Entwicklung und Test von HSPA-Mobilgeräten

Mobilfunknetze werden zurzeit zügig auf HSPA aufgerüstet. Die Vorteile liegen in der deutlich höheren Datenrate im Up- und Downlink, einer geringen Latenz und einer größeren Abdeckung der Netze mit schnellen Datendiensten. Durch die Aufrüstung der Netze mit HSPA können die Betreiber eine größere Vielfalt bezahlter Datendienste anbieten, etwa VoIP und Internet-Spiele. Die neue Technik hat allerdings ihren Preis.

Mobilfunknetze werden zurzeit zügig auf HSPA aufgerüstet. Die Vorteile liegen in der deutlich höheren Datenrate im Up- und Downlink, einer geringen Latenz und einer größeren Abdeckung der Netze mit schnellen Datendiensten. Durch die Aufrüstung der Netze mit HSPA können die Betreiber eine größere Vielfalt bezahlter Datendienste anbieten, etwa VoIP und Internet-Spiele. Die neue Technik hat allerdings ihren Preis.

Neue Standards, komplizierte Protokollstacks und eingebettete Anwendungen fordern eine deutlich höhere Leistung von Hard- und Software, speziell von den HSPA-Mobilgeräten (High Speed Packet Access). Sie müssen Sprache und schnelle Daten übertragen und gleichzeitig Übergaben und Leistungssteuerung abwickeln sowie sich auf das sich ändernde HF-Umfeld einstellen können. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an den Sender des Geräts, den Prozessor, die internen Busse und die Speicherverwaltung. Durch all das steigen im Entwicklungslabor die Anforderungen an Test und Verifikation. Messgerätehersteller haben jedoch Produkte auf den Markt gebracht, mit denen die Entwickler von Mobiltelefonen auftretende Probleme bereits in frühen Stadien des Entwicklungszyklus’ erkennen können, wo ihre Beseitigung noch relativ einfach und weniger kostenaufwändig ist.

Es gibt verschiedene Gründe dafür, warum heutige Mobiltelefone derart komplex sind. Der Hauptgrund für den stetig steigenden Bedarf an Ressourcen ist die wachsende Bedeutung von Multimedia- und mobilen Internet-Anwendungen. Ein weiterer, weniger offensichtlicher Grund liegt darin, dass heutige Mobiltelefone verschiedene optionale Funktionen der Mobilfunknetze unterstützen müssen. Telefone müssen heute überall auf der Welt in vielen unterschiedlichen Netzkonfigurationen funktionieren. Und obwohl sie immer mehr können müssen, sollen sie klein, attraktiv, preisgünstig und leicht bedienbar sein, außerdem eine möglichst lange Akkustandzeit aufweisen.

Design mit Kompromissen

In dieser Zwickmühle ist es für einen Entwickler eines Mobiltelefons nicht ganz einfach, die richtigen Kompromisse einzugehen. Er muss beispielsweise trotz enger Vorgaben genug Rechenleistung einbauen, um aktuellen und möglichst auch zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden. Er versucht, den Leistungsbedarf zu minimieren und die Worst-Case-Bedingungen für die Netzumgebung abzuschätzen, denen Software und Anwendungen im wirklichen Leben begegnen können. Weiterhin versucht er, bestimmte Designziele zu erreichen, beispielsweise möglichst wenige, möglichst preisgünstige und möglichst kleine Chips einzubauen und soviel Hard- und Software wiederzuverwenden wie irgend möglich.

Es gibt kein »typisches« HSPA-Mobiltelefon und daher auch keinen einfachen, in jedem Fall passenden Standard-Testprozess, der sicherstellt, dass ein bestimmtes Mobiltelefon die erforderliche Leistung bringt. Statt dessen läuft das Testen in Schritten ab: Der erste Test erfolgt, wenn die Kernkomponenten des Telefons – HF- und Basisband-Chipsätze, Betriebssystem, Protokollstack und Anwendungen – erstmals zu einem betriebsfähigen System zusammengefügt werden, der letzte und abschließende, wenn ein zuverlässiges Qualitätsprodukt mit möglichst geringem Aufwand fertiggestellt ist.

Überblick über HSPA

Bevor man an die Herausforderung von Test und Validierung von HSPA-Telefonen herangeht, sollte man sich zunächst einmal vor Augen führen, was HSPA alles an Neuerungen gebracht hat. HSPA ist eine Weiterentwicklung von 3GPP-W-CDMA Release 99, also des Funkstandards, der beispielsweise UMTS zugrunde liegt. Das Verfahren arbeitet mit dem gleichen Spektrum und den gleichen Trägern. Allerdings gibt es nun HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) für eine bessere Leistung im Downlink und auch ein Verfahren zur Beschleunigung des Uplinks, nämlich HSUPA (High Speed Uplink Packet Access).