為提高下行和上行分組數(shù)據(jù)的速率和容量，現(xiàn)在已經(jīng)在全球范圍內(nèi)大規(guī)模地部署UMTS高速下行分組接入(HSDPA)和高速上行分組接入(HSUPA)網(wǎng)絡(luò)。在3GPP中，HSDPA作為Rel-5引入，而HSUPA則是3GPP Rel-6的一個(gè)非常重要的特性。HSDPA和HSUPA的結(jié)合就是HSPA+(高速分組接入)。但是，即使引進(jìn)HSPA，UMTS的演進(jìn)并沒(méi)有到達(dá)其終點(diǎn)。在Rel-7和RelL-8中，HSPA+會(huì)帶來(lái)極大的性能增強(qiáng)，目的是使基于HSPA的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在頻譜效率、峰值速率和時(shí)延方面的性能得到顯著提高，從而能充分利用WCDMA網(wǎng)絡(luò)的資源潛力。
HSPA+主要技術(shù)特性和需求
HSPA+在3GPP Rel-7版本開(kāi)始定義，主要的特性分布在Rel-7和Rel-8兩個(gè)版本中(圖1)。
UMTS的基站可以實(shí)現(xiàn)從HSDPA/HSUPA到HSPA+平滑的升級(jí)，目前，國(guó)外有些WCDMA運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始部署HSPA+的網(wǎng)絡(luò)，以提升用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。綜合考慮HSPA+技術(shù)特性演變的相關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)的成本效益比和LTE技術(shù)的發(fā)展情況，HSPA+網(wǎng)絡(luò)對(duì)已經(jīng)定義的技術(shù)特性的支持有優(yōu)先度的區(qū)分。隨著LTE試商用的逐步臨近，各芯片廠商在HSPA+終端特性的支持上更多地采用遵從網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)，平滑過(guò)渡的策略。HSPA+ 芯片的早期先支持下行64QAM、層2增強(qiáng)、增強(qiáng)的Cell FACH、CPC、上行16QAM、MIMO等主要特性。這些特性涵蓋了HSPA+的協(xié)議棧和物理層的技術(shù)，因此涉及到協(xié)議棧測(cè)試和RF測(cè)試。如何在芯片研發(fā)和生產(chǎn)的過(guò)程對(duì)上述的特性進(jìn)行一致性的驗(yàn)證，保證研發(fā)和生產(chǎn)的質(zhì)量，成為非常重要的任務(wù)。
下行64QAM：HSPA+下行64QAM調(diào)制方式能力引入了新的UE類別13和14，在HSDPA15個(gè)碼道的基礎(chǔ)上使下行速率最大增加到21.1Mbps。基站為了準(zhǔn)確行使64QAM的調(diào)度引入了新的CQI映射表，通過(guò)下行的HS-SCCH信道來(lái)通知手機(jī)，并且測(cè)試規(guī)范引入了新的固定參考測(cè)量信道H-SET8。對(duì)于支持64QAM的HSPA+終端而言，需要評(píng)估其HS-PDSCH最大的接收電平和H-SET 8下的單鏈路性能。此外，驗(yàn)證HSPA+數(shù)據(jù)終端的真實(shí)流量對(duì)于HSPA+產(chǎn)品的實(shí)際用戶體驗(yàn)具有較大的參考意義。
上行16QAM：上行16QAM調(diào)制方式能力則引入了新的UE類別7，在HSUPA原來(lái)四個(gè)碼道的基礎(chǔ)上使上行的速率翻倍，達(dá)到了11.5Mbps。規(guī)范針對(duì)16QAM引入了新的AG值映射表，以包含更高的傳輸塊大小和授權(quán)值。16QAM調(diào)制方式的引入同樣對(duì)協(xié)議和射頻都提出了新的需求，例如在射頻上要求對(duì)RCDE進(jìn)行測(cè)量，對(duì)EVM也提出了新要求。
層2增強(qiáng)：為了支持高階調(diào)制和MIMO的高速率，HSPA+在層2，主要是對(duì)MAC和RLC做了許多增強(qiáng)。MAC層引入了增強(qiáng)的MAC-ehs實(shí)體。MAC-ehs支持靈活的RLC PDU大小和MAC匯聚分割功能，允許在一個(gè)2ms TTI內(nèi)，復(fù)用來(lái)自多個(gè)優(yōu)先排隊(duì)的數(shù)據(jù)，并決定發(fā)射單個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)流(MIMO)。同時(shí)，RLC也進(jìn)行了增強(qiáng)，以支持AM模式下靈活的下行PDU大小。對(duì)于HSPA+而言，如何驗(yàn)證層2增強(qiáng)的特性顯得非常重要。
增強(qiáng)的Cell FACH：增強(qiáng)的Cell FACH技術(shù)可以保證用戶更好的傳輸體驗(yàn)。由于極少的控制信道開(kāi)銷，CELL_FACH狀態(tài)非常適合用于“永遠(yuǎn)在線”類型的服務(wù)。以前的HSDPA中多在CELL_DCH下操作，而增強(qiáng)的Cell FACH技術(shù)允許在CELL_FACH，甚至是CELL_PCH和URA_PCH下使用HS-DSCH，從而增強(qiáng)了可能的速率。尤其對(duì)于少量的數(shù)據(jù)而言，短時(shí)間就可以完成而不需要轉(zhuǎn)換到CELL_DCH狀態(tài)。同時(shí)由于HS-DSCH 2ms的TTI，減少了下行控制消息的信令時(shí)延。此外，CELL_FACH、URA_PCH和CELL_PCH向CELL_DCH轉(zhuǎn)換的時(shí)間也大幅減少，提高了使用者對(duì)間歇性數(shù)據(jù)傳輸?shù)臐M意度。因此協(xié)議對(duì)增強(qiáng)的Cell FACH功能的驗(yàn)證也是必須的。
連續(xù)分組連接(CPC)：HSPA+的連續(xù)分組連接(CPC)技術(shù)主要包括DTX/DRX技術(shù)和HS-SCCH Less Operation技術(shù)等，DTX/DRX實(shí)現(xiàn)上行不連續(xù)發(fā)送和下行不連續(xù)接收，從而達(dá)到減少上行干擾、提升上行容量和節(jié)省UE耗電等目的;而HS-SCCH Less Operation通過(guò)在某些情形下(例如低速傳輸時(shí))節(jié)省HS-SCCH的發(fā)送，以及手機(jī)本身對(duì)有限格式組合的盲解調(diào)來(lái)達(dá)到節(jié)省下行信道碼資源，提高下行用戶數(shù)的目的。CPC技術(shù)能幫助許多用戶“永遠(yuǎn)在線”，但又能感受到固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的類似體驗(yàn)。HSPA+的CPC技術(shù)對(duì)協(xié)議和射頻測(cè)試都提出了新的需求。
MIMO：多路輸入多路輸出(MIMO)是HSPA+后期演進(jìn)的一個(gè)非常重要的技術(shù)。Rel-8定義的64QAM調(diào)制方式和MIMO結(jié)合的應(yīng)用方式，可進(jìn)一步提升下行的數(shù)據(jù)流量。HSPA+MIMO主要采用2×2的形態(tài)，在理想的狀態(tài)下可以達(dá)到HSDPA 2倍的數(shù)據(jù)傳輸量，即最高傳輸速率為28Mbps。在HSPA+MIMO應(yīng)用中，引入了新的HS-SCCH類型M在下行傳送預(yù)編碼的信息。對(duì)于手機(jī)而言，需要向基站傳送預(yù)編碼控制信息(PCI)和信道質(zhì)量指示(CQI)。在信道環(huán)境不適合MIMO操作的情形下，可以退回到傳統(tǒng)的閉環(huán)發(fā)射分集。
其他特性：在當(dāng)前規(guī)范下，所有跟MIMO類似的Rel-8特性對(duì)HSPA+數(shù)據(jù)終端而言都是可選的。對(duì)于終端廠商而言，如何抓住HSPA+發(fā)展的機(jī)遇，適時(shí)地推出保質(zhì)保量的HSPA+終端非常重要。
羅德與施瓦茨HSPA+測(cè)試解決方案
1.射頻和基帶的產(chǎn)生和分析方案
在測(cè)試元器件或者移動(dòng)終端的接收機(jī)性能時(shí)，常常需用到信號(hào)源。羅德與施瓦茨(R&S)公司的SMU、SMJ以及SMATE矢量信號(hào)源，或者AMU或AFQ基帶源，都可以按照規(guī)范產(chǎn)生HSPA+上下行射頻或基帶信號(hào)，并支持衰落模擬和MIMO，適用于元器件以及移動(dòng)終端的接收機(jī)性能測(cè)試。
在測(cè)試元器件或者移動(dòng)終端的發(fā)射機(jī)性能時(shí)，往往要用到頻譜和信號(hào)分析儀。R&S的FSQ、FSG和FSV都能分析HSPA+的射頻或基帶信號(hào)，從而對(duì)元器件以及移動(dòng)終端的發(fā)射機(jī)進(jìn)行定量分析。
2. HSPA+協(xié)議測(cè)試
R&S的CMW500可以完成HSPA+的協(xié)議測(cè)試(圖2)，不僅能支持前文提到的層2增強(qiáng)、下行64QAM調(diào)制和增強(qiáng)的F-DPCH及CPC等的測(cè)試，CMW500獨(dú)具的雙端口設(shè)計(jì)使得它還能支持MIMO測(cè)試。因而CMW500成為了首個(gè)被GCF認(rèn)可的HSPA+協(xié)議一致性認(rèn)證測(cè)試平臺(tái)。
此外，針對(duì)HSPA+協(xié)議棧的研發(fā)測(cè)試，CMW500可以提供基于C++的MLAPI測(cè)試環(huán)境，允許客戶自由方便地創(chuàng)造任意的測(cè)試場(chǎng)景，甚至模擬HSPA+真實(shí)網(wǎng)絡(luò)下的性能狀態(tài)。HSPA+高速的流量測(cè)試甚至各種切換狀態(tài)可以基于上述測(cè)試環(huán)境快速實(shí)現(xiàn)。
3. HSPA+射頻測(cè)試
通過(guò)添加合適的軟件，R&S的CMW500還可以完成HSPA+射頻的驗(yàn)證(圖3)。正如前面提到的，從3GPP 34.121-1 Rel-7開(kāi)始不僅定義了新的參考測(cè)量信道，更重要的是針對(duì)HSPA+技術(shù)的特點(diǎn)，引入了新的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測(cè)試及性能用例。而CMW500單機(jī)可以完成基于HSPA+上述特性的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的驗(yàn)證，并且由于其雙通道設(shè)計(jì)而獨(dú)具對(duì)MIMO的支持。
對(duì)于HSPA+具體射頻測(cè)試而言，仍然分布在3GPP 34.121-1的第5、6、7、9、10章節(jié)。HSPA+測(cè)試模式和業(yè)務(wù)流下的吞吐量通過(guò)界面同樣可以得到快速測(cè)量。
基于CMW500，R&S還可以為客戶提供HSPA+終端的射頻一致性測(cè)試方案。無(wú)論是原來(lái)的TS895x客戶還是新客戶，都可以非常輕松地升級(jí)或搭建用于R7-LTE的射頻一致性測(cè)試系統(tǒng)，以提供更多測(cè)試用例的覆蓋并滿足更高的測(cè)試需求。羅德與施瓦茨結(jié)合TS895x系列十多年的經(jīng)驗(yàn)和用戶反饋，為客戶提供的R7-LTE(TS8980)具有更好的用戶體驗(yàn)和性價(jià)比。
4. HSPA+產(chǎn)線測(cè)試
對(duì)于HSPA+的產(chǎn)線測(cè)試，CMW500同樣可以提供卓越的性能(圖4)。先進(jìn)的DSP處理能力和算法，配合強(qiáng)大的列表模式、Multi-evaluation功能及業(yè)界創(chuàng)新的Multi-evaluation列表模式，為產(chǎn)線的校準(zhǔn)和綜測(cè)提供了極大的靈活性和業(yè)界領(lǐng)先的速度。
目前，無(wú)線終端的發(fā)展越來(lái)越復(fù)雜，要求支持多標(biāo)準(zhǔn)、多頻段，而其中包含蜂窩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(例如GSM/(E)GPRS、UMTS/HSPA、CDMA2000/EvDo、TD-SCDMA等)和非蜂窩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(例如BT、WiFi、GPS等)。如何減少一款終端的總校準(zhǔn)和綜測(cè)時(shí)間，是測(cè)試平臺(tái)應(yīng)該考慮的問(wèn)題。CMW500本身具有領(lǐng)先的通道設(shè)計(jì)，允許TX和RX并行校準(zhǔn)過(guò)程中通路的自動(dòng)切換，并可對(duì)HSPA+終端帶有的其他蜂窩和非蜂窩標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)進(jìn)行平行測(cè)量，甚至可以支持多個(gè)終端。從而使用戶從單一模式的耗時(shí)關(guān)注轉(zhuǎn)向整體時(shí)效比的非凡體驗(yàn)。
本文小結(jié)
綜上所述，HSPA+是一種HSDPA/HSUPA基礎(chǔ)上平滑的過(guò)渡技術(shù)，既有舊的技術(shù)身影，也有革新的東西。HSPA+終端的測(cè)試必須涵蓋HSPA+技術(shù)特性相關(guān)的細(xì)節(jié)，著重于問(wèn)題的解決和產(chǎn)品的穩(wěn)定。在這種情況下，一種覆蓋研發(fā)到生產(chǎn)整個(gè)階段的高度一致的，并能提供早期定位的測(cè)試方案顯得更為現(xiàn)實(shí)。