HSPA的技术特点和试验方案

1导言

目前，为了提高下行和上行分组数据的速度和容量，UMTS高速下行分组接入(HSDPA)和高速上行分组接入(HSUPA)网络已经在世界范围内大规模部署。在3GPP中，HSDPA作为R5引入，而HSUPA是3GPP R6的一个非常重要的特性。HSDPA和HSUPA的组合是HSPA(高速分组接入)。但是，即使引入HSPA，UMTS的演进也没有走到尽头。在R7和R8，HSPA将带来巨大的性能提升，从而显著提高基于HSPA的无线网络的频谱效率、峰值速率和延迟性能，充分利用WCDMA网络的资源潜力。

2 HSpa的主要技术特点和要求

HSPA是在3GPP的R7版本中定义的，其主要特征分布在R7和R8版本中(见图1)。

UMTS基站可以从HSDPA/HSUPA顺利升级到HSPA。目前，国外一些宽带码分多址运营商已经开始部署HSPA网络，以提升用户的网络体验。考虑到HSPA技术特征演变、已实现的成本效益比和LTE技术发展的相关性，HSPA网络优先考虑已定义的技术特征。目前计划或部署的HSPA网络主要支持高阶64QAM、增强型Cell FACH、第2层增强和CPC。Rod和Schwartz的信号源SMx和频谱分析仪FSx系列可以提供对基站上述特性的验证，可以提供MIMO衰落仿真和多天线分析。

同样，随着LTE试商用的逐步临近，芯片厂商也采取了顺应网络用户体验、平稳过渡的策略，支持HSPA终端功能。HSPA芯片将支持主要功能，如下行链路64QAM、第2层增强、增强型小区FACH、CPC、上行链路16QAM、多输入多输出等。这些特性涵盖了HSPA协议栈和物理层技术，因此涉及协议栈测试和射频测试。如何在芯片R&D和生产过程中验证上述特性的一致性，以保证R&D和生产的质量成为一项非常重要的任务。

2.1下行64QAM

HSPA下行64QAM调制能力引入了新的用户设备类别13和14，在HSDPA 15码信道的基础上将下行速率提高到21.1兆比特/秒。为了准确调度64QAM，基站引入了新的CQI映射表，并通过下行HS-SCCH信道通知手机，测试规范引入了新的固定参考测量信道H-SET 8。对于支持64QAM的HSPA终端来说，有必要评估HS-PDSCH的最大接收电平和H-SET 8下的单链路性能。此外，验证HSPA数据终端的真实流量对HSPA产品的实际用户体验有很大的参考意义。

2.2上行链路16QAM

上行链路16QAM调制能力引入了新的UE类7，其在HSUPA的原始四个信道的基础上将上行链路速率加倍到11.5兆比特/秒。该规范为16QAM引入了新的AG值映射表，以包含更高的传输块大小和授权值。16QAM调制的引入也对协议和射频提出了新的要求，如在射频和EVM测量RCDE。

2.3第2层增强

为了支持高阶调制和高速多输入多输出，HSPA在第2层对媒体访问控制和RLC进行了许多增强。MAC层引入了增强型MAC-ehs实体。MAC-ehs支持灵活的RLC协议数据单元大小和MAC收敛/分割功能，允许在2毫秒TTI内多路复用来自多个优先级队列的数据，并决定传输单个或多个数据流(MIMO)。与此同时，RLC也得到加强，以支持灵活的下行链路协议数据单元大小在上午模式。对于HSPA来说，如何验证第2层的增强特性是非常重要的。

2.4增强型蜂窝FACH

增强型小区FACH技术可以确保用户获得更好的传输体验。由于非常小的控制信道开销，CELL_FACH状态非常适合“永远在线”服务。在以前的HSDPA，它大部分是在CELL_DCH经营的，而增强的Cell FACH技术允许在CELL_FACH经营HS-DSCH，甚至在CELL_PCH和URA_PCH经营，从而提高了可能的增长率。特别是对于少量的数据，可以在短时间内完成，无需转换到CELL_DCH状态。同时，由于HS-DSCH 2ms的TTI，降低了下行控制消息的信令延迟。此外，CELL_FACH、URA_PCH和CELL_PCH到CELL_DCH的转换时间大大减少，提高了用户对间歇数据传输的满意度。因此，该协议对于增强的细胞FACH功能的验证也是必要的。

2.5连续分组连接(CPC)

HSPA连续分组连接技术主要包括DTX/DRX技术和HS-SCCH无操作技术等。DTX/DRX实现了上行不连续传输和下行不连续接收，从而降低了上行干扰，提高了上行容量，节省了UE功耗等。但是，在某些情况下，如低速传输，可以通过节省HS-SCCH的发送，以及通过手机自身对有限格式组合的盲解调来实现HS-SCCH少操作

到节省下行信道码资源，提高下行用户数的目的。CPC技术帮助许多用户“永远在线”，但又能感受到固定宽带网络接入的类似体验。HSPA+的CPC技术对协议和射频测试都提出了新的需求。

2.6 MIMO

多输入/多输出（MIMO）是HSPA+后期演进的一个非常重要的技术。R8定义的64QAM调制方式和MIMO结合的应用方式，以进一步提升下行的数据流量。HSPA+MIMO的形态主要采用2×2的形态，在理想的状态下可以达到HSDPA 2倍的数据传输量，即最高传输速率为28Mbit/s。在HSPA+ MIMO应用中，引入了新的HS-SCCH类型M在下行传送预编码的信息。对于手机而言，需要向基站传送预编码控制信息（PCI）和信道质量指示（CQI）。在信道环境不适合MIMO操作的情形下，可以退回到传统的闭环发射分集。目前，R8规范已经定义了HSPA+MIMO的协议和射频测试用例。但整个产业受制于MIMO终端的缺失，HSPA+MIMO协议和射频产业化的认证过程要延后。

2.7 其他特性

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 罗德与施瓦茨HSPA+测试解决方案

3.1 面向未来的平台和单机测试方案

罗德与施瓦茨公司在传统信号源SMx系列和频谱分析仪FSx系列的基础上，还可以为客户提供从研发的协议栈验证、射频验证到生产测试的基于CMW500单机的测试解决方案，为HSPA+芯片的整个研发量产过程提供了极高的一致性。

CMW500是罗德与施瓦茨适时推出的面向未来的测试平台，具有非常好的精确度和模块设计，可以充分满足手机厂商和测试机构对于HSPA+和LTE各种特性测试的需求。这种测试可以是完整的，而不是单一的某种调制方式的升级，从而尽可能地满足整个产业现阶段和未来对于HSPA+数据终端的要求。另外，目前 HSPA+终端的产业状况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。因为对于HSPA+芯片而言，相关度越高的联合测试越能提供早期检验问题的手段。

3.2 HSPA+协议测试

在协议测试这一块，目前CMW500已经可以支持层2增强，下行64QAM调制和增强的F-DPCH及CPC等。在MIMO的支持上，虽然受制于终端的缺失，但CMW500仍可率先支持（见图2），从而为HSPA+芯片的早期研发保驾护航。

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部分的用例处于进行当中。目前，已经可供认证的有WI-068。CMW500是当前惟一的一款被GCF认可的平台。

此外，对于HSPA+协议栈的研发测试，C++MW500可以提供基于C++的MLAPI测试环境，允许客户自由方便地创造任意的测试场景，甚至模拟HSPA+真实网络下的性能状态。HSPA+高速的流量测试甚至各种切换状态可以基于上述测试环境快速实现。

3.3 HSPA+射频测试

通过添加合适的软件，CMW500还可以完成HSPA+射频的验证（见图3）。正如上文提到的，3GPP 34.121-1 R7以后不仅定义了新的参考测量信道，更重要的是针对HSPA+技术的特点，引入了新的发射机和接收机测试及性能用例。而CMW500单机可以完成基于 HSPA+上述特性的发射机和接收机的验证。目前，CMWW500同样已经支持MIMO。

对于，HSPA+具体射频测试而言，仍然分布在3GPP 34.121-1 R7以后的5，6，7，9，10章节。HSPA+测试模式和业务流下的吞吐量通过界面同样可以得到快速测量。

目前，GCF在WI 069/070/067也分别定义了用于下行64QAM，CPC和MIMO的射频认证用例。在单台CMW500的基础上，罗德与施瓦茨公司可以为客户提供系统的一致性测试方案。无论是原来的TS895x客户、还是新客户，都可以非常轻松地升级或搭建用于R7-LTE的一致性测试系统，以提供更多测试用例的覆盖和满足更高的测试需求。罗德与施瓦茨结合TS895x系列十多年的经验和用户反馈，为客户提供的R7-LTE（TS8980）具有更好的用户体验和性价比。

3.4 HSPA+产线测试

对于HSPA+的产线测试，CMW500同样可以提供卓越的性能（见图4）。先进的DSP处理能力和算法，配以强大的列表模式，Multi- Evaluation功能及业界创新的Multi-Evaluation列表模式，为产线的校准和综测提供了极大的灵活性和业界领先的速度。

目前，无线终端的发展越来越复杂，要求支持多标准、多频段，而其中包含蜂窝技术标准（如GSM/（E）GPRS，UMTS/HSPA，cdma2000 /EV-DO，TD-SCDMA等）和非蜂窝技术标准（如BT，WiFi等）。如何减少一款终端总的校准和综测时间，是测试平台应该考虑的问题。 CMW500本身具有领先的通道设计，允许TX和RX并行校准过程中通路的自动切换，并可对HSPA+终端带有其他蜂窝和非蜂窝标准同时进行平行测量，甚至可以是多个终端，从而使用户从单一模式的耗时关注转向整体时效比的非凡体验。

当产线测试速度瓶颈被打破的时候，当对任何一种新技术的支持不再奢望的时候，当灵活的测试环境是如此靠近我们的时候，那也就是我们“心动”的时候。

4 结束语

综上所述，HSPA+是一种HSDPA/HSUPA基础上平滑的过度技术，有旧的技术身影，也有革新的东西。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的高度一致的，并能提供早期定位的测试方案显得更为现实。

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