LTE测量技术的新挑战

高频测试的信号产生和频谱分析 高频组件、发射机和接收机的生产商很早就具备LTE所需要的测试能力，从而推动基站和终端的开发。在这个领域，主要是使用信号源和信号分析仪。使用信号源，可以任意配置符合LTE标准的信号。使用者可以任意设置频率、功率、带宽、资源配置、信号内容等。使用它产生的信号可以测试接收机或者相关组件。为了更接近实际条件，可以外加噪声或其他的无线传输环境等，如衰落模拟。

信号分析仪可以测试LTE信号的各种射频指标，并依次判断LTE发射机或组件的质量好坏。包含的测量如功率，频谱和调制质量。

在研发的早期阶段，人们就已经考虑到3GPP对基站和终端的射频要求，从而使得产品可以通过后来的质检和认证。3GPP的测试规范TS 36.141和TS 36.521包含了对LTE基站和终端的射频测试要求，是一致性测试基础。这些规范的发展变化，为工业生产的测试计划指明了方向。

除了射频信号，也可以使用测试设备检验基带信号。通过这种方法，生产厂商可以在没有集成射频功能的时候，提早进行基带测试。

包括衰落模拟的多天线仿真 LTE中MIMO的测试是非常具有挑战性的，一方面MIMO的配置是多样的，另外一方面其对LTE的性能和速率有着直接的意义。因此，需要多功能的测试仪器，该仪器不仅能够灵活的支持各种标准，同时还要操作简单。我们需要评价MIMO接收机，其中一个重要的要求是需要在实际传播环境(如衰落)下测试。3GPP为MIMO定义了特殊的衰落模型，推荐用于LTE终端的测试。图1所示信号源，一台就能够仿真一个支持MIMO的基站，在其两个天线上产生MIMO的两路信号，并能够在其之上加入衰落和噪声。这种结构的信号源还可以产生更高阶的MIMO系统，如仿真四个发射天线。这样就能够提前验证MIMO终端及其算法。MIMO的发射机，如基站发送的信号，可以由信号分析仪来分析。为了测试MIMO系统上的两个天线端口的信号，需要把两台分析仪结合起来。从而可以计算出传输的数据流及其基本的参数，并分别评估每个数据流的调制质量。

图1: 一台R&S SMU200矢量信号源，就可以模拟LTE基站，产生两个天线端的信号，并可实时仿真符合2x2-MIMO的衰落

包含信令模块的协议测试测量平台 信号源和信号分析仪组成的测试平台不包含任何信令信息。而当我们需要验证LTE空中接口上的快速调度过程上的纠错功能时，信令功能是必须的。因此就需要一个功能强大的蜂窝测试平台(如无线通信综合测试仪，图2)。它需要模拟LTE基站功能和核心网的部分功能，用以测试终端。这样，仅仅用一台仪器，不仅可以详细验证终端的协议栈，而且还可以测试射频性能并详细分析物理层行为。无线通信测试仪的另外的一个好处是，可以分析空中接口中包含上下行交互的物理层过程，包括MIMO、HARQ重传协议，以及随机接入过程(终端初始化连接)等。作为协议测试仪，无线通信测试仪可以验证LTE空中接口的全部相关的物理层过程，同时还可以检测其与其他现存技术的平滑切换。

图2: R&S CMW500 宽带无线通信综合测试仪，可扩展的平台，用于LTE芯片、终端的测试

对于终端的生产商，除了功能测试外还关心性能。LTE的协议栈必须能够处理所需的高速率，并保证短的延迟。只有具有这样的协议栈，无线综合测试仪才可以建立实际数据服务(如视频流、VoIP等)所需的无线连接，才能传输实际的有用数据。除此之外，对于综测仪来说，能够仿真实际的传输环境，如外接衰落模拟器进行衰落模拟，也是非常重要的。

3GPP在TS 36.523中定义了许多协议以及信令测试，这些测试不仅涉及到终端在LTE网络自身的行为，也牵涉到一些与现存技术如GSM/EDGE、WCDMA/HSPA、CDMA2000 1xRTT/1xEV-DO的切换。测试规范TS 36.523也是终端协议一致性测试和验证的基础。信令测试基于功能测试，用于测试指定协议层的特殊行为或其相关功能。除此之外，制造商和运营商也需要测试终端典型应用的行为。这些是互操作性测试的重要准备，因为终端需要测试其在不同厂商的基站下工作的情况。所以，生产商需要测试平台能够支持更多的、基于实际可能出现场景的测试用例。对于“端到端”的测试也非常重要，如VoIP或视频流等。如果综合测试仪具有灵活的编程接口的话，就可以快速的对现存的测试用例进行更新，或根据客户需求创造新的测试用例。生产商和运营商的目的都是：尽可能早的(在实验室)发现并纠正错误，从而节约花费、减少时间。如果在现场测试或在实际的运营商处才发现错误的话，将会显著的增加花费，并将影响在运营商处的新产品的引入。

网络运营商端的LTE测试

网络运营商需要特殊的测试方法和测试技术，用以在网络中推广新技术。一方面，他们需要收集LTE第一手的现场测试经验。另外一方面，运营商还需要考虑LTE的网络质量及布网计划。功能强大的网络扫频仪(图3)可以测试LTE网络的重要参数，并可以测出网络覆盖盲点或基站的不当配置。对于接收，它还可以测试噪声功率，并定位出对其他基站的干扰信号。除此之外，还可以把扫频仪集成到完整的覆盖测量解决方案里，从而对测试数据进行详细分析，并可以和其他实际终端做相应对比测试。网络扫频仪的另外一个典型应用是，除了LTE网络外，还可以并行测试其他不同的技术。

图3: R&S TSMW通用网络扫频仪，支持LTE网络的建设并对其进行网络优化

结论

LTE给器件和终端生产商，仪器厂商以及网络运营商许多技术上的挑战，并要求测试技术不断发展，从而满足LTE产品开发和商业化的需求。它的每个应用领域均有不同的要求，因此需要一个功能强大的多标准平台，用于测试测量，从而满足其不同应用领域的需求。接下来的几个月，这个新技术将会发展更快。LTE已经朝着新一代的无线通信技术发展，并将继续发展下去：3GPP使用“LTE – Advanced”继续发展LTE技术，朝着第四代移动通信技术迈进。

作者: Christina Gessner

罗德与施瓦茨公司