综测仪测试NBIoT射频指标手册.docx
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综测仪测试NBIoT射频指标手册
1文档综述
前言
本文适用于使用综测仪对NB-iot进行与模拟小区的连接及射频测试,当前版本。
版本更新信息
中添加DAU链接以及用户自定义调度。
添加RX测试功能。
可以建立NB-iot小区,并在Measurement中进行TX测试。
2NB-iotSignaling
信令界面NB-iotSignaling
NB-iotSignaling小区模拟界面需要LicenseKS300才能打开,打开后界面如下图所示。
(打开方式,仪表面板上的SIGNALGEN按键,选择NB-iotSignaling1)
连接状态ConnectionStatus
小区指示Cell,小区打开后会亮起
数据包开关PacketSwitched,小区打开后显示Cellon,终端进行小区搜索的时候显示SignalinginProgress,终端注册成功后显示Attached。
无线资源管理状态RRCstate,终端未注册时显示Idle,终端注册成功后显示Connected。
日志显示EventLog
终端与仪表的信令交互情况,会显示在这个区域,如图中所示。
蓝色信息都是正常的提示,黄色信息为失败消息,红色信息为仪表出现错误。
终端信息UEInfo及其他,暂未添加。
小区设置Cell
频带和双工方式选择,目前只支持FDD,后续版本将会支持TDD
信道及频率选择Channel/Frequency,信道和频点有对应关系,设置一个参数的数值会相应变化。
窄带参考符号每资源元素功率NRSEPRE(NarrowReferenceSymbolEnergyperResourceElement),通过这个参数,可以设置仪表发射给终端的信号强度。
上行功率Uplinknominalpower,设置终端上行的目标功率。
连接Connection
在Configuration中详解。
配置Configuration
测试场景Scenario
目前仅支持标准小区StandardCell的建立。
基带单元BaseBandUnit
如果仪表配置了两个SUA(B500)硬件,可以在这里选择由其中的哪个来产生模拟小区信号。
操作模式Operation
设置NB-iot的操作模式,目前只支持Standalone模式。
,节规定的带内模式In-band以及保护带宽模式Guard-band模式将在后续版本中支持。
三种操作模式(如图):
Standalone独立模式:
使用目前GERAN(GSMEDGERadioAccessNetwork)系统占用的频谱,替代一个或多个GSM载波。
Guard-band保护带宽模式:
使用目前LTE载波保护带上没有使用的资源块。
In-band带内模式:
利用LTE载波内的资源块。
图NB-iot的三种操作模式
射频设置RFSetting
射频输出及输入设置Output(TX)/Input(RX)
(这个目录下的设置,也可以在Signaling主界面中的routing进行设置)
Connector,可以指定信号从仪表前面板的哪个端口进出。
Converter,设置使用仪表内的TRx。
当需要仪表产生多个小区信号的时候,通过设置信号端口和使用的TRx可以合理设置信号路径,使几个小区同时工作。
外部衰减ExternalAttenuation
射频信号将会增加相应dB的功率补偿。
外部延时补偿ExternalDelayCompensation
信号会增加相应ns的延时补偿。
射频频率RFFrequency
设置相应的band、频率、信道以及频率补偿。
在频率设置时,信道间隔频率为,因此精度为。
根据R13,节,目前仪表支持FDDBand1/3/5/8/11/13/17/19/20/26/28,如表
NB-IOTOperatingBand
Uplink(UL)operatingband
BSreceive
UEtransmit
Downlink(DL)operatingband
BStransmit
UEreceive
DuplexMode
FUL_low–FUL_high
FDL_low–FDL_high
1
1920MHz
–
1980MHz
2110MHz
–
2170MHz
HD-FDD
3
1710MHz
–
1785MHz
1805MHz
–
1880MHz
HD-FDD
5
824MHz
–
849MHz
869MHz
–
894MHz
HD-FDD
8
880MHz
–
915MHz
925MHz
–
960MHz
HD-FDD
12
699MHz
–
716MHz
729MHz
–
746MHz
HD-FDD
13
777MHz
–
787MHz
746MHz
–
756MHz
HD-FDD
17
704MHz
–
716MHz
734MHz
–
746MHz
HD-FDD
19
830MHz
–
845MHz
875MHz
–
890MHz
HD-FDD
20
832MHz
–
862MHz
791MHz
–
821MHz
HD-FDD
26
814MHz
–
849MHz
859MHz
–
894MHz
HD-FDD
28
703MHz
–
748MHz
758MHz
–
803MHz
HD-FDD
表NB-iot频带表(来自,Table)
上行射频功率RFpoweruplink
这个参数用来配置预期的上行功率
Exp.NominalPower...,Margin
有两个可选项
根据上行功率控制设定AccordingtoULPowerControlSettings
此时,终端上行功率将会根据链路上行功控来自动计算。
上行的预期功率的计算结果将显示在下方Exp.NominalPower中。
另外,参考功率Ref.Level的计算公式为:
ReferenceLevel=ExpectedNominalPower+12dBMargin如示例图
手动设置Manual
此时,终端上行的预期功率及余量Margin均可手动设置,参考功率Ref.Level的计算公式为:
ReferenceLevel=ExpectedNominalPower+Margin
这个设置会对上行功率TxPower产生影响。
注:
这个余量用于计算输入信号(即终端发射功率)的已知变化量(波峰因数)。
波峰因数是指波形峰值与有效值之比,这个参数会影响交流测试的精度,较大的波峰因数表明链路本身的损耗较大。
在实际测试中,仪表的输入功率必须在仪表datasheet中规定的功率参考范围之内。
如果设置正确,对于仪表来说,输入功率等于参考电平减去外部衰减值。
这些参数中,衰减值可以在终端与仪表建立连接之后修改,其他参数需要在打开NB-iot小区之前设置好。
混频器电平偏移Mixerleveloffset
在分析器路径中改变混频器的输入电平。
负偏移降低混频器输入电平,而正偏移增加了电平。
仪表默认这是为0dB测试中如果需要,则根据上行链路信号的特性优化混频器输入电平。
设置值
优势
可能产生的问题
<0dB
抑制失真(如在混频器中的互调信号)
较低的动态范围(由于较小的信噪比)
>0dB
高信噪比,高动态范围
可能产生互调信号,余量较低容易过载
下行功率等级DownlinkPowerLevels
窄带参考符号每资源元素功率NRSEPRE,通过这个参数,可以设置仪表发射给终端的信号强度。
根据协议R13,在NB-iot中,物理下行共享信道NPDSCH,物理下行控制信道NPDCCH,物理广播信道NPBCH的功率值,不可单独进行设置。
因此在仪表设置中,这三者只能通过NRSEPRE进行设置。
NPDSCH窄带物理下行共享信道
与LTE中的PDSCH相同,承载用户在NB-iot系统中的下行业务数据,如单播业务、寻呼消息以及RAP消息等。
NPDCCH窄带物理下行控制信道
承载下行控制信息DCI。
由于NB-iot系统仅支持1个PRB大小的子帧,因此不适用于现有的LTE下行控制信道。
NPBCH物理广播信道
承载网络的广播信息。
在NB-iot系统中,为避免In-band模式下雨现有LTE信道的冲突,NPBCH的传输周期为640ms,传输发生在子帧#0中,占用#0中除了前3个OFDM符号以外的所有OFDM符号。
上行功率控制UplinkPowerControl
上行预期功率UplinkNominalPower
设置这个参数可以设置终端上行的预期功率,对12个子载波都生效。
进阶设置AdvancedNPRACH/NPUSCHPower
打开进阶设置EnableAdvanceSettings
勾选后,以下进阶设置全部生效。
窄带参考信号功率NRSPower
作为PDSCH的配置参数发送给终端,参考,节。
这个数值被终端用来确定路径损耗Pathloss。
损耗的计算值显示在Pathloss中,单位为dB,参考,节。
前导初始接受目标功率PreambleInitialReceivedTargetPower
作为RACH的配置参数发送给终端,参考,节。
在,节中,这个参数为PO_PRE,它被终端用来计算第一个前导的功率。
窄带上行共享信道预期功率P0NominalNPUSCH
作为上行功率控制参数发送终端,参考,节。
在,节中,这个参数为PO_NORMINAL_NPUSCH。
路径损耗补偿αPathlossCompensationAlpha
定义参数α,作为上行功率控制参数发送给终端,参考,节。
在,节中,这个参数为α。
预期窄带物理随机接入信道功率Exp.NPRACHPreamblePower
显示第一个前导信号的预期功率。
其数值由PreambleInitialReceivedTargetPower和配置索引(ConfigurationIndex)中的前导格式确定,参考,节。
配置索引,设置PRACH的配置指标并在广播中将数值发送到终端,它定义了前导格式和其他PRACH的信号特性,例如时域中的哪些资源被允许在前导中传输。
预期窄带物理上行共享信道格式1/2功率Exp.NPUSCHFormat1/2Nom.Power
窄带物理上行共享信道有两种格式
格式1:
用于携带UL-DSCH,支持Single-tone和Multi-tone的传输。
当子载波个数为1时,支持两种子载波间隔和15kHz;当在载波个数大于1时,只支持15kHz的子载波间隔。
Single-tone传输主要适用于低速率、覆盖强的场景,实现成本低。
Multi-tone则提供更大的传输速率。
格式2:
用于携带上行控制信息,即HARQ-ACK信息。
最大允许功率Max.AllowedPowerP-max
指定终端允许发射的最大功率值,勾选后填写的数值生效。
小区物理层设置PhysicalCellSetup
双工方式DuplexMode
根据,节,目前仪表只支持FDD的双工方式。
上行子载波间隔ULSubcarrierSpacing
NB-iot终端的上行发射带宽是180kHz,支持两种子载波间隔和15kHz。
根据,节,带宽及子载波间隔如下表。
对于增强覆盖场景,可以提供更大的系统容量。
在In-band场景下,15kHz间隔具有更好的LTE兼容性,参考表
band
GuardBand
UEChannelbandwidthBWChannel[kHz]
200
200
200
BSChannelbandwidthBWChannel[kHz]
200
LTEchannelBW
LTEchannelBW,
FFSforand3MHz
TransmissionbandwidthconfigurationNRB
1
1
1
TransmissionbandwidthconfigurationNtone15kHz
12
12
12
TransmissionbandwidthconfigurationNtone
48
48
48
表NB-iot各操作模式下带宽,来自,表(其中,BSChannelbandwidth中的Guardband和3MHz还有待研究。
)
物理小区标识PhysicalCellID
小区ID用于生产物理同步信号。
在小区搜索时,终端从主同步和辅同步信号中确定小区ID。
网络Network
身份验证Identity
用来配置模拟小区的网络参数,由广播发送给终端。
a.移动国家码MCC(MobileCountryCode)
这个参数是3位十进制数字,表示网络所属国家,如中国为“460”。
b.移动网络码MNC(MobileNetworkCode)
这个参数是2位或3位十进制数字,用于识别用户所属的移动网络。
在同一个国家内,如果有多个PLMN(PublicLandMobileNetwork,公共陆地移动网,一般某个国家的一个运营商对应一个PLMN),可以通过MNC来进行区别,即每一个PLMN都要分配唯一的MNC。
中国移动系统使用00、02、04、07,中国联通使用01、06、09,中国电信使用03、05、电信4G使用11,中国铁通系统使用20。
R&S@CMW-Z04/Z05SIM卡的默认MCC/MNC为00101
c.跟踪区域码TAC(TrackingAreaCode)
小区识别符E-UTRANCellIdentifier
用于指定小区标识,每一个PLMN中不会有相同的小区标识。
这个标识将被广播给终端。
安全性设置SecuritySetting
完整性算法IntegrityAlgorithm
选择完整性算法。
如果设置为Null,则表示完整性被禁用,用于不支持SNOW3G(EIA1)算法的测试卡。
连接设置Connection
连接类型ConnectionType
设置终端与CMW500的连接类型,当前版本只支持测试模式连接。
a.测试模式Testmode:
只启用层1和层2的协议栈,不开启层3的协议栈。
这个模式适用于只进行信令连接而不需要进行应用层连接的测试。
b.数据应用模式DataApplication:
启用层3的协议栈,用于需要基于IP层的测试。
此模式需要仪表有硬件B450,并安装以上版本的DAU。
同时需要在DAU的界面中的“SelectRAN”中选择NB-IoTSignaling。
测试模式TestMode>Use"ActivateTestmode"Message
开启后,ActivateTestmode消息将被发送给终端。
此时,需要不回还模式。
Testmode的设置遵循和。
调度类型SchedulingType
可以指定调度类型,上行或者下行调度。
指定后,下方相应的调度类型的具体参数生效。
选择DLRMC时可以测试Rx参数,即接收灵敏度。
上行/下行无线资源管理调度ULRMCScheduling/DLRMCScheduling
a.子载波数Subcarriers
可以选择由1、3、6、12个子载波参与数据传输。
StartSubcarrier,可以指定由第几个子载波开始传输。
不同调度请参图。
图不同调度模式下的子载波数示意图
b.调制与编码策略索引MCSIndex
MCSIndex确定调试类型和传送资源块大小,在后方显示。
它的定义参考表(不包含256QAM)和表(256QAM)。
c.资源块/子帧ResourceUnits/Subframes
确定传输子帧数。
d.重复数Repetitions
确定重复次数。
自定义调度模式UserdefinedScheduling
版本开始添加,测试中可以自定义调度模式
a.调度类型Pattern
可以设置为AlternatingDL/UL(上下行交替模式),ContinuousUL(连续上行)或者ContinuousDL(连续下行模式)
b.上行或者下行具体设置UL/DL,与中的各个项目相同。
分析Debug
关闭扰频广播,用于Debug。
测试举例
Step1按仪表面板“SIGNALGEN”按键,选择NB-iotSignaling1,打开NB-iot信令界面。
Step2在Cell区域内设置射频相关的参数,如Band、Channel。
Step3根据测试需求在Connection中设置调度模式,TX测试选择UL调度,RX测试选择DL调度。
Step4根据终端所插得SIM卡的相关信息,在Configuration-Network-Identity中设置MCC/MNC。
Step5按仪表面板“ON|OFF”按键,打开NB-iot小区信号,等待终端注册到模拟网络。
发射机测试NB-iotTXMeasurement
NB-iotTXMeasurement测试界面需要LicenseKM300才能打开,打开后界面如下图所示。
(打开方式,仪表面板上的MEASURE按键,选择NB-iotTXMeasurement1)
在此界面中,我们可以进行终端的发射机性能测试。
建立好连接通路后,打开测试开关MultiEvaluation即可进行测试。
测试结果的概况会直接显示在此界面中,如果想查询细节,则可以双击对应测试项的图标进行查看。
发射机测试项目
以下测试项目及及结果判定,依据第6章,与NB-iot相关的参数在各节的F副章中。
发射机发射功率参数:
最大发射功率,最大发射功率回退,可配置的发射功率范围。
输出功率动态范围参数:
最小输出功率,关断状态输出功率,ON/OFF时间模板,功率控制指标要求。
终端发射信号质量参数:
频率误差,EVM,载波泄露,带内辐射。
最大发射功率MaxTxPower
对于NB-iot终端,当子载波间隔为时,最大输出功率定义为每个时隙(2ms)排除2304Ts的UE传输间隔的平均功率;当子载波间隔为15kHz时,定义为每个子帧(1ms)的平均功率。
结果判定:
功率等级为3时,要求23dBm±2Db;功率等级为5时,要求20dBm±2Db,参考表。
EUTRAband
Class3(dBm)
Tolerance(dB)
Class5(dBm)
Tolerance(dB)
1
23
±2
20
±2
2
23
±2
20
±2
3
23
±2
20
±2
5
23
±2
20
±2
8
23
±2
20
±2
12
23
±2
20
±2
13
23
±2
20
±2
17
23
±2
20
±2
18
23
±2
20
±2
19
23
±2
20
±2
20
23
±2
20
±2
26
23
±2
20
±2
28
23
±2
20
±2
66
23
±2
20
±2
70
23
±2
20
±2
表,截取自,TableUEPowerClass
最大功率回退MPR
对于NB-iotUE的功率等级3和等级5,协议规定了各个等级下所允许的最大功率回退指标,请参考表
positionsfor3Tonesallocation
0-2
3-5and6-8
9-11
MPR
≤dB
0dB
≤dB
Tonepositionsfor6Tonesallocation
0-5and6-11
MPR
≤1dB
≤1dB
Tonepositionsfor12Tonesallocation
0-11
MPR
≤2dB
表,截取自,TablePowerReduction(MPR)forUEcategoryNB1PowerClass3and5
可配置的发射功率范围PCMAX
对于每个时隙,NB-iotUE允许的被设置的最大输出功率为PCAMX,c,其计算公式如下:
PCMAX_L,c≤PCMAX,c≤PCMAX_H,c
其中:
PCMAX_L,c=MIN{PEMAX,c,PPowerClass–MPRc–A-MPRc}
PCMAX_H,c=MIN{PEMAX,c,PPowerClass}
PEMAX,c受高层信息IEP-Max指定,具体参考
PPowerClass是在没有考虑容差的情况下,NB-iot终端所允许的最大发射功率,参考表参考表;A-MPRc=0dB目前版本
因上述公式计算后得到的PCMAX数值请参考表。
PCMAX
(dBm)
ToleranceT(PCMAX)(dB)
21≤PCMAX≤23
20≤PCMAX<21
19≤PCMAX<20
18≤PCMAX<19
13≤PCMAX<18
8≤PCMAX<13
-40≤PCMAX<8
表PCMAX功率容差,截取自,PCMAXtolerance
最小输出功率
对于NB-iot终端,协议要求的最小输出功率为-40dBm。
当子载波间隔为时,最大输出功率定义为每个时隙(2ms)排除2304Ts的UE传输间隔的平均功率;当子载波间隔为15kHz时,定义为每个子帧(1ms)的平均功率。
UE关断状态输出功率
对于NB-iot终端,协议要求的最小输出功率为-50dBm。
当子载波间隔为时,最大输出功率定义为每个时隙(2ms)排除2304Ts的UE传输间隔的平均功率;当子载波间隔为15kHz时,定义为每个子帧(1ms)的平均功率。
UE开关时间模板
包括一般开关时间模板(如图)、NPRACH时间模板(如图)
的一般开关时间模板与E-UTRA相同,测试要求参考表
图一般开关时间模板图,截取自FigureGeneralON/OFFtimemask
Channelbandwidth/minimumoutputpower/measurementbandwidth
200kHz
TransmitOFFpower
Forcarrierfrequencyf≤:
≤dBm
TransmissionOFFMeasurementbandwidth
180kHz
ExpectedTransmissionONMeasuredpower
23dBm
ONpowertolerance
f≤
±
表NB-iot一般
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