HSPA+终端测试概述和方案介绍

1  引言

当前，为了提高下行和上行分组数据的速率和容量，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R5引入，而HSUPA则作为3GPP R6一个非常重要的特性。HSDPA和HSUPA的结合就是HSPA（高速分组接入）。但是，即使引进HSPA，UMTS的演进也并没有到达其终点。在R7和R8中，HSPA+会带来极大的性能增强，目的使基于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，从而充分利用WCDMA网络的资源潜力。

2  HSPA+主要技术特性和需求

HSPA+在3GPP R7版本开始定义，主要的特性分布在R7和R8两个版本中（见图1）。

图1  HSPA+技术特性版本分布

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。当前计划部署或者已经部署的HSPA+网络多支持高阶的64QAM，增强的Cell FACH，层2增强和CPC等。罗德与施瓦茨的信号源SMx和频谱分析仪FSx系列已经可以提供基站上述特性的验证，并能提供MIMO衰落的仿真和多天线的分析。

相似的是，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+芯片的早期会支持下行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，因此涉及到了协议栈测试和RF测试。如何在芯片研发和生产的过程中对上述的特性进行一致性的验证，保证研发和生产的质量，成为了非常重要的任务。

2.1  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HSDPA 15个码道的基础上使下行的速率最大增加到21.1Mbit/s。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-SET 8。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。

2.2  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4个码道的基础上使上行的速率翻倍，达到了11.5Mbit/s。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，如在射频上要求对RCDE进行测量，对EVM也提出了新的要求。

2.3  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也做了增强，以支持AM模式下灵活的下行PDU大小。对于HSPA+，如何来验证层2增强的特性显得非常重要。

2.4  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。由于非常少的控制信道开销，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化到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转换的时间也大大减少，提高了使用者对间歇性数据传输的满意度。因此，协议对于加强的Cell FACH功能的验证也是必须的。

2.5  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，如低速传输时，节省HS-SCCH的发送，通过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。[page]

2.6  MIMO

多输入/多输出（MIMO）是HSPA+后期演进的一个非常重要的技术。R8定义的64QAM调制方式和MIMO结合的应用方式，以进一步提升下行的数据流量。HSPA+MIMO的形态主要采用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28Mbit/s。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。目前，R8规范已经定义了HSPA+MIMO的协议和射频测试用例。但整个产业受制于MIMO终端的缺失，HSPA+MIMO协议和射频产业化的认证过程要延后。

2.7  其他特性

在当前规范下，所有跟MIMO类似的R8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。

3  罗德与施瓦茨HSPA+测试解决方案

3.1  面向未来的平台和单机测试方案

罗德与施瓦茨公司在传统信号源SMx系列和频谱分析仪FSx系列的基础上，还可以为客户提供从研发的协议栈验证、射频验证到生产测试的基于CMW500单机的测试解决方案，为HSPA+芯片的整个研发量产过程提供了极高的一致性。

CMW500是罗德与施瓦茨适时推出的面向未来的测试平台，具有非常好的精确度和模块设计，可以充分满足手机厂商和测试机构对于HSPA+和LTE各种特性测试的需求。这种测试可以是完整的，而不是单一的某种调制方式的升级，从而尽可能地满足整个产业现阶段和未来对于HSPA+数据终端的要求。另外，目前HSPA+终端的产业状况客观上要求一种交叉的验证工具，提供射频、协议、性能（流量）等综合的测试。因为对于HSPA+芯片而言，相关度越高的联合测试越能提供早期检验问题的手段。

3.2  HSPA+协议测试

在协议测试这一块，目前CMW500已经可以支持层2增强，下行64QAM调制和增强的F-DPCH及CPC等。在MIMO的支持上，虽然受制于终端的缺失，但CMW500仍可率先支持（见图2），从而为HSPA+芯片的早期研发保驾护航。

图2  CMW500流量和协议测试

目前，全球认证论坛（GCF）在WI-67，WI-68，WI-069和WI-070分别定义了MIMO，层2增强，64QAM，CPC中的测试用例。其中，WI-68，WI-069和WI-070已经全部冻结，而WI-067 MIMO部分的用例处于进行当中。目前，已经可供认证的有WI-068。CMW500是当前惟一的一款被GCF认可的平台。

此外，对于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。

3.3  HSPA+射频测试

通过添加合适的软件，CMW500还可以完成HSPA+射频的验证（见图3）。正如上文提到的，3GPP 34.121-1 R7以后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。目前，CMWW500同样已经支持MIMO。

图3  CMW500的射频验证

对于，HSPA+具体射频测试而言，仍然分布在3GPP 34.121-1 R7以后的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。[page]

目前，GCF在WI 069/070/067也分别定义了用于下行64QAM，CPC和MIMO的射频认证用例。在单台CMW500的基础上，罗德与施瓦茨公司可以为客户提供系统的一致性测试方案。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的一致性测试系统，以提供更多测试用例的覆盖和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。

3.4  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（见图4）。先进的DSP处理能力和算法，配以强大的列表模式，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。

图4  CMW500产线测试

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（如GSM/(E)GPRS，UMTS/HSPA，cdma2000/EV-DO，TD-SCDMA等）和非蜂窝技术标准（如BT，WiFi等）。如何减少一款终端总的校准和综测时间，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+终端带有其他蜂窝和非蜂窝标准同时进行平行测量，甚至可以是多个终端，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。

当产线测试速度瓶颈被打破的时候，当对任何一种新技术的支持不再奢望的时候，当灵活的测试环境是如此靠近我们的时候，那也就是我们“心动”的时候。

4  结束语

综上所述，HSPA+是一种HSDPA/HSUPA基础上平滑的过度技术，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。