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(shè)備和終端設(shè)備測(cè)試需求出發(fā)，簡(jiǎn)要介紹了羅德與施瓦茨（下文簡(jiǎn)稱R&S）公司提供的各種測(cè)試方案。本文中，針對(duì)基站設(shè)備的測(cè)試介紹包括發(fā)射機(jī)射頻測(cè)試、接收機(jī)射頻測(cè)試、射頻性能測(cè)試、多天線測(cè)試等方案；針對(duì)終端設(shè)備的測(cè)試包括發(fā)射和接收射頻測(cè)試、協(xié)議及IOT測(cè)試、射頻認(rèn)證測(cè)試、RRM測(cè)試、數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)試、終端耗電等測(cè)試方案。最后，簡(jiǎn)要介紹了R&S公司提供的LTE-Advanced測(cè)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(cè)試儀表和測(cè)試系統(tǒng)做為L(zhǎng)TE產(chǎn)業(yè)鏈中重要的環(huán)節(jié)，位于產(chǎn)業(yè)鏈的上游，對(duì)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(duì)LTE測(cè)試儀表的需求已經(jīng)涵蓋了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)階段。R&S公司作為歐洲最大的測(cè)試測(cè)量儀表供應(yīng)商，具有強(qiáng)大的研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)力。為了推動(dòng)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(cè)試解決方案及提供高精度測(cè)試與測(cè)量?jī)x器及系統(tǒng)，可以滿足客戶最高端的需求。針對(duì)作為L(zhǎng)TE的演進(jìn)技術(shù)的LTE-Advanced，R&S公司同樣為其基站和終端測(cè)試提供了眾多方案。

　　2. LTE系統(tǒng)模塊和基站（微基站）測(cè)試解決方案

　　對(duì)于任何一個(gè)新的移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，隨著標(biāo)準(zhǔn)的制定和不斷完善，基站設(shè)備是整個(gè)產(chǎn)業(yè)最先發(fā)展的部分，此時(shí)所需的測(cè)試儀表需要能夠提供完全符合規(guī)范的信號(hào)產(chǎn)生和信號(hào)分析等功能，同時(shí)需要支持3GPP組織規(guī)定的所有測(cè)試項(xiàng)目。

　　2.1 LTE系統(tǒng)基站收發(fā)信機(jī)測(cè)試方案

　　根據(jù)3GPP的技術(shù)規(guī)范，對(duì)于LTE基站測(cè)試主要包括發(fā)射測(cè)試、接收機(jī)測(cè)試。

　　對(duì)于LTE系統(tǒng)基站發(fā)射機(jī)測(cè)試，其具體項(xiàng)目包括：發(fā)射功率（時(shí)域和頻域功率），調(diào)制質(zhì)量（RE功率控制動(dòng)態(tài)范圍、總功率動(dòng)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(biāo)測(cè)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(shí)誤差等。R&S公司的信號(hào)分析儀可以滿足3GPP規(guī)范定義的LTE全部測(cè)試指標(biāo)。

　　對(duì)于LTE系統(tǒng)基站接收機(jī)測(cè)試，其主要內(nèi)容包括：參考靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍（需要外加AWGN干擾信號(hào)）、帶內(nèi)選擇性（需要外加E-UTRA干擾信號(hào)）鄰信道選擇性和窄帶阻塞（需要在鄰信道有E-UTRA干擾信號(hào)）、阻塞（需帶內(nèi)E-UTRA干擾或帶外CW干擾信號(hào)）和接收機(jī)雜散（需要發(fā)射機(jī)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(hào)）等。SMW200A是R&S公司最新推出的高端矢量信號(hào)發(fā)生器，具有獨(dú)特的雙通道設(shè)計(jì)理念，只需單臺(tái)儀表就能完成以上測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生，給測(cè)試帶來很大的方便性。

　　針對(duì)微基站的收發(fā)信機(jī)測(cè)試，R&S公司提供無線綜測(cè)儀CMW500，一臺(tái)儀器就可以支持微基站的發(fā)射和接收測(cè)試。

　　2.2 LTE系統(tǒng)基站性能測(cè)試方案

　　對(duì)于LTE基站接收機(jī)的性能測(cè)試，需要驗(yàn)證基站在正常工作狀態(tài)下的混合自動(dòng)重傳（HARQ）功能，此時(shí)需要矢量源產(chǎn)生的上行LTE信號(hào)可以在和基站的閉環(huán)測(cè)試狀態(tài)中，根據(jù)基站發(fā)送的ACK和NACK信息對(duì)上行信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。R&S公司的矢量源SMW200A在配置相應(yīng)的選件后可以方便的滿足相應(yīng)性能測(cè)試的需求。此外，SMW200A可以配置兩個(gè)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(cè)試設(shè)備就可以完成3GPP規(guī)范定義的所有射頻性能測(cè)試?yán)?/p>

　　2.3 LTE 系統(tǒng)MIMO及Beamforming測(cè)試方案

　　為了方便的進(jìn)行MIMO及Beamforming 測(cè)試，R&S公司提供了基于R&S示波器RTO的測(cè)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(gè)通道進(jìn)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(duì)于多達(dá)8天線的TD-LTE 的Beamforming測(cè)試，R&S公司的4通道RTO可以一次測(cè)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(zhǔn)，通過三次不同天線端口的相位測(cè)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(cè)試。

　　3. LTE芯片及終端測(cè)試解決方案

　　從整個(gè)LTE產(chǎn)業(yè)鏈來看，終端的發(fā)展與系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展是相輔相成的。為了滿足LTE芯片及終端的測(cè)試需求，更好的促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，R&S公司新一代的綜測(cè)儀平臺(tái)CMW提供了全套的射頻、協(xié)議、數(shù)據(jù)測(cè)試的解決方案，此外R&S公司提供的TS8980測(cè)試系統(tǒng)能夠?yàn)榻K端提供全面的射頻認(rèn)證測(cè)試和RRM等方面的測(cè)試，下面針對(duì)終端的各種測(cè)試項(xiàng)目作簡(jiǎn)要介紹。

　　3.1 LTE芯片及終端研發(fā)和生產(chǎn)射頻測(cè)試方案

　　在研發(fā)階段的射頻測(cè)試CMW500支持信令和非信令兩種測(cè)試方法，涵蓋了LTE所有的3GPP測(cè)試項(xiàng)目，并能測(cè)試LTE到2G和3G的切換。針對(duì)生產(chǎn)測(cè)試，CMW500獨(dú)創(chuàng)性的提出了Multi-evaluation的概念，即可以通過一次采樣，同時(shí)對(duì)于所有的LTE的發(fā)射機(jī)項(xiàng)目（如Power，SEM，EVM，IBE，ACLR，Spectrum Flatness）進(jìn)行測(cè)試，大大的提高測(cè)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(tái)儀器測(cè)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(yīng)CMW500對(duì)于多種標(biāo)準(zhǔn)的廣泛支持，CMWRun自動(dòng)化測(cè)試軟件采取了開放式的軟件平臺(tái)，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(tái)開發(fā)自己的研發(fā)、生產(chǎn)測(cè)試計(jì)劃。

　　3.2 LTE 終端協(xié)議認(rèn)證及IOT測(cè)試方案

　　對(duì)于LTE協(xié)議測(cè)試，R&S提供早期的協(xié)議棧測(cè)試解決方案CMW-VT和協(xié)議研發(fā)及認(rèn)證測(cè)試儀CMW500。CMW-VT是基于PC機(jī)上的軟件方案，可以讓開發(fā)者在早期就進(jìn)行協(xié)議驗(yàn)證的工作。而CMW500不僅可以用于一致性測(cè)試，性能測(cè)試和互操作測(cè)試，而且能應(yīng)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(shè)備制造商在LTE 協(xié)議一致性研發(fā)的各個(gè)階段中帶來多重好處。使用CMW500可以并行進(jìn)行軟件和硬件的協(xié)同開發(fā)、測(cè)試和優(yōu)化，從而加快產(chǎn)品的上市時(shí)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(cè)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(duì)協(xié)議棧進(jìn)行靈活測(cè)試，而且這樣的測(cè)試是和后期的一致性測(cè)試完全兼容的，可以節(jié)省后期測(cè)試的時(shí)間和成本。

　　3.3 LTE 終端射頻認(rèn)證/預(yù)認(rèn)證測(cè)試方案

　　任何通信終端上市之前，都需要進(jìn)行嚴(yán)格的終端射頻認(rèn)證測(cè)試。為了支持LTE終端的射頻研發(fā)和認(rèn)證測(cè)試，R&S推出了TS8980 LTE射頻測(cè)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(yù)認(rèn)證平臺(tái)，它可以根據(jù)客戶的需求靈活配置，進(jìn)行發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)和性能測(cè)試；TS8980IB是主要進(jìn)行帶內(nèi)測(cè)試的認(rèn)證測(cè)試平臺(tái)；TS8980FTA是全認(rèn)證測(cè)試平臺(tái)，可以對(duì)終端進(jìn)行GCF或者PTCRB要求的全認(rèn)證測(cè)試。對(duì)于手機(jī)終端廠商來說，除了要通過上述認(rèn)證測(cè)試以外，還可能需要通過運(yùn)營(yíng)商測(cè)試。如美國的運(yùn)營(yíng)商Verizon和AT&T、日本NTT Docomo等。R&S公司和這些運(yùn)營(yíng)商合作開發(fā)了符合他們特殊入網(wǎng)認(rèn)證要求的一些測(cè)試用例，手機(jī)終端廠商只需從R&S購買相關(guān)設(shè)備和測(cè)試用例就可以在實(shí)驗(yàn)室搭建同樣的測(cè)試環(huán)境，從而確保能一次通過在運(yùn)營(yíng)商的入網(wǎng)測(cè)試。

　　3.4 LTE 終端 RRM測(cè)試方案

　　RRM（無線資源管理）測(cè)試是終端認(rèn)證測(cè)試中很重要的一部分。R&S公司推出的LTE RRM測(cè)試系統(tǒng)可以集成到TS8980射頻一致性測(cè)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(jìn)行測(cè)試用例的執(zhí)行和分析。RRM測(cè)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(jìn)行信號(hào)分析；AMU200是基帶衰落模擬器，可以和CMW500基帶連接進(jìn)行下行信號(hào)的衰落模擬；功率探頭可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　3.5 LTE終端數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)試方案

　　CMW500在完成射頻、協(xié)議全方位測(cè)試的基礎(chǔ)上，配備數(shù)據(jù)應(yīng)用硬件單元B450A及相關(guān)測(cè)試軟件后，更可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)試。這些測(cè)試不僅支持IPv4而且也支持IPv6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。而且由于提供了圖形化接口，通過簡(jiǎn)單的操作就可以得到直觀的顯示結(jié)果。從而讓用戶在實(shí)驗(yàn)室就可以方便地驗(yàn)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(cè)試儀硬件平臺(tái)和CONTEST主控軟件，為運(yùn)營(yíng)商開發(fā)的一套可以模擬各種復(fù)雜的無線環(huán)境，對(duì)終端進(jìn)行各種數(shù)據(jù)應(yīng)用測(cè)試的平臺(tái)。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(cè)試軟件運(yùn)行在系統(tǒng)控制器上，可以提供測(cè)試用例的全自動(dòng)化運(yùn)行，測(cè)試報(bào)告強(qiáng)有力的分析功能和全方面的報(bào)告匯總功能。提供了易于使用的測(cè)試計(jì)劃，腳本級(jí)研發(fā)測(cè)試應(yīng)用和全面測(cè)試工具，這加速了LTE 研發(fā)測(cè)試進(jìn)度。

　　3.6 LTE終端耗電測(cè)試方案

　　隨著智能終端的興起，用戶使用移動(dòng)終端進(jìn)行更多的操作，如MMS、瀏覽網(wǎng)頁、播放多媒體、使用藍(lán)牙、WiFi和GPS等等，這些都會(huì)消耗電池電能，因此如何準(zhǔn)確評(píng)估現(xiàn)代終端的電池性能成為了一個(gè)難題。對(duì)此，R&S基于其無線綜測(cè)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(duì)運(yùn)營(yíng)商的特定需求開放專門的測(cè)試用例，從而提供了一個(gè)全面的移動(dòng)終端電池性能測(cè)試解決方案。

　　4. LTE MIMO天線的OTA測(cè)試方案

　　OTA測(cè)試（天線性能測(cè)試）是無線設(shè)備認(rèn)證測(cè)試時(shí)的一個(gè)重要測(cè)試項(xiàng)目。對(duì)如今LTE中廣泛采用的MIMO天線技術(shù)，R&S公司推出了一個(gè)更加直接和經(jīng)濟(jì)有效的方法：雙通道測(cè)試法。R&S公司 的TS8991測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。OTA暗室內(nèi)包含四個(gè)角度定位裝置；兩支測(cè)試天線和一支通信天線；此外，暗室墻角還有一個(gè)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(shè)備包括無線綜測(cè)儀（如R&S CMW500）和開關(guān)矩陣（OSP）。整個(gè)系統(tǒng)由R＆S公司的 AMS32軟件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量，并出具測(cè)量報(bào)告。

　　
圖1. 支持雙通道法的MIMO OTA測(cè)試系統(tǒng) TS8991

　　5. LTE系統(tǒng)網(wǎng)優(yōu)及路測(cè)解決方案

　　對(duì)于任何移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而言，我們都需要對(duì)最終運(yùn)行的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可行性研究、初步設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)收這幾大步驟，所有這些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中的過程都需要路測(cè)和網(wǎng)優(yōu)的測(cè)試工具。為了保證LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的質(zhì)量，R&S公司提出了專供路測(cè)和網(wǎng)優(yōu)的測(cè)試解決方案。R&S公司的新平臺(tái)的路測(cè)解決方案由TSMW雙通道掃頻儀與ROMES路測(cè)軟件來實(shí)現(xiàn)，TSMW支持30MHz~6GHz的整個(gè)連續(xù)頻率范圍；可以支持2G、3G和LTE等移動(dòng)通信以及Tetra、DVB等的測(cè)試，并可以測(cè)試移動(dòng)通信與其它通信之間的干擾；雙通道雙射頻端口設(shè)計(jì)，不僅可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的處理，而且雙端口的設(shè)計(jì)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)于MIMO的支持。