LTE测试方法简介

1、Rohde&Schwarz对UMTSLTE包括LTE标准化的情况、所使用的关键技术、LTE空中接口的协议架构、相关过程，3GPP系统架构演进(SAE)、演进的分组系统(EPS)以及EPS所涉及的不同步骤和机制，同时还对LTE所支持的各项业务等都有熟练的掌握了。设备制造商自始自终都可以依赖于Rohde&Schwarz公司的产品和专家级的支持。Fw呻呀netmts慣鼻rwgriilHiT?C|TSM80IBForTssgaorrATMln(1州dmoHIPCofIFIQ由于3GPPLTE标准的发展还未最终完成，R&S公司在开发LTE选件时保持了高度的灵活性，软件会定期更新，确保测试仪表依据的标准和

2、最新发展保持一致，使它们满足3GPPLTE未来开发的要求。LTE概念的提出意味着目标的确立，为了有一个清晰的技术发展路线，3GPP制定了明确的时间表。整个标准发展过程分为两个阶段，研究项目阶段和工作项目阶段。研究项目阶段预计在2006年年中结束，该阶段将主要完成对目标需求的定义，以及明确LTE的概念等；然后征集候选技术提案，并对技术提案进行评估，确定其是否符合目标需求。工作项目预计在2006年年中以前建立，并开始标准的建立。LTE信号产生LTE的测试首先需要模拟LTE射频信号，并且研究其统计特性。对于LTE下行，研究人员可以从WiMAX和WLAN等技术中参考得到OFDMA的射频特性。但是对于上

3、行，LTE上行使用的SC-FDMA技术在其他标准中并没有使用。因此上行信号特性需要进行特别的研究。选件R&SSMX-K55用于R&S公司的信号源，诸如R&SSMU200A，R&SSMJ100A和R&SSMATE200A就可以按照TS36.211标准规定产生LTEFDD和TDD的上下行射频信号,用于元器件性能测试以及基站和移动终端的接收机测试。此外R&S还提供了高性能的双通道基带信号源AMU200A以及AFQ100A，加上AMU-K55或者AFQ-K255选件后，就可以模拟LTE的基带信号，用于LTE研发早期基带信号的模拟。而通过一款R&S提供的EX-IQ-BOX,用户可以产生适应自己需要的数字

4、基带信号格式。LTE信号分析其次在LTE信号的射频分析方面，由于LTE信号采用了新的接入方式OFDMA,信号带宽最高可达20MH乙这些对于信号的频域分析和调制域分析都提出了更高的要求。R&SFSQ和R&SFSG信号分析仪能分析3GPPLTE基站或者移动电话的发射机模块。信号分析选件R&SFSQ-K101和R&SFSQ-K105支持LTEFDD和TDD上行射频信号的测量。选件R&SFSQ-K100和R&SFSQ-K104可用于分析3GPPLTE下行信号，跟上行信号选件类似，该选件能在频域，时域及调制域对标准规定的所有信道带宽的3GPPLTEFDD和TDD信号进行测量。如需测量LTE基带信号，不管

5、是平衡还是非平衡的，都可使用R&SFSQ的模拟(R&SFSQ-B71)和数字(R&SFSQ-B17)基带输入选件来完成。同时R&S也提供了一款EX-IQ-BOX可以适应用户自己的数字基带格式，通过和FSQ上的B17接口一起使用，可以分析LTE数字基带信号。此外如果想对OFDM信号进行分析的话，R&S在高端信号分析仪FSQ上开发了FSQ-K96选件，这可以满足LTE早期研发和对任意OFDM信号进行分析的需求。LTEMIMO测试R&S公司的射频信号发生器SMU200A，或基带信号发生器AMU200A，都可以使用单台仪表进行MIMO接收机测试。在电磁波频率低于100kHz时，电磁波会被地表吸收，不能

6、形成有效的传输，一旦电磁波频率高于100kHz时，电磁波就可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频，英文缩写：RF。为了能够在空中传播电视信号，必须把视频全电视信号调制成高频或射频(RF-RadioFrequency)信号，每个信号占用一个频道，这样才能在空中同时传播多路电视节目而不会导致混乱。这两款信号发生器都配置两个信号源，加装R&SSMU-K74或者AMU-K74选件后，就可以实时模拟2x2MIMO系统所需的4个衰落信道，从而对2x2的MIMO接收机进行测试。这两款仪表解决方案都支持ITU为3GPPLTE定义的、包含衰

7、落路径之间的相关特性的各种衰落模式。通过把两台或四台R&S的信号分析仪FSQ或FSG连接起来,R&S可以提供2x2和4x4的MIMO信号分析，此时只需在一台主控FSQ/G上配置K100(或者K104)和K102选件，就可以支持LTEFDD和LTETDD中的三种MIMO模式：发射分集，空间复用和循环延迟分集。LTE协议测试R&S推出了LTE协议测试仪CMW500,它的功能强大的硬件方案可以提供的频率高达6GHz,带宽为40MHz。它不仅可以用于一致性测试，性能测试和互操作测试，而且还把它的优点扩展到产品生命周期的后续阶段。CMW500一台仪表可以支持最多两个LTE或者WCDMA的小区，而且还可以

8、提供选件B2xx支持GSM，CDMA200，1xEV-DO小区，从而可以实现不同系统间切换的测试。此外CMW500可以支持MIMO2x2以及MIMO4x2。链路自适应即自适应调制编码，可以在共享信道上应用不同的调制编码方式适应不同的信道变化，获得最大的传输效率。将编码和调制方式变化组合成一个列表，E-NodeB根据UE的反馈和其他一些参考数据，在列表中选择一个调制速率和编码方式，应用于层2的协议数据单元，并映射到调度分配的资源块上。上行链路自适应用于保证每个UE的最小传输性能，如数据速率、误包率和响应时间，而获得最大化的系统吞吐量。上行链路自适应可以结合自适应传输带宽、功率控制和自适应调制编码

9、的应用，分别对频率资源、干扰水平和频谱效率这3个性能指标做出最佳调整。LTE射频认证/预认证测试LTE下行传输方案采用传统的带循环前缀（CP）的OFDM，每一个子载波占用15kHz，循环前缀的持续时间为4.7/16.7“,s分别对应短CP和长CP。为了满足数据传输延迟的要求（在轻负载情况下，用户面延迟小于5ms）,LTE系统必须采用很短的交织长度（TTI）和自动重传请求（ARQ）周期，因此，在3G中的10ms无线帧被分成20个同等大小的子帧，长度为0.5ms。为了支持LTE终端的射频研发和认证测试，R&S推出了TS8980LTE射频测试系统。该系统可以使LTE终端客户在研发阶段就进行符合3GP

10、P规范要求的射频预认证测试，在早期就发现一些可能在认证阶段出现的终端设计的难以追溯的错误，从而消除可能带来的风险，降低研发成本，加速产品推向市场的时间。TS8980测试系统继承了此前成功的TS895x测试平台的一些设计理念，可以覆盖从LTE终端射频研发测试到一致性测试的整个产品生命周期。在射频测试控制软件方面，不仅可以对已有的测试用例进行参数化修改，而且基于R&SCONTEST软件框架，可以进行新的测试用例的编写，更进一步，也可以进行新的测试方法的研发。LTE终端生产线测试R&SCMW500是一个双通道、全标准、多功能的宽带无线通信测试仪，也是目前最领先的无线综测仪。CMW500是业界唯一能支

11、持所有的无线通信标准的综测仪，既支持如2G/3G、WiMAX、LTE等移动通信标准，更可以支持WLAN、蓝牙、FM、GPS、CMMB等非移动通信标准。CMW500是业界首台支持LTE信令的无线综测仪。它可以提供对终端的射频、协议、流量和数据应用等测试，并可以极方便地搭建射频一致性认证和预认证测试系统TS8980O独特的双通道设计使得CMW500成为测试MIMO接收机性能的不二之选。CMW500采用了许多创新的设计，因而能提供极高的测试速度、精度和测试能力。CMW500的设计充分考虑了未来无线技术的测试需求：在单台仪器内集成了双路高精度的射频信号源和分析仪，频率可高达6GHz,分析仪带宽40MH

12、z,信号源带宽70MHz。完全满足未来无线技术对带宽、频率和MIMO测试的要求。CMW500极佳的升级扩展性可以大大降低用户的升级费用和投资风险。无线终端的生产测试需要极快速的测试仪器。由于采用了强大的硬件和创新的测试技术，CMW500成为了业界测试速度最快的无线综测仪。它的速度比前一代综测仪快很多，而且还引入了如：智能校准和倍速分析等R&S公司创新的技术，从而使整体测试速度大大加快；而且由于其在精度、测试可重复性和线性度等方面极出色的性能，采用CMW500可以提高生产测试直通率；双通道的设计在生产测试时的优势是可以同时并行测试两台手机，这样自然就降低了测试成本。编辑点评随着LTE商用部署时间

13、的逐渐接近，LTE测试变得更为重要。Rohde&Schwarz对于UMTSLTE从早期的研发阶段就开始跟踪研究，积累了丰富的经验成果，不仅可以为LTEFDD，也可以为LTETDD无线设备研发提供完整的测试产品线。包括功率计，频谱分析仪，信号源，无线综测仪，协议测试仪和射频认证测试系统。目前，在3G之后，各种通信技术将如何演进是业界非常关注的一个焦点，特别是对于TD-SCDMA来说，能否实现向下一代通信技术的平滑演进，决定了TD究竟具有多长时间的生命力，以及我国的自主创新战略究竟能走多远。2007年11月，3GPPRAN151会议通过了27家公司联署的LTETDD融合帧结构的建议，统一了LTET

14、DD的两种帧结构。融合后的LTETDD帧结构是以TD-SCDMA的帧结构为基础的，这就为TD-SCDMA成功演进到LTE乃至4G标准奠定了基础。TDD-LTE技术特点LTE系统支持FDD和TDD两种双工方式。在这两种双工方式下，系统的大部分设计,尤其是高层协议方面是一致的。另一方面，在系统底层设计，尤其是物理层的设计上，由于FDD和TDD两种双工方式在物理特性上所固有的不同，LTE系统为TDD的工作方式进行了一系列专门的设计，这些设计在一定程度上参考和继承了TD-SCDMA的设计思想，下面我们对这些设计进行简要的描述与讨论。无线帧结构因为TDD采用时间来区分上、下行，资源在时间上是不连续的，需

15、要保护时间间隔来避免上下行之间的收发干扰，所以LTE分别为FDD和TDD设计了各自的帧结构，即Type1和Type2，其中Type1用于FDD，而Type2用于TDD。在FDDType1中，10ms的无线帧分为10个长度为1ms的子帧，每个子帧由两个长度为0.5ms的slot组成。在TDDType2中，10ms的无线帧由两个长度为5ms的半帧组成，每个半帧由5个长度为1ms的子帧组成，其中有4个普通的子帧和1个特殊子帧。普通子帧由两个0.5ms的slot组成，特殊子帧由3个特殊时隙（UpPTS，GP和DwPTS）组成。r;Tr=lOmaDWPT3PVpPTS1l114t、!t沪UpPTS在LT

16、E中TDD与FDD帧结构最显著的区别在于：在TDDType2帧结构中存在1ms的特殊子帧，该子帧由三个特殊时隙组成：DwPTS,GP和UpPTS，其含义和功能与TD-SCDMA系统相类似，其中DwPTS始终用于下行发送，UpPTS始终用于上行发送，而GP作为TDD中下行至上行转换的保护时间间隔。，三个特殊时隙的总长度固定为1ms，而其各自的长度可以根据网络的实际需要进行配置。上下行的时间分配TDD另外一个显著区别于FDD的物理特征是，FDD依靠频率区分上下行，因此其单方向的资源在时间上是连续的；而TDD依靠时间来区分上下行，所以其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。

17、下图是LTETDD中支持的7种不同的上、下行时间配比，从将大部分资源分配给下行的“9:1”到上行占用资源较多的“2:3”，在实际使用时，网络可以根据业务量的特性灵活的选择配置。这样，在资源组成上TDD与FDD所固有的不同，成为了LTE中另一部分为TDD所进行的专门设计的原因。这一部分设计主要包括物理层HARQ的相关机制”，以及“采用频分的随机接入信道”。允许同一时间上存在多个随机接入信道（频分）是TDD上下行时分的结构形成的又一设计结果。在LTEFDD的设计中，同一时刻只允许一个随机接入信道的存在，即仅在时间域上改变随机接入信道的数量。而在TDD中，时间资源已经在上下行进行了分配，同时由于不同

18、的上下行配比的存在，可能存在上行子帧数目很少的情况（如DL:UL=9:1），因此在TDD中需要支持频分的随机接入信道，即在同一时间位置上采用不同频率的区分提供多个随机接入信道，以为系统提供足够的随机接入的容量。在FDD的情况下，上、下行的资源在单方向上都是连续的，而且子帧数目相等。因此,以下行为例，在进行物理层的HARQ时，下行数据与上行的ACK/NAK之间可以建立一对一的对应关系。与此不同的是，在TDD的情况下，单方向的资源不是连续的，因此可能无法获得对应的时间上的资源。另外，上下行配比的设置可能使得上下行的子帧数目不相等，因此无法建立一一对应的关系，所以这些都需要进行针对性的设计。在LTE

19、TDD,为了解决以上问题，引入了MultipleACK/NAK的概念，即使用一个ACK/NAK完成对前续若干个下行数据的反馈，这样就解决了上下行时隙不对称带来的反馈问题。在另一个方面，同时还减小了数据的传输时延，数据无需再等待到下一个上行时隙以进行反馈了。当然，该方案可能引起的不必要的过多重传也需要引起注意。上斤下行瓯置下行上钿抵点种U123孑IH号S61905ms1)sL.V.J1)sUJJ16TTI3)s1!II1)s1*IJ1)25DsUDDDsLDD3ioinDsEJUDDDDD410I119DsLUDDDDDD510irasDsUDDDDDDD65msDs(jtJIfD零UUD上诗下

20、行足置同步信道同步信道是另一项体现不同双工方式的设计。LTE中用于小区搜索的同步信道包括“主同步信号”和辅同步信号”。在两种帧结构中，同步信号具有不同的位置：在FDDTypel中两个同步信号连接在一起，位于子帧0和5的中间位置；而TDDType2中，辅同步信号位于子帧0的末尾，主同步信号位于特殊子帧，即DwPTS的第三个符号。在两种帧结构中，同步信号在无线帧中的绝对位置不相同，更为重要的是，主、辅同步信号的相对位置不同:在FDD中两个信号连接在一起，而在TDD中两个信号之间有两个符号的时间间隔。由于同步信号是终端进行小区搜索时最先检测的信号，这样不同的相对位置的设计使得终端在接入网络的最开始阶

21、段就可以检测出网络的双工方式，即FDD或者TDD。随机接入前导随机接入前导（RandomAccesspreamble）的设计是LTE对TDD的另一项特殊设计。在LTE中，随机接入序列采用如下图所示的5种随机接入序列格式。其中最后一种随机接入序列格式是TDD所特有的，由于其长度明显短于其它的4种格式，因此又称为“短RACH”。采用短RACH的原因也是与TDD关于特殊时隙的设计相关的，如同图中所描述的，短RACH在特殊时隙的最后部分（即UpPTS）进行发送，这样利用这一部分的资源完成上行随机接入的操作，避免占用正常子帧的资源。采用短RACH时，需要注意的一个主要问题是其链路预算所能够支持的覆盖半径

22、，由于其长度要大大的小于其它格式的RACH序列，因此其链路预算相对较低，相应的适用于覆盖半径较小的场景（根据网络环境的不同，约700m2km）。CP2*PreamblefarmatQ阳臂-匸.11IG247；245262-10I；2-2157632102-1.J；4(frames-truciurtype2cmlyl44氏賄机整人酊才旳倂H和攀数R&SLTETDD测试方案3GPPLTE和之前的系统在空中接口上存在很大的不同，所以对于测试就提出了新的要求。基于在3G测试领域的丰富经验和领先地位，Rohde&Schwarz对于UMTSLTE从早期的研发阶段就开始跟踪研究，积累了丰富的经验成果，目前不

23、仅可以为LTEFDD，而且也可以为LTETDD无线设备研发提供了完整的测试产品线。这些产品包括功率计，频谱分析仪，信号源，无线综测仪，协议测试仪和射频一致性测试系统。设备制造商自始自终都可以依赖于Rohde&Schwarz公司的产品和专家级的支持。Rohde&Schwarz全球的支持网络拥有经过专业培训的应用工程师，从而可以提供全方位的客户支持。由于3GPPLTE标准的发展还未最终完成，R&S公司在开发LTE选件时保持了高度的灵活性，软件会定期更新，确保测试仪表依据的标准和最新发展保持一致，使它们满足3GPPLTE未来开发的要求。下面针对在LTE早期的研发中一些重要的测试项目进行介绍：如何灵活

24、地对LTE射频和基带信号进行模拟产生和分析，如何对不同的MIMO模式进行进行测试，如何在协议栈开发的早期就进行测试，使之符合一致性的要求。LTE信号产生LTE的测试首先需要模拟LTE射频信号，并且研究其统计特性。对于LTE下行，研究人员可以从WiMAX和WLAN等技术中参考得到OFDMA的射频特性。但是对于上行，LTE上行使用的SC-FDMA技术在其他标准中并没有使用。因此上行信号特性需要进行特别的研究。LTE信号模拟中的一些通常设置包括频率、带宽、LTE信号包含资源块的数目、天线配置、参考信号序列配置、下行同步信道配置、循环前缀长度、用户数据和调制方式的分配和L1/L2控制信道的配置的等参数

25、。选件R&SSMX-K55用于R&S公司的信号源，诸如R&SSMU200A,R&SSMJ100A和R&SSMATE200A就可以按照TS36.211标准规定产生LTEFDD和LTETDD上下行射频信号，用于元器件性能测试以及基站和移动终端的接收机测试。下图显示了LTETDD信号的设置以及图形显示资源分配图。此外R&S还提供了高性能的双通道基带信号源AMU200A以及AFQ100A，加上AMU-K55或者AFQ-K255选件后，就可以模拟LTE的基带信号，用于LTE研发早期基带信号的模拟。而通过一款R&S提供的EX-IQ-BOX,用户可以产生适应自己需要的数字基带信号格式。这些仪表及其选件可提供

26、信道编码，多达四路发射天线的MIMO预编码以及2x2MIMO的实时衰落模拟等功能。该软件选件直接安装在仪器上，给用户提供了多种配置的可能性，用户不仅可调用预先定义好的测试场景，快速的进行测试设置；而且还可以按照自己的需要灵活设置各种参数进行定制测试：例如参考符号，控制信道，同步信道及数据信道的参数，此外，也可独立配置各个子帧。目前R&S的LTE信号模拟方案完全符合3GPPV8.40标准，包括PRACH、探测参考信号、上行链路的PUCCH编码，下行链路的PHICH和PCFICH编码，同时包含36.141标准规定的E-Test模型信道。LTE信号分析其次在LTE信号的射频分析方面，由于LTE信号采

27、用了新的接入方式OFDMA，信号带宽最高可达20MH乙这些对于信号的频域分析和调制域分析都提出了更高的要求。R&SFSQ和R&SFSG信号分析仪能分析3GPPLTE基站或者移动电话的发射机模块。信号分析选件R&SFSQ-K101和R&SFSQ-K105支持LTEFDD和TDD射频调制信号的测量，并以图形或表格显示结果：诸如EVM、频率误差、频谱平坦度、I/Q偏移、眼图、星座图及群时延等测量结果。选件R&SFSQ-K100和R&SFSQ-K104可用于分析3GPPLTE下行信号，跟上行信号选件类似，该选件能在频域，时域及调制域对标准规定的所有信道带宽的3GPPLTEFDD和TDD信号进行测量。如

28、需测量LTE基带信号，不管是平衡还是非平衡的，都可使用R&SFSQ的模拟(R&SFSQ-B71)和数字(R&SFSQ-B17)基带输入选件来完成。同时R&S也提供了一款EX-IQ-BOX可以适应用户自己的数字基带格式，通过和FSQ上的B17接口一起使用，可以分析LTE数字基带信号。朮pp皿曲rj如卡商*苛hHdezMlliiplijiilnjrguLakniioriMn|g：皿血却Mij*!|awtwiw和.|严严njj；Fm：-rfc_r.Il-baiiiilondwidu.TS7IP15klbX.7lllOXlWkllHI-列刊呷R网MMDI出貼EMMMurCirj4Jf(EiacumBt

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30、|t-?|Fiuiici2;此外如果想对OFDM信号进行分析的话，R&S在高端信号分析仪FSQ上开发了FSQ-K96选件，这可以满足LTE早期研发和对任意OFDM信号进行分析的需求。LTEMIMO测试R&S公司的射频信号发生器SMU200A,或基带信号发生器AMU200A,都可以使用单台仪表进行MIMO接收机测试。这两款信号发生器都配置两个信号源，加装R&SSMU-K74或者AMU-K74选件后，就可以实时模拟2x2MIMO系统所需的4个衰落信道，从而对2x2的MIMO接收机进行测试。这两款仪表解决方案都支持ITU为3GPPLTE定义的、包含衰落路径之间的相关特性的各种衰落模式。通过把两台或四

31、台R&S的信号分析仪FSQ或FSG连接起来，R&S可以提供2x2和4x4的MIMO信号分析，此时只需在一台主控FSQ/G上配置K100（或者K104）和K102选件，就可以支持LTEFDD和LTETDD中的三种MIMO模式：发射分集，空间复用和循环延迟分集。LTE协议测试LTE协议栈的测试用来验证一些信令功能，例如呼叫建立和释放，呼叫重配置，状态处理和移动性等。和2G，3G系统的互操作性测试是对LTE的另外一个需求。此外为了保证终端的协议栈和应用可以处理高数据率的数据，需要测试验证终端吞吐量的要求。在LTE实现的早期，研发部门需要包含各个参数配置的多种测试场景来进行LTE协议栈的测试。此外LTE物理层具有很多重要功能，这包括小区搜索、HARQ协议、调度安排、链路自适应、上行时间控制和功率控制等。而且这些过程有着很严格的定时要求。因此也需要对物理层进行完全测试来保证LTE的性能。基于Rohde&Schwarz在UMTSLTE协议栈测试领域的领先地位，R&S推出了LTE协议测试仪CMW500,它的功能强大的硬件方案可以提供的频率高达6GHz,带宽为40MHz。它不仅可以用于一致性测试，性能测试和互操