浅析HSPA+终端测试概况与挑战

[摘要]HSPA+作为HSDPA/HSUPA有效的演进技术，极大地提升了网络的效率和可承载速率。文章简略介绍了HSPA+的发展现状及主要技术特性，并在此基础上进一步讨论了HSPA+终端测试的关键点和难点，最后介绍了一种HSPA+终端的测试方案。

[关键词]HSPA+　终端测试GCF　PTCRB

1　背景

目前，为了提高下行和上行分组数据的速率和容量，运营商已经在全球范围内大规模部署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则是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的演进仍未到达终点。在R7和R8中，HSPA+将使网络性能获得极大提升，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均有显著提高，从而可充分利用WCDMA网络的资源潜力。

2　HSPA+发展现状和主要技术特性

HSPA+的定义最早见于3GPP R7版本，而对其主要特性的定义则出现于R7和R8两个版本中。UMTS的基站可以实现从HSDPA/HSUPA到HSPA+的平滑升级，目前国内外有些WCDMA运营商已经开始部署HSPA+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+网络对已定义技术特性的支持在优先度方面有所区分。

相似的是，随着LTE试商用的逐步临近，各芯片厂商对HSPA+终端特性的支持，更多地表现为采用遵从用户体验、网络平滑过渡的策略。早期的HSPA+芯片会支持下行64QAM、层2增强、增强的CellFACH、CPC、上行16QAM、MIMO等主要特性。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。已成为非常重要的任务。

HSPA+的主要特性包括：上下行对高阶调制方式的支持、层2增强特性、连续分组连接(CPC)、多输入多输出技术等。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　HSPA+终端测试的挑战

终上所述，HSPA+关键技术在不改变HSDPA/HSUPA物理层码道结构的基础上，通过上下行更加有效的调制方式(下行64QAM/上行16QAM)和MIMO技术，极大地提升了网络的传输速率。另外，提过对系统处理机制的改善。也大大提高了系统处理用户数据的效率。

基于此，我们认为HSPA+终端测试过程中的挑战来源于两个方面：一个是对高阶调制64QAM/16QAM、MIMO、CPC等传输技术的验证。从图1传输技术的依赖关系中，我们可以看到，这种验证涉及到整个系统，包含了传统意义上物理层，射频和协议栈。

从终端测看。上行16QAM调制方式区别于HSUPA的QPSK，要求手机对发射的码道功率重新做出精确的计算和分配，并且对于新的调制器，必须保证其调制质量。为此。必须考察终端在E-DCH 16QAM调制方式下手机的相对码域功率精确性和误差(RCDE)及EVM，JQ原点漂移等调制性能指标。3GPP射频测试规范34.121-1对应的测试条目分别为5.2E、5.13.1AAA和5.13.2C。

稍微有所区别的是，下行的64QAM调制方式、MIMO、CPC HS-SCCH less，其目的是改善终端的下行链路传输性能，因此验证终端在某些特定工作模式下的信息比特流量R，是一种非常直接有效的方式。测试的挑战在于如何定义一种工作参数模式来测试终端最小性能的要求。目前，3GPP定义了H-Set 7用于HS-SCCH Less操作的测试模式，同时定义了H-Set 8和H-Set 9分别用于64QAM调制和MIMO的测试。在3GPP定义中，信息比特流量R的验证必须考虑到AWGN、衰落的影响，以及尽可能地模拟各种技术在现实网络环境下的应用。关于信息比特流量的测试，3GPP TS 34.121-1相关的测试条目主要包括6.3B、9.5.1/9.5 1A、9.2.1H/9.2.11、9.2.4等。其中需要注意的是，6.3B考察的是在64QAM调制时终端在最大输入电平下的最小性能情况。此外，针对HSPA+MIMO，还需要考察终端对HS-SCCH type 3信息的解调能力以及信道估计，即CQI汇报的准确性。

从图1中，可看到HSPA+传输技术64QAM和MIMO同时依赖于层2的增强。这意味着层2功能关系着HSPA+64QAM和MIMO的实现性能。因此，在MAC-ehs实体层面，同时还必须验证终端是否能基于HS-SCCH信道上所携带的64QAM TFRI作出正确的传输块选择，及在MIMO和非MIMO情形下带层2增强的参考的无线承载配置能否正确建立等。

针对CPC技术，目前3GPP相应的射频测试规范正在制定中。但在协议处理上，与之相关的HARQ处理机制、MAC-es/e实体在DRX/DTX下绝对/相对授权的处理、E-TFCI的选择，以及连接状态的转换等都已做了明确的定义。

因此，HSPA+传输技术的验证是一个系统的工程。实现从协议栈到物理层至上而下的验证，是保证HSPA+高速率有效传输的唯一途径。

对于HSPA+网络系统处理机制方面，如图2所示。上下行层2的增强是其中非常重要的内容，它几乎是HSPA+众多技术的核心。如何全面地验证HSPA+层2增强特性，是HSPA+测试面临的另外一个挑战。目前3GPP重点要求检测层2有如下特性：

MAC-ehs对处于同一队列和多个队列的逻辑信道的复用能力：

MAC-ehs对于RLC UM/AM模式下PDU灵活的汇聚分割能力：

MAC-ehs对于各种调制方式的传输块选择；

Cell_DCH状态下无线承载重配置功能：

UMTS四种应用形态下的承载建立功能。

与层2增强特性紧密相关的是增强的Cell_FACH特性。其重点在于考察HSPA+终端，在非Cell_DCH态时使用HS-DSCH进行少量数据传送的功能，以及利用HS-DSCH进行控制信令传送加快状态转换的特性。

4　HSPA+测试解决方案和扩展测试

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中的协议测试用例。其中，WI-68、WI-069和WI-070已经全部冻结，而WI-067 MIMO部分的用例尚处于应用当中。目前，已经可供认证的有WI-068。而在射频方面，GCF在WI069/070/067也分别定义了用于下行64QAM，CPC和MIMO的射频认证用例。

罗德与施瓦茨的CMW500可以完全满足上述GCF对HSPA+协议、射频测试的需求。CMW500是一款面向未来的测试平台，提供了从研发的协议栈验证、射频验证到生产测试的单机解决方案，保证了HSPA+产品在整个研发量产过程中的高度一致性。CMW500提供的HSPA+技术特性是全面的，而不是单一的某种调制方式的升级，从而可满足整个产业现阶段和未来对于HSPA+数据终端测试的需求。另外，从目前HSPA+终端的产业状况来看，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。这是因为对于HSPA+产品而言。相关度越高的联合测试越能提供检验问题的手段。

需要注意的是，在HSPA+芯片研发的早期，CMW500还允许对HSPA+的物理层进行单独的测试，这为加速HSPA+芯片特性的研发和检验提供了有力的手段。物理层测试的特性包括独立于H-Set的功率、码道、信道参数的设置和检验、最大信息比特流量R的验证等。物理层测试的难点在于如何基于终端的能力类别去灵活地设置传输块、HARQ进程、码道数、RV参数、上行功率参数等，从而尽可能地验证物理层在各种情形下的表现，同时也提供了一种缩小范围、解决问题的手段。

CMW500是一种综合的测试工具，也提供了上述的物理层测试方法。

5　结论

综上所述，HSPA+是一种在HSDPA/HSUPA基础上平滑过渡的技术，其身上既有旧技术的“身影”，也有革新的“面貌”。那么。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且能保持高度一致的、并能提供早期定位的测试方案应为一种较佳策略。