1 引言
隨著LTE技術(shù)的完善和發(fā)展,，對于LTE基站的射頻收發(fā)測試已經(jīng)趨于成熟,。目前,，主流的設(shè)備廠家都可以根據(jù)3GPP 36.141的規(guī)范完成相應(yīng)的收發(fā)測試,。但36.141在收發(fā)測試的基礎(chǔ)上還對基站接收機的性能測試給出了相應(yīng)的需求（對應(yīng)規(guī)范第八章）,?；诖?，R&S公司在原有收發(fā)測試方案的基礎(chǔ)上率先推出了滿足LTE基站性能測試的SMU/AMU-K69選件,，以滿足3GPP對基站接收機的性能測試要求,。
對于LTE基站接收機的性能測試,，需要驗證基站在正常工作狀態(tài)下的混合自動重傳（HARQ）功能，此時需要矢量源產(chǎn)生的上行LTE信號可以在和基站的閉環(huán)測試狀態(tài)中,，根據(jù)基站發(fā)送的ACK和NACK信息對上行信號進行實時的調(diào)整,。R&S公司的矢量源SMU/AMU在配置相應(yīng)的K69選件后可以方便地滿足相應(yīng)性能測試的需求。這個新功能可以允許測試設(shè)備動態(tài)地控制發(fā)送的數(shù)據(jù),。根據(jù)從被測設(shè)備發(fā)送給SMU的反饋信息,，可以實現(xiàn)ACK/NACK信號（HARQ反饋）和時序調(diào)整等功能,，其工作原理與基站通過空中接口在PDCCH/PHICH信道給UE發(fā)送反饋信息類似。
2 SMU/AMU自動反饋功能介紹
根據(jù)3GPP 36.141規(guī)范的要求：LTE基站接收機的性能測試需要根據(jù)ACK/NACK指令,，測試設(shè)備可以實時控制相應(yīng)PUSCH信道編碼配置（如冗余版本等）,，其測試過程完全符合3GPP對于真實環(huán)境的HARQ處理過程。此外,，對于時序調(diào)整功能測試,，也可以根據(jù)相應(yīng)的時序控制指令來對SMU/AMU產(chǎn)生的上行信號進行提前或延時的時間調(diào)整。
目前,，R&S公司支持從被測設(shè)備到SMU/AMU的反饋模式有3種,，分別為二進制（Binary）模式、串行（Serial）模式和串行3×8（Serial 3×8）模式（對于時序調(diào)整功能只能通過串行或串行3×8模式完成）,。反饋信號通過USER1和LEVATT接口送至SMU/AMU,。LTE選件中的自動反饋功能設(shè)置菜單如圖1 所示。
圖1 LTE選件中的自動反饋功能設(shè)置菜單
因為SMU/AMU有內(nèi)置的Fading和AWGN模塊,，因此無需其他的測試設(shè)備就可以完成規(guī)范定義的測試需求,。從被測設(shè)備發(fā)送至SMU的反饋信號可以通過以上幾種模式發(fā)送。除反饋信號外,，在性能測試中,，還需要在SMU/AMU與被測設(shè)備之間連接參考信號以消除不同設(shè)備之間的頻率誤差,；另外,，需要由被測設(shè)備給SMU/AMU提供相應(yīng)的觸發(fā)信號進行同步。R&S的實時反饋功能可以在每一個基帶模塊中使用,。
2.1 反饋模式命令介紹
由基站給出的反饋信號通過LEVATT或USER1接口送至SMU/AMU,，反饋信號的阻抗和電壓可以通過儀表的“Global Trigger/CLK Setting”進行相應(yīng)的設(shè)置。
（1）對于二進制模式,，只能是HARQ反饋命令（ACK 或NACK）,。儀表直接讀出輸入接口的高低電平，根據(jù)設(shè)置中ACK的定義,，來判斷是ACK或NACK信息,。
（2）對于串行模式，一個指令包含一個起始位（低電平）,，16個比特位（D0~D15）,，一個截至位（高電平）。傳輸過程中沒有校驗位,，由最低位（D0）開始傳輸,。串行模式的反饋命令傳輸速率為115.2kbit/s或1.92Mbit/s。在兩個連續(xù)的命令或最開始的命令之前,，被鉗位在高電平（空閑狀態(tài)）,。
（3）對于串行3×8模式,，每個命令需要在3個串行命令包中發(fā)送。其中的每個串行數(shù)據(jù)包含一個起始位（低電平）,，8個串行比特和一個截至位（高電平）,。發(fā)送中沒有校驗位。16個比特數(shù)據(jù)被分配在3組位數(shù)為8的串行數(shù)據(jù)中傳輸,。具體的數(shù)據(jù)格式都有相應(yīng)的定義,。
同樣的，這三組串行數(shù)據(jù)的速率可以為115.2kbit/s和1.92Mbit/s,，在兩個連續(xù)的命令或最開始的命令之前,，被鉗位在高電平（空閑狀態(tài)）。串行3×8模式的字節(jié)定義結(jié)構(gòu)如圖2所示,。
3 基站性能測試實例
基于R&S公司的LTE測試解決方案,，香港應(yīng)用科技研究所(ASTRI)研發(fā)的FemtoCell平臺已經(jīng)可以成功完成相應(yīng)基站測試項目。其測試標準完全符合最新的3GPP36.141測試規(guī)范,，其中包括收發(fā)測試及在多徑條件下的接收機性能測試,。ASTRI公司的FemtoCell平臺采用串行模式進行相應(yīng)測試。其測試設(shè)備搭建如圖6所示,。
圖6 基于AMU與Femtocell的測試平臺
對應(yīng)基站接收機性能測試連接示意如圖7所示,。
圖7 基于AMU與Femtocell的上行接收機性能測試連接示意圖
對于基站接收機的性能測試，需要由測試設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的TD-LTE上行信號,。目前,，R&S公司的AMU基帶源和SMU矢量源可以支持性能測試所需的上行自動反饋選件。ASTRI公司的被測設(shè)備Femto,，可以根據(jù)3GPP的要求設(shè)置相應(yīng)的反饋命令,。這樣可以驗證上行信號的HARQ和時序調(diào)整功能，以模擬真實UE和基站之間的反饋過程,。此外,，也可以在特定的多徑條件下測試基站的吞吐量，進而驗證被測基站的性能,。
圖8所示為3GPP TS 36.141 8.2.1所需的測試框圖,，其目的在于在特定多徑模式下，基于HARQ測試系統(tǒng)的吞吐量,，以驗證基站接收機的性能,。
圖8 基于GPP TS36.141 8.2.1 測試例連接框圖
在常規(guī)測試中，除了需要產(chǎn)生支持實時反饋模式的上行TD-LTE信號源外,，還需要模擬多徑的衰落模擬器,。因此，在測試過程中需要對所有外接線纜引起的時延和損耗都進行相應(yīng)的校準。而基于雙通道SMU/AMU的LTE選件中自動反饋模式,，能夠以最簡單的配置完成相應(yīng)的測試需求,，具體參見圖9。
圖9 SMU實現(xiàn)的3GPP 36.141 8.2.1 性能測試框圖
最終測試結(jié)果可以通過控制軟件統(tǒng)計的CRC誤碼率得到,。如圖10所示為激活HARQ功能時對應(yīng)的CRC誤碼率和沒有激活HARQ功能時對應(yīng)的CRC誤碼率,。對于ASTRI的測試基站而言，當激活HARQ時,，其對應(yīng)CRC誤碼率小于15%,，測試結(jié)果如圖10所示。而沒有激活HARQ時,，其對應(yīng)CRC誤碼約為20%,，測試結(jié)果如圖11所示。
圖10 HARQ激活時時8.2.1測試例對應(yīng)的CRC誤碼測試結(jié)果
圖11 HARQ未激活時時8.2.1測試例對應(yīng)的CRC誤碼測試結(jié)果
圖12所示為3GPP TS 36.141 8.2.2測試例所需的測試框圖,。測試目的在于特定信噪比情況下,，對于運動終端時基站的HARQ和時序調(diào)整功能，及對應(yīng)的吞吐量變化,。
圖12 基于3GPP TS 36.141 8.2.2測試例連接框圖
測試中分別由測試設(shè)備模擬運動終端和固定終端,。常規(guī)測試需要兩個實時信號源及相應(yīng)的衰落模擬器。同樣設(shè)備間的損耗和時延需要進行相應(yīng)的校準,。而基于雙通道SMU/AMU只用一臺儀表就可以完成相應(yīng)測試,。其測試框圖如圖13所示。
圖13 SMU實現(xiàn)的3GPP TS36.141 8.2.2 性能測試框圖
對于運動終端的模擬,，在SMU/AMU可以通過Moving Propagation的多徑模型來實現(xiàn),，同時可以設(shè)置相應(yīng)的時延等所參數(shù)，具體參見圖14,。
圖14 SMU/AMU實現(xiàn)的衰落模擬
對于ASTRI的被測基站而言,，當HARQ和Timing Adjustment激活以后，其對應(yīng)的TA在16個Ts之內(nèi),，對應(yīng)CRC誤碼率結(jié)果為0，具體參見圖15,。
圖15 HARQ激活時時8.2.2測試例對應(yīng)的CRC誤碼及時序調(diào)整測試結(jié)果
當沒有激活HARQ和Timing Adjustment功能時,，其對應(yīng)的TA在大于16個Ts，對應(yīng)CRC誤碼率結(jié)果不為0,，具體參見圖16,。
圖16 HARQ未激活時時8.2.2測試例對應(yīng)的CRC誤碼及時序調(diào)整測試結(jié)果
除上面提到的測試項目外，另外一個重要的基站性能測試項目是多徑衰落條件下的ACK檢測,。此時需要基站的2個天線進行分集接收,，有4個測試UE。其中一個是需要的UE，而其他三個都是干擾UE,。測試框圖如圖17所示,。
圖17 基于3GPP TS 36.141 8.2.3測試例連接框圖
從圖17中可以看出，對于8.2.3的測試需要模擬4個UE個8個衰落模擬器,，其相應(yīng)的AWGN選件,。常規(guī)測試設(shè)備需要4個LTE信號源及具有8個信道的衰落模擬器?；陔p通道的SMU/AMU可以以最低配置完成相應(yīng)的測試需求,，具體參見圖18。
圖18 SMU實現(xiàn)的3GPP TS36.141 8.2.3 性能測試框圖
從圖18可知,，其配置與4×2 MIMO設(shè)置基本相同,，并且不需要設(shè)置衰落模擬器之間的相關(guān)性。這也是目前業(yè)界對于8.2.3測試所需的最小配置,。
4 結(jié)束語
目前,，R&S公司的測試解決方案可以同時滿足ASTRI公司FDD LTE 和TD-LTE的測試平臺。這也是業(yè)界首次基于真實TD-LTE基站平臺在實時條件下完成HARQ和Timing功能測試,。結(jié)合本文給出的實測結(jié)果,，目前R&S公司的基站測試解決方案已經(jīng)可以完全滿足3GPP TS36.141的相應(yīng)測試需求。圖19為SMU/AMU配置清單,。
圖19 SMU/AMU配置清單