思博伦通信科技（北京）有限公司
肖辉
摘要
随着移动用户对高速数据服务需求的增加，以及OFDM（正交频分复用）技术在移动通信技术中的应用，LTE（Long term evolution）作为主流的第四代移动通信技术，已经逐步成熟并商用。 北美最大的移动通信运营商Verizon在2009年初宣布，将于2010年下半年提供LTE移动数据服务，随后，全球范围内技术领先的运营商如AT&T，NTT-Docomo等也先后宣布将于2010年开始LTE网络的的部署和实验。 LTE技术相比以往的第二代、第三代移动通信技术，有高效率、高数据速率、低时延的特点，人们对这项领先技术服务的期待，远远超过的技术本身的发展，因此，尽管技术规范还在不停的更新和完善过程中，网络设备和移动终端产品已经在研发和生产了。
一项新的技术能否在市场中生存并蓬勃发展，取决于最终用户对这项技术的认可，关键是这些技术能否满足最终用户的期望。因此，在LTE技术商用之前，运营商会谨慎地对网络设备和移动终端进行测试，确保LTE服务能达到期望的用户体验。
本文以Verizon的测试要求为例，分析了移动运营商在选择LTE终端进行的测试内容，以及采用的主要设备，供LTE终端研发和生产部门参考。
关键词： LTE， 移动终端，入网测试
1. LTE 技术简介
最早的移动通信系统（现在叫第一代系统）只是定位在话音服务，第二代移动通信系统如GSM，IS-136(TDMA)和IS-95(CDMA)可以提供话音业务和低速电路交换的数据服务。 为了降低每数据比特的成本，第三代移动通信技术如UMTS和CDMA2000开始采用分组数据技术提供显著高于第二代技术的数据业务服务。为了支持不断增长的更高速率的需求，第四代移动通信技术产生了，第四代移动通信技术抛弃了原有的电路交换网络，采用全数据方案，语音业务通过VoIP来实现。主要的第四代技术有LTE和WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）。 其中LTE被主要的移动运营商选择。
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LTE终端（UE）的基本要求有以下几个方面：
● 峰值速率：下行>100Mbps , 上行>50Mbps
● 时延： 用户端<10ms , 从空闲状态到激活<100ms
● 其它：更高的频谱效率（目前UMTS技术是3bps/Hz, LTE技术应该达到15bps/Hz），低成本（每数据比特），与第三代技术同时工作（尽管第四代技术不是后向兼容的，但是网络的设计必须考虑平稳升级，移动终端也要能同时在第三代网络和第四代网络中工作），无缝切换。.
2. LTE 运营商关注的问题
对于开始尝试LTE无线宽带服务的先驱者如Verizon，在 LTE终端入网前，实验室环境下，要验证LTE终端，主要关注的指标有以下几个方面：
1. 数据吞吐率性能，其中包括峰值速率、平均速率、压力测试以及在不同无线信道环境下
的数据吞吐能力。 因为高速数据吞吐能力是LTE技术最主要的优势，因此作为LTE业务的使用者，首先关注的是采用LTE终端能获得多大的速率提升。另外，LTE初级阶段，主要的终端产品都是数据卡，而评价数据开性能的主要指标就是数据吞吐能力。 在理想的无线环境下（没有任何反射和衰落），数据卡的性能比较容易提高，但是，在复杂的无线环境下，如有建筑物遮挡、多径衰落等情况，数据开要设计特殊的算法来克服这一恶劣的无线环境带来的影响，因此，在评估无线数据卡的性能的时候，也必须考虑无线环境因素的作用。
2. 与第三代网络共同工作的能力。在LTE服务开始的初级阶段，运营商很难在短时间内完成大面积的覆盖，所以，为了不中断数据服务，LTE终端必须能够在没有LTE网络覆盖的地方自动切换到以往的通信网络，如在Verizon的网络里，LTE终端必须同时支持CDMA2000（EVDO的无线接入，同时，在LTE网络信号出现的时候要能够立即接入到LTE网络以达到最高的速率。因此，运营商会进行多网络选择（Multi system selection）及多中技术接入（Inter－RAT）性能的测试。
3. 网络安全测试。运营商要想提供可靠稳定的服务，必须考虑网络的安全，确保网络不会
被移动终端的不良性能所影响。比如有些移动终端在不该申请高速率的无线环境下，不停地申请最大的资源，从而影响其它终端的正常使用。或者，有些不合格的终端有射频指标的问题或协议不符合规范，会影响网络的正常工作。因此，网络安全测试包括了RF（射频）一致性测试，协议一致性测试，和无线资管理测试，及数据转移和重发测试等。
4. MIMO（多入多出）性能。在通信理论里，要想提高网络容量或数据的吞吐能力，基本上采取以下几种方法：提高带宽，提高信噪比，增加通道。MIMO的技术就是通过增加无线通道来提高容量的方法。以2x2 MIMO为例（和终端分别使用两路收发机），如果两个RF通道是完全不相关的（互相没有任何影响），那么，理论上，网络的容量或吞吐率可以提高一倍。但实际上，由于在无线的环境里，天线之间是互相影响的，因此，实际的容量会因为天线的相关性而变化。如果终端设计得比较好，在MIMO工作状态下，天线间的相关性会保持在比较低的状态，从而数据吞吐保持在比较高的状态。但是很多终端在MIMO的情况下，往往达不到期望的性能。因此，要想带有MIMO功能的终端能保证好的性能，必须在MIMO的环境下对终端的数据吞吐能力进行验证。防砸安全鞋
3. LTE终端入网测试方法
基于LTE运营商对LTE终端入网验证所关注的重点，移动运营商在移动终端通过了GCF和CCF的认证后，还会在自己的实验室做一些补充的测试，比如，Verizon会在实验室中进行的测试如表-1所示：
表-1 Verizon LTE终端入网测试，实验室测试要求
测试内容 | 设备供应商植草板 |
RF Conformance（射频一致性） | Spirent/AT4 |
RRM Conformance（无线资源管理） | Spirent/AT4 |
Signaling Conformance（信令一致性） | Spirent/AT4 |
Supplementary RF（补充RF性能测试） | Spirent |
Data Throughput （数据吞吐） | Spirent |
MM System Select （多网络选择测试） | Spirent |
36aiInter-RAT （网间接入测试） | Spirent |
Data Retry (数据重试) | Spirent |
Location Based Services （定位功能） | Spirent |
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目前，Spirent的一站式测试方案能完整地覆盖Verizon所要求的各种实验室测试要求。下面以Spirent的方案为例来介绍一下Verizon所要求的测试方法。
Spirent的测试系统是一种模块化的结构，可以通过不同的组合来满足不同的实验室测试需求，下面分别介绍几种典型的组合：
1. 数据性能测试：
如图-1所示：
图-1 数据性能测试方案
数据性能测试的设备有Spirent（和AT4联合开发）的LTE网络仿真器E2010S，无线信道仿真器SR5500，应用服务器SR3920，核心网仿真器SR3620 和自动化测试软件组成，核心网仿真器和LTE网络仿真器用来模拟一个LTE网络，MIMO无线信道仿真器能够仿真实际的无线信道环境如衰落，多径传输，干扰，和MIMO等。应用服务器用来提供FTP，HTTP，UDP等无线数据应用。测试项目通过自动化测试软件来完成。
2. 多网选择（Multi System selection ）和网间接入(Inter RAT)测试
多网络选择和网络间接入测试的平台，可以从数据性能测试平台基础上，通过增加WCDMA及CDMA/EVDO网络仿真器来实现，如图-2所示，目前Version要求LTE终端必须具有CDMA/EVDO与LTE网络之间双模工作，那么只需要增加CDMA/EVDO网络仿真器（SR3452，SR3462）来模拟CDMA/EVDO网络就行了。如果运营商原有的网络是UMTS网络，则需要采用WCDMA网络仿真器（SR3420）来模拟UMTS网络。同样，相应的测试例可以通过自动化测试软件来执行。
图-2 LTE多模终端测试方案
3. 网络安全测试：RF一致性，信令一致性，RRM一致性和射频性能测试。
网络安全测试可以通过Spirent/AT4的LTE网络仿真器里面的测试功能来实现。Verizon目前的RF一致性测试依据3gpp的36.521-1标准来进行，信令一致性测试依据36.523，而RRM测试依据36.521-3标准，与GCF认证所要求的测试例类似 。但是，在3gpp的标准的基础上，Verizon又自己定义了一些射频性能测试的内容，主要针对北美的频谱资源情况和对一些测试项目做了一些修正。
进行网络安全测试，可以采用LTE网络仿真器E2010S硬件平台，升级相应的一致性测试软件来完成，有一些发射机测试项目如Tx Spurious ， 需要外加频谱分析仪ESA来协助完成，
有一些接收机测试项目，需要引入外界的干扰信号，需要外加信号源来协助完成。
LTE数据、多网工作，网络安全的测试，可以通过一套完整的系统来完成，如右图所示，主要系统的硬件平台是共用的，只需要运行不同的软件来完成不同的测试，使整体的测试成本降到最低。同时也可以灵活配置组合来完成不同需求的测试。
结论
LTE移动终端的设计和制造者为了能加快产品成功上市的时间，必须紧密关注运营商对终端验证所关注的测试内容，因为运营商是面对最终消费者的，运营商所关注的技术方面，往往会觉得LTE终端在市场上能否被用户接受和欢迎。同时，为了能顺利通过运营商的验证而投入市场，在LTE研发测试的时候，参照运营商的测试要求，采用与运营商相同的测试方法与测试设备，在自己的实验室重现运营商的实验环境，这样才能及时发现问题，解决问题，加快产品走向市场的速度。
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