為了滿足用戶日益增長的對高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，第三代合作組織（3GPP）在Rel5加入了HSDPA技術(shù)。HSDPA通過采用AMC和HARQ技術(shù)，引入高階調(diào)制（16QAM），在快速分組調(diào)度的基礎(chǔ)上，使得理論上TD-SCDMAHSDPA下行單載波可以達(dá)到2.8Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，大大提高了下行容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率。

    為了讓HSDPA技術(shù)能夠成功應(yīng)用在實(shí)際的TD-SCDMA系統(tǒng)中，需要保證終端能正確實(shí)現(xiàn)HSDPA的各項功能，這對終端的射頻一致性測試提出了新的要求。為此，3GPPRel5的TDD終端射頻一致性規(guī)范（以下簡稱規(guī)范）專門增加了用于測試終端HSDPA各項功能的測試方法和參考配置，為各廠家測試終端的HSDPA性能給出了指導(dǎo)和參考。

    本文首先介紹終端HSDPA射頻一致性測試的基本原理和基本概念，第二部分則結(jié)合協(xié)議分析了HSDPA各個測試用例的測試目的和測試方法，最后在產(chǎn)業(yè)化方面，介紹了星河亮點(diǎn)通信軟件有限公司推出的測試儀表SP6010為了支持HSDPA射頻一致性測試做的工作。

    2TD終端HSDPA射頻一致性測試概述

    終端的HSDPA射頻一致性測試，是由系統(tǒng)模擬器（SS）提供HSDPA網(wǎng)絡(luò)側(cè)的環(huán)境，由衰落信道仿真器（FS）模擬多徑衰落環(huán)境，由加性白高斯噪聲發(fā)生器(AWGNGenerator)模擬背景噪聲。SS通過模擬基站、RNC和核心網(wǎng)的基本功能，按照協(xié)議規(guī)定的信令流程把終端帶到合適的狀態(tài)，在通信過程中對終端的反饋進(jìn)行記錄，分析和評估。

    HSDPA射頻測試關(guān)注的是具備了HSDPA能力的終端在與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的過程中，終端射頻發(fā)射、射頻接收以及基帶信號處理的性能是否達(dá)到了規(guī)范中的最小要求。規(guī)范的第9章給出了針對具備HSDPA能力終端的射頻測試規(guī)范，主要關(guān)注終端的三種能力：

    （1）對HS-DSCH的解調(diào)能力；

    （2）準(zhǔn)確上報信道質(zhì)量的能力；

    （3）正確檢測HS-SCCH中關(guān)于HS-DSCH的下行控制信息的能力。

    3TD終端HSDPA射頻一致性測試分析

    3.1參考信道下的HS-DSCH吞吐量測試

    此測試為了評估終端對HS-DSCH信道的解調(diào)性能。主要針對終端在多碼道復(fù)合傳輸下的接收和IR-HARQ合并處理功能的性能是衡量HSDPA終端整體性能的重要指標(biāo)。為了充分降低網(wǎng)絡(luò)側(cè)的影響，假設(shè)HS-SCCH的發(fā)射功率足夠大，使得出現(xiàn)DTX的概率非常低。

    參考信道下的HS-DSCH吞吐量測試用到了信息比特吞吐量(R)，該指標(biāo)定義為在一定測試時間內(nèi)，終端成功接收到的信息比特總數(shù)除以測試時間，其單位為千比特每秒。由于HSDPA的上下行非對稱性，無法在上行鏈路將數(shù)據(jù)全部環(huán)回進(jìn)行誤碼率或誤塊率分析，能夠被環(huán)回的數(shù)據(jù)只有ACK/NACK。為了得到吞吐量，SS需要記錄每個下行發(fā)送塊的大小，并統(tǒng)計終端在HS-SICH上發(fā)送的對應(yīng)每個發(fā)送塊的反饋情況，通過式(1)計算吞吐量。

    (1)

    其中，

    T表示測試時間，以秒為單位，M表示整個測試過程中SS發(fā)送的下行數(shù)據(jù)塊數(shù)量，Nn和分別表示第n個數(shù)據(jù)塊包含的信息比特數(shù)以及終端對該數(shù)據(jù)塊的反饋信息。是統(tǒng)計信息轉(zhuǎn)化函數(shù)。

    （1）固定參考信道下的HS-DSCH吞吐量測試

    此測試下，網(wǎng)絡(luò)側(cè)不開啟AMC功能，而采用固定的調(diào)制編碼方式和傳輸塊大小，只考慮HARQ對HS-DSCH吞吐量的影響。規(guī)范中規(guī)定了HARQ處理相關(guān)的具體參數(shù)，包括最大傳輸次數(shù)和冗余及星座版本(RV)。SS依據(jù)規(guī)范附錄中規(guī)定的調(diào)制編碼方式和傳輸塊大小發(fā)送HS-DSCH，并以事先定義好的處理策略響應(yīng)終端的ACK/NACK/statDTX反饋，具體的處理策略見表1。SS通過統(tǒng)計測試過程中終端反饋的ACK，NACK以及statDTX數(shù)目，就可以由式(1)統(tǒng)計出吞吐量R。規(guī)范中給出了各種傳播環(huán)境下對吞吐量指標(biāo)的最小要求，以終端接入能力為1.1Mbit/s，調(diào)制方式為16QAM為例，規(guī)范給出的最小要求如表2所示。

    表1SS響應(yīng)ACK/NACK/DTX的行為(固定參考信道)

    表21.1Mbit/s接入等級終端性能要求,16QAM

    圖1描述了進(jìn)行固定參考信道下HS-DSCH吞吐量測試時，終端與SS間的HSDPA相關(guān)的三條物理信道交互內(nèi)容。以終端接入能力為1.1Mbit/s，調(diào)制方式為16QAM為例，按照規(guī)范給出的HARQ參數(shù)：進(jìn)程數(shù)為4，冗余版本(RV)序列為{6，2，1，5}。SS通過在HS-SCCH信道上翻轉(zhuǎn)對應(yīng)于同一HARQ進(jìn)程的新數(shù)據(jù)指示(NDI)來指示終端有無新數(shù)據(jù)傳輸。新數(shù)據(jù)指示取值范圍為0和1，因為收到NACK而觸發(fā)重傳時，SS會保持NDI不變，并應(yīng)用RV序列中的后一個RV進(jìn)行重傳。

    圖1參考信道吞吐量測試HSDPA物理信道交互內(nèi)容圖

    從圖1分析可知，終端沒有正確解調(diào)出HARQ第二個進(jìn)程的第一個數(shù)據(jù)塊，因而通過上行HS-SICH信道反饋NACK，要求重傳；并且終端沒有正確解調(diào)出HARQ第四個進(jìn)程數(shù)據(jù)塊在HS-SCCH上的控制信息，造成了statDTX。

    （2）可變參考信道下的HS-DSCH吞吐量測試

    此測試主要測試的是終端AMC的處理能力，SS需要依據(jù)終端在HS-SICH信道上反饋的信道質(zhì)量標(biāo)識(CQI)報告中的RMF，RTBS字段來設(shè)置HS-DSCH發(fā)送數(shù)據(jù)塊的大小和調(diào)制編碼方式。為了消除HARQ重傳對吞吐量的影響，規(guī)范規(guī)定HARQ的最大傳輸次數(shù)為1，即不允許重傳，這樣不論終端在HS-SICH上回復(fù)ACK，NACK或是statDTX，SS都將忽略該字段的信息，只發(fā)送新數(shù)據(jù)。

    與固定參考信道測試中吞吐量的統(tǒng)計方法不同，為了統(tǒng)計可變參考信道的吞吐量，SS必須為每一個發(fā)送數(shù)據(jù)塊保留傳輸塊大小的記錄和相應(yīng)的終端反饋，當(dāng)記錄的響應(yīng)次數(shù)達(dá)到2000后，依據(jù)式(1)計算吞吐量R，規(guī)范給出了各種傳播環(huán)境下對吞吐量指標(biāo)的最小要求，以終端接入能力為1.1Mbit/s的情況下，規(guī)范給出的最小要求如表3所示。

    表31.1Mbit/s接入等級終端性能要求

    SS和終端的HS-SCCH，HS-PDSCH以及HS-SICH的交互內(nèi)容與固定參考信道的吞吐量測試大致相同，只是下行HS-PDSCH數(shù)據(jù)塊的大小和調(diào)制編碼方式不再是固定的，會根據(jù)終端上報的CQI發(fā)生改變。

    3.2HS-DSCH信道質(zhì)量標(biāo)識報告測試

    此測試評估在靜態(tài)傳播環(huán)境配置下終端上報的CQI報告的準(zhǔn)確性。終端上報的CQI報告是基站進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)制編碼的主要依據(jù)。CQI報告的準(zhǔn)確性將直接影響整個HSDPA通信系統(tǒng)的吞吐量。HS-DSCH的信道質(zhì)量指示(CQI)報告測試主要針對終端內(nèi)部進(jìn)行信道測量的功能單元。CQI報告的準(zhǔn)確性包含兩個方面的內(nèi)容：第一是收斂性，即在傳播環(huán)境相對不變時，終端上報的CQI報告應(yīng)當(dāng)在較小的范圍內(nèi)變動，具有足夠小的方差。第二是有效性，即當(dāng)基站按照終端在CQI報告中推薦的傳輸塊大小(RTBS)發(fā)送時，能夠保證一定的鏈路通信質(zhì)量，具有足夠小的BLER。規(guī)范采取兩步走的方式測試準(zhǔn)確性的這兩個方面，即僅對CQI報告滿足收斂性要求的終端再進(jìn)行CQI報告的有效性測試。

    （1）CQI報告的收斂性測試

    在CQI報告收斂性測試中，SS需要依據(jù)在HS-SICH信道上接收到的終端的信道質(zhì)量標(biāo)識（CQI）報告來設(shè)置HS-DSCH發(fā)送傳輸塊的大小和調(diào)制編碼方式。SS需要記錄每一個接收到的CQI報告中RTBS的取值，并對終端反饋的ACK，NACK或statDTX進(jìn)行計數(shù)。當(dāng)SS接收到的CQI報告總數(shù)達(dá)到2000后，SS對終端在測試過程中所有CQI報告中RTBS的取值進(jìn)行頻度統(tǒng)計，得出RTBS取值的累積頻度分布，定義累積頻度分布≥50%時，對應(yīng)的第一個RTBS取值為CQI中值。

    規(guī)范要求所有CQI報告中，90%的RTBS取值必須在CQI中值左右一定范圍內(nèi)，依據(jù)具體的測試條件不同，該范圍為±2或±3。

    （2）CQI報告的有效性測試

    只有通過了CQI報告收斂性測試的終端，才能進(jìn)行CQI報告的有效性測試。與收斂性測試不同，在有效性測試中，SS將不再依據(jù)終端CQI報告進(jìn)行AMC處理，代之以固定的傳輸塊大小在HS-DSCH發(fā)送數(shù)據(jù)，而這個傳輸塊大小對應(yīng)于CQI報告收斂性測試中得到的CQI中值。有效性測試的指標(biāo)為BLER，規(guī)范要求在SS以CQI中值進(jìn)行下行傳輸時，BLER不大于0.1。式(2)給出了BLER的計算方法：

    (2)

    當(dāng)下行發(fā)送的數(shù)據(jù)塊大小固定時，即，，吞吐量R與BLER間存在對應(yīng)（3）的關(guān)系。

    (3)

    3.3HS-SCCH捕獲性能測試

    由于HS-DSCH信道為共享信道，其控制信息全由HS-SCCH承載，終端若想正確解調(diào)HS-DSCH上的數(shù)據(jù)，必須正確檢測HS-SCCH。故終端對HS-SCCH的檢測能力是HSDPA的高速下行傳輸?shù)那疤?。?guī)范通過觀測statDTX的方法來測試HS-SCCH的性能，以事件發(fā)生的概率給出對HS-SCCH檢測性能的最小要求。事件定義為當(dāng)SS通過HS-SCCH指示終端將有屬于它的下行數(shù)據(jù)被發(fā)送，而SS卻在相應(yīng)的HS-SICH的ACK/NACK字段觀測到一次statDTX。該測試進(jìn)行時，終端會在下行檢測到4個不同的HS-SCCH，但只有其中的一個HS-SCCH，攜帶有被測終端的身份標(biāo)識。

測試中，HS-DSCH的調(diào)制編碼方式以及HARQ參數(shù)與固定參考信道下HS-DSCH吞吐量測試的配置相同。為了保證終端不會由于錯過HS-DPSCH而產(chǎn)生statDTX，規(guī)范要求測試過程中SS需要保持足夠高的HS-DPSCH功率。

    SS通過統(tǒng)計整個測試過程中在HS-SICH信道上得到的ACK，NACK以及statDTX數(shù)目來計算，參見式(4)：

    (4)

    其中，

    規(guī)范給出了各種傳播環(huán)境下的上限，具體如表4所示。

    表4HS-SCCH捕獲的最小測試要求

    (1.28McpsTD Doption)

    4結(jié)束語

    為了讓HSDPA技術(shù)成功應(yīng)用在實(shí)際的TD-SCDMA系統(tǒng)中，加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，很多儀表廠商都積極進(jìn)行著支持TD-SCDMA系統(tǒng)終端HSDPA射頻一致性測試儀表的開發(fā)，其中北京星河亮點(diǎn)通信軟件有限責(zé)任公司的研發(fā)團(tuán)隊已經(jīng)完成基于3GPPRel5的協(xié)議棧和物理層的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)，公司推出的SP6010TD-SCDMA終端綜合測試儀只需通過簡單升級即可獲得完美支持規(guī)范對HSDPA射頻一致性測試的要求。除此之外，SP6010還將提供眾多的物理層參數(shù)和協(xié)議棧參數(shù)，用戶可以按需靈活配置完成測試。