HSPA+的技術(shù)特性和測試方案

1 引言

當(dāng)前，為了提高下行和上行分組數(shù)據(jù)的速率和容量，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)大規(guī)模地部署UMTS高速下行分組接入（HSDPA）和高速上行分組接入（HSUPA）網(wǎng)絡(luò)。在3GPP中，HSDPA作為R5引入，而HSUPA則作為3GPP R6一個非常重要的特性。HSDPA和HSUPA的結(jié)合就是HSPA（高速分組接入）。但是，即使引進(jìn)HSPA，UMTS的演進(jìn)也并沒有到達(dá)其終點。在 R7和R8中，HSPA+會帶來極大的性能增強(qiáng)，目的使基于HSPA的無線網(wǎng)絡(luò)在頻譜效率、峰值速率和時延方面的性能得到顯著提高，從而充分利用 WCDMA網(wǎng)絡(luò)的資源潛力。

2 HSPA+主要技術(shù)特性和需求

HSPA+在3GPP R7版本開始定義，主要的特性分布在R7和R8兩個版本中（見圖1）。

UMTS的基站可以實現(xiàn)從HSDPA/HSUPA到HSPA+平滑的升級，目前國外有些WCDMA運營商已經(jīng)開始部署HSPA+的網(wǎng)絡(luò)，以提升用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗。綜合考慮HSPA+技術(shù)特性演變的相關(guān)聯(lián)性，實現(xiàn)的成本效益比和LTE技術(shù)的發(fā)展情況，HSPA+網(wǎng)絡(luò)對已經(jīng)定義的技術(shù)特性的支持有優(yōu)先度的區(qū)分。當(dāng)前計劃部署或者已經(jīng)部署的HSPA+網(wǎng)絡(luò)多支持高階的64QAM，增強(qiáng)的Cell FACH，層2增強(qiáng)和CPC等。羅德與施瓦茨的信號源SMx和頻譜分析儀FSx系列已經(jīng)可以提供基站上述特性的驗證，并能提供MIMO衰落的仿真和多天線的分析。

相似的是，隨著LTE試商用的逐步臨近，各芯片廠商在HSPA+終端特性的支持上更多地采用遵從網(wǎng)絡(luò)用戶體驗、平滑過渡的策略。HSPA+芯片的早期會支持下行64QAM，層2增強(qiáng)，增強(qiáng)的Cell FACH，CPC，上行16QAM，MIMO等主要特性。這些特性涵蓋了HSPA+的協(xié)議棧和物理層的技術(shù)，因此涉及到了協(xié)議棧測試和RF測試。如何在芯片研發(fā)和生產(chǎn)的過程中對上述的特性進(jìn)行一致性的驗證，保證研發(fā)和生產(chǎn)的質(zhì)量，成為了非常重要的任務(wù)。

2.1 下行64QAM

HSPA+下行64QAM調(diào)制方式能力引入了新的UE類別13和14，在HSDPA 15個碼道的基礎(chǔ)上使下行的速率最大增加到21.1Mbit/s?；緸榱藴?zhǔn)確行使64QAM的調(diào)度引入了新的CQI映射表，通過下行的HS-SCCH信道來通知手機(jī)，并且測試規(guī)范引入了新的固定參考測量信道H-SET 8。對于支持64QAM的HSPA+終端而言，需要評估其HS-PDSCH最大的接收電平和H-SET 8下的單鏈路性能。此外，驗證HSPA+數(shù)據(jù)終端的真實流量對于HSPA+產(chǎn)品的實際用戶體驗具有較大的參考意義。

2.2 上行16QAM

上行16QAM調(diào)制方式能力則引入了新的UE類別7，在HSUPA原來4個碼道的基礎(chǔ)上使上行的速率翻倍，達(dá)到了11.5Mbit/s。規(guī)范針對 16QAM引入了新的AG值映射表，以包含更高的傳輸塊大小和授權(quán)值。16QAM調(diào)制方式的引入同樣對協(xié)議和射頻都提出了新的需求，如在射頻上要求對 RCDE進(jìn)行測量，對EVM也提出了新的要求。

2.3 層2增強(qiáng)

為了支持高階調(diào)制和MIMO的高速率，HSPA+在層2，主要是對MAC和RLC做了許多增強(qiáng)。MAC層引入了增強(qiáng)的MAC-ehs實體。MAC-ehs 支持靈活的RLC PDU大小和MAC匯聚分割功能，允許在一個2ms TTI內(nèi)，復(fù)用來自多個優(yōu)先排隊的數(shù)據(jù)，并決定發(fā)射單個或者多個數(shù)據(jù)流（MIMO）。同時，RLC也做了增強(qiáng)，以支持AM模式下靈活的下行PDU大小。對于HSPA+，如何來驗證層2增強(qiáng)的特性顯得非常重要。

2.4 增強(qiáng)的Cell FACH

增強(qiáng)的Cell FACH技術(shù)可以保證用戶更好的傳輸體驗。由于非常少的控制信道開銷，CELL_FACH狀態(tài)非常適合用于“永遠(yuǎn)在線”類型的服務(wù)。以前的HSDPA中多在CELL_DCH下操作，而增強(qiáng)的Cell FACH技術(shù)允許在CELL_FACH，甚至是CELL_PCH和URA_PCH下使用HS-DSCH，從而增強(qiáng)了可能的速率。尤其對于少量的數(shù)據(jù)而言，短時間就可以完成而不需要轉(zhuǎn)化到CELL_DCH狀態(tài)。同時，由于HS-DSCH 2ms的TTI，減少了下行控制消息的信令時延。此外，CELL_FACH，URA_PCH和CELL_PCH向CELL_DCH轉(zhuǎn)換的時間也大大減少，提高了使用者對間歇性數(shù)據(jù)傳輸?shù)臐M意度。因此，協(xié)議對于加強(qiáng)的Cell FACH功能的驗證也是必須的。

2.5 連續(xù)分組連接（CPC）

HSPA+的連續(xù)分組連接（CPC）技術(shù)主要包括DTX/DRX技術(shù)和HS-SCCH Less Operation技術(shù)等，DTX/DRX實現(xiàn)上行不連續(xù)發(fā)送和下行不連續(xù)接收，從而減少上行干擾、提升上行容量和節(jié)省UE耗電等目的；而HS-SCCH Less Operation通過在某些情形下，如低速傳輸時，節(jié)省HS-SCCH的發(fā)送，通過手機(jī)本身對有限格式組合的盲解調(diào)來達(dá)到節(jié)省下行信道碼資源，提高下行用戶數(shù)的目的。CPC技術(shù)幫助許多用戶“永遠(yuǎn)在線”，但又能感受到固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的類似體驗。HSPA+的CPC技術(shù)對協(xié)議和射頻測試都提出了新的需求。

2.6 MIMO

多輸入/多輸出（MIMO）是HSPA+后期演進(jìn)的一個非常重要的技術(shù)。R8定義的64QAM調(diào)制方式和MIMO結(jié)合的應(yīng)用方式，以進(jìn)一步提升下行的數(shù)據(jù)流量。HSPA+MIMO的形態(tài)主要采用2×2的形態(tài)，在理想的狀態(tài)下可以達(dá)到HSDPA 2倍的數(shù)據(jù)傳輸量，即最高傳輸速率為28Mbit/s。在HSPA+ MIMO應(yīng)用中，引入了新的HS-SCCH類型M在下行傳送預(yù)編碼的信息。對于手機(jī)而言，需要向基站傳送預(yù)編碼控制信息（PCI）和信道質(zhì)量指示（CQI）。在信道環(huán)境不適合MIMO操作的情形下，可以退回到傳統(tǒng)的閉環(huán)發(fā)射分集。目前，R8規(guī)范已經(jīng)定義了HSPA+MIMO的協(xié)議和射頻測試用例。但整個產(chǎn)業(yè)受制于MIMO終端的缺失，HSPA+MIMO協(xié)議和射頻產(chǎn)業(yè)化的認(rèn)證過程要延后。

2.7 其他特性

在當(dāng)前規(guī)范下，所有跟MIMO類似的R8特性對HSPA+數(shù)據(jù)終端而言都是可選的。對于終端廠商而言，如何抓住HSPA+發(fā)展的機(jī)遇，適時地推出保質(zhì)保量的HSPA+終端非常重要。

3 羅德與施瓦茨HSPA+測試解決方案

3.1 面向未來的平臺和單機(jī)測試方案

羅德與施瓦茨公司在傳統(tǒng)信號源SMx系列和頻譜分析儀FSx系列的基礎(chǔ)上，還可以為客戶提供從研發(fā)的協(xié)議棧驗證、射頻驗證到生產(chǎn)測試的基于CMW500單機(jī)的測試解決方案，為HSPA+芯片的整個研發(fā)量產(chǎn)過程提供了極高的一致性。

CMW500是羅德與施瓦茨適時推出的面向未來的測試平臺，具有非常好的精確度和模塊設(shè)計，可以充分滿足手機(jī)廠商和測試機(jī)構(gòu)對于HSPA+和LTE各種特性測試的需求。這種測試可以是完整的，而不是單一的某種調(diào)制方式的升級，從而盡可能地滿足整個產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段和未來對于HSPA+數(shù)據(jù)終端的要求。另外，目前 HSPA+終端的產(chǎn)業(yè)狀況客觀上要求一種交叉的驗證工具，提供射頻、協(xié)議、性能（流量）等綜合的測試。因為對于HSPA+芯片而言，相關(guān)度越高的聯(lián)合測試越能提供早期檢驗問題的手段。

3.2 HSPA+協(xié)議測試

在協(xié)議測試這一塊，目前CMW500已經(jīng)可以支持層2增強(qiáng)，下行64QAM調(diào)制和增強(qiáng)的F-DPCH及CPC等。在MIMO的支持上，雖然受制于終端的缺失，但CMW500仍可率先支持（見圖2），從而為HSPA+芯片的早期研發(fā)保駕護(hù)航。

目前，全球認(rèn)證論壇（GCF）在WI-67，WI-68，WI-069和WI-070分別定義了MIMO，層2增強(qiáng)，64QAM，CPC中的測試用例。其中，WI-68，WI-069和WI-070已經(jīng)全部凍結(jié)，而WI-067 MIMO部分的用例處于進(jìn)行當(dāng)中。目前，已經(jīng)可供認(rèn)證的有WI-068。CMW500是當(dāng)前惟一的一款被GCF認(rèn)可的平臺。

此外，對于HSPA+協(xié)議棧的研發(fā)測試，CMW500可以提供基于C++的MLAPI測試環(huán)境，允許客戶自由方便地創(chuàng)造任意的測試場景，甚至模擬HSPA+真實網(wǎng)絡(luò)下的性能狀態(tài)。HSPA+高速的流量測試甚至各種切換狀態(tài)可以基于上述測試環(huán)境快速實現(xiàn)。

3.3 HSPA+射頻測試

通過添加合適的軟件，CMW500還可以完成HSPA+射頻的驗證（見圖3）。正如上文提到的，3GPP 34.121-1 R7以后不僅定義了新的參考測量信道，更重要的是針對HSPA+技術(shù)的特點，引入了新的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測試及性能用例。而CMW500單機(jī)可以完成基于 HSPA+上述特性的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的驗證。目前，CMWW500同樣已經(jīng)支持MIMO。

對于，HSPA+具體射頻測試而言，仍然分布在3GPP 34.121-1 R7以后的5，6，7，9，10章節(jié)。HSPA+測試模式和業(yè)務(wù)流下的吞吐量通過界面同樣可以得到快速測量。

目前，GCF在WI 069/070/067也分別定義了用于下行64QAM，CPC和MIMO的射頻認(rèn)證用例。在單臺CMW500的基礎(chǔ)上，羅德與施瓦茨公司可以為客戶提供系統(tǒng)的一致性測試方案。無論是原來的TS895x客戶、還是新客戶，都可以非常輕松地升級或搭建用于R7-LTE的一致性測試系統(tǒng)，以提供更多測試用例的覆蓋和滿足更高的測試需求。羅德與施瓦茨結(jié)合TS895x系列十多年的經(jīng)驗和用戶反饋，為客戶提供的R7-LTE（TS8980）具有更好的用戶體驗和性價比。

3.4 HSPA+產(chǎn)線測試

對于HSPA+的產(chǎn)線測試，CMW500同樣可以提供卓越的性能（見圖4）。先進(jìn)的DSP處理能力和算法，配以強(qiáng)大的列表模式，Multi- Evaluation功能及業(yè)界創(chuàng)新的Multi-Evaluation列表模式，為產(chǎn)線的校準(zhǔn)和綜測提供了極大的靈活性和業(yè)界領(lǐng)先的速度。

目前，無線終端的發(fā)展越來越復(fù)雜，要求支持多標(biāo)準(zhǔn)、多頻段，而其中包含蜂窩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如GSM/（E）GPRS，UMTS/HSPA，cdma2000 /EV-DO，TD-SCDMA等）和非蜂窩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如BT，WiFi等）。如何減少一款終端總的校準(zhǔn)和綜測時間，是測試平臺應(yīng)該考慮的問題。 CMW500本身具有領(lǐng)先的通道設(shè)計，允許TX和RX并行校準(zhǔn)過程中通路的自動切換，并可對HSPA+終端帶有其他蜂窩和非蜂窩標(biāo)準(zhǔn)同時進(jìn)行平行測量，甚至可以是多個終端，從而使用戶從單一模式的耗時關(guān)注轉(zhuǎn)向整體時效比的非凡體驗。

當(dāng)產(chǎn)線測試速度瓶頸被打破的時候，當(dāng)對任何一種新技術(shù)的支持不再奢望的時候，當(dāng)靈活的測試環(huán)境是如此靠近我們的時候，那也就是我們“心動”的時候。

4 結(jié)束語

綜上所述，HSPA+是一種HSDPA/HSUPA基礎(chǔ)上平滑的過度技術(shù)，有舊的技術(shù)身影，也有革新的東西。HSPA+終端的測試必須涵蓋HSPA+技術(shù)特性相關(guān)的細(xì)節(jié)，著重于問題的解決和產(chǎn)品的穩(wěn)定。在這種情況下，一種覆蓋研發(fā)到生產(chǎn)整個階段的高度一致的，并能提供早期定位的測試方案顯得更為現(xiàn)實。

責(zé)任編輯：gt