WCDMA手机研发测试建议书(PDF+40页)

WCDMA手机研发测试建议书版本:1.0时间:2004.10WCDMA手机研发测试建议书1第1章第三代移动通信与WCDMA概述31.1第三代移动通信系统3G概述31.2WCDMA系统和无线传输技术51.2.1WCDMA核心网络51.2.2WCDMA无线传输技术（RTT）61.2.3WCDMA最新进展8第2章WCDMA用户设备（UE）测试要求92.1WCDMA测试挑战92.2WCDMAUE测试要求和实现132.2.1发射功率测试132.2.2发射频谱测试152.2.3调制质量测试162.2.4接收机性能测试（ReceiverCharacteristics）192.2.5接收机解调质量测试（Performancerequirements）20第3章WCDMA手机研发过程以及安捷伦公司测试解决方案233.1系统设计和仿真阶段以及安捷伦公司测试解决方案233.2元器件/电路/部件设计和验证阶段以及安捷伦公司测试解决方案273.3系统集成和联合调试阶段以及安捷伦公司测试解决方案283.3.18960移动台综合测试仪283.3.2E4438C数字和模拟信号发生器303.3.3PSA系列高性能频谱分析仪323.3.489600系列矢量信号分析仪353.3.5EPM-P系列功率计和E9320系列探头363.4预认证和一致性测试阶段37第4章安捷伦公司总体解决方案和服务38WCDMA手机研发测试建议书2第1章第三代移动通信与WCDMA概述1.1第三代移动通信系统3G概述3G又称第三代移动通信系统。与第一代和第二代移动通信系统相比，3G系统具有更高的系统容量、能提供超过2Mbps的数据业务。由于其高速的数据业务能力，3G的系统和终端可以为用户提供无线多媒体业务，如无线收发email、无线网络浏览、无线文件下载、无线视频点播、可视无线电话等等。典型的3G系统包括W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等。它们都采用码分多址（CDMA）技术。其中，W-CDMA由欧洲电信标准委员会（ETSI）与日本电信标准组织ARIB共同提出，是第二代的GSM和PDC向第三代演进的方案。CDMA2000由美国标准组织TIA提出，是cdmaOne向第三代演进的方案。而TD-SCDMA由中国标准组织CWTS提出，目前有TSM和LCR两种版本，是GSM向第三代演进的方案。图1第三代移动通信系统的演进W-CDMA采用直接序列扩频（DS）技术，码速率为3.84Mcps，正交码采用OVSF，伪随机扰码采用Gold码。为了更好地利用系统容量，在W-CDMA系统中定义了不同的信道类型：逻辑信道、传送信道和物理信道，使得不同的业务可以共享相同的物理信道。另外，WCDMA手机研发测试建议书3采用卷积编码进行纠错；在传送高速数据业务的时候，还采用处理增益比卷积编码更高的TURBO编码。另外，在W-CDMA系统中，反向信道采用HPSK调制，以降低发射信号的峰均比。CDMA2000采用直接序列扩频（DS）与多载波（MC）结合的技术，正交码采用Walsh码，伪随机扰码采用m序列码，分为长码（LongCode）和短码（ShortCode）。，在CDMA2000中，根据扩频后的码速率不同，分为SR1和SR3系统，目前商用比较成熟的是SR1系统。SR1系统的码速率与cdmaOne一样，为1.2288Mcps，而且，SR1还保留了cdmaOne的所有信道结构，使得SR1和cdmaOne可以完全兼容。SR3的码速率为3.6864Mcps，前向信号采用多载波MC-CDMA技术，反向为直接序列扩频。为了提高系统容量，在CDMA2000系统中采用了很多新的改进技术。比如移动台发射导频信道；采用真正的QPSK调制，而在cdmaOne中，采用的是两路BPSK；另外，采用速率更高的卷积编码；在传送高速数据业务的时候，还采用处理增益比卷积编码更高的TURBO编码；同时，CDMA2000前向和反向链路都采用闭环功率控制。由于CDMA2000的反向链路包含导频、接入、业务、控制等信道，采用OQPSK已经不能有效降低发射信号的峰均比。为了降低反向信道的峰均比，采用了HPSK调制方式。图2主要3G标准的比较安捷伦科技：3G的可靠合作伙伴作为安捷伦科技（AgilentTechnologies）的前身，惠普公司早在1993年就是TR45.5标准委员会的成员，参与CDMA标准的制定，而且发明了RHO值测试方法。早在1992年惠普公司就着手开发CDMA测试产品，并推出世界上第一台CDMA测试仪。现在，安捷伦科技又为客户提供3G测试的全面解决方案，并在2000年推出世界上第一台WCDMA手机研发测试建议书4CDMA2000移动台综合测试仪E5515T（现E5515C）。目前，在3G测试方面，E5515C支持CDMA2000、W-CDMA和CDMA20001xEV-DO移动台的测试。同时，安捷伦科技的信号源和信号分析仪除了支持以上的制式以外，还支持TD-SCDMA和CDMA20001xEV-DV的测试功能，现已经为3G研发的用户普遍采用。安捷伦科技在CDMA系统测试领域积累了丰富的经验，而且愿意将这些宝贵的经验分享给业界的同仁，帮助它们迅速成长。1.2WCDMA系统和无线传输技术WCDMA标准化主要是由区域性的标准化组织3GPP负责，该组织是由欧洲ETSI发起，并由ETSI（欧洲）、CWTS（中国）、ARIB（日本）、TTC（日本）、TTA（韩国）和T1（美国）等成员组成的第三代合作组织，其目标是制定与GSM/GPRS相兼容的第三代移动通信标准WCDMA，在欧洲又称为UMTS。目前，GSM无论在运营商数量还是用户数量上都是排名第一。至2002年初，全球共有172个国家的500多家运营商使用GSM制式，用户总数超过7亿，占全球市场的71%。世界上大多数运营商已经明确表示第三代移动通信系统要采用WCDMA技术体制，甚至包括不少原cdmaOne的运营商。中国移动也已经基本明确了从GSM到GPRS再到WCDMA并辅以TD-SCDMA的演进路线。因此可以预计WCDMA将主导全球第三代移动通信系统。3GPP制订的第三代移动通信系统标准包括核心网络和无线传输标准，包括多个版本：R99、R4和R5。R99是目前最成熟、最稳定的版本，其主要特点是采用基于GSM/GPRS的核心网络，引入新的WCDMA和CDMATDD的无线接入网络RAN。R4的主要特征是完成了由我国提交的TD-SCDMA技术在3GPP的标准化，这对于TD-SCDMA来讲，无疑是重要的一个里程碑。R4核心网部分主要特点是在电路域将承载与控制分开，这也是迈向全IP的第一步。R5则是全IP的第一个版本，其核心网部分在结构上将发生较大的变化，引入IP多媒体域。R5的另一个主要增强是无线接口引入支持下行速率为10Mbit/s的HSDPA技术。1.2.1WCDMA核心网络WCDMA手机研发测试建议书5图3WCDMAR99网络结构从图1可以看出，核心网基于GSM的电路交换网络（MSC）和分组交换网络（GPRS）平台，以实现第二代向第三代网络的平滑演进。无线接入网（UTRAN）通过新定义的Iu接口，与核心网连接。Iu接口包括支持电路交换业务的Iu-CS和支持分组交换的Iu-PS两部分，分别实现电路和分组型业务。无线网络控制器（RNC）用于控制UTRAN的无线资源，在逻辑上对应于GSM网络中的基站控制器（BSC）。基站（NodeB）用于完成空中接口与物理层的相关处理（信道编码、交织、速率匹配、扩频等），同时还完成一些如内环功率控制等的无线资源管理功能，它在逻辑上对应于GSM网络中的基站收发信机（BTS）。1.2.2WCDMA无线传输技术（RTT）WCDMA是3G的主要RTT标准，与IS-95相比，采用了宽带扩频技术，这样能更好地利用CDMA的优点如统计复用、多径分辨和利用等，总体上看WCDMA与IS-95、CDMA2000没有本质不同。可以说，WCDMA的设计思想就是如何在复杂的移动通信环境中更好地发挥CDMA的优势，提高系统的性能如系统容量、通信质量和网络覆盖等。移动通信环境至少包括无线信道和业务两个方面。在移动通信系统中，信号的传播由于移动、散射和衰落将导致复杂的电磁行为，具体表现在信号的时延、频率和角度扩展。时延扩展使得接收端得到多个拷贝的信号，而且这些信号之间并没有很明确的关系，时延扩展将直接导致码间串扰ISI；频率扩展将导致信号的时间衰落；角度扩展将导致信号的空间衰落。移动通信系统中业务环境也是系统设计需要考虑的重要因素。WCDMA移动通信系统与2G移动通信系统有很大的不同，数据业务将占很大的比重，而且不同的业务具有不同的QoS，比如占有不同的带宽、具有不同的误码率等，无疑这要求无线资源管理算法能够按需为用户分配资源。业务环境还包括业务的空间分布和时间分布，WCDMA系统中WCDMA手机研发测试建议书6存在大量的突发业务，业务的空间分布可能取非均匀分布形式，用户可能在某些区域发起呼叫的可能性较大。尽管WCDMA与IS-95A在无线信道上没有太大的差别，但业务环境的复杂性将导致WCDMA系统在处理业务时需要更复杂的机制。WCDMA是一种直接序列码分多址技术（DS-CDMA），信息被扩展成3.84MHz的带宽，然后在5MHz的带宽内进行传送。WCDMA允许每个5MHz载波处理从8Kbps到2Mbps的混合业务。另外在同一信道上即可进行电路交换业务也可以进行分组交换业务，利用在单一终端上进行多个电路和分组交换连接，从而实现真正的多媒体业务。可以支持不同质量要求的业务（例如话音和分组数据）并保证高质量和完美的覆盖。WCDMA系统的无线接口协议分为三层：物理层、数据链路层和网络层。数据链路层又进一步分为媒介接入层（MAC）、无线链路控制层（RLC）、分组数据会聚协议层（PDCP）和广播/多点传送控制层（BMC）。网络层又分为控制平面和用户平面，其中最重要的功能层被称为无线资源控制层（RRC）。WCDMA无线传输技术主要参数为码片速率：3.84Mchip/s；正交码：OVSF；伪随机扰码：Gold码；信道编码方式：卷积码、Turbo码和无信道编码；调制方式：上行HPSK，下行QPSK；解调方式：导频辅助的相干解调；功率控制：上下行的闭环控率控制、外环功率控制；同步方式：支持异步和同步方式；发射分集方式：时间切换发射分集（TSTD）、空间时间发射分集（STTD）和闭环发射分集。图4WCDMAUE上行业务信道DPCH结构WCDMA手机研发测试建议书71.2.3WCDMA最新进展1.2.3.1网络全IP化网络全IP化主要是指核心网络和用户端的IP化，重点表现在网络结构IP化、协议IP化和业务IP化，承载、控制和业务分离，网络将更加灵活。3GPP将基于通用分组无线业务（GPRS）向全IP网络演进。在1999年，由于一些运营商认为3GPP向全IP的进展会较缓慢，因此联合成立了3G.IP小组，以加快全IP的无线网络的发展。此后不久，3GPP成立了一个ad-hoc小组，对基于3G.IP的全IP结构进行研究，并在此基础上提出了3GPP全IP网络结构。该结构向下兼容以前版本，并可以提供基于IP的实时和非实时业务。1.2.3.2高速下行分组接入HSDPA为了很好地解决WCDMA系统覆盖与容量之间的矛盾，消除干扰，提升系统容量，满足用户业务需求，在WCDMA的后续发展中产生了许多新技术。其中最值得关注的就是高速下行分组接入（HSDPA）。HSDPA是3GPP在R5协议中为了满足上／下行数据业务不对称的需求而提出的一种调制解调算法，它可以在不改变已经建设的WCDMA网络结构的情况下，把下行数据业务速率提高到10Mbps。该技术是WCDMA网络建设后期提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。HSDPA采用的关键技术是自适应调制编码（AMC）和混合自动重复（HARQ）。AMC根据信道的质量情况，选择最合适的调制和编码方式。HSDPA技术增加了高速下行共享信道（HS－DSCH），并依靠HARQ和AMC对信道变化进