Der künftige Mobilfunkstandard erfordert hochkarätige Testroutinen
LTE – der »Physical Layer« auf dem Prüfstand
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Testen des Physical Layer in der Praxis
Beim Testen des Physical Layer erhöhen Ingenieure typischerweise die Abdeckung gemäß dem Integrationsstatus des Systems. Begonnen wird mit Low-Level Block Testing, wobei Empfänger und Sender des Systems verifiziert werden. Danach folgt schrittweises Weiterverarbeiten, bis alle benötigten Funktionsblöcke integriert sind.
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Während der Testkampagne ist es wichtig, dass Ingenieure interne Signale wie übertragene oder empfangene Nutzdaten oder Messungen des Zeitversatzes zwischen Uplink- und Downlink-Frames beobachten können. Andernfalls könnte die Fehlersuche verzögert werden, weil relevante Daten nicht verfügbar sind. Weiterhin sollte das System einfach zu handhaben sein und keine wesentlichen Konfigurationen außerhalb des momentan getesteten Layers benötigen. So sollten Benutzer den PDCP-Layer (Packet Data Convergence Protocol) nicht konfigurieren müssen, wenn sie den Physical Layer testen, beziehungsweise sollte beim Testen des Radio Link Layer die Konfiguration des Physical Layer so einfach wie möglich sein.
Da das Testen typischerweise parallel zum Entwicklungsprozess läuft, ist es extrem wichtig, dass die Testprozesse automatisiert werden und sich so in eine Regressionsumgebung einbetten lassen. Dies gilt auch für alle Komponenten, die im Testaufbau benutzt werden – also Fading-Kanal-Simulatoren und externe Rauschund Störquellen.
Die Testkampagne muss mehrere Schritte durchlaufen. Diese werden im Folgenden detailliert beschrieben, zusammen mit Testsystem-Features, die für effizientes Physical-Layer-Testen benötigt werden.
Testen des Datenpfades
Als erster Schritt ist innerhalb der Testkampagne sicherzustellen, dass die individuellen Kanäle im Open Loop arbeiten. Dadurch wird die korrekte Implementierung der 3GPP-Spezifikationen 36.211 und 36.212 validiert, die die Downlink- und Uplink-Übertragung mit der Fehlerkorrektur (FEC) definieren. Um den korrekten Empfang und die Übertragung von und zum mobilen Endgerät zu verifizieren, stellt der Tester ein Downlink-Signal für das mobile Endgerät bereit und/oder empfängt ein Uplink-Signal. Während dieser Phase müssen Zwischenpunkte in den Codier- und Decodierketten der Testgeräte sichtbar sein, um bei der Fehlersuche zu helfen. Weiterhin werden spezielle Testroutinen benötigt, wie beispielsweise die Fähigkeit, Downlink-Übertragungen zu beeinträchtigen. Oftmals werden in dieser Phase serienmäßige Signalgenerierungs- und -analysegeräte benutzt, z.B. SMU/SMJ oder FSQ von Rohde & Schwarz.
Der Funktionstest in der Praxis
Nachdem die individuellen Datenpfade in einer rauschfreien Umgebung getestet wurden, beginnt die Funktionstest-Phase: Man testet die Meldeprozeduren innerhalb eines mobilen Endgerätes in einer kontrollierten und statischen Umgebung. Dadurch kann das Verhalten dieser Prozeduren leicht vorausgesagt werden. Die zu testenden Prozeduren beinhalten CQI (Channel Quality Indication), HARQ (Hybrid ARQ) und Timing Control, die alle in der 3GPP-Spezifikation 36.213 definiert sind. In dieser Phase muss das Testgerät in Echtzeit auf die Kontrollinformation reagieren, d.h., um die Downlink-HARQ-Operation zu testen, muss das Testgerät die Downlink-Übertragung gemäß der empfangenen ACK/NACK-Information anpassen. Damit diese Features effizient getestet werden können, muss das Testgerät spezielle Testfeatures zur Verfügung stellen, wie integrierte Interferenz- oder Kanalmodelle.
Bild 1 zeigt die Blockschaltung eines Testsystems, das für Funktionstests eines LTE-Endgerätes benutzt wird. Die farbig hervorgehobenen Blöcke markieren spezielle Testfunktionen, d.h. Funktionen, die nicht innerhalb der 3GPP-Spezifikationen definiert sind. Beachtenswert sind die Kanalmodelle, die statisch frequenzunselektive Kanäle auf die Unterträger aufprägen, damit der Testingenieur Kanalschätzung und CQI-Meldungen in einer deterministischen und wiederholbaren Umgebung testen kann.
Andere spezielle Testfeatures sind das Downlink-Scheduling, das benutzt werden kann, um HARQ-Prozesse zu testen, das Uplink-Scheduling, um Uplink-Übertragung zu simulieren, das Timing Control zur Verifizierung, dass das Endgerät den Timing-Befehlen Folge leistet, die innerhalb der PDSCH-Nutzdaten gesendet werden, sowie die Uplink-Power-Control-Routine, die verifiziert, ob die Power-Control-Algorithmen im mobilen Endgerät ein korrektes Verhalten aufweisen. Weiterhin werden extensive Loggingund Messfunktionen benötigt, um die Endgeräte-Implementierung zu validieren. Zu messende Größen sind z.B. Uplink Power Per Subframe, Uplink-Übertragungsqualität, UL/DL-Zeitversatz sowie Durchsatz. OCNG (OFDMA Channel Noise Generation) wird benötigt, um Übertragungen zu anderen mobilen Endgeräten zu simulieren, die typischerweise ebenfalls auf der Luftschnittstelle präsent sind.
- LTE – der »Physical Layer« auf dem Prüfstand
- Testen des Physical Layer in der Praxis
- Der „Performance Test“ in der Praxis
- LTE – der »Physical Layer« auf dem Prüfstand
