HSUPA设备测试

3GPP R6版本中增加了高速上行链路分组接入(HSUPA)技术。HSUPA是高速下行链路分组接入(HSDPA)技术的一种补充，可支持高达5.74Mbps的上行链接速率。然而，上行数据率的提高也使上行链路信号变得更加复杂和动态化，这就要求更加稳健的发射机设计和验证。同时，高数据率也使设备的处理能力和内部传输速度备受压力，尤其是在HSUPA与HSDPA结合使用时。这需要工程师对设备的应用性能和设备在收发高速数据时的实际吞吐率进行更加仔细地分析。

测试HSUPA的必要性

HSUPA上行链路信号的几个特点：

1. HSUPA在上行链路中增加了两个物理通道，因而其上行信号比HSDPA具有更大的峰值因子。

2. HSUPA上行代码信道的相对功率差异可高达45dB。

3. 在传输时间间隔(TTI)边界处，HSUPA的上行链路功率会产生很大变化(可高达27dB)，例如在HSUPA传输打开或关断时。

4. HSUPA上行链路的配置是非常动态的。其专用物理数据信道(E-DPDCH)个数，扩频因子和功率电平在每个TTI时都可能不同。

这些变化可能导致发射机失真加剧和调制质量恶化。

因此，简单测试一台HSPA设备的HSDPA性能是不够的，而必须确保设备在发送HSUPA信号时也能正常工作。

HSUPA概述

尽管HSDPA和HSUPA是两项相互独立的服务，但它们在VoIP和手机游戏之类的应用中往往同时使用。于是，业内将HSDPA和HSUPA统称为 HSPA(高速分组接入)。

HSUPA和HSDPA都采用混合自动重传请求(HARQ)，但在HSUPA中，Node B要对用户设备(UE)的数据传输发出应答。Node B会根据TTI在不同的UE之间动态分配功率。UE的服务准许(Serving Grant)有效地决定了它能达到的数据传输率。要达到5.74Mbps的上行速度，UE必须支持HSUPA所规定的2ms TTI。而较早的(5类)设备只支持10ms TTI，这就限制其上行速度最高只能到2Mbps。

HSUPA中引入了几个新的上行和下行信道。增强型专用信道(E-DCH)的上行传输信道的每个TTI携带一个数据块。E-DPDCH上行信道用于携带上行用户数据。UE最多能以SF256到SF2的扩频因子使用4个E-DPDCH。要达到早期设备所支持的最大数据率2Mbps，需要两个扩频因子为SF2的E-DPDCH信道。E-DPCCH(专用物理控制信道)上行信道用于携带Node B解码上行E-DPDCH所需的控制信息，例如表示数据块大小的传输格式联合指示(E-TFCI)、重传序号(RSN)，以及指示UE对当前的服务准许是否满意的Happy Bit。三个新的下行物理信道是：用于确认UE数据的HARQ确认指示信道(E-HICH)、规定UE可用功率源(服务准许)绝对界限的绝对准许信道(E-AGCH)，以及提高、降低或保持UE服务准许等级的相对准许信道(E-RGCH)。

3GPP TS 34.109中定义了一种新的采用无线承载测试模式的HSUPA回环。HSUPA回环要求谨慎选择HSDPA下行链路的数据率，以便为UE提供稳定的数据流以通过其HSUPA信道返回，而不会导致缓存过度溢出。

图1：利用安捷伦科技的8960无线测试装置进行5.2D和5.13.2B的代码域测量

图2：利用安捷伦科技的8960无线测试仪进行数据吞吐率监测，测量结果显示的是一次双向FTP通信时UE的HSPA空中数据率和IP连接速率

3GPP TS 34.121规范的HSUPA测试

3GPP TS 34.121中定义了几个新的用于检测HSUPA性能的测试。然而，34.121测试规范中许多的R99和HSDPA测试可以用新的HSUPA测试代替。从下表可以看出哪些测试对HSPA设备而言是必需的。如果进行过等效的HSUPA测试，灰色阴影覆盖的测试可不再需要。

         测试案例5.2B“HS-DPCCH 和E-DCH最大输出功率测试”用于验证被测UE是否达到其最大额定输出功率，以相应地求得更高的HSUPA峰值因子。本测试确保UE能在不影响其它信道或其它系统的前提下达到足够的小区覆盖范围。

测试案例5.2D“HS-DPCCH和E-DCH用户设备的相对代码域功率精度测试”与测试案例5.13.2B“HS-DPCCH和E-DCH相对代码域差错测试”用于检查UE在每个代码信道(相对于复合信号)的调制精度，以保证代码信道已正确被调，并以正确的相对代码功率电平发送信号。

测试案例5.9B“E-DCH频谱发射屏蔽测试”和5.10B“E-DCH相邻信道泄漏功率比(ACLR)测试”用于检查由于HSUPA上行信号的频谱散射(spectral splatter)增大而导致的信道外干扰。

HSUPA功能测试

由于很多在HSUPA设备上使用的高速应用都需要IP数据传输，所以HSUPA功能测试有助于确保HSUPA设备能够以指定速率传输数据，并且确保设备上的应用在各种信道条件下都按照预期执行。利用网络仿真仪(例如安捷伦的8960)，测试工程师就能在服务器和HSUPA设备/客户之间建立起一个端到端IP连接，然后通过改变服务准许、AWGN(加性高斯白噪声)和代码信道电平，引入信号衰落、越区切换和改变IP连接的特性，以及检查这些改动对(上行和下行)数据率和应用性能的影响。

总结

HSUPA是一项激动人心的新技术，它能使上行数据率远高于当前系统，而结合HSDPA的使用，诸如VoIP和手机游戏等一系列高速无线业务都将得以顺利开展。但HSUPA对无线设备的发射机、处理器、内部总线和存储器分配等要求较高，因此仅测试设备的R99或HSDPA特性是不够的，当HSUPA信道活动时还必须测试设备性能。幸运的是，许多现有的3GPP TS 34.121测试都可以用HSUPA等效测试代替，这就减小了HSUPA测试对设备整体测试时间的影响。

表1：3GPP TS 34.121中的HSUPA测试

作者：Jeanne Fightmaster

学习产品工程师

电子测试群移动宽带部门

美国安捷伦科技公司