淺析HSPA+終端測試概況與挑戰

周 云

[摘要]HSPA+作為HSDPA/HSUPA有效的演進技術，極大地提升了網絡的效率和可承載速率。文章簡略介紹了HSPA+的發展現狀及主要技術特性，并在此基礎上進一步討論了HSPA+終端測試的關鍵點和難點，最后介紹了一種HSPA+終端的測試方案。

[關鍵詞]HSPA+終端測試GCFPTCRB

1背景

目前，為了提高下行和上行分組數據的速率和容量，運營商已經在全球范圍內大規模部署UMTS高速下行分組接入(HSDPA)和高速上行分組接入(HSUPA)網絡。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的結合就是HSPA(高速分組接入)。但是，即使引進HSPA，UMTS的演進仍未到達終點。在R7和R8中，HSPA+將使網絡性能獲得極大提升，基于HSPA的無線網絡在頻譜效率、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網絡的資源潛力。

2HSPA+發展現狀和主要技術特性

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于R7和R8兩個版本中。UMTS的基站可以實現從HSDPA/HSUPA到HSPA+的平滑升級，目前國內外有些WCDMA運營商已經開始部署HSPA+網絡，以提升用戶的網絡體驗。綜合考慮HSPA+技術特性演變的相關聯性、實現的成本效益比和LTE技術的發展情況，HSPA+網絡對已定義技術特性的支持在優先度方面有所區分。

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，更多地表現為采用遵從用戶體驗、網絡平滑過渡的策略。早期的HSPA+芯片會支持下行64QAM、層2增強、增強的CellFACH、CPC、上行16QAM、MIMO等主要特性。如何在芯片研發和生產的過程中對上述的特性進行一致性的驗證。保證研發和生產的質量。已成為非常重要的任務。

HSPA+的主要特性包括：上下行對高階調制方式的支持、層2增強特性、連續分組連接(CPC)、多輸入多輸出技術等。在當前規范下，所有跟MIMO類似的R8特性對HSPA+數據終端而言都是可選的。對于終端廠商而言，如何抓住HSPA+發展的機遇，適時地推出保質保量的HSPA+終端非常重要。

3HSPA+終端測試的挑戰

終上所述，HSPA+關鍵技術在不改變HSDPA/HSUPA物理層碼道結構的基礎上，通過上下行更加有效的調制方式(下行64QAM/上行16QAM)和MIMO技術，極大地提升了網絡的傳輸速率。另外，提過對系統處理機制的改善。也大大提高了系統處理用戶數據的效率。

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

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

稍微有所區別的是，下行的64QAM調制方式、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。測試的挑戰在于如何定義一種工作參數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在現實網絡環境下的應用。關于信息比特流量的測試，3GPP TS 34.121-1相關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信息的解調能力以及信道估計，即CQI匯報的準確性。

從圖1中，可看到HSPA+傳輸技術64QAM和MIMO同時依賴于層2的增強。這意味著層2功能關系著HSPA+64QAM和MIMO的實現性能。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增強的參考的無線承載配置能否正確建立等。

針對CPC技術，目前3GPP相應的射頻測試規范正在制定中。但在協議處理上，與之相關的HARQ處理機制、MAC-es/e實體在DRX/DTX下絕對/相對授權的處理、E-TFCI的選擇，以及連接狀態的轉換等都已做了明確的定義。

因此，HSPA+傳輸技術的驗證是一個系統的工程。實現從協議棧到物理層至上而下的驗證，是保證HSPA+高速率有效傳輸的唯一途徑。

對于HSPA+網絡系統處理機制方面，如圖2所示。上下行層2的增強是其中非常重要的內容，它幾乎是HSPA+眾多技術的核心。如何全面地驗證HSPA+層2增強特性，是HSPA+測試面臨的另外一個挑戰。目前3GPP重點要求檢測層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對于各種調制方式的傳輸塊選擇；

◆Cell_DCH狀態下無線承載重配置功能：

◆UMTS四種應用形態下的承載建立功能。

與層2增強特性緊密相關的是增強的Cell_FACH特性。其重點在于考察HSPA+終端，在非Cell_DCH態時使用HS-DSCH進行少量數據傳送的功能，以及利用HS-DSCH進行控制信令傳送加快狀態轉換的特性。

4HSPA+測試解決方案和擴展測試

目前，全球認證論壇(GCF)在WI-67、WI-68、WI-069和WI-070分別定義了MIMO、層2增強、64QAM、CPC中的協議測試用例。其中，WI-68、WI-069和WI-070已經全部凍結，而WI-067 MIMO部分的用例尚處于應用當中。目前，已經可供認證的有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的射頻認證用例。

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

需要注意的是，在HSPA+芯片研發的早期，CMW500還允許對HSPA+的物理層進行單獨的測試，這為加速HSPA+芯片特性的研發和檢驗提供了有力的手段。物理層測試的特性包括獨立于H-Set的功率、碼道、信道參數的設置和檢驗、最大信息比特流量R的驗證等。物理層測試的難點在于如何基于終端的能力類別去靈活地設置傳輸塊、HARQ進程、碼道數、RV參數、上行功率參數等，從而盡可能地驗證物理層在各種情形下的表現，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結論

綜上所述，HSPA+是一種在HSDPA/HSUPA基礎上平滑過渡的技術，其身上既有舊技術的“身影”，也有革新的“面貌”。那么。HSPA+終端的測試必須涵蓋HSPA+技術特性相關的細節，著重于問題的解決和產品的穩定。在這種情況下，一種覆蓋研發到生產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為一種較佳策略。