC格式对应的测量时间不同：NPRAC前导码格式为0时，测量时间为;NPRAC前导码格式为1时

34、，测量时间为。Tran sie nt periodTran sie nt period图 NPRACH寸间模板图，截取自 Figure PRACH ON/OFF time mask功率控制指标要求包括绝对功率容差、相对功率容差。a.绝对功率容差此参数是指UE发射机在第一个子帧设置初始发送功率为指定发送功率的能力。此第一子帧可以包括联系传输或者非连续传输并且传输时间大于20ms时的第一个子帧。该容差包括了信道估计的误差。协议对正常情况和极端情况的绝对功率容差都做了要求，参考表dBExtreme+ dB表绝对功率容差，截取自，Table Absolute power tolera neeb.相对功

35、率容差此参数是指UE在设置当前时刻发射功率相对于最近发送的NPRACH率的能力。NPRACH勺功率步长：OdB, 2dB,4dB, 6dB,相对功率容差的测试要求与这些功率步长的对应关系，如表。在极端情况下，各个功率步长下，可以允许土 2dB的条件放宽。Power stepP dBNPRACH dB P = 0 P = 2 P = 4 P = 6NOTE:For extreme conditions an additionaldB relaxationisallowed.表 相对功率容差，截取自，Table Relative power tolera nee for category NB1

36、NPRACH tran smissi on (no rmal con diti ons)频率误差 Frequency Error频率误差指的是 UE的调制载波频率与接收到的基站频率之间的误差，如表frequency GHzFrequency error ppm1表频率误差截取自，Table Freque ncy error requireme nt for UE category NB1EVMEVM矢量误差幅度，是指实际测得的发射信号与理想无误的信号的向量误差，包括相位和幅度，参考表。ParameterUnitAverage EVM LevelReference Signal EVM Leve

37、lQPSK or BPSK%16QAM%表 EVM, 截取自， Table Minimum requirements for Error Vector Magnitude载波泄露载波泄露是指与载波具有相同频率的额外的正弦波，是一种由直流偏置和互调引起的干扰。这种干扰几乎是恒定的，与输入信号幅度无关。测量间隔为一个时隙，协议要求请参考表参数限制值（dBc）0 dBm Output power-25-30 dBm Output power 0 dBm-20-40 dBmOutput power -30 dBm-10表载波泄露 截取自， Table Mi nimum requireme nts fo

38、r relative carrier leakage power带内辐射 In-ba nd emissi ons带内辐射是指 UE在所分配的Tone上面的输出功率值与非分配tone上的功率值之比。测量间隔为一个时隙,议要求参考表。Parameter descriptionUnitLimit (NOTE 1)ApplicableFrequenciesGeneraldBmax1510 log 10 (Ntone / LCtone ),185 q tone1) / Lctone ,57 dBm /(3.75 kHz or 15kHz )PtoneAny non-allocated(NOTE 2)IQ

39、 ImagedB-25Image frequencies(NOTES 2, 3)Carrier leakage-250 dBm Output powerCarrierfrequency(NOTES 4, 5)dBc-20-30 dBm Output power 0 dBm-10-40 dBmOutput power -30 dBmNOTE 1: An in-band emissions combined limit is evaluated in each non-allocated tone. For each such tone,the minimum requirement is cal

40、culated as the higher ofRne - 30 dB and the power sum of all limitvalues (General, IQ Image or Carrier leakage) that apply.Rone is defined in NOTE 10.NOTE 2: The measurement bandwidth is 1 tone and the limit is expressed as a ratio of measured power in one non-allocated tone to the measured average

41、power per allocated tone, where the averaging is done across all allocated tones.NOTE 3: The applicable frequencies for this limit are those that are enclosed in the reflection of theallocated bandwidth, based on symmetry with respect to the centre carrier frequency, but excluding any allocated tone

42、s.NOTE 4: The measurement bandwidth is 1 tone and the limit is expressed as a ratio of measured power in one non-allocated tone to the measured total power in all allocated tones.NOTE 5: The applicable frequencies for this limit are those that are enclosed in the tones containing theDCfrequency ifNt

43、one is odd, or in the two tones immediately adjacent to the DC frequency if Ntoneis even, but excluding any allocated tone.NOTE 6:Lctone is the Transmission Bandwidth (tones).NOTE 7:Ntone is the Transmission Bandwidth Configuration (tones).NOTE 8:tone is the starting frequency offset between the all

44、ocated tone and the measured non-allocated tone. .tone 1 ortone1 for the first adjacent tone outside of the allocated bandwidth.NOTE 9:Rone is the transmitted power per kHz or 15 kHz in allocated tones, measured in dBm.表 带内辐射，截取自，Table Minimum requirements for in-band emissions占用带宽OBW占用带宽是指以指定信道的中心频

45、率为中心，包含发射功率99%能量所对应的频带宽度，协议要求参考表。nitial ConditionsTest Environment as specified in TS 7 subclauseFrequencies as specified in TS 7 subclauseranges defined in AnnexParametersConfiguration IDDownlink ConfigurationUplink ConfigurationN/AModulationNLnesSub-carrier spacing (kHz)1QRSK102QRSK1015kHz3 (Note 1)QRSK12015kHzNote 1: Applicable to UE supporting UL multi-tone transmissions表 占用带宽，截取自，Table Test Con figuration Table射频辐射模板SEM射频辐射模板指的是从 NB-iot UE信道带宽边沿处到距离此边沿厶fB这段频率区间内的辐射需要服从的指标规范，请参考表。 f oob (kHz)Emission limit (dBm)Measurement bandwidth02630 kHz100