王瑋

自從3GPP組織2009年發(fā)布第一個LTE版本Release 8以來，到目前LTE已經(jīng)過將近10年的發(fā)展，經(jīng)過3GPP Release 8～Release 14各個版本的性能的增強以及運營商的商用實現(xiàn)，LTE已經(jīng)成為了歷史上最成功的商用移動通信系統(tǒng)。在2017年超過了GSM和WCDMA的用戶數(shù)量，目前已經(jīng)服務(wù)過40億以上的用戶。

在LTE各個版本的發(fā)布過程中，每個版本都有一系列的新技術(shù)的引入以及之前特性的增強。例如載波聚合功能在Release 10引入，在之后的各個版本通過對終端速率等級的提升不斷增強。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的特性NB-IoT和eMTC在Release 13版本引入，提升了3GPP在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的市場競爭力。3GPP在Release 12 版本引入D2D通信納入到標(biāo)準(zhǔn)體系當(dāng)中，將LTE的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴展到了車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。而上面提到三個技術(shù)方向，移動寬帶，物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)也正是未來5G技術(shù)的三大方向。在這三個方向之中，移動寬帶MBB一直都是技術(shù)上最活躍，商用上最早被實現(xiàn)的重要特性，從Release 10開始，逐漸提高LTE的吞吐率等級。今天我們主要來談一下LTE技術(shù)中的MBB技術(shù)的演進(jìn)以及測試方案。

LTE的速率等級稱為category，定義在3GPP TS 36.306中， category早期由ue-Category表示， ue-Category對應(yīng)一個下行吞吐量能力和一個上行吞吐量能力，例如Category 6的終端下行需要達(dá)到300Mbps的吞吐量，上行需要達(dá)到50Mbps的吞吐量。隨著技術(shù)的發(fā)展，上下行吞吐量的非對稱性變的越來越明顯 ，從Release 12開始，3GPP決定將上下行吞吐量的能力通過ue-CategoryDL，ue-CategoryUL分開表征。從Release 12 開始，LTE的吞吐量正式突破1000Mbps，目前領(lǐng)先的芯片供應(yīng)商可以提供高達(dá)1Gbps，1.2Gbps，1.6Gbps等多個能力等級的芯片產(chǎn)品，而目前最新的3GPP Release 14版本規(guī)定了高達(dá)2Gbps的芯片實現(xiàn)方案。

LTE的不同吞吐率規(guī)定了LTE終端的最大吞吐率，在實際的實現(xiàn)中需要結(jié)合不同的關(guān)鍵技術(shù)來實現(xiàn)，例如下行高階調(diào)制（256QAM），下行多天線技術(shù)（4×4 MIMO），多載波聚合（up to 7CC），非授權(quán)頻譜接入（LAA），F(xiàn)DD-TDD聯(lián)合載波聚合（Joint CA）等技術(shù)來靈活匹配全世界各個運營商的不同需求。

上述的新技術(shù)給測試平臺的軟件和硬件都帶來了新的挑戰(zhàn)，例如多載波和多天線技術(shù)使得基站和終端在發(fā)射的過程當(dāng)中使用多Layer發(fā)送，如果采用下行256QAM調(diào)制方式，每個layer可以產(chǎn)生約100Mbps的吞吐量，以LTE Category 18為例，下行并行發(fā)送12個layer，TTI峰值速率可以達(dá)到1.2Gbps，而在實際信號發(fā)送過程當(dāng)中，每個layer需要使用一個射頻通路。這對儀表的射頻通道能力提出了很高的需求，在高等級LTE-A的場景當(dāng)中，所有的測試儀器都需要調(diào)度多臺儀表來實現(xiàn)復(fù)雜的基帶計算能力以及射頻信號發(fā)送能力。LAA引入了FDD和TDD之外的新的幀結(jié)構(gòu)，結(jié)合了LBT，CCA等關(guān)鍵技術(shù)使得載波聚合的輔載波可以運行在5GHz，提供了可以在非授權(quán)頻段進(jìn)行載波聚合部署的方案。

除了射頻信號的傳輸能力以外，由于MBB終端的主要能力體現(xiàn)就是高速率應(yīng)用，因此高速的IP層吞吐量是衡量終端能力的最重要的指標(biāo)，但是隨著吞吐量的提升，在速率高于1Gbps，甚至高于600Mbps之后，就會有更多的因素來影響IP層的吞吐量，比如CPU的處理能力，對于Core的調(diào)用機制，散熱能力，數(shù)據(jù)線的傳輸瓶頸，儀器的發(fā)包能力，數(shù)據(jù)處理能力。

CMW通過不斷的硬件升級提供了更高的數(shù)字信號處理能力以支持4×4MIMO，LAA和高階上行 技術(shù)，支持更高的模擬信號帶寬滿足新技術(shù)的需求，如上行3CC技術(shù)，5GNR技術(shù)，更高的IP層傳輸帶寬則可以提供至少2Gbps的IP層數(shù)據(jù)傳輸能力來滿足目前LTE技術(shù)的信號傳輸。

方案靈活，可擴展性強：CMWflex可以通過靈活的改變CMWflex的配置去支持不同等級的LTE-A，在不測試復(fù)雜場景的時候，單獨的每臺CMW500都可以單獨使用，結(jié)合在一起可以支持目前業(yè)界最高端的芯片場景。

新技術(shù)更新迅速，針對多載波聚合：目前CMWflex已經(jīng)可以支持最高8CC的載波聚合技術(shù)，可以支持LAA，F(xiàn)DD-TDD混合載波聚合?？梢灾С稚闲凶罡?CC載波聚合技術(shù)。

通用型強：單臺CMW500可以用于非蜂窩技術(shù)射頻，音頻，應(yīng)用測試的場景?？梢灾С諻LAN和BT的各個版本，提供豐富的方法進(jìn)行射頻，音頻以及應(yīng)用層測試。

通過使用CMWFlex測試1.2Gbps終端的吞吐量測試實例，我們可以看到待測終端為3個載波的載波聚合，每個載波采用下行256QAM調(diào)制，并且使用4×4 MIMO的多天線方案，其中每個載波下行可以提供390Mbps的物理層速率，三個載波可以實現(xiàn)1.17Gbps的物理層吞吐率，IP層通過FTP下載可以實現(xiàn)1.13Gbps的端到端的IP層吞吐率。

羅德與施瓦茨通過CMWflex平臺來實現(xiàn)LTE-A終端的射頻以及應(yīng)用層的一致性測試，通過與業(yè)界領(lǐng)先的廠家進(jìn)行預(yù)先聯(lián)合測試，已經(jīng)成功完成了1Gbps，1.2Gbps，1.6Gbps的物理層以及應(yīng)用層的吞吐量測試。為領(lǐng)先的芯片和終端廠商發(fā)布新功能提供了強大的分析手段和測試指導(dǎo)。