淺析HSPA+終端測試概況與挑戰(zhàn)

周 云

[摘要]HSPA+作為HSDPA/HSUPA有效的演進(jìn)技術(shù)，極大地提升了網(wǎng)絡(luò)的效率和可承載速率。文章簡略介紹了HSPA+的發(fā)展現(xiàn)狀及主要技術(shù)特性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論了HSPA+終端測試的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，最后介紹了一種HSPA+終端的測試方案。

[關(guān)鍵詞]HSPA+終端測試GCFPTCRB

1背景

目前，為了提高下行和上行分組數(shù)據(jù)的速率和容量，運(yùn)營商已經(jīng)在全球范圍內(nèi)大規(guī)模部署UMTS高速下行分組接入(HSDPA)和高速上行分組接入(HSUPA)網(wǎng)絡(luò)。在3GPP中，HSDPA作為R5引入，而HSUPA則是3GPP R6一個非常重要的特性，HSDPA和HSUPA的結(jié)合就是HSPA(高速分組接入)。但是，即使引進(jìn)HSPA，UMTS的演進(jìn)仍未到達(dá)終點(diǎn)。在R7和R8中，HSPA+將使網(wǎng)絡(luò)性能獲得極大提升，基于HSPA的無線網(wǎng)絡(luò)在頻譜效率、峰值速率和時延方面的性能均有顯著提高，從而可充分利用WCDMA網(wǎng)絡(luò)的資源潛力。

2HSPA+發(fā)展現(xiàn)狀和主要技術(shù)特性

HSPA+的定義最早見于3GPP R7版本，而對其主要特性的定義則出現(xiàn)于R7和R8兩個版本中。UMTS的基站可以實現(xiàn)從HSDPA/HSUPA到HSPA+的平滑升級，目前國內(nèi)外有些WCDMA運(yùn)營商已經(jīng)開始部署HSPA+網(wǎng)絡(luò)，以提升用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗。綜合考慮HSPA+技術(shù)特性演變的相關(guān)聯(lián)性、實現(xiàn)的成本效益比和LTE技術(shù)的發(fā)展情況，HSPA+網(wǎng)絡(luò)對已定義技術(shù)特性的支持在優(yōu)先度方面有所區(qū)分。

相似的是，隨著LTE試商用的逐步臨近，各芯片廠商對HSPA+終端特性的支持，更多地表現(xiàn)為采用遵從用戶體驗、網(wǎng)絡(luò)平滑過渡的策略。早期的HSPA+芯片會支持下行64QAM、層2增強(qiáng)、增強(qiáng)的CellFACH、CPC、上行16QAM、MIMO等主要特性。如何在芯片研發(fā)和生產(chǎn)的過程中對上述的特性進(jìn)行一致性的驗證。保證研發(fā)和生產(chǎn)的質(zhì)量。已成為非常重要的任務(wù)。

HSPA+的主要特性包括：上下行對高階調(diào)制方式的支持、層2增強(qiáng)特性、連續(xù)分組連接(CPC)、多輸入多輸出技術(shù)等。在當(dāng)前規(guī)范下，所有跟MIMO類似的R8特性對HSPA+數(shù)據(jù)終端而言都是可選的。對于終端廠商而言，如何抓住HSPA+發(fā)展的機(jī)遇，適時地推出保質(zhì)保量的HSPA+終端非常重要。

3HSPA+終端測試的挑戰(zhàn)

終上所述，HSPA+關(guān)鍵技術(shù)在不改變HSDPA/HSUPA物理層碼道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過上下行更加有效的調(diào)制方式(下行64QAM/上行16QAM)和MIMO技術(shù)，極大地提升了網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。另外，提過對系統(tǒng)處理機(jī)制的改善。也大大提高了系統(tǒng)處理用戶數(shù)據(jù)的效率。

基于此，我們認(rèn)為HSPA+終端測試過程中的挑戰(zhàn)來源于兩個方面：一個是對高階調(diào)制64QAM/16QAM、MIMO、CPC等傳輸技術(shù)的驗證。從圖1傳輸技術(shù)的依賴關(guān)系中，我們可以看到，這種驗證涉及到整個系統(tǒng)，包含了傳統(tǒng)意義上物理層，射頻和協(xié)議棧。

從終端測看。上行16QAM調(diào)制方式區(qū)別于HSUPA的QPSK，要求手機(jī)對發(fā)射的碼道功率重新做出精確的計算和分配，并且對于新的調(diào)制器，必須保證其調(diào)制質(zhì)量。為此。必須考察終端在E-DCH 16QAM調(diào)制方式下手機(jī)的相對碼域功率精確性和誤差(RCDE)及EVM，JQ原點(diǎn)漂移等調(diào)制性能指標(biāo)。3GPP射頻測試規(guī)范34.121-1對應(yīng)的測試條目分別為5.2E、5.13.1AAA和5.13.2C。

稍微有所區(qū)別的是，下行的64QAM調(diào)制方式、MIMO、CPC HS-SCCH less，其目的是改善終端的下行鏈路傳輸性能，因此驗證終端在某些特定工作模式下的信息比特流量R，是一種非常直接有效的方式。測試的挑戰(zhàn)在于如何定義一種工作參數(shù)模式來測試終端最小性能的要求。目前，3GPP定義了H-Set 7用于HS-SCCH Less操作的測試模式，同時定義了H-Set 8和H-Set 9分別用于64QAM調(diào)制和MIMO的測試。在3GPP定義中，信息比特流量R的驗證必須考慮到AWGN、衰落的影響，以及盡可能地模擬各種技術(shù)在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用。關(guān)于信息比特流量的測試，3GPP TS 34.121-1相關(guān)的測試條目主要包括6.3B、9.5.1/9.5 1A、9.2.1H/9.2.11、9.2.4等。其中需要注意的是，6.3B考察的是在64QAM調(diào)制時終端在最大輸入電平下的最小性能情況。此外，針對HSPA+MIMO，還需要考察終端對HS-SCCH type 3信息的解調(diào)能力以及信道估計，即CQI匯報的準(zhǔn)確性。

從圖1中，可看到HSPA+傳輸技術(shù)64QAM和MIMO同時依賴于層2的增強(qiáng)。這意味著層2功能關(guān)系著HSPA+64QAM和MIMO的實現(xiàn)性能。因此，在MAC-ehs實體層面，同時還必須驗證終端是否能基于HS-SCCH信道上所攜帶的64QAM TFRI作出正確的傳輸塊選擇，及在MIMO和非MIMO情形下帶層2增強(qiáng)的參考的無線承載配置能否正確建立等。

針對CPC技術(shù)，目前3GPP相應(yīng)的射頻測試規(guī)范正在制定中。但在協(xié)議處理上，與之相關(guān)的HARQ處理機(jī)制、MAC-es/e實體在DRX/DTX下絕對/相對授權(quán)的處理、E-TFCI的選擇，以及連接狀態(tài)的轉(zhuǎn)換等都已做了明確的定義。

因此，HSPA+傳輸技術(shù)的驗證是一個系統(tǒng)的工程。實現(xiàn)從協(xié)議棧到物理層至上而下的驗證，是保證HSPA+高速率有效傳輸?shù)奈ㄒ煌緩健?/p>

對于HSPA+網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處理機(jī)制方面，如圖2所示。上下行層2的增強(qiáng)是其中非常重要的內(nèi)容，它幾乎是HSPA+眾多技術(shù)的核心。如何全面地驗證HSPA+層2增強(qiáng)特性，是HSPA+測試面臨的另外一個挑戰(zhàn)。目前3GPP重點(diǎn)要求檢測層2有如下特性：

◆MAC-ehs對處于同一隊列和多個隊列的邏輯信道的復(fù)用能力：

◆MAC-ehs對于RLC UM/AM模式下PDU靈活的匯聚分割能力：

◆MAC-ehs對于各種調(diào)制方式的傳輸塊選擇；

◆Cell_DCH狀態(tài)下無線承載重配置功能：

◆UMTS四種應(yīng)用形態(tài)下的承載建立功能。

與層2增強(qiáng)特性緊密相關(guān)的是增強(qiáng)的Cell_FACH特性。其重點(diǎn)在于考察HSPA+終端，在非Cell_DCH態(tài)時使用HS-DSCH進(jìn)行少量數(shù)據(jù)傳送的功能，以及利用HS-DSCH進(jìn)行控制信令傳送加快狀態(tài)轉(zhuǎn)換的特性。

4HSPA+測試解決方案和擴(kuò)展測試

目前，全球認(rèn)證論壇(GCF)在WI-67、WI-68、WI-069和WI-070分別定義了MIMO、層2增強(qiáng)、64QAM、CPC中的協(xié)議測試用例。其中，WI-68、WI-069和WI-070已經(jīng)全部凍結(jié)，而WI-067 MIMO部分的用例尚處于應(yīng)用當(dāng)中。目前，已經(jīng)可供認(rèn)證的有WI-068。而在射頻方面，GCF在WI069/070/067也分別定義了用于下行64QAM，CPC和MIMO的射頻認(rèn)證用例。

羅德與施瓦茨的CMW500可以完全滿足上述GCF對HSPA+協(xié)議、射頻測試的需求。CMW500是一款面向未來的測試平臺，提供了從研發(fā)的協(xié)議棧驗證、射頻驗證到生產(chǎn)測試的單機(jī)解決方案，保證了HSPA+產(chǎn)品在整個研發(fā)量產(chǎn)過程中的高度一致性。CMW500提供的HSPA+技術(shù)特性是全面的，而不是單一的某種調(diào)制方式的升級，從而可滿足整個產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段和未來對于HSPA+數(shù)據(jù)終端測試的需求。另外，從目前HSPA+終端的產(chǎn)業(yè)狀況來看，客觀上要求一種交叉的驗證工具，提供射頻、協(xié)議、性能(流量)等綜合的測試。這是因為對于HSPA+產(chǎn)品而言。相關(guān)度越高的聯(lián)合測試越能提供檢驗問題的手段。

需要注意的是，在HSPA+芯片研發(fā)的早期，CMW500還允許對HSPA+的物理層進(jìn)行單獨(dú)的測試，這為加速HSPA+芯片特性的研發(fā)和檢驗提供了有力的手段。物理層測試的特性包括獨(dú)立于H-Set的功率、碼道、信道參數(shù)的設(shè)置和檢驗、最大信息比特流量R的驗證等。物理層測試的難點(diǎn)在于如何基于終端的能力類別去靈活地設(shè)置傳輸塊、HARQ進(jìn)程、碼道數(shù)、RV參數(shù)、上行功率參數(shù)等，從而盡可能地驗證物理層在各種情形下的表現(xiàn)，同時也提供了一種縮小范圍、解決問題的手段。

CMW500是一種綜合的測試工具，也提供了上述的物理層測試方法。

5結(jié)論

綜上所述，HSPA+是一種在HSDPA/HSUPA基礎(chǔ)上平滑過渡的技術(shù)，其身上既有舊技術(shù)的“身影”，也有革新的“面貌”。那么。HSPA+終端的測試必須涵蓋HSPA+技術(shù)特性相關(guān)的細(xì)節(jié)，著重于問題的解決和產(chǎn)品的穩(wěn)定。在這種情況下，一種覆蓋研發(fā)到生產(chǎn)整個階段且能保持高度一致的、并能提供早期定位的測試方案應(yīng)為一種較佳策略。