HSPA+终端的测试方案

　为提高下行和上行分组数据的速率和容量，现在已经在全球范围内大规模地部署UMTS高速下行分组接入(HSDPA)和高速上行分组接入(HSUPA)网络。在3GPP中，HSDPA作为Rel-5引入，而HSUPA则是3GPP Rel-6的一个非常重要的特性。HSDPA和HSUPA的结合就是HSPA+(高速分组接入)。但是，即使引进HSPA，UMTS的演进并没有到达其终点。在Rel-7和RelL-8中，HSPA+会带来极大的性能增强，目的是使基于HSPA的无线网络在频谱效率、峰值速率和时延方面的性能得到显著提高，从而能充分利用WCDMA网络的资源潜力。

　　HSPA+主要技术特性和需求

　　HSPA+在3GPP Rel-7版本开始定义，主要的特性分布在Rel-7和Rel-8两个版本中(图1)。

　　UMTS的基站可以实现从HSDPA/HSUPA到HSPA+平滑的升级，目前，国外有些WCDMA运营商已经开始部署HSPA+的网络，以提升用户的网络体验。综合考虑HSPA+技术特性演变的相关联性，实现的成本效益比和LTE技术的发展情况，HSPA+网络对已经定义的技术特性的支持有优先度的区分。随着LTE试商用的逐步临近，各芯片厂商在HSPA+终端特性的支持上更多地采用遵从网络用户体验，平滑过渡的策略。HSPA+ 芯片的早期先支持下行64QAM、层2增强、增强的Cell FACH、CPC、上行16QAM、MIMO等主要特性。这些特性涵盖了HSPA+的协议栈和物理层的技术，因此涉及到协议栈测试和RF测试。如何在芯片研发和生产的过程对上述的特性进行一致性的验证，保证研发和生产的质量，成为非常重要的任务。

　　下行64QAM：HSPA+下行64QAM调制方式能力引入了新的UE类别13和14，在HSDPA15个码道的基础上使下行速率最大增加到21.1Mbps。基站为了准确行使64QAM的调度引入了新的CQI映射表，通过下行的HS-SCCH信道来通知手机，并且测试规范引入了新的固定参考测量信道H-SET8。对于支持64QAM的HSPA+终端而言，需要评估其HS-PDSCH最大的接收电平和H-SET 8下的单链路性能。此外，验证HSPA+数据终端的真实流量对于HSPA+产品的实际用户体验具有较大的参考意义。

　　上行16QAM：上行16QAM调制方式能力则引入了新的UE类别7，在HSUPA原来四个码道的基础上使上行的速率翻倍，达到了11.5Mbps。规范针对16QAM引入了新的AG值映射表，以包含更高的传输块大小和授权值。16QAM调制方式的引入同样对协议和射频都提出了新的需求，例如在射频上要求对RCDE进行测量，对EVM也提出了新要求。

　　层2增强：为了支持高阶调制和MIMO的高速率，HSPA+在层2，主要是对MAC和RLC做了许多增强。MAC层引入了增强的MAC-ehs实体。MAC-ehs支持灵活的RLC PDU大小和MAC汇聚分割功能，允许在一个2ms TTI内，复用来自多个优先排队的数据，并决定发射单个或者多个数据流(MIMO)。同时，RLC也进行了增强，以支持AM模式下灵活的下行PDU大小。对于HSPA+而言，如何验证层2增强的特性显得非常重要。

　　增强的Cell FACH：增强的Cell FACH技术可以保证用户更好的传输体验。由于极少的控制信道开销，CELL_FACH状态非常适合用于“永远在线”类型的服务。以前的HSDPA中多在CELL_DCH下操作，而增强的Cell FACH技术允许在CELL_FACH，甚至是CELL_PCH和URA_PCH下使用HS-DSCH，从而增强了可能的速率。尤其对于少量的数据而言，短时间就可以完成而不需要转换到CELL_DCH状态。同时由于HS-DSCH 2ms的TTI，减少了下行控制消息的信令时延。此外，CELL_FACH、URA_PCH和CELL_PCH向CELL_DCH转换的时间也大幅减少，提高了使用者对间歇性数据传输的满意度。因此协议对增强的Cell FACH功能的验证也是必须的。

　　连续分组连接(CPC)：HSPA+的连续分组连接(CPC)技术主要包括DTX/DRX技术和HS-SCCH Less Operation技术等，DTX/DRX实现上行不连续发送和下行不连续接收，从而达到减少上行干扰、提升上行容量和节省UE耗电等目的;而HS-SCCH Less Operation通过在某些情形下(例如低速传输时)节省HS-SCCH的发送，以及手机本身对有限格式组合的盲解调来达到节省下行信道码资源，提高下行用户数的目的。CPC技术能帮助许多用户“永远在线”，但又能感受到固定宽带网络接入的类似体验。HSPA+的CPC技术对协议和射频测试都提出了新的需求。

　　MIMO：多路输入多路输出(MIMO)是HSPA+后期演进的一个非常重要的技术。Rel-8定义的64QAM调制方式和MIMO结合的应用方式，可进一步提升下行的数据流量。HSPA+MIMO主要采用2×2的形态，在理想的状态下可以达到HSDPA 2倍的数据传输量，即最高传输速率为28Mbps。在HSPA+MIMO应用中，引入了新的HS-SCCH类型M在下行传送预编码的信息。对于手机而言，需要向基站传送预编码控制信息(PCI)和信道质量指示(CQI)。在信道环境不适合MIMO操作的情形下，可以退回到传统的闭环发射分集。

　　其他特性：在当前规范下，所有跟MIMO类似的Rel-8特性对HSPA+数据终端而言都是可选的。对于终端厂商而言，如何抓住HSPA+发展的机遇，适时地推出保质保量的HSPA+终端非常重要。

　　罗德与施瓦茨HSPA+测试解决方案

　　1.射频和基带的产生和分析方案

　　在测试元器件或者移动终端的接收机性能时，常常需用到信号源。罗德与施瓦茨(R&S)公司的SMU、SMJ以及SMATE矢量信号源，或者AMU或AFQ基带源，都可以按照规范产生HSPA+上下行射频或基带信号，并支持衰落模拟和MIMO，适用于元器件以及移动终端的接收机性能测试。

　　在测试元器件或者移动终端的发射机性能时，往往要用到频谱和信号分析仪。R&S的FSQ、FSG和FSV都能分析HSPA+的射频或基带信号，从而对元器件以及移动终端的发射机进行定量分析。

　　2. HSPA+协议测试

　　R&S的CMW500可以完成HSPA+的协议测试(图2)，不仅能支持前文提到的层2增强、下行64QAM调制和增强的F-DPCH及CPC等的测试，CMW500独具的双端口设计使得它还能支持MIMO测试。因而CMW500成为了首个被GCF认可的HSPA+协议一致性认证测试平台。

　　此外，针对HSPA+协议栈的研发测试，CMW500可以提供基于C++的MLAPI测试环境，允许客户自由方便地创造任意的测试场景，甚至模拟HSPA+真实网络下的性能状态。HSPA+高速的流量测试甚至各种切换状态可以基于上述测试环境快速实现。

　　3. HSPA+射频测试

　　通过添加合适的软件，R&S的CMW500还可以完成HSPA+射频的验证(图3)。正如前面提到的，从3GPP 34.121-1 Rel-7开始不仅定义了新的参考测量信道，更重要的是针对HSPA+技术的特点，引入了新的发射机和接收机测试及性能用例。而CMW500单机可以完成基于HSPA+上述特性的发射机和接收机的验证，并且由于其双通道设计而独具对MIMO的支持。

　　对于HSPA+具体射频测试而言，仍然分布在3GPP 34.121-1的第5、6、7、9、10章节。HSPA+测试模式和业务流下的吞吐量通过界面同样可以得到快速测量。

　　基于CMW500，R&S还可以为客户提供HSPA+终端的射频一致性测试方案。无论是原来的TS895x客户还是新客户，都可以非常轻松地升级或搭建用于R7-LTE的射频一致性测试系统，以提供更多测试用例的覆盖并满足更高的测试需求。罗德与施瓦茨结合TS895x系列十多年的经验和用户反馈，为客户提供的R7-LTE(TS8980)具有更好的用户体验和性价比。

　　4. HSPA+产线测试

　　对于HSPA+的产线测试，CMW500同样可以提供卓越的性能(图4)。先进的DSP处理能力和算法，配合强大的列表模式、Multi-evaluation功能及业界创新的Multi-evaluation列表模式，为产线的校准和综测提供了极大的灵活性和业界领先的速度。

　　目前，无线终端的发展越来越复杂，要求支持多标准、多频段，而其中包含蜂窝技术标准(例如GSM/(E)GPRS、UMTS/HSPA、CDMA2000/EvDo、TD-SCDMA等)和非蜂窝技术标准(例如BT、WiFi、GPS等)。如何减少一款终端的总校准和综测时间，是测试平台应该考虑的问题。CMW500本身具有领先的通道设计，允许TX和RX并行校准过程中通路的自动切换，并可对HSPA+终端带有的其他蜂窝和非蜂窝标准同时进行平行测量，甚至可以支持多个终端。从而使用户从单一模式的耗时关注转向整体时效比的非凡体验。

　　本文小结

　　综上所述，HSPA+是一种HSDPA/HSUPA基础上平滑的过渡技术，既有旧的技术身影，也有革新的东西。HSPA+终端的测试必须涵盖HSPA+技术特性相关的细节，着重于问题的解决和产品的稳定。在这种情况下，一种覆盖研发到生产整个阶段的高度一致的，并能提供早期定位的测试方案显得更为现实。