TD-SCDMA系统终端HSDPA射频一致性测试分析

1、摘要3GPP Rel5版本引入的HSDPA技术，对TD-SCDMA终端的射频性能及基带处理能力提出了更高的要求，同时也给终端的一致性测试增加了新的内容。本文介绍了TD-SCDMA终端HSDPA射频一致性测试的基本原理，结合3GPP协议，对TD-SCDMA终端HSDPA射频一致性测试的目的和方法进行了分析。1 引言为了满足用户日益增长的对高速分组数据业务的需求，第三代合作组织（3GPP）在Rel5加入了HSDPA技术。HSDPA通过采用AMC和HARQ技术，引入高阶调制（16QAM），在快速分组调度的基础上，使得理论上TD-SCDMA HSDPA下行单载波可以达到2.8Mbit/s的数据传输速率

2、，大大提高了下行容量和数据业务速率。为了让HSDPA技术能够成功应用在实际的TD-SCDMA系统中，需要保证终端能正确实现HSDPA的各项功能，这对终端的射频一致性测试提出了新的要求。为此，3GPP Rel5的TDD终端射频一致性规范（以下简称规范）专门增加了用于测试终端HSDPA各项功能的测试方法和参考配置，为各厂家测试终端的HSDPA性能给出了指导和参考。本文首先介绍终端HSDPA射频一致性测试的基本原理和基本概念，第二部分则结合协议分析了HSDPA各个测试用例的测试目的和测试方法，最后在产业化方面，介绍了星河亮点通信软件有限公司推出的测试仪表SP6010为了支持HSDPA射频一致性测试做

3、的工作。2  TD终端HSDPA射频一致性测试概述终端的HSDPA射频一致性测试，是由系统模拟器（SS）提供HSDPA网络侧的环境，由衰落信道仿真器（FS）模拟多径衰落环境，由加性白高斯噪声发生器(AWGN Generator)模拟背景噪声。SS通过模拟基站、RNC和核心网的基本功能，按照协议规定的信令流程把终端带到合适的状态，在通信过程中对终端的反馈进行记录，分析和评估。HSDPA射频测试关注的是具备了HSDPA能力的终端在与网络进行通信的过程中，终端射频发射、射频接收以及基带信号处理的性能是否达到了规范中的最小要求。规范的第9章给出了针对具备HSDPA能力终端的射频测试规范，主要

4、关注终端的三种能力：（1）对HS-DSCH的解调能力；（2）准确上报信道质量的能力；（3）正确检测HS-SCCH中关于HS-DSCH的下行控制信息的能力。3  TD终端HSDPA射频一致性测试分析3.1  参考信道下的HS-DSCH吞吐量测试此测试为了评估终端对HS-DSCH信道的解调性能。主要针对终端在多码道复合传输下的接收和IR-HARQ合并处理功能的性能是衡量HSDPA终端整体性能的重要指标。为了充分降低网络侧的影响，假设HS-SCCH的发射功率足够大，使得出现DTX的概率非常低。参考信道下的HS-DSCH吞吐量测试用到了信息比特吞吐量(R)，该指标定义为在一定测试时

5、间内，终端成功接收到的信息比特总数除以测试时间，其单位为千比特每秒。由于HSDPA的上下行非对称性，无法在上行链路将数据全部环回进行误码率或误块率分析，能够被环回的数据只有ACK/NACK。为了得到吞吐量，SS需要记录每个下行发送块的大小，并统计终端在HS-SICH上发送的对应每个发送块的反馈情况，通过式(1)计算吞吐量。(1)其中，T表示测试时间，以秒为单位，M表示整个测试过程中SS发送的下行数据块数量，Nn和分别表示第n个数据块包含的信息比特数以及终端对该数据块的反馈信息。是统计信息转化函数。（1）固定参考信道下的HS-DSCH吞吐量测试此测试下，网络侧不开启AMC功能，而采用固定的调制编

6、码方式和传输块大小，只考虑HARQ对HS-DSCH吞吐量的影响。规范中规定了HARQ处理相关的具体参数，包括最大传输次数和冗余及星座版本(RV)。SS依据规范附录中规定的调制编码方式和传输块大小发送HS-DSCH，并以事先定义好的处理策略响应终端的ACK/NACK/statDTX反馈，具体的处理策略见表1。SS通过统计测试过程中终端反馈的ACK，NACK以及statDTX数目，就可以由式(1)统计出吞吐量R。规范中给出了各种传播环境下对吞吐量指标的最小要求，以终端接入能力为1.1Mbit/s，调制方式为16QAM为例，规范给出的最小要求如表2所示。表1  SS响应ACK/NACK/D

7、TX的行为(固定参考信道)表2  1.1Mbit/s接入等级终端性能要求,16QAM图1描述了进行固定参考信道下HS-DSCH吞吐量测试时，终端与SS间的HSDPA相关的三条物理信道交互内容。以终端接入能力为1.1Mbit/s，调制方式为16QAM为例，按照规范给出的HARQ参数：进程数为4，冗余版本(RV)序列为6，2，1，5。SS通过在HS-SCCH信道上翻转对应于同一HARQ进程的新数据指示(NDI)来指示终端有无新数据传输。新数据指示取值范围为0和1，因为收到NACK而触发重传时，SS会保持NDI不变，并应用RV序列中的后一个RV进行重传。图1  参考信道吞吐量测试

8、HSDPA物理信道交互内容图从图1分析可知，终端没有正确解调出HARQ第二个进程的第一个数据块，因而通过上行HS-SICH信道反馈NACK，要求重传；并且终端没有正确解调出HARQ第四个进程数据块在HS-SCCH上的控制信息，造成了statDTX。（2）可变参考信道下的HS-DSCH吞吐量测试此测试主要测试的是终端AMC的处理能力，SS需要依据终端在HS-SICH信道上反馈的信道质量标识(CQI)报告中的RMF，RTBS字段来设置HS-DSCH发送数据块的大小和调制编码方式。为了消除HARQ重传对吞吐量的影响，规范规定HARQ的最大传输次数为1，即不允许重传，这样不论终端在HS-SICH上回复

9、ACK，NACK或是statDTX，SS都将忽略该字段的信息，只发送新数据。与固定参考信道测试中吞吐量的统计方法不同，为了统计可变参考信道的吞吐量，SS必须为每一个发送数据块保留传输块大小的记录和相应的终端反馈，当记录的响应次数达到2000后，依据式(1)计算吞吐量R，规范给出了各种传播环境下对吞吐量指标的最小要求，以终端接入能力为1.1Mbit/s的情况下，规范给出的最小要求如表3所示。表3  1.1Mbit/s接入等级终端性能要求SS和终端的HS-SCCH，HS-PDSCH以及HS-SICH的交互内容与固定参考信道的吞吐量测试大致相同，只是下行HS-PDSCH数据块的大小和调制编

10、码方式不再是固定的，会根据终端上报的CQI发生改变。3.2  HS-DSCH信道质量标识报告测试此测试评估在静态传播环境配置下终端上报的CQI报告的准确性。终端上报的CQI报告是基站进行自适应调制编码的主要依据。CQI报告的准确性将直接影响整个HSDPA通信系统的吞吐量。HS-DSCH的信道质量指示(CQI)报告测试主要针对终端内部进行信道测量的功能单元。CQI报告的准确性包含两个方面的内容：第一是收敛性，即在传播环境相对不变时，终端上报的CQI报告应当在较小的范围内变动，具有足够小的方差。第二是有效性，即当基站按照终端在CQI报告中推荐的传输块大小(RTBS)发送时，能够保证一定的

11、链路通信质量，具有足够小的BLER。规范采取两步走的方式测试准确性的这两个方面，即仅对CQI报告满足收敛性要求的终端再进行CQI报告的有效性测试。（1）CQI报告的收敛性测试在CQI报告收敛性测试中，SS需要依据在HS-SICH信道上接收到的终端的信道质量标识（CQI）报告来设置HS-DSCH发送传输块的大小和调制编码方式。SS需要记录每一个接收到的CQI报告中RTBS的取值，并对终端反馈的ACK，NACK或statDTX进行计数。当SS接收到的CQI报告总数达到2000后，SS对终端在测试过程中所有CQI报告中RTBS的取值进行频度统计，得出RTBS取值的累积频度分布，定义累积频度分布50%

12、时，对应的第一个RTBS取值为CQI中值。规范要求所有CQI报告中，90%的RTBS取值必须在CQI中值左右一定范围内，依据具体的测试条件不同，该范围为±2或±3。（2）CQI报告的有效性测试只有通过了CQI报告收敛性测试的终端，才能进行CQI报告的有效性测试。与收敛性测试不同，在有效性测试中，SS将不再依据终端CQI报告进行AMC处理，代之以固定的传输块大小在HS-DSCH发送数据，而这个传输块大小对应于CQI报告收敛性测试中得到的CQI中值。有效性测试的指标为BLER，规范要求在SS以CQI中值进行下行传输时，BLER不大于0.1。式(2)给出了BLER的计算方法：(2

13、)当下行发送的数据块大小固定时，即，吞吐量R与BLER间存在对应（3）的关系。(3)3.3  HS-SCCH捕获性能测试由于HS-DSCH信道为共享信道，其控制信息全由HS-SCCH承载，终端若想正确解调HS-DSCH上的数据，必须正确检测HS-SCCH。故终端对HS-SCCH的检测能力是HSDPA的高速下行传输的前提。规范通过观测statDTX的方法来测试HS-SCCH的性能，以事件发生的概率给出对HS-SCCH检测性能的最小要求。事件定义为当SS通过HS-SCCH指示终端将有属于它的下行数据被发送，而SS却在相应的HS-SICH的ACK/NACK字段观测到一次statDTX。该测

14、试进行时，终端会在下行检测到4个不同的HS-SCCH，但只有其中的一个HS-SCCH，携带有被测终端的身份标识。测试中，HS-DSCH的调制编码方式以及HARQ参数与固定参考信道下HS-DSCH吞吐量测试的配置相同。为了保证终端不会由于错过HS-DPSCH而产生statDTX，规范要求测试过程中SS需要保持足够高的HS-DPSCH功率。SS通过统计整个测试过程中在HS-SICH信道上得到的ACK，NACK以及statDTX数目来计算，参见式(4)：(4)其中，规范给出了各种传播环境下的上限，具体如表4所示。表4  HS-SCCH捕获的最小测试要求(1.28Mcps TDD option)4  结束语为了让HSDPA技术成功应用在实际的TD