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

1.1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。

1.2版本更新信息

Signaling中添加DAU链接以及用户自定义调度。

Measurement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

2.1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）

2.1.1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。

2.1.2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。

2.1.3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。

2.1.4连接Connection

在Configuration中详解。

2.2配置Configuration

2.2.1测试场景Scenario

目前仅支持标准小区StandardCell的建立。

2.2.2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。

2.2.3操作模式Operation

设置NB-iot的操作模式，目前只支持Standalone模式。

TS36.802，5.3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2.2.3-1）：

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2.2.3NB-iot的三种操作模式

2.2.4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0.1MHz，因此精度为0.1MHz。

根据TS36.802R13，5.2节，目前仪表支持FDDBand1/3/5/8/11/13/17/19/20/26/28，如表2.2.4.2-1

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2.2.4.2-1NB-iot频带表（来自TS36.802，Table5.2-1）

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

2.2.5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TS36.802R13，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。

2.2.6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TS36.331，6.3.2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。

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TS36.331，6.3.2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TS36.331，6.3.2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TS36.331，6.3.2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TS36.521，5.1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3.75kHz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。

2.2.7小区物理层设置PhysicalCellSetup

双工方式DuplexMode

根据TS36.802，5.2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3.75kHz和15kHz。

根据TS36.802，5.3节，带宽及子载波间隔如下表。

对于增强覆盖场景，3.75kHz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-1

NB-IoT

Standalone

Inband

GuardBand

UEChannelbandwidthBWChannel[kHz]

200

200

200

BSChannelbandwidthBWChannel[kHz]

200

LTEchannelBW

LTEchannelBW,

FFSfor1.4and3MHz

TransmissionbandwidthconfigurationNRB

1

1

1

TransmissionbandwidthconfigurationNtone15kHz

12

12

12

TransmissionbandwidthconfigurationNtone3.75kHz

48

48

48

表NB-iot各操作模式下带宽，来自TS36.802，表5.3.1

（其中，BSChannelbandwidth中的Guardband1.4MHz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。

2.2.8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GSM系统使用01、06、09，中国电信CDMA系统使用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）

d.E-UTRAN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。

2.2.9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TS36.508和TS36.509。

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-1。

-1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TS36.213表

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。

调度模式UserdefinedScheduling

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，中的各个项目相同。

分析Debug

关闭扰频广播，用于Debug。

2.3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。

3.NB-iot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。

3.1发射机测试项目

以下测试项目及及结果判定，依据TS36.521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。

3.1.1最大发射功率MaxTxPower

对于NB-iot终端，当子载波间隔为3.75kHz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3.1.1-1。

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3.1.1-1，截取自TS36.521，

3.1.2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3.1.2-1

Modulation

QPSK

Tonepositionsfor3Tonesallocation

0-2

3-5and6-8

9-11

MPR

≤0.5dB

0dB

≤0.5dB

Tonepositionsfor6Tonesallocation

0-5and6-11

MPR

≤1dB

≤1dB

Tonepositionsfor12Tonesallocation

0-11

MPR

≤2dB

表3.1.2-1，截取自TS36.521，

MaximumPowerReduction（MPR）forUEcategoryNB1PowerClass3and5

3.1.3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TS36.331

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3.1.1-1

MPRc参考表3.1.2-1；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

2.0

20≤PCMAX<21

2.5

19≤PCMAX<20

3.5

18≤PCMAX<19

4.0

13≤PCMAX<18

5.0

8≤PCMAX<13

6.0

-40≤PCMAX<8

7.0

表3.1.3-1PCMAX功率容差，截取自TS36.521，TablePCMAXtolerance

3.1.4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3.75kHz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。

3.1.5UE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