截至撰写本文时,LTE设备认证尚未开始。主要认证机构(GCF [参考文献1]、PTCRB [参考文献2])正致力于推出协议、预留因子(射频)和无线资源管理的符合性测试体系,目标日期为2010年12月。然而,由于部分设备已在某些市场销售,这引发了以下问题:这些设备一旦投放市场,能否通过符合性测试?


随着支持高速数据传输(下行100 Mbps,上行50 Mbps)的Cat 3 LTE设备普及,回程网络容量是否足够?从长远来看,随着LTE用户数量的增长,小区内所有用户共享无线网络带宽将成为一个重要因素,导致小区拥堵,性能下降。此外,随着活跃用户数量的增加,由于信噪比升高,下一代蜂窝网络的性能也会受到影响。.


随着全球移动数据网络的潜在发展,用户对全球漫游的期望必须得到满足。虽然技术上可行,但漫游服务的成本问题仍需解决。此外,包月流量套餐已成为运营商的现实,他们通过提供越来越大且可变的数据流量来获取收入。.


对于CDMA2000网络运营商(例如Verizon Wireless)而言,LTE作为下一代技术选择,必须能够支持高速3GPP2 CDMA2000分组数据服务。LTE无线网络接口上3GPP和3GPP2网络拓扑的融合是一项值得关注的发展,需要进行仔细的测试以确保其功能符合预期。.


在网络交换电路的基础上并行维护基于IP网络的语音服务,对网络运营商而言将是一项挑战。主要网络运营商在2010年世界移动通信大会上宣布达成协议,将VoLTE(基于LTE的语音)标准化,这意味着这个问题将很快得到解决。然而,这项采用3GPP IMS(IP多媒体子系统)的技术尚未得到大规模部署。.


如何应对挑战

:为了满足LTE终端的严苛要求,必须将设计分解为多个子系统,并制定测试计划,以便在测试整个设备之前对设计的每个部分进行全面表征。如果没有这种模块化方法,问题诊断可能会在项目后期才出现,从而在最终发布阶段(包括现场试验和一致性测试)难以管理。


测量要求

无论设备设计是从零开始、在先前设计的基础上改进,还是集成了第三方组件,都需要进行各种性能测量。其中一些测量,例如最大输出功率、功率控制和接收机灵敏度,在以往的技术中已经有所涉及,但由于采用了不同的传输方案(下行链路采用OFDMA,上行链路采用SC-FDMA),因此需要使用新的测量设备来进行这些测试。

LTE1p 测试其他测量则与LTE相关。例如,由于LTE采用OFDMA传输系统,每个子载波的矢量误差幅度(EVM)成为调制器性能的关键测试指标。随着700 MHz模拟电视频谱的可用性,LTE的部署频率将低于GSM或WCDMA,从而实现更宽的带宽:20 MHz/700 MHz = 2.8%,而典型的WCDMA设备则为5 MHz/2100 MHz = 0.24%。这对某些调制架构构成挑战,导致频带边缘的EVM较高,因此在设计阶段必须特别注意这一点。
由于某些测试(例如功率控制)具有动态特性,因此需要使用信令协议来建立测量条件。这就要求测试设备必须包含相应的协议,以模拟演进型基站(ENB)。由于这些测量通常由射频工程师而非协议专家执行,因此所使用的测试设备应易于设置,以便工程师能够专注于正在进行的测量。


协议测试:
协议创建者面临的主要挑战之一是确保满足响应状态变更的要求。尽管LTE规范减少了终端可处于的状态数量(RRC_IDLE和RRC_CONNECTED),但在需要发送数据时,状态切换所需的时间仍将占据延迟预算的很大一部分。


在 RRC_IDLE 模式下,电子设备将尽可能以低功耗状态运行,以确保电池寿命,接收器会定期激活以检查寻呼消息。设备应在预定发送数据时唤醒,并快速同步其上行链路。.


测试协议通常需要投入大量精力来生成测试用例和创建协议,因此,能够访问测试设施对于提高效率至关重要。为了成功进行测试,必须能够测试用户平面和控制平面上的每个子层。测试协议的特性在跟踪故障发生时至关重要。通常,这包括记录消息日期和解码信息。然而,重要的是,每个子层都需要这些信息,以便能够详细跟踪从 MAC PDU 到 RRC 消息的信令消息流,从而确保满足时序要求。.


为每一层创建测试场景需要对测试设备进行精细控制,但必须尽可能方便用户操作,以避免学习曲线过陡。Aeroflex 7100 场景向导提供的测试图形化描述,为定义新测试提供了最清晰的方法(图 1)。.


性能测试:
射频、基带、协议和应用层集成完成后,必须对器件的整体性能进行全面表征。在此阶段,需要定位并消除性能瓶颈,以在正常和极端温度及供电电压条件下最大限度地提高数据吞吐量。必须在满载条件下测量功耗、热特性、电磁兼容性 (EMC)、辐射和抗扰度。通常,这将采用 2x2 下行多输入多输出 (MIMO) 技术。

LTE2p 测试必须评估优化小区切换和最大限度减少数据中断的能力,以及在保持数据连接的同时切换不同无线接入技术的能力。目前已有多家供应商提供紧凑、灵活且模块化的仪器。例如,Aeroflex 的 LTE 产品满足表征 LTE 设备行为所需的所有特性(图 2)。
尽管 LTE 物理层使用循环前缀来增强对多径效应的抵抗力,但仍必须对其进行测试以确保其正常工作。将这些测试推迟到试用阶段会增加开发风险。幸运的是,测试设备供应商提供了用于在实验室模拟真实信号条件的工具,包括模拟器、信号着色器和噪声发生器。


LTE设备性能的一个重要参数是其与下行链路信号实现并保持同步的能力。LTE的OFDMA机制使用间隔为15 kHz的子载波。即使在多普勒效应的影响下,接收机也必须精确调谐到这些载波。缺乏同步会导致子载波间干扰,从而降低信噪比(SNR)。
为了表征设备性能,在实验室中模拟多普勒频移的能力至关重要。


结论:
下一代移动设备需要提供符合网络运营商期望的移动宽带体验。新型LTE设备需要采用逐层测试方法,最终形成利用真实信号环境的端到端测试场景。确保小区内性能的一致性将是最具挑战性的方面,尤其是在小区用户数量增加以及信号噪声水平升高的情况下。


对LTE设备进行严格高效的测试需要全面的测试覆盖范围:射频、协议和系统层面。测试设备供应商已推出新型和改进型仪器、测试设备和系统,以满足这一需求。.


LTE技术的首要目标是在尽可能降低功耗和减少射频频谱使用的情况下,实现高性能、低延迟的数据传输。而这一目标只有通过在开发和部署阶段进行广泛的测试才能实现。.

参考文献
:1. 全球认证论坛
www.globacertificationforum.org
2. PTCRB www.ptcrb.com

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