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罗德与施瓦茨:载波聚合测试方案助力LTE商用

  【通信产业网讯(罗德与施瓦茨中国有限公司)LTE按照双工方式可分为FDD-LTE和TDD-LTE两种;TDD与FDD在高层和网络侧是基本一致的,其差别主要在底层上。在相同OFDM、MIMO等基础技术的支持下需要针对不同的工作模式作各自的优化,由于其差别使得TDD-LTE具有众多优势。

  首先在带宽需求日益增加而频谱供应日益紧张的情况下,在频谱利用上TDD方式的效率较高;其次TDD-LTE利用信道对称性易于实现一些新技术,比如:智能天线的应用、MIMO的应用、反馈机制的建立等方面来改进系统性能;再次TDD-LTE可以灵活地支持非对称业务,更适应移动互联网的需求;第四TDD-LTE在物理层、在测量检测等方面具有自身的特点;最后TDD-LTE的同步机制对于多小区资源与干扰的协调具有自身的优势。

  因此,TD-LTE-A确实优势显著。如果推行中国4G标准,就可充分发挥我国自主技术的优势,顺应移动网与互联网结合的技术发展潮流,建设全球最为先进高效的移动互联网。

  多测试场景

  自3GPP版本10(Rel-10)开始,LTE-Advanced提供最多5个分量载波(Component Carriers,简称CC)(每个分量载波有最大20MHz带宽)的聚合,以便获得最大100MHz的总传输带宽。

  为了确保后向兼容性,这些载波中的每一个都配置为兼容3GPP版本8(Rel-8)的要求。每一个这样聚合的分量载波也可以使用不同的带宽。事实上,LTE内6种支持的带宽分别是:1.4MHz、3MHz、5MHz、10 MHz、15MHz或20MHz。

  当然,具体选用取决于每个特定网络运营商可以获得的频谱。在LTE-Advanced内存在的3种不同的载波聚合模式是:带内连续模式、带内非连续模式和带间载波聚合。版本10已经覆盖带内连续的载波聚合和带间载波聚合,而带内非连续的载波聚合在版本11前不会实现。带内载波聚合指的是在一个频率段内以连续的或非连续的方式实现的分量载波聚合。对于带间载波聚合,两个分量载波分别处于在不同的频段内。

  带间载波聚合导致大量不同的频段组合,这些频段组合由各个运营商根据自己拥有的频段决定。尤其是在美国,那里所有运营商间存在激烈的竞争,每一家运营商都分配到很多频段(连续的、或者不连续的)。载波聚合技术可以让运营商很好的整合利用这些频谱资源,因此也常常被称作频谱聚合。

  载波聚合怎样由网络中使用?答案很简单:必须在建立连接后才能进入载波聚合模式。所以在接入网络之前,支持版本10的移动设备需要执行版本8定义的通用接入流程:小区搜索和选择,系统信息捕获和初始随机接入。所有这些流程在主分量载波(Primary Component Carrier,PCC)上执行,无论是下行链路还是上行链路。辅助分量载波(Secondary Component Carriers,SCC)(总共最多4个,初期为2个)被看作是附加的传输资源。下行链路中的PCC和上行链路间的基本信令在系统信息块类型2(SIB type 2)中通告。PCC是面向移动设备的,而不是面向小区的。

  这意味着,例如,两个属于同一网络运营商的终端的PCC可以在不同的频率段上。以上面提到的美国为例,1号终端可以使它的PCC在1.7GHz/2.1GHz的AWS频段中,而2号终端的PCC位于700MHz。

  完善的解决方案

  罗德与施瓦茨提供众多测试LTE-Advanced载波聚合实现的解决方案。广泛提供的产品包括对基站、移动设备或组件执行物理层测试的信号发生器和分析仪,以及对所有种类无线设备和芯片组进行物理层和协议测试的基站模拟器。

  针对多频段、多模式无线设备和芯片组开发、科研、生产和维修的罗德与施瓦茨通用硬件平台是R&S CMW500宽带射频通信综合测试仪。

  为了测试LTE-Advanced的物理层方面,罗德与施瓦茨已经开发了新的测试用例包,R&S CMW-KF513。在第一个版本中测试用例专注于载波聚合。这个测试用例包将持续演进,覆盖未来的LTE-Advanced的所有物理层方面。

  对于载波聚合的LTE物理层测试的另一个选择是R&S SMU200A矢量信号发生器。这台仪器在单台设备中配备了两个完整的信号发生器,每一个都具有基带部分和射频上变频,这使得它对于所有LTE-Advanced带间和带内载波聚合场景都是理想选择。采用内部R&S SMU-K85软件选件,即使复杂的LTE-Advanced载波聚合信号也可以直观配置。每个路径可以配置到不同的频段,例如,751MHz和1.9GHz。此外,R&S SMU200A矢量信号发生器能够可选择地执行AWGN、衰落和MIMO(最大4×2,2×4)仿真。

  网络设备供应商也必须执行载波聚合专用测试。时间对齐误差(Time Alignment Error,TAE)测量就是其中的一个典型例子。由于在基站天线端口中的LTE信号帧没有被精确校准对齐,它们需要满足一定的定时要求。对于带内载波聚合,TAE将不超过155ns;对于非连续的情况不超过285ns。带间载波聚合可允许最多1325ns的误差。这些要求与每个分量载波是否应用发射分集或MIMO无关。

  在这个例子中,受软件应用程序控制的新型高端R&S FSW信号和频谱分析仪作为主站。这个仪器内置的应用程序用于同步来自主站和从站的I/Q数据捕获。这里,从站由中档R&S FSV信号和频谱分析仪担当,它是市场上第一款提供触摸屏操作的仪器。对于测量带内载波聚合时间对齐误差,可使用一台R&S FSW即可,因为它的射频分析带宽可达160MHz。更详细介绍请参阅有关LTE基站射频一致性测试的3GPP规范。

  前景广阔

  随着LTE网络演进,无线网络正朝着多模多频的方向发展,同时,移动宽带的广泛应用使终端用户对移动数据业务速率的要求越来越高,运营商的网络在容量、部署等方面受到越来越大的挑战。到LTE-A时代,载波聚合受到全球运营商们的强烈关注,它能在不影响网络容量的情况下,使单用户下载速率成倍增长。

  在巴塞罗那进行的2013世界移动通信大会(Mobile World Congress)上已有设备厂商展示了的TD-LTE四载波聚合技术,支持80MHz大带宽,未来网络仅软件升级就能最大扩展到4个载波,实现1Gb/s的高传输速率。2013年世界移动通信大会上,TD-LTE超宽频RRU结合4载波聚合,无疑将宽频技术推向一个更高的台阶。无线侧设备宽频化发展将帮助运营商网络投资一步到位,实现网络长期稳定发展。

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