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1、-综测仪测试 NB-IoT-射频指标手册-第 20 页1文档综述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 Signaling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）连接状态Conn
2、ection 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。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。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T
3、DD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Standard Cell的建立。基带单元Base Band Unit如果仪表配置了两个
4、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。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。l 三种操作模式-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。 NB-iot的三种操作模式射频设置RF Set
5、ting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External 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
6、及频率补偿。在频率设置时，信道间隔频率为Hz，因此精度为z。 R13，目前仪表支持FDD Band1/3/5/8/11/13/17/19/20/26/28，如表.2-1 NB-IOT Operating BandUplink (UL) operating bandBS receiveUE transmitDownlink (DL) operating bandBS transmit UE receiveDuplex ModeFUL_low FUL_highFDL_low FDL_high11920 MHz 1980 MHz 2110 MHz 2170 MHzHD-FDD31710 MHz 17
7、85 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 MHzHD-FDD19830 MHz 845 MHz875 MHz890 MHzHD-FDD20832 MHz862 MHz791 MHz821 MHzHD-FDD26814 MHz849 MHz85
8、9 MHz894 MHzHD-FDD28703 MHz748 MHz758 MHz803 MHzHD-FDD.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l 根据上行功率控制设定According to UL Power 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：R
9、eference Level = Expected Nominal Power + 12 dB Margin 如示例图l 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da
10、tasheet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
11、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NRS EPRE进行设置。l 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。l 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。l NPBCH物理广播信道承载网络的广播信息。在NB-iot
12、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.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 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，节。这个数值被终
13、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，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 Nominal NPUSCH作为上行功率控制参数发送终端，参考TS36.331，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TS36.33
14、1，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。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. NPUSCH Format 1/2 Nom. Power窄带物理上行共享信道有两种格式l 格式1：用于携带UL-DS
15、CH，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kHz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。l 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. 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。小区物理层设置Physical Cell Setup双工方式Duplex Mode，目前仪表只支持FDD的双工方式。上行子载波间隔UL Subca
16、rrier SpacingNB-iot终端的上行发射带宽是180kHz，支持两种子载波间隔kHz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，kHz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-1NB-IoTStandaloneIn band Guard BandUE Channel bandwidth BWChannel kHz200200200BS Channel bandwidth BWChannel kHz200LTE channel BWLTE channel BW, FFS for 1.4 a
17、nd 3 MHzTransmission bandwidth configuration NRB111Transmission bandwidth configuration Ntone 15kHz121212Transmission bandwidth configuration N 484848表 NB-iot 各操作模式下带宽，来自TS36.802，表（其中，BS Channel bandwidth中的 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。网络Network身份验证Ident
18、ity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
19、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。连接设置Connection连接类型Connec
20、tion 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
21、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
22、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7.1.7.1（不包含256QAM）和表7.1.7.1A（256QAM）。c.资源块/子帧Resource Units/Subframes 确定传输子帧数。d.重复数Repetitions确定重复次数。2.2.9.4 自定义调度模式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
23、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“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-i
24、ot 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 TX 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。发射机测试项目以下测试项目及及结果判定，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
25、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Max Tx Power对于NB-iot终端，当子载波间隔为kHz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。EUTRA bandClass 3 (dBm)Tolerance (dB)Class 5
26、 (dBm)Tolerance (dB)1232202223220232322025232202823220212232202132322021723220218232202192322022023220226232202282322026623220270232202-1，截取自TS36.521，Table 6.2.2F.3-1: UE Power Class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-1ModulationQPSKTone positions for 3 Tones allocation0-23-5
27、 and 6-89-11MPR 0.5 dB0 dB 0.5 dBTone positions for 6 Tones allocation0-5 and 6-11MPR 1 dB 1 dBTone positions for 12 Tones allocation0-11MPR 2 dB-1，截取自TS36.521，Maximum Power Reduction (MPR) for UE category NB1 Power Class 3 and 5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
28、 PCMAX,c PCMAX_H,c其中：PCMAX_L,c = MIN PEMAX,c , PPowerClass MPRc A-MPRcPCMAX_H,c = MIN PEMAX,c, PPowerClassPEMAX,c 受高层信息IE P-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-1MPRc 参考表-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3.1.3-1。PCMAX(dBm)Tolerance T(PCMAX) (dB)21 PCMAX 2320 PCMAX 2119
29、PCMAX 2018 PCMAX 1913 PCMAX 188 PCMAX 13-40 PCMAX 1-1 频率误差截取自TS36.521，Table 6.5.1F.3-1: Frequency error requirement for UE category NB13.1.9 EVMEVM矢量误差幅度，是指实际测得的发射信号与理想无误的信号的向量误差，包括相位和幅度，参考表-1。ParameterUnitAverage EVM LevelReference Signal EVM LevelQPSK or BPSK%16QAM%-1 EVM，截取自TS36.521，Table 6.5.2.1
30、.3-1: Minimum requirements for Error Vector Magnitude3.1.10载波泄露载波泄露是指与载波具有相同频率的额外的正弦波，是一种由直流偏置和互调引起的干扰。这种干扰几乎是恒定的，与输入信号幅度无关。测量间隔为一个时隙，协议要求请参考表-1参数限制值 (dBc)0 dBm Output power-25-30 dBm Output power 0 dBm-20-40 dBm Output power -30 dBm-10-1 载波泄露截取自TS36.521，Table 6.5.2.2F.3-1: Minimum requirements for
31、relative carrier leakage power带内辐射 In-band emissions带内辐射是指UE在所分配的Tone上面的输出功率值与非分配tone上的功率值之比。测量间隔为一个时隙，协议要求参考表-1。Parameter descriptionUnitLimit (NOTE 1)Applicable FrequenciesGeneraldBAny non-allocated (NOTE 2)IQ ImagedB-25Image frequencies (NOTES 2, 3)Carrier leakagedBc-250 dBm Output powerCarrier f
32、requency (NOTES 4, 5)-20-30 dBm Output power 0 dBm-10-40 dBm Output power -30 dBmNOTE 1:An in-band emissions combined limit is evaluated in each non-allocated tone. For each such tone, the minimum requirement is calculated as the higher of Ptone - 30 dB and the power sum of all limit values (General
33、, IQ Image or Carrier leakage) that apply. Ptone is defined in NOTE 10.NOTE 2:The measurement bandwidth is 1 tone and the limit is expressed as a ratio of measured power in one non-allocated tone to the measured average power per allocated tone, where the averaging is done across all allocated tones
34、.NOTE 3:The applicable frequencies for this limit are those that are enclosed in the reflection of the allocated bandwidth, based on symmetry with respect to the centre carrier frequency, but excluding any allocated tones.NOTE 4:The measurement bandwidth is 1 tone and the limit is expressed as a rat
35、io of measured power in one non-allocated tone to the measured total power in all allocated tones.NOTE 5:The applicable frequencies for this limit are those that are enclosed in the tones containing the DC frequency if is odd, or in the two tones immediately adjacent to the DC frequency if is even,
36、but excluding any allocated tone.NOTE 6: is the Transmission Bandwidth (tones).NOTE 7: is the Transmission Bandwidth Configuration (tones).NOTE 8: is the starting frequency offset between the allocated tone and the measured non-allocated tone. (e.g. or for the first adjacent tone outside of the allo
37、cated bandwidth.NOTE 9: is the transmitted power per 3.75 kHz or 15 kHz in allocated tones, measured in dBm.-1 带内辐射，截取自TS36.521，Table 6.5.2.3F.3-1: Minimum requirements for in-band emissions占用带宽 OBW占用带宽是指以指定信道的中心频率为中心，包含发射功率99%能量所对应的频带宽度，协议要求参考表-1。Initial ConditionsTest Environment as specified in N
38、ormalTest Frequencies as specified in Test ParametersConfiguration IDDownlink ConfigurationUplink ConfigurationN/AModulationNtonesSub-carrier spacing (kHz)1QPSK102QPSK1015kHz3 (Note 1)QPSK12015kHzNote 1: Applicable to UE supporting UL multi-tone transmissions-1 占用带宽，截取自TS36.521，Table 6.6.1F.4.1-1: T
39、est Configuration Table射频辐射模板 SEM射频辐射模板指的是从NB-iot UE信道带宽边沿处到距离此边沿fOOB，这段频率区间内的辐射需要服从的指标规范，请参考表-1。fOOB (kHz)Emission limit (dBm)Measurement bandwidth 02630 kHz 100-530 kHz 150-830 kHz 300-2930 kHz 500-1700-3530 kHz表3.1.13 射频辐射模板，截取自TS36.521，Table 6.6.2.1F.3-1: category NB1 UE spectrum emission mask邻信道泄漏比 ACLR邻信道泄漏比是指该信道的发射功率与泄漏到相邻信道的辐射功率的比值，如果测得邻信道上单功率大于-50dBm，则NB-iot UE的ACLR