综测仪测试 NBIoT射频指标手册.docx

1、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。2 NB-iot Signaling2.1信令界面NB-iot SignalingNB-iot Signaling小区模拟界面需要License KS300才能打开，打开后界面如下图所示。（打开方式，仪表面板上的SIGNAL GEN按键，选择NB-iot Signaling1）2.1.

2、1连接状态Connection Status小区指示Cell，小区打开后会亮起数据包开关Packet Switched，小区打开后显示Cell on，终端进行小区搜索的时候显示Signaling in Progress，终端注册成功后显示Attached。无线资源管理状态RRC state，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Event Log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UE Info及其他，暂未添加。2.1.3小区设置Cell频带和双工方式选择

3、，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NRS EPRE（Narrow Reference Symbol Energy per Resource Element），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Uplink nominal power，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Configuration2.2.1测试场景Scenario目前仅支持标准小区Standard Cell

4、的建立。2.2.2基带单元Base Band Unit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（GSM EDGE Radio Access Network）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

5、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2.2.3 NB-iot的三种操作模式2.2.4射频设置RF Setting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External Attenuation射频信号将会增加相应dB的功率补偿。外部延时补偿Ex

6、ternal Delay Compensation信号会增加相应ns的延时补偿。射频频率RF Frequency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TS36.802 R13，5.2节，目前仪表支持FDD Band1/3/5/8/11/13/17/19/20/26/28，如表2.2.4.2-1 NB-IOT Operating BandUplink (UL) operating bandBS receiveUE transmitDownlink (DL) operating bandBS transmit UE rec

7、eiveDuplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzHD-FDD31710 MHz 1785 MHz1805 MHz 1880 MHzHD-FDD5824 MHz849 MHz869 MHz 894MHzHD-FDD8880 MHz915 MHz925 MHz 960 MHzHD-FDD12699 MHz716 MHz729 MHz746 MHzHD-FDD13777 MHz787 MHz746 MHz756 MHzHD-FDD17704 MHz 716 MHz734 MHz746

8、 MHzHD-FDD19830 MHz 845 MHz875 MHz890 MHzHD-FDD20832 MHz862 MHz791 MHz821 MHzHD-FDD26814 MHz849 MHz859 MHz894 MHzHD-FDD28703 MHz748 MHz758 MHz803 MHzHD-FDD表2.2.4.2-1 NB-iot 频带表（来自TS36.802，Table 5.2-1）上行射频功率RF power uplink这个参数用来配置预期的上行功率Exp. Nominal Power., Margin有两个可选项 根据上行功率控制设定According to UL Powe

9、r Control Settings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. Nominal Power中。另外，参考功率Ref. Level的计算公式为：Reference Level = Expected Nominal Power + 12 dB Margin 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：Reference Level = Expected Nominal Power + Margin这个设置会对上行功率Tx Power产生影响。注：这

10、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Mixer level offset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

11、特性优化混频器输入电平。设置值优势可能产生的问题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Downlink Power Levels窄带参考符号每资源元素功率NRS EPRE，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TS36.802 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NRS EPRE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

12、、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Uplink Power Control上行预期功率Uplink Nominal Power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Advanced

13、 NPRACH/NPUSCH Power打开进阶设置Enable Advance Settings勾选后，以下进阶设置全部生效。窄带参考信号功率NRS Power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Preamble Initial Received Target Power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P0 N

14、ominal NPUSCH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 Pathloss Compensation Alpha定义参数，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。预期窄带物理随机接入信道功率Exp. NPRACH Preamble Power显示第一个前导信号的预期功率。其数值由Preamble Initial Received Target Power和配置索引（Configuration Index）中的前导格式确定，参考TS36.521， 5.1节。配置

15、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. NPUSCH Format 1/2 Nom. 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

16、式2：用于携带上行控制信息，即HARQ-ACK信息。最大允许功率Max. Allowed Power P-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Physical Cell Setup双工方式Duplex Mode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UL Subcarrier SpacingNB-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

17、下，15kHz间隔具有更好的LTE兼容性，参考表-1NB-IoTStandaloneIn band Guard BandUE Channel bandwidth BWChannel kHz200200200BS Channel bandwidth BWChannel kHz200LTE channel BWLTE channel BW, FFS for 1.4 and 3 MHzTransmission bandwidth configuration NRB111Transmission bandwidth configuration Ntone 15kHz121212Transmission

18、 bandwidth configuration Ntone 3.75kHz 484848表 NB-iot 各操作模式下带宽，来自TS36.802，表5.3.1（其中，BS Channel bandwidth中的 Guard band 1.4MHz和3MHz还有待研究。）物理小区标识Physical Cell ID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（Mobile Country Code）这个参数是3位十进制数字，表示网络所属国

19、家，如中国为“460”。b.移动网络码MNC（Mobile Network Code）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（Public Land Mobile Network，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/Z05 SIM卡的默认MCC/MNC为001 01c.跟踪区

20、域码TAC（Tracking Area Code）d.E-UTRAN小区识别符E-UTRAN Cell Identifier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Security Setting完整性算法Integrity Algorithm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Connection Type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

21、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Data Application：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“Select RAN”中选择NB-IoT Signaling。测试模式Test Mode Use Activate Testmode Message开启后，Activate Testmode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Scheduling Type可以指定调度类型，上行或者下行

22、调度。指定后，下方相应的调度类型的具体参数生效。选择DL RMC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UL RMC Scheduling/DL RMC Schedulinga.子载波数Subcarriers可以选择由1、3、6、12个子载波参与数据传输。Start Subcarrier，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MCS IndexMCS Index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Resource Units/Subframes 确定传

23、输子帧数。d.重复数Repetitions确定重复次数。调度模式User defined Scheduling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Alternating DL/UL（上下行交替模式），Continuous UL（连续上行）或者 Continuous DL（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“SIGNAL GEN”按键，选择NB-iot Signaling1，打开NB-iot信令界面。Step2 在Cell区域内设置射频相关的参数，如B

24、and、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-iot TX MeasurementNB-iot TX Measurement测试界面需要License KM300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-iot T

25、X Measurement1）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Multi Evaluation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

26、射功率Max Tx Power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23dBm2Db；功率等级为5时，要求20dBm2Db，参考表3.1.1-1。EUTRA bandClass 3 (dBm)Tolerance (dB)Class 5 (dBm)Tolerance (dB)123220222322023232202523220282322021223220213232202172322021823220219

27、2322022023220226232202282322026623220270232202表3.1.1-1，截取自TS36.521，3.1.2最大功率回退 MPR对于NB-iot UE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3.1.2-1ModulationQPSKTone positions for 3 Tones allocation0-23-5 and 6-89-11MPR 0.5 dB0 dB 0.5 dBTone positions for 6 Tones allocation0-5 and 6-11MPR 1 dB 1 dBTone posit

28、ions for 12 Tones allocation0-11MPR 2 dB表3.1.2-1，截取自TS36.521，Maximum Power Reduction (MPR) for UE category NB1 Power Class 3 and 53.1.3可配置的发射功率范围 PCMAX对于每个时隙，NB-iot UE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-MPRcPCMAX_H,c = MIN PEMAX,c,

29、 PPowerClassPEMAX,c 受高层信息IE P-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3.1.1-1MPRc 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)Tolerance T(PCMAX) (dB)21 PCMAX 232.020 PCMAX 212.519 PCMAX 203.518 PCMAX 194.013 PCMAX 185.08 PCMAX 136.0-40 PCMAX 87.0表3.1.3-1 PCMAX功率容差，截取自TS36.521 ，TablePCMAX tolerance3.1.4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。3.1.5 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