Neue Anforderungen1 Heutige mobile Endgeräte (auch Benutzergeräte genannt), ob kostengünstige Mobiltelefone, Smartphones, Tablets oder Laptops mit Datenkarten, sind in der Regel mit den älteren 2G- und 2.5G-Protokollen kompatibel und unterstützen zudem Standard- und erweiterte 3G-Funktionen: GSM (Global System for Mobile Communication), GPRS (General Packet Radio Service), EGPRS (Enhanced GPRS; auch EDGE, Enhanced Data Rates for GSM Evolution genannt), W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) und HSPA (High Speed ​​Packet Access). Bei der Integration von HSPA+-Funktionen gemäß 3GPP Version 7 und 8 müssen Entwickler die neuen Funktionen korrekt interpretieren und implementieren, ohne dabei bestehende Basisprodukte zu beeinträchtigen. Version 7 und 8 ermöglichen erstmals die Integration mehrerer Empfänger in ein und dasselbe Benutzergerät.


Dank Fortschritten bei Komponenten und Batterien ist dies heute möglich. Angesichts der steigenden Nachfrage nach datenintensiven Anwendungen auf Smartphones, Tablets und Laptops mit mobilem Breitband ist es zudem notwendig geworden. Mit der Integration von Downlink-MIMO (Multiple Input Multiple Output) und DC-HSDPA (Dual Carrier HSDPA, eine neue Funktion, die es dem Netzwerk ermöglicht, HSDPA-Daten gleichzeitig von zwei Zellen an ein Mobilgerät zu übertragen) konzentrieren sich die neuen Tests primär auf die erweiterten Fähigkeiten der Empfänger von Endgeräten und stellen sicher, dass keine unerwünschten Wechselwirkungen auftreten. Konkret wurden Empfängertests hinzugefügt und bestehende HSDPA-Leistungstests an die neuen DC-HSDPA-Anforderungen angepasst. Beispielsweise wurden die Referenzempfindlichkeitspegel für DC-HSDPA-Tests um 4 dB erhöht, die Blockfehlerrate (BLER) muss für jede Zelle separat gemessen werden, und neue Tests überprüfen, ob das Endgerät genaue Ergebnisse für den Kanalqualitätsindikator (CQI) beider Zellen liefern kann. Testlabore, ob unabhängig oder Teil eines Herstellers oder Netzbetreibers, verwenden automatisierte Systeme wie Agilents GS-8800, um umfassende Testreihen (in der Fachsprache „Kampagnen“ genannt) durchzuführen und nachzuweisen, dass diese korrekt durchgeführt wurden.

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Die aktuellsten Informationen zu Prüfungen finden Sie in den 3GPP-Normen für Prüfgerätekonformität TS 34.121-1 V10.1.0 (2011-12) für Funkübertragung und -empfang (FDD) unter http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/34_series/34.121-1/34121-1-a10.zip


Im Allgemeinen umfasst die Prüfung der Spezifikationskonformität sowohl die physikalischen Eigenschaften des Geräts (Merkmale) als auch sein erwartetes Verhalten (Leistungsanforderungen). Die Merkmalsprüfung beinhaltet hauptsächlich traditionelle HF-Tests und ist, obwohl sie sich mit dem technologischen Fortschritt weiterentwickelt, Branchenexperten relativ vertraut. Dabei werden Parameter wie Ausgangsleistung und Empfängerempfindlichkeit gemessen, die von Gerät zu Gerät variieren können. Daher wird sie während der Designphase im gesamten vorgesehenen Umgebungsbereich des Geräts gründlich evaluiert, und ein Teil dieser Tests bildet die Grundlage für die Fertigungsprüfung. Die Leistungsmerkmale hingegen beziehen sich auf den Betrieb des Geräts als Netzwerkkomponente. Sie sind eng mit dem Gerätedesign und der Steuerungssoftware verknüpft und nicht mit den physikalischen Eigenschaften eines bestimmten Geräts. Die in die Testanforderungen aufgenommenen „erweiterten Leistungsmerkmale“ beziehen sich speziell auf Geräteklassen mit mehr als einer Empfangsantenne, die Diversity-Empfang (mehrere Antennen senden Daten an einen einzigen Empfänger), MIMO oder DC-HSDPA unterstützen. Der Hersteller überprüft diese Eigenschaften während der Entwicklung. Die Geräte werden umfangreichen Tests zur Spezifikationskonformität und Interoperabilität durch unabhängige Prüfunternehmen, nationale Prüflaboratorien und Netzbetreiber unterzogen, bevor sie für den Netzwerkeinsatz freigegeben werden. Jegliche Änderungen an der Steuerungssoftware des Geräts erfordern eine erneute Durchführung aller Tests.


Betrachten wir eine spezifische Anforderung. W-CDMA und seine Weiterentwicklungen sind Code-Domain-Multiplexsysteme. Vereinfacht ausgedrückt: Jeder Nutzer belegt den gesamten Kanal, und die Nutzer werden durch einen spezifischen Randomisierungscode getrennt, der sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt ist. Andere Übertragungen auf demselben Kanal verwenden unterschiedliche Codes und erscheinen daher nur als Bandbreitenrauschen. Abbildung 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm des Aufbaus des Basisstationssenderausgangs.

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Um einen optimalen Betrieb des Basisstationsempfängers zu gewährleisten, wird die Sendeleistung jedes Benutzergeräts kontinuierlich überwacht und angepasst. So wird eine Zielfehlerrate am Basisstationsempfänger aufrechterhalten und gleichzeitig Neue Anforderungen4die Interferenz mit anderen Benutzern minimiert. Obwohl die Fehlerrate nicht perfekt ist, wird die Datenintegrität durch intensive Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)-Algorithmen sichergestellt. Diese Regelung der Sendeleistung ist eine Grundvoraussetzung für die Leistungsfähigkeit der Benutzergeräte und gewinnt mit zunehmender Modulationsdichte an Bedeutung (d. h. geringerer Abstand zwischen den Konstellationspunkten erfordert ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis, um die gleiche Fehlerrate zu erreichen). Siehe Abbildung 3.
Das Agilent 8960 Mobile Communications Test Kit ist ein Basisstationsemulator, der mit W-CDMA und allen seinen Neue Anforderungen 5Weiterentwicklungen kompatibel ist. Die zugehörige Laboranwendung ermöglicht die Steuerung von Sendeleistungserhöhungs- und -reduzierungsmeldungen über ein Tastenfeld und erlaubt Entwicklern so, die Funktionalität neuer oder aktualisierter Geräte umfassend zu testen.


Aktuell beginnt die Entwicklung eines Endgeräts mit einer Systemsimulation, da dies den Entwicklungszyklus optimal verkürzt und die Kosten minimiert. Entwicklungswerkzeuge wie Agilents SystemVue enthalten funktionale Sende- und Empfangsmodelle mit DC-HSDPA-spezifischen Merkmalen, die BER/PER-Messungen im geschlossenen Regelkreis über das gesamte System ermöglichen.


SystemVue-Bibliotheken sind mit Agilents Signalgenerierungs- und Analysegeräten sowie mit EDA-Plattformen (Electronic Design Automation) für HF-Systeme kompatibel und ermöglichen so den Übergang von der Simulation zur Messung an realen Systemkomponenten.
Das Testen von Komponenten in der Mobilkommunikation erfordert die Verifizierung von Komponenten und Subsystemen anhand der komplexen Signale, die in realen Anwendungen auftreten. Agilents Signal Studio ist eine PC-basierte Anwendung zur Wellenformgenerierung, die die Erstellung beliebiger W-CDMA-Testsignale gemäß 3GPP-Spezifikation vereinfacht und mit verschiedenen Agilent-Vektorsignalgeneratoren kompatibel ist.


Neue Anforderungen6Im Bereich der Signalanalyse unterstützt die Agilent VSA 89600 Software die neuen Funktionen der Versionen 7 und 8, darunter die Analyse von MIMO und Uplink-Übertragung zur Servicezelle sowie die Dekodierung von Ack/Nack- und CQI-Berichten von Dual-Cell-HS-DPCCHs. Die Software bietet zudem hochwertige, standardbasierte Werkzeuge zur Signalauswertung und Fehlerbehebung, mit denen Ingenieure Neue Anforderungen7Signale visualisieren und die benötigten Daten zur erfolgreichen Behebung von Signalproblemen auf der physikalischen Schicht erfassen können. Darüber hinaus unterstützt sie sowohl Zwei- als auch Vierkanal-MIMO und mehr als 30 Agilent Signalanalysatoren, Oszilloskope und Logikanalysatoren.


Abbildung 7 zeigt die Fehlervektormagnitude (EVM) und Neue Anforderungen 8die relative Code-Domain-Leistung eines 64-QAM-Downlink-Signals in tabellarischer und grafischer Form unter Verwendung von VSA.


Abbildung 8 zeigt ein USB-Gerät mit DC-HSPA-Funktionalität im Test. Der PC links im Bild ist ein Server, auf dem IPERF läuft, ein Tool zur Messung des maximalen Bandbreitendurchsatzes der TCP- und UDP-Protokolle. In diesem Fall sendet der Server einen 42-Mbit/s-Bitstrom über den Ethernet-Port eines Agilent 8960 Mobilkommunikationstesters. Der 8960 emuliert die DC-HSPA-Übertragung (d. h., er sendet die primären und sekundären Dienstzellen über seinen HF-Ausgang an der Vorderseite an das Gerät). Die Datenüberwachungsanzeige des 8960 zeigt sowohl den Einzelkanal- als auch den Gesamtdatendurchsatz sowie detaillierte Datenraten für die primären und sekundären Dienstzellen an. Oberhalb des 8960 befindet sich der empfangende PC, auf dem ebenfalls IPERF läuft und der die empfangene Datenrate anzeigt. Dieselbe Konfiguration kann verwendet werden, um dem PC den Empfang von Dateien vom Server per FTP mit Software wie FileZilla zu ermöglichen und so den Leistungsunterschied in Fällen aufzuzeigen, in denen der Datenempfang überprüft werden muss.


3GPP-Kanal- und Signalkennungen:
Die 3GPP-Organisation führt eine vollständige und aktuelle Liste aller in den Spezifikationen verwendeten technischen Abkürzungen. Die vollständige Liste (in englischer Sprache) finden Sie unter http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/21905.htm.

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