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1、Agilent TD-LTE测试解决方案Lte1、LTE技术概述LTE 的正式名称是 3G Long Term Evolution(LTE),即 3GPP 长期演进(LTE)项目。3GPP 长期演进(LTE)项FI是近两年來3GPP启动的最大的新技术研发项FI,以OFDM/FDMA为核 心的技术，与其说是3G技术的“演进(evolution),不如说是“革命(rcvolulion)。LTE系统支 持FDD和TDD两种双工方式。在这两种双工方式下，系统的大部分设计，尤其是高层协 议方面是一致的。另一方面，在系统底层设计，尤其是物理层的设计上，由于FDD和TDD 两种双工方式在物理特性上所固有的不
2、同，LTE系统为TDD的工作方式进行了一系列专门 的设计，这些设计在一定程度上参考和继承了 3GTD-SCDMA的设计思想。LTE着重考虑 的方而主要包括降低时延、提高用户的数据率、增大系统容量和覆盖范I韦I以及降低运营成本 等。LTE的目标主要包括以下的内容：- 支持1.4MHz20MHz带宽；-极大提高峰值数据速率(在20MHz带宽下支持下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率); -在保持现有基站位置的同时提高小区边缘比特速率；-有效提高频谱效率(3GPP版本6的24倍)；-降低空中接口和网络架构的成本；-支持增强的IP多媒体了系统(IP Multimedia Sub-system
3、, IMS)和核心网；尽可能保证后 向兼容，有效地支持多种业务类型，尤其是分组域(PSDomain)业务(如VoIP等)：-优化系统为低移动速度终端提供服务，同时也应支持高移动速度终端；-支持增强型的广播多播业务；-系统应该能工作在对称和非对称频段；尽可能简化处于相邻频带运营商共存的问题2、TD-LTE技术特点LTE系统支持FDD和TDD两种双工方式。在这两种双工方式下，系统的大部分设计, 尤其是高层协议方面是一致的。另一方面，在系统底层设计，尤其是物理层的设计上，由于 FDD和TDD两种双工方式在物理特性上所固有的不同，LTE系统为TDD的工作方式进行 了一系列专门的设计，这些设计在一定程度
4、上参考和继承了 TDSCDMA的设计思想，下而 我们对这些设计进行简要的描述与讨论。3GPP LTE和之前的系统在空中接口上存在很大的不同，所以对于测试就提出了新的要 求。基于在3G测试领域的丰富经验和领先地位，安捷伦对于LTE标准从早期的研发阶段就 开始跟踪研究，积累了丰富的经验成果，目前不仅可以为LTEFDD,而且也可以为TD-LTE 无线设备研发提供了完整的测试产品线。设备制造商自始自终都可以依赖于安捷伦公司的产 品和专家级的支持C2.1无线帧结构因为TDD采用时间来区分上、下行，资源在时间上是不连续的，需要保护时间间隔来 避免上下行之间的收发干扰，所以LTE分别为FDD和TDD设计了各
5、口的帧结构，即Type 1 和 Type2,其中 Typel 用于 FDD,而 Type2 用于 TDD。在FDD Typel中，10ms的无线帧分为10个长度为1ms的子帧，每个子帧由两个长度 为0.5ms的slot组成。在TDD Type2中，10ms的无线帧由两个长度为5ms的半帧组成, 每个半帧由5个长度为1ms的子帧组成，其中有4个普通的子帧和1个特殊子帧。普通子 帧由两个0.5ms的slol组成，特殊子帧由3个特殊时隙(UpPTS, GP禾UDwPTS)组成。Ta V(1500 x 2048) tc图1 TD-LTE帧结构在LTE中TDD与FDD帧结构最显著的区别在于：在TDDTy
6、pe2帧结构中存在1ms的 特殊子帧，该子帧由三个特殊时隙组成：DwPTS, GP和UpPTS,其含义和功能与TD-SCD MA系统相类似，其中DwPTS始终用于下行发送，UpPTS始终用于上行发送，而GP作为 TDD中下行至上行转换的保护时间间隔。，三个特殊时隙的总长度固定为1ms,而其各自 的长度可以根据网络的实际需要进行配置。2.2上下行的时间分配TDD另外一个显著区别于FDD的物理特征是，FDD依靠频率区分上下行，因此其单 方向的资源在时间上是连续的；而TDD依靠时间来区分上下行，所以其单方向的资源在时 间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。下图是LTE TDD中支持的7种不
7、同的上、下行时间配比，从将大部分资源分配给下行 的“9:1”到上行占用资源较多的-2:3,在实际使用时，网络可以根据业务量的特性灵活的选 择配置。这样，在资源组成上TDD与FDD所固有的不同，成为了 LTE2另一部分为TDD 所进行的专门设计的原因。这一部分设计主要包括“物理层HARQ的相关机制”，以及“釆用 频分的随机接入信道。允许同一时间上存在多个随机接入信道（频分）是TDD下行时分的结构形成的又一 设计结果。在LTEFDD的设计中，同一时刻只允许一个随机接入信道的存在，即仅在时间 域上改变随机接入信道的数量。而在TDD中，时间资源已经在上下行进行了分配，同时由 于不同的上下行配比的存在，
8、可能存在上行子帧数目很少的情况（如DL:UL=9:I ）,因此在 TDD中需要支持频分的随机接入信道，即在同一时间位置上采用不同频率的区分提供多个 随机接入信道，以为系统提供足够的随机接入的容量。在FDD的情况下，上、下行的资源在单方向上都是连续的，而且子帧数目相等。因此， 以下行为例，在进行物理层的HARQ时，下行数据与上行的ACK/NAK之间可以建立一对 一的对应关系。与此不同的是，在TDD的情况下，单方向的资源不是连续的，因此可能无 法获得对应的时间上的资源。另外，上下行配比的设置可能使得上下行的子帧数目不相等, 因此无法建立一一对应的关系，所以这些都需要进行针对性的设计。在TO-LTE
9、,为了解决 以上问题，引入了 Multiple ACK/NAK的概念，即使用一个ACK/NAK完成对前续若干个 下行数据的反馈，这样就解决了上下行时隙不对称带来的反馈问题。在另一个方而，同时还 减小了数据的传输时延，数据无需再等待到下一个上行时隙以进行反馈了。当然，该方案可 能引起的不必要的过多重传也需要引起注意。Uplink-downlink configurationDownlink-to-Uplink Switch-point periodicitySubframe number012345678905 msDsuuuDsuuu15 msDsuuDDsuuD25 msDsuDDDsuDD
10、310 msDsuuUDDDDD410 msDsuuDDDDDD510 msDsuDDDDDDD65 msDsuuuDsuuD图2 TD-LTE上/下行资源配置方式2.3同步信道同步信道是另一项体现不同双工方式的设计。LTE中用于小区搜索的同步信道包括“主 同步信号”和“辅同步信号在两种帧结构中，同步信号具有不同的位置：在FDD中两个同 步信号连接在一起，位于子帧0和5的中间位置；而TDD中，辅同步信号位于子帧0的末 尾，主同步信号位于特殊子帧，即DwPTS的第三个符号。在两种帧结构中，同步信号在无 线帧中的绝对位置不相同，更为重要的是，主、辅同步信号的用对位置不同：在FDD中两 个信号连接在
11、一起，而在TDD中两个信号之间有两个符号的河间间隔。由于同步信号是终 端进行小区搜索时最先检测的信号，这样不同的相对位置的设计使得终端在接入网络的最开 始阶段就可以检测出网络的双工方式，即FDD或者TDDoDLsubframe #0SSS PSSDwPTSRS/ControlGPDataULsubframe #2UpPTS图3 TD-LTE特殊子帧帧结构2.4随机接入前导随机接入前导（Random Access preamble）的设计是LTE对TDD的另一项特殊设计。 在LTE中，随机接入序列釆用如下图所示的5种随机接入序列格式。其中最后一种随机接 入序列格式是TDD所特有的，由于其长度明显
12、短于其它的4种格式，因此又称为“短RAC H-o采用短RACH的原因也是与TDD关于特殊时隙的设计相关的，如同图中所描述的，短 RACH在特殊时隙的最后部分（即UpPTS）进行发送，这样利用这一部分的资源完成上行 随机接入的操作，避免占用正常子帧的资源。采用短RACH时，需要注意的一个主要问题 是其链路预算所能够支持的覆盖半径，由于其长度要大大的小于其它格式的RACH序列， 因此其链路预算相对较低，相应的适用于覆盖半径较小的场景（根据网络环境的不同，约7 00m 2km）。Preamble format03168 7；24576-7；121024 7；24576-7；26240-7；2-24S
13、76-7；321024-7；2-24576-7；4(frame structure type 2 only)448-1；4096-7；图4随机接入前导的賂式和参数如下图所示，我们可以看到安捷伦在LTE各个领域以及客户研发设备的整个生命周期都 能给出完整的解决方案，适合不同客户的需求。 E6620A Wireless Communications Platform Agilent/Anrte SAT LTE- Protocol Development ToolsetggjVSA, PSA, ESG, Scope, LogicDigital VSAAniuPXB R&DDistributed Ne
14、twork AnalyzersAgilent/Anitr SAT LTE - UE ProtocolMXAMXG R&DNetwork Analyzers, Power supplies, and More!R&DSignallingConfonnance iNetwork图5 Agilent LTE整体解决方案矢量信号发生器E4438C ESGTD-LTE信号生产软件N7625B Signal Studio信道仿真器N5106A PXB频谱/信号分析仪N9030A PXA矢量信号分析软件8960IB VSA|示波器Infiniium 90000X逻辑分析仪16823A3、Agilent TD
15、-LTE测试解决方案TransmitterIQBaseband pfoceogMtAum Accwi ControlUESgnal BMerstorDigtutdIQDigitutd r- IQBrat anddigitel intedMnSignal a nailer(hciNo scopeDtoAoxwerseonLogk tn”血AtoDSiflMl Studio ort图6收发信机测试解决方案3.1 Agilent TD-LTE的接收机端测试系统通过signal studio波形生成软件牛-成LTE波形下载到PXB进行播放，通过PXB模拟MIMO Fading信道状况，并利用另外两台ESG/MXG分别输出两路MIMO射频信号，來测试在有干
