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安捷伦8960 1xEV-DO Release A终端测试方案

2007-07-25
作者:李欣

1                    什么是DO Release A

cdma2000 1xEV-DOcdma2000的数据增强系统,目前已推出两个版本,即DO Release 0Release ADO Release 0是在cdma2000 1x系统基础上对前向链路的极大改进,将cdma2000 1x系统里的前向峰值速率" title="峰值速率">峰值速率提高到了2.4Mbps,但由于在其发布的时候,人们对移动数据应用更关注于非对称,非实时的业务,因此DO Release 0的反向链路与cdma2000 1x很相似,峰值速率相同,同为153.6kbps2002年之后人们开始重视video(视频)和游戏一类的应用,对移动数据要求实时化和对称化,DO Release 0虽然做了一些增强,但只能在一定程度上利用QoS处理实时的问题。受限于其前反向的不同传送结构和不同峰值速率,DO Release 0无法从根本上提供对称业务。

因此,3GPP220043月发布了1x EV-DO Release A,在此版本中,强调实时性业务和低时延业务的处理,基于流(Flow)的QoS实现,并为高速对称业务的实现在空中接口的前反向上都进行了增强。通过引入新的技术,使得前向链路支持的峰值速率达到3.1Mbps,反向链路支持的峰值速率达到1.8Mbps。目前,DO Release A的技术已经基本成熟,韩国,日本,美国均有DO Release A的实验网,并计划在2006年年底左右推出商用网络。

2                    DO Release A在空中接口上的关键技术

DO Release A从系统到空中接口都做了一系列的改进。

为实现新的实时和对称的数据业务,DO Release A强调对QoS的处理。QoS Profile会在由AAAPDSNANAT的整个环节中进行协商,包括了从高层应用,到多流分组包应用(Multi-Flow Packet Application Protocol),到RLP,再到MACDO Release A的物理层的各个部分。

为了使DOcdma2000更好地兼容,在DO Release A里引入了3G1X电路域服务通知应用(3G1X Circuit Services Notification Application)。一些cdma2000 1x的消息可以直接通过这个协议封装之后在DO Release A里传递,从而使得终端可以在DO的系统中对cdma2000 1x进行监控,在一定程度上减小了Hybrid Modecdma2000DO的混合模式)导致的终端在DOcdma2000 1x系统之间的频繁切换。

在空中接口上的应用层新增加的多模式能力检测应用(Multi-Mode Capability Discovery Application)可以让网络发现终端是否支持Hybrid Mode, Receiver Diversity(接收分集), Multiple Tx/Rx chains(多发/多收能力)等等。

此外,GAUPGeneric Attribute Update Protocol)的引入,可以在会话(session)工作时协商某些属性,而这些属性在DO Release 0里当会话被激活之后就不能再行改变。

MAC层上,DO Release A也做了很大的改进和网络资源优化,比如,在无线资源管理上采用T2P的概念,漏桶理论可以很好地优化扇区的负荷,为不同QoS的业务进行优先级不同的资源控制,等等。

但是对于终端来说,DO Release A最大的变化无疑还是在空中接口上的MAC层和物理层。为了与DO Release 0相兼容,DO Release A的物理层分为三种类型(subtype)subtype 0几乎与DO Release 0完全相同,subtype 1只是做了一些反向接入信道的小变化,而所有DO Release A的最新设计,最高速率都是由subtype 2来实现的。因此,为了确保终端在DO Release A系统中的性能以及相应业务的实现,必须要对MAC层和物理层上的最新设计进行测试,尤其是峰值速率高达3.1Mbps/1.8MbpsSubtype 2物理层及其对应的MAC层。其主要改进包括:

  • 更多的前反向传输模式 (Transmission Format)
  • 前向的峰值速率从2.4Mbps提高到了3.1Mbps,反向的峰值速率提高到1.8Mbps
  • 反向为分组包传输而优化帧结构,以子包(subpacket)为单位进行传输
  • 反向使用了更灵活的调制方式选择,包括调制效率更高的调制方式8PSK
  • PTT一类的业务提供快速连接建立的机制
  • VoIP一类的时延敏感业务提供更短的帧长和更小的分组包
  • 为实时业务提供无缝切换,因而引入了新的反向信道DSC
  • 将所有的业务QoS归为两个主要的类型,低时延(LowLat)和高容量(HiCap),在MAC层对两种不同QoS要求的业务进行不同的处理
  • 物理层和MAC层的自动重传(ARQ)机制,提前结束 (Early Termination)可以提供当前无线环境下的最大速率
  • 多流分组包处理,可以把来自同一用户的不同流,或是来自不同用户的数据放入同一个数据包进行传递等

由于上述改进与cdma2000 1xDO Release 0的设计完全不同,因此,DO Release A的终端从基带处理,到射频电路设计,甚至射频器件选择,都会面临极大的挑战。

3                    安捷伦" title="安捷伦">安捷伦8960 1xEV-DO" title="1xEV-DO">1xEV-DO Release A终端测试方案

为了应对终端的测试挑战,安捷伦公司于20067月率先在8960手机综测仪上推出了DO Release A的测试解决方案,用于终端的生产和研发阶段的射频测试。

1x EV-DO的终端测试有两种测试方法。一种是在增强测试应用协议ETAPEnhanced Test Application Protocol)的信令连接状态下,进行终端发信机和接收机的测试。ETAP3GPP2 C.S0029 Test Application Specification (TAS) for High Rate Packet Data Air Interface定义。另一种方式是在芯片提供商定义的测试模式(FTMFactory Test Mode)下,由芯片商提供的控制软件或是指令来命令终端发送或是接收,并在综合测试仪上进行测试。

显然,在最初阶段对DO Release A的终端提供商来说,最好的解决方案就是用ETAP来进行测试。安捷伦8960支持ETAP规范提供的RETAP(反向增强测试应用协议)和FETAP(前向增强测试应用协议),分别用于DO Release A终端的发信机和接收机测试,并在此信令连接状态下完成3GPP2测试规范(C.S0033-A Recommended Minimum Performance Standards for cdma2000 High Rate Packet Data Access Terminal)的各项重要测试。

    安捷伦89601xEV-DO测试应用软件" title="应用软件">应用软件E1966A和实验室应用软件E6706A是目前市场上唯一的而且是最完备的DO Release A测试解决方案。可以全面模拟DO Release A的各种重要的新技术,为DO Release A的终端测试提供全面的测试模拟环境,包括前向和反向的最高数据速率" title="数据速率">数据速率,从而帮助终端的设计和生产进行测试和验证,以确保终端及其设计和元器件能在最严格的调制要求及变化多端的实际网络中都能达到预期的性能。

3.1            DO Release A终端的发信机测试

由于DO Release A的反向链路与DO Release 0cdma2000 1x终端有了极大的不同,所以DO Release A终端的发信机测试非常关键。一个cdma2000 1xDO Release A混合双模(Hybrid Mode)的终端,只测试了cdma2000 1x的发信机是远远不够的,能在cdma2000 1x的反向链路上工作正常的发信机绝不代表在DO Release A系统中就一定能工作。因此,DO Release A的发信机测试是终端测试的重要部分。

安捷伦8960最新推出的1xEV-DO应用软件通过RETAP(反向增强测试应用协议)来对DO Release A的终端的反向链路进行测试,包括:

  • 同时支持默认接入信道和DO Release A新增的增强接入信道。
  • 支持DO Release A新的反向分组包传输结构(如见图3.1所示)

3.1 DO Release A的反向分组包传送结构

由上图可见DO Release A帧长和定时结构没有发生变化但却从基于帧的传送改为了基于分组包Packet子包(sub-packet)的传送方式。因此,在反向引入了子帧(sub-frame),子包等概念。每个分组包最多可以由四个子包进行传送,每个子帧的长度为4个时隙(slot),用于传送一个子包。子包的传送并不是连续的,而是采用三个子帧间隔的交织方式,并可以传送一个以上的分组包(见图3.1里不同分组包的子包交织)。

·         支持更多的分组包种类,新的调制方式,更高的传输速率

DO Release A里的全部12种分组包,及在此基础可以实现的48种反向速率。为了进一步提高反向的物理层速率,DO Release A在旧有的双BPSK调制基础上,增加了调制效率更高的QPSK调制和8PSK调制,这些调制方式对了手机的射频性能更求更高。安捷伦89601xEV-DO应用软件支持所有的分组包和调制方式,可以验证包括1.8Mbps的峰值数据速率在内的所有数据速率。

·         支持新的反向信道和改进的反向码道结构:

DO Release A对反向包括导频在内的若干信道都进行了修改,更增加了一些新的信道,包括用于无缝切换的DSC信道以及辅助高速数据速率传送的辅助导频信道。为此,安捷伦89601xEV-DO应用软件提供了近乎全新的码域测试,可以对所有DO Release A的反向信道进行测试,得到包括Walsh码,业务信道调制方式(如图3.2中的Q4Q2代表是在IQ信道上均采用了QPSK的调制方式),码道功率值等在内的详细信息。

3.2 安捷伦E5515C终端综测仪的DO Release A码域功率测试

·         支持反向ARQ机制

DO Release A的前向引入了从物理层到MAC层的三种不同的ARQ信道,对反向的数据进行实时响应,从而可以根据实际的空中无线环境得到不同的最优速率。DO Release A规定一个物理层的分组包最多可以由四个子包进行传送,一旦接收端(基站)给予了正确接收的响应,终端就可以开始下一个分组包的传送而不必传完全部的四个子包。这种传送方式被称为提前结束(Early Termination),从而可以进一步地提高反向发送速率。

安捷伦89601xEV-DO应用软件为了方便用户检验不同的提前结束而设计了可选的ARQ模式,可分别模拟从一个子包后即接收成功,一直到全部子包发送后仍不成功的不同响应,全面模拟提前结束对速率的不同影响。

·         根据不同QoS的应用,DO Release A引入了两种不同的传输模式:低时延业务和高容量业务,并对不同的业务进行不同的流量优先级安排和功率控制。安捷伦89601xEV-DO应用软件支持对低时延(LowLat)和高容量(HiCap)的全部T2P增益设置,可提供不同传输模式下的所有增益控制。

3.2            DO Release A终端的接收机测试

DO Release A的前向物理层subtype 2在原先DO Release 0的基础上做了进一步的改进。基于分组包的传送方式没有变化,由反向提供ACK的提前结束机制也与原先相同,也仍然是由终端在反向提出DRC申请,基站根据DRC决定是否在前向发送数据给此终端。

同时,DO Release A也做了一些改进,比如为了提供对反向的提前结束,有了新的前向ARQ信道。再比如随数据速率可变的物理分组包大小,更多的传输模式(从DO Release 012种增加到了33种),为了实时的低速率业务提供的更小的数据速率,为了大容量业务提供的更高的峰值速率,更多可支持的终端(128MAC Index),等等。

为了对终端的接收机能否很好地在DO Release A的环境下工作,需要配置不同的前向信道环境并进行相应的接收机测试,即PER测试。安捷伦89601xEV-DO应用软件支持前向的所有信道,全部33种数据传输模式以及与不同数据速率相关的不同调制方式(QPSK8PSK16QAM)等等,从而为终端的接收机测试提供全面的前向链路测试条件。

3.3            其它测试和验证

安捷伦89601xEV-DO E6706A实验室应用软件(Lab Application)中,通过数据吞吐量监测器可以看到终端在前反向的物理层速率。图3.3便是安捷伦E6706A上的吞吐量监测结果。因为是测试应用ETAP,所以没IP层的吞吐量。从图上可以明确地看出手机在前向和反向相应的设置下达到的峰值OTA速率。

(注:前向未达到3.1Mbps是因为图示是关于有效的数据速率,而3.1Mbps的峰值物理层速率包括了随业务信道的控制信息,在去掉控制信息之后,用于数据的速率会比3.1Mbps略小一些。)

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