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关于3G LTE的系统测试和芯片测试方案

2020年03月29日 15:29 次阅读

LTE很重要的一个特性是具有超过100Mbps的高速下行传输速率,这就要求用户端设备(UE)和基站系统(eNodeB)有非常高的带宽并支持MIMO。同时作为一项新的技术,LTE引入了新的频段。此外,LTE不会很快取代现有的标准,所以在LTE和其它标准共存的时期,为达到更好的地域覆盖,LTE与现有标准之间的切换就变得至关重要。当然,现在的2G/3G经验告诉我们,消费者对终端电池待机时间的要求使低功耗也成为一个挑战。最后eNodeB厂家还必须保证系统的按时交付使用。这些都对3G LTE的系统测试和芯片测试提出了很大挑战,具体体现在以下几个方面:

1. 20M带宽对调制技术带来挑战。20M带宽在746MHz(目前3GPP规范中最低的频率)频率上占到了2.7%,EVM指标在边缘的恶化使这项测试变得非常重要。

2. MIMO技术。对MIMO的性能评估对测试技术提出了新的要求,这是上一代测试设备无法支持的。

3.多种技术标准并存。FDD/TDD、WCDMA/HSPA、CDMA2000/1X-EVDO、GSM/EDGE等等,如此多标准的共存带来了信号处理和功耗方面的难题,特别是如何测试在不同标准之间的切换,成为一个重大挑战。

4.高速传输速率。如何对100Mbps的数据链路提供充足的处理能力也是一个挑战,特别是在还要求控制功耗和散热问题的情况下。比如,PC卡、USB软件狗、PDA和集成在笔记本电脑中的模块,将来都可能成为最早的LTE终端,它们的功耗和散热问题是必须解决的最基本问题。

5.测试实际的性能。在正式商用前,试验网的数量非常有限,因此第一代LTE设备必须通过全面的测试来验证它的实际性能。只有存在多径衰落和噪声的情况下建立端到端的数据链路(支持64QAM和MIMO),才能确定接收机在动态环境中的性能。

6.对LTE的高期望。系统厂商一直在平衡两个方面的需求,一是按照运营商的定制标准提供成熟的试验网,二是开发最终符合3GPP标准的产品。此外,他们都想在最高下行速率下,最早实现切换,并在高速传输速率下切换等方面做到与众不同。所有这些努力都需要运用他们自己的技术规范,而不是3GPP标准化的东西。这样,问题的焦点很大程度集中到展示可以在真实环境中通话的UE(通常最多达到8个),而不需要担心小区负载和小区边界条件等因素。在早期的LTE终端原型机中,不良的接收性能是普遍存在的问题。

7.更多真实世界的挑战。很多其它的挑战将和3GPP以及使用多个UE有关,比如:如何鉴别无效的指令来优化系统;有限的射频资源是否被合理利用;也许网络偶尔会错误地让不同的UE挤占同一资源或有效的资源反而被闲置了;当多UE同时接入时,它们对资源的争夺是否能合理解决等。这些问题很难找到根本的原因,除非使用专门的LTE测试工具,这些工具可以鉴别那些不规律出现的基站非正常行为。

Aeroflex 7100不仅实现了RF测试,还在同一台仪表中支持协议和切换测试。

幸运的是,对开发TD LTE的工程师来说,规范中已经非常小心的把TDD和FDD之间的差异最小化了,而且有限的不同点主要集中在L1(第一层)。当然,这并不意味着TD LTE没有挑战,比如,测试上下行链路时隙分配的组合就非常复杂。在TDD模式下,为保证上下行链路的相互独立,时间同步非常关键,特别是在极端恶化环境下进行的重点测试。

第一代TDD设备会使用频段38(2.6G)和40(2.4G),这是GCF确定的TDD设备进行认证的频段。这些频段正好在Wi-Fi频段的边缘,我们很关心这是否会造成在无线接入上的问题,所以在这些频段上TDD系统的性能还有待观察。另外一项测试也对测试设备提出了更高要求,即在单UE工作正常的情况下,如何测试eNodeB连接了多个UE情况下的性能。

Aeroflex公司提供一系列测试方案来解决这些挑战。从最早的研发阶段到最终的交付使用,Aeroflex在基站系统和终端上都积累了广泛的测试经验。

对于LTE基站系统的测试,Aeroflex早在2007年11月份就开发出了TM500 FDD测试终端并交付用户,并于2008年推出了TDD版本。TM500在WCDMA/HSPA时代就被系统厂商所广泛认可。在LTE时代,TM500继续为系统厂商所广泛使用,来加速基站系统的研发。接下来,新版本的TM500马上会推出多UE测试平台,来验证基站系统在连接多UE情况下的性能。

对于终端测试,新的Aeroflex 7100不仅实现了RF的测试,还在同一台仪表中支持协议和切换的测试,这使用户大大节约了投资。7100给开发基带、射频和协议的工程师提供了非常灵活的测试平台,它不仅可以模拟不同的场景和测试条件,还提供了丰富的故障诊断和分析功能(图)。

尽管3GPP LTE的标准现在已经冻结,但它的稳定性还有待检验。任何重要的修改都可能需要重新撰写,并对新的芯片设计产生很大影响。Aeroflex的测试仪表被设计成能够简单升级以适应3GPP标准的反复修改,因此对它的投资价值在LTE整个生命周期中都能体现出来。

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