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标题: 利用W-CDMA设备内建的回环功能缩短测试时间 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-12 13:39
标题: 利用W-CDMA设备内建的回环功能缩短测试时间
在制造过程中对W-CDMA设备进行有效、精确和可重复的测试是一项非常复杂工作，其测试问题包括如何利用系统内部固有的灵活性，以及如何判定哪一个要素应当加以应用来产生更为有效地测试环境。本文着重利用回环实体(loopback entity)功能来构成一个稳定、可测量的用户设备配置，从而让测量装置准确、可靠和有效地提取待测装置的特征，缩短W-CDMA设备的测试时间。
在制造过程中对宽频-CDMA设备进行有效、精确和可重复的测试是一项非常复杂工作。好在某些特征或决窍己被内建于W-CDMA规范之中以便为延长系统寿命取得最佳的测试环境。但是，要利用这些决窍则必须对他们如何工作以及在应用时所做的折衷有充分的认识。
在设定任何一个测量环境时，首要的目的是帮助测量者准确、可靠和有效地提取待测量装置的特征。以手持电话为例，我们的目的就很少得以完成，加之随着高度复杂的宽带码分多址接入(W-CDMA)系统的出现，要完成这一测试目的显得尤为困难。
W-CDMA存在的测试问题包括如何利用系统内部固有的灵活性以及如何判定哪一个要素应当加以应用以产生更为有效地测试环境。W-CDMA规范内建的测试如参考测量信道和回环实体(loopback entity)，可以被合并在一起构成一个稳定、可测量的用户设备配置。
此外，测试控制协议层提供了通过应用一种比普通用户服务所要求的还要小的信令集(signaling

ALT ="图1：A回环功能通过完成用户设备的传输及接收功能，有助于在某一测试环境中确定一个合适的信道。在W-CDMA当中，回环机制是在回环实体内部来完成的。"> set)来配置用户的设备。最后，诸如重复寻呼之类的技术可以进一步优化测试环境效率，可利用这些决窍实现用于移动电话测试的理想测试环境，这样，我们就可以根据准确、稳定和有效的测试，以最快的方式和尽可能低的开支取得正确、一致和可重复的测试结果。
理想的W-CDMA测试
理想的W-CDMA测试环境中，均可进行上行链路和下行链路测量。对上行链路而言，用户设备(UE)必须在一个稳定的、已知的信道以便完成误差矢量幅度和邻近信道泄漏率等测量。对于下行系统，测试装置必须充分观测来自用户设备接收机的位流，这样，才可进行准确的位错率和块错率测量。
通常情况下， UE达不到发送和接收上述信道的状态，尽管它一定要在那种状态下才能实现所要求的测量。通常我们应用空中传播的信令消息方式，与网络控制UE建立语音呼叫的过程类似。然而在这些信令消息正在交换时，由于正在使用的信道不稳定，许多测量则无法进行，序列时长相对于测量的速度而言也是非常长的。减少呼叫进程开销所花费的时间，对于提高效率是很关键的。
3GPP所设计的W-CDMA将是一种可支持多种服务的非常灵活的系统。该项目组详细说明了与网络控制相结合形成某种特定服务的工具盒的性能。采用这种方法，系统允许UE从几百万种不同种可能的配置中选择一种配置。显然，在生产过程中要测试每一个配置是不切实际的。因此，问题在于决定哪些配置要测试，哪些不要测。
假定已确定了一个适当的配置，下一个问题则是由于W-CDMA具有内置灵活性，因而在UE中建立这一配置所需要的空中传播信令的配置比以前的移动电话系统更加复杂。信令越复杂，测试设置时间就越长，呼叫进程开销就越高。举一个典型的例子，移动终端的W-CDMA语音呼叫需要16个第3层消息，某些消息具有 100个以上的参数。
W-CDMA测试决窍
在设计W-CDMA复杂的灵活性时，3GPP提供了可产生一个更简单的测量环境的功能。这个功能性可分为三个主要的类别：1．参考测量通道(RMC)和通用测试环境；2．回环实体和TC协议层；3．有效“环孔(loopholes)”。
RMC有助于工程师在百万个可能的UE配置中选择哪一个应当用于测试环境。当3GPP在进行验证其设计所必需的系统模似工作时遇见了相同的问题，即如何生成RMC。

ALT="图2：第2类回环直接基于第1层并将传输块及其相关的校验合加以回环。与第1类回环不相同的是，由于所接受的校验和是传输的数据的一部分，较之于下行链路，上行链路必须具有更大的带宽。">
3GPP 的主旨是：某一个RMC仅仅是某一可能的配置的定义。在3GPP TS 25.101当中详细定义了五个RMC。它们代表了真实服务所采用的信道类型，其目的不是复制真实网络的条件，而是表示UE的某些RF特征。因而真正用途是通过这些RMC来确定3GPP TS 25.101中的第一层性能要求。
对于试图确定某一UE的RF性能特征的某一测试环境，这些RMC是理想的，代表了用单一数据比率的稳定信道，对于重复测试全过程是至关要的。此外，由于它们恰好是所有有效配置的子集，因而不需要去设置专门的信令过程，也就是说不需要额外的UE开发工作来支持这些信道。
然而，如果打算复制在实际网络中所发现的现象时，RMC则不具有代表性。在这儿所使用的信道必须与真实服务中所使用的配置非常接近，否则就失去了测试意义。此外，3GPP认识到这一点并确定了可能成为真实服务所采用的代表性配置的标准集。
这些标准配置发表在3GPP TS 34.108的通用测试环境规范中。与RMC类似，这些是所有有效配置的子集且不需要设置专门的信令过程。与RMC不同的是，这些配置试图复制真实服务，所以它们关注的不是确保信道保持在一个稳定的配置内，某些测量对于它们而言也是不合适的。它们实际的用处在于定义代表了可能在实际网络中能够找到的真实服务。与RMC不同的是，它们详细地定义了所有接入底层采用的配置。
回环实体
确定一个合适的测试信道很重要，在执行任何测量之前，UE必须正在这些信道中传输和接收数据。采用UE中的回环功能是解决这一问题的很好方案。
有关回环的基本思路是UE仅仅在上行链路传输它在下行链路所接收到的数据。回环要解决若干问题，例如：回环实际发生在协议堆栈的哪一部分？上行和下行信道的带宽不对称时，会出现何种情况？除非基本原理相同，如何控制回环？
采用回环功能无须一个补充的数据源来驱动UE的发射机或某一外置的数据路径来将所接受的数据位返回到用于位错率测量的测试装置中。此外，回环功能通常可由进行测试的测试装置打开或关闭，这样就简化了用于控制测试环境软件的设计过程。
在W-CDMA中，回环机制是在回环实体内部实现的。它存在于一个传输层上，当其处于工作状态时，可代替像语音编解码器或IP层(见图1)之类的其它传输层实体。这一回环实体提供了两类回环，其差异在于，回环操作实施处的协议堆以及上行与下行链路的带宽的不一致。
当第1类回环处于工作状态时，所有从传输层无线电载波接收到的无线链路控制(RLC)服务数据单元(SDUs)将被再次传输到这些载波的上行链路。如果某一无线载波的上行链路比下行链路有更多的带宽，那么所接受到的数据位将被重复来填充上行RLC SDU。如果上行链路的带宽少于下行链路，则所接受到的SDU在传输前就被截短了。

ALT="图3：由于UE正被寻呼，由正建立的常规RRC连接可以启动某个基于测试控制的设置程序。">
当第2类回环直接置于第一层上并且将传输块加上其相关的校验和。与第1类回环不同的是，由于所接收到的校验和作为数据的一部分将被再次传输，较之于下行链路，上行链路应当有更多的带宽。如果上行链路没有足够的带宽来容纳数据和校验和，则会以收到的校验和为基础，对将要被传输的数据位加以截短。
两类回环均适合于测量UE发射机。在测量UE接收机时，回环类型的选择尤其重要。第1类回环连同透明模式的RLC实体，通常用于位错率。两种类型中的任意一种的测量都可用于测量块错率。如果采用第1类回环，则须结合某一种公认模式RLC实体来计算在状态信息包数据单元(PDUs)中所要求再次发射的数量。对于第2类回环，测试设置可利用与数据块一同回环所接收的循环冗余校验单元(CRC)位，从而决定UE是否正确接收到数据块。
也可设置回环实体以填充具有无用位模式的专用控制信道(DCCH)的任何空白控制层。这样可确保用于上行链路的总的带宽不变，意即无论控制层上是否有消息存在，物理和传输信道保持某一稳定状态。TC协议层管理这一特征和回环实体的其它部分。
测试控制
TC 协议层存在于与移动管理和呼叫控制层处于同一水平的W-CDMA堆栈上的控制层上(参见图1)。当UE处于某一测试环境中而非在一个现实网络中时，它被用来控制UE中的回环实体并有效地替代诸如CC和SM(会议管理)这样的非接入底层(NAS)。
通过为CC和SM提供这样的一个替代层，TC则可通过为UE模拟一个真实的用户服务而将测试环境释放。例如，用户信道不对RMC定义做出响应，而且无须激活用户服务，UE可以拒绝某一信道设置请求。TC 也要求较少的消息，较之于某一用户服务而言，要到达无线资源控制才可产生一个信道。这样它缩短了在UE上电和UE待测准备完毕之间的时间。TC提供了某种无线载波测试模式和用于控制回环实体的方法。
当UE被送至一个激活的无线载波测试模式消息时，这个UE 将被放置于无线载波测试模式中。基于这一点，在其容量范围内，它将会接收任何载波设置请求,并将无线载波连接地回环实体上。通过将一个去激活(关闭)无线载波测试模式消息发送到UE，这个UE也可回复到其正常的操作模式。
设置实例
一旦设置了某个无线载波并将其连接到回环实体，则可用一个封闭的UE测试环消息来告知在这个UE中的回环实体进入到在那个无线载波的回环模式之一。这一消息中的某一参数将会告知回环实体是否填满了这个空的DCCH块。

ALT="图4：许多种优化测试可加以应用。此处，只要用户设备开始上电，寻呼消息即可被连续发送出去，因此一旦用户设备完成其启动序列它将启动安装程序。实际上，这种做法带宽的利用率不高，但它在静态试验环境中具有一定意义。">
图3 描述了基于TC的设置程序，这一程序由某个正被建立的常规的RRC连接开始，这一连接是由于UE正在被呼叫引起的。UE自身不能够要求激活无线载波测试模式(这是TC的一个功能)，因此，当UE开始RRC连接而非测试设置时，除了请求某一不适合的用户服务，它别无选择。
一旦RRC连接建立，测试装置会激活无线载波测试模式并发送某一RRC无线载波设置消息，这一消息通常包含与其中的一个RMC定义相匹配的信道配置。
UE通过发送无线载波设置完成消息，确认某一RMC配置的成功转换，测试装置以要求UE的回环实体闭合RMC中传输层的回环来做出响应。这个电话现在就处于发射机和接收机测量均可进行的状态。
其它的优化方案
RMC 、回环实体和TC构成了UE测试环境的基础，采用其它的优化方案可使这一环境更为有效。这使得测试环境更为有意义，但在某一实际的W-CDMA网络中它可能不会发生。举一个反复呼叫直至其做出响应的例子。
当某一用户装置初次达到将测试其RF性能的生产工位时，这一用户设备的电源是关闭的。在启动TC的设置程序开始前，这一UE 必须运行其启动序列。如该UE在这个序列完成前就已被寻呼，它将不会做出响应。对于这一问题，一个可能的解决方案即是在发送寻呼消息前等待足够长的时间来完成启动序列的运行。可是，为了避免出现竟争条件，这一等待时间将要比UE达到它可被呼叫的这一点的实际时间还要长才可。
另一种解决方案是让测试环境来监视UE并仅当UE完成启动序列后发送寻呼信息。与前一方法相比，尽管节省了测试时间，由于必须对UE的内部状态进行跟踪，它会造成测试环境更为复杂。
一个更为有效的解决方案是一旦UE开始上电，就开始持续发送寻呼消息直至UE做出响应。这样，这个UE将会接收一条寻呼信息并在其完成启动(参见图4)后开始设置程序。现实网络不可能这样，因为这样做带宽的利用率不高，但在一个静态测试环境中却是有意义的。(全文请见www.eetchina.com)
作者简介
Andrew O'Reilly (联系邮箱地址：andrew_oreilly@agilent.com)为Agilent技术有限公司的电子产品和方案组的研发软件工程师。其取得了英国格林威治大学计算机与通讯理学士学位。

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