LTE芯片和終端測試詳解

1 引言

隨著TD-LTE試驗網在世博會和亞運會的精彩亮相，以及2011年中國移動投入巨資進行的6+1城市試驗網建設，業界對中國移動TD-LTE的前景充滿期待。測試儀表和測試系統作為TD-LTE產業鏈中重要的環節，位于產業鏈的上游，對于產品研發和產業化起著非常關鍵的作用。并且由于 LTE和之前的系統在空中接口上存在很大的不同，所以對于測試就提出了新的挑戰和要求。目前，對TD-LTE測試儀表的需求已經涵蓋了整個產業鏈的各個階段。

2 RS的LTE測試解決方案

羅德與施瓦茨公司(RS)作為歐洲最大的測試測量儀表供應商，具有強大的研發和生產實力。基于其在2G和3G測試領域的領先地位，RS對于LTE從早期的研發階段就開始跟蹤研究，積累了豐富的經驗。為了推動TD-LTE產業的發展，RS公司為客戶提供從LTE(包括TD-LTE和FDD LTE)仿真、設計、研發、生產、測試等一系列的測試測量解決方案，可以滿足客戶各個階段的需求(見圖1)。

圖1 RS的LTE測試解決方案

3 LTE芯片和終端研發

(1)LTE信號產生和分析

RS的信號源如SMU，AMU以及SMBV系列加上選件后就可以按照規范實時地產生LTE上/下行射頻或基帶信號，用于元器件性能測試以及終端的接收機測試；RS的FSx系列頻譜和信號分析儀能分析LTE上/下行射頻或基帶信號，用于元器件性能測試以及終端的發射機測試。

由于被測設備可能采用特殊的數字基帶信號格式，RS提供EX-IQ-BOX來針對不同數字基帶信號格式進行適配。

(2)LTE終端協議和IOT測試

LTE協議棧的測試用來驗證一些信令功能，例如呼叫建立和釋放、呼叫重配置、狀態處理和移動性等。和2G，3G系統的互操作性(IOT)測試是對LTE的另外一個需求。為了保證終端的協議棧和應用可以處理高數據率的數據，需要測試驗證終端吞吐量的要求。在LTE實現的早期，研發部門需要包含各個參數配置的多種測試場景來進行LTE協議棧的測試。此外，LTE物理層具有很多重要功能，這包括小區搜索，HARQ協議，調度安排，鏈路自適應，上行時間控制和功率控制等，而且這些過程有著很嚴格的定時要求。因此，也需要對物理層進行完全測試來保證LTE的性能。

RS的CMW500協議測試儀可以用于LTE終端的協議一致性測試、性能測試和互操作測試。同時，RS還提供用于PC機上的虛擬測試(Virtual Tester)軟件，使工程師在早期就進行協議開發的工作。所以使用CMW500可以并行進行軟件和硬件的協同開發、測試和優化，從而加快產品的上市時間。

CMW500可以提供MLAPI和LLAPI這兩個協議棧測試所需的底層和高層編程接口，這樣開發者在早期就可以對協議棧進行靈活測試，而且這樣的測試是和后期的一致性測試完全兼容的，可以節省后期測試的時間和成本。

(3)LTE終端射頻認證/預認證測試

任何通信終端上市之前，都需要進行嚴格的終端射頻認證測試。為了支持TD-LTE終端的射頻研發和認證測試，RS推出了TS8980 LTE射頻測試系統。TS8980有3種不同配置，其中TS8980S是面向研發類客戶的預認證平臺，它可以根據客戶的需求靈活配置，進行發射機或者接收機和性能測試；TS8980IB是主要進行帶內測試的認證測試平臺；TS8980FTA是全認證測試平臺，可以對終端進行GCF或者PTCRB要求的全認證測試。對于手機終端廠商來說，除了要通過上述認證測試以外，還可能需要通過運營商測試。如美國的運營商Verizon和ATT，日本NTT Docomo等。RS公司和這些運營商合作開發了符合他們特殊入網認證要求的一些測試用例，手機終端廠商只需從RS購買相關設備和測試用例就可以在實驗室搭建同樣的測試環境，從而確保能一次通過在運營商的入網測試。

(4)LTE終端RRM測試

RRM(無線資源管理)測試是終端認證測試中很重要的一部分。RS公司推出的LTE RRM測試系統可以集成到TS8980射頻一致性測試系統中，與其共用部分硬件，使用相同的控制軟件RS CONTEST來進行測試用例的執行和分析。RRM測試系統主要包含以下硬件：CMW500系統模擬器可以模擬LTE，WCDMA，CDMA和GSM小區，AMU200是基帶衰落模擬器，可以和CMW500基帶連接進行下行信號的衰落模擬，FSQ頻譜分析儀對上行信號進行射頻分析，以及進行整個系統的校準。

(5)LTE終端數據應用測試

LTE主要提供數據業務，因此應用測試是LTE研發中很重要的環節。RS的CMW500在配備數據應用單元及相關測試軟件后，就可以進行各種數據應用測試。而且由于提供了圖形化接口，通過簡單的操作就可以得到直觀的顯示結果。從而讓用戶在實驗室就可以方便地驗證終端的數據性能。

CMW-PQA(Performance Quality Analyze)系統是基于CMW500協議測試儀硬件平臺為運營商開發的一套可以模擬各種復雜的無線環境，對終端進行各種數據應用測試的平臺。系統組成如下：CMW500為系統模擬器；AMU200為基帶衰落模擬器；RS CONTEST測試軟件運行在系統控制器上，可以提供測試用例的全自動化運行，測試報告強有力的分析功能和全方面的報告匯總功能。提供了易于使用的測試計劃，腳本級研發測試應用和全面測試工具，這加速了LTE研發測試進度。

(6)LTE MIMO天線的OTA測試

OTA測試(天線性能測試)是無線設備認證測試時的一個重要測試項目。而LTE采用的MIMO天線技術由于其復雜性而給OTA測試帶來了極大的挑戰。對此，RS公司推出了一個非常經濟有效的創新方法：雙通道測試法。采用了該測試方法的RS的TS8991測試系統如圖2所示。OTA暗室內包含4個角度定位裝置，兩個測試天線和一個通信天線。此外，暗室墻角還有一個射頻接入板可允許5路射頻通道連接到暗室內的天線，外部設備包括無線綜測儀(如RS CMW500)和開關矩陣(OSP)。整個系統由RS公司的 AMS32軟件實現全自動測量，并出具測量報告。

圖2 支持雙通道法的MIMO OTA測試系統TS8991