專利名稱：寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)信道性能的現(xiàn)場測試和優(yōu)化，特別涉及寬帶碼分多址移動通信系統(tǒng)隨機接入信道性能的現(xiàn)場測試和優(yōu)化。
背景技術(shù)：
寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access，簡稱“WCDMA”)是第三代移動通信(the 3rd Generation，簡稱“3G”)三種主流標(biāo)準(zhǔn)的一種，它繼承了現(xiàn)有的全球移動通信系統(tǒng)(Global Systems forMobile communications，簡稱“GSM”)標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點，與GSM網(wǎng)絡(luò)有良好的兼容性和互操作性，是未來移動通信的發(fā)展趨勢之一。
在移動通信系統(tǒng)實際應(yīng)用之前，要經(jīng)過現(xiàn)場測試，WCDMA系統(tǒng)也不例外。現(xiàn)場測試也被稱為“Field Test”，是相對于實驗室測試“Lab Test”的?，F(xiàn)場測試是檢驗移動通信系統(tǒng)性能的必要環(huán)節(jié)，是實驗室開發(fā)向商用局的過渡階段。通過現(xiàn)場測試，移動通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以在真實的無線環(huán)境下獲得。
下面說明和本發(fā)明有關(guān)的WCDMA系統(tǒng)的幾個特點。
WCDMA系統(tǒng)采用擴頻技術(shù)，在發(fā)射端由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬頻譜后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去，在接收端解調(diào)后由本地產(chǎn)生的與發(fā)送端相同的擴頻碼序列相關(guān)解擴，再經(jīng)信息解調(diào)恢復(fù)成原始信息輸出。擴頻信號的特點之一是信號被淹沒在噪聲之中，在單位帶寬里面的信號功率很小，按照第三代協(xié)作項目組織(3rdGeneration Partnership Project，簡稱“3GPP”)即3G協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化組織的協(xié)議要求，基站的接收靈敏度要求小于“-121dBm/3.84MHz”。
WCDMA的傳輸信道分為公用傳輸信道和專用傳輸信道兩大類。公用傳輸信道包括廣播控制信道(Broadcast Control Channel，簡稱“BCCH”)，前向接入信道(Forward Access Channel，簡稱“FACH”)，尋呼信道(PagingChannel，簡稱“PCH”)，隨機接入信道(Random Access Channel，簡稱“RACH”)。專用傳輸信道包括上行和下行專用傳輸信道，用來在網(wǎng)絡(luò)和用戶設(shè)備(User Equipment，簡稱“UE”)之間傳輸用戶及控制信息。其中BCCH用于向小區(qū)內(nèi)的用戶設(shè)備提供有關(guān)系統(tǒng)和小區(qū)配置的廣播信息，始終在全小區(qū)內(nèi)發(fā)送；RACH用于向WCDMA基站也稱為“B節(jié)點”或者“NodeB”，發(fā)送來自用戶設(shè)備的控制信息，RACH也可用于發(fā)送短的用戶分組包，WCDMA基站始終在全小區(qū)內(nèi)接收RACH的信號。在此另外補充說明一個在本發(fā)明中使用的捕獲指示符信道(Acquisition Indication Channel，簡稱“AICH”)，它用來確認(rèn)用戶設(shè)備存取要求，該信道為WCDMA的物理信道，不同的物理信道用不同的擴頻碼加以區(qū)分。
WCDMA系統(tǒng)在隨機接入狀態(tài)下需要進(jìn)行傳輸功率的控制，因為過大的傳輸功率將增加系統(tǒng)的噪聲，減少WCDMA系統(tǒng)的容量，重要的是在隨機接入狀態(tài)使總的發(fā)射功率最小。這一點特別重要是因為在隨機接入時發(fā)射功率不能被快速閉環(huán)功率控制所控制。如果起始傳輸具有最低的功率，則接入嘗試可以有較長的時間；反之如果在起始接入時高的傳輸功率將導(dǎo)致快速同步中引起對其他用戶的干擾。一種典型的隨機接入信息包括前置段、同步部分及數(shù)據(jù)部分。數(shù)據(jù)部分至少包含移動臺身份號，此時前置段為未調(diào)制的寬帶擴頻信號。按照3GPP規(guī)范的要求，每次隨機接入之前都要先完成一定的信令交互過程，完成必要的測量和計算，之后才能進(jìn)行接入，接入過程之后還要等待網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)，這樣兩次接入之間的時間間隔通常是數(shù)秒。
對于隨機接入信道，有兩項重要的指標(biāo)平均接入時延Td和解擴后的功率密度與干擾功率密度之比Eb/No。平均接入時延Td在此處的含義是一條消息被正確發(fā)送的平均時間；Eb/No是指在一定碼塊差錯率(Block ErrorRatio，簡稱“BLER”)情況下，發(fā)送端平均每比特信息所消耗能量“Eb”和平均干擾“No”的比值。Td越大代表隨機接入信道的服務(wù)質(zhì)量(Quality ofService，簡稱“QoS”)性能越差，反之越好；系統(tǒng)能夠接受的最低Eb/No越高則說明系統(tǒng)解調(diào)性能越差，反之越好。
在實驗室測試中，多使用儀器發(fā)送測試數(shù)據(jù)并用儀器模擬特定的信道模型以獲得有具有統(tǒng)計意義的實驗室環(huán)境的測試結(jié)果?，F(xiàn)場測試的條件和實驗室有很大不同，如果按照傳統(tǒng)思路進(jìn)行現(xiàn)場測試，首先要保證用戶設(shè)備的實際工作環(huán)境，每次隨機接入前要先完成一定的信令交互過程，完成必要的測量和計算，之后才能進(jìn)行接入。接入過程之后還要等待網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)，然后利用頻譜儀進(jìn)行測量，通過多次重復(fù)該測試步驟得到具有統(tǒng)計意義的結(jié)果。在測試Eb/No時，需要通過固定路徑損耗在發(fā)射端直接測量Eb和在接收端測量No的方式進(jìn)行Eb/No的測試。
在實際應(yīng)用中，上述方案存在以下問題1.兩次隨機接入之間的時間間隔太長，在這樣的情況下，用傳統(tǒng)的思路進(jìn)行測試想在有限的時間內(nèi)得到有統(tǒng)計意義的結(jié)果，幾乎是不可能的；2.無法通過固定路徑損耗在發(fā)射端直接測量Eb和在接收端測量No的方式進(jìn)行Eb/No的測試；3.很難在接收機射頻前端通過儀器測量信號功率；4.如果要得到比較精確的測試結(jié)果，測試成本比較高。
造成這種情況的一個主要原因在于如果用傳統(tǒng)思路進(jìn)行現(xiàn)場測試，首先，按照3GPP規(guī)范的要求，每次隨機接入之前都要先完成一定的信令交互過程，完成必要的測量和計算，之后才能進(jìn)行接入，接入過程之后還要等待網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)，這樣兩次接入之間的時間間隔通常是數(shù)秒，因此想在有限時間內(nèi)得到具有統(tǒng)計意義的測試樣點個數(shù)需要時間太久以致于幾乎不可能實現(xiàn)；其次，在現(xiàn)場情況下由于路徑損耗是在不斷變化的，因此無法通過固定路徑損耗進(jìn)行Eb/No的測試；第三，WCDMA的擴頻通信的特點之一是信號被淹沒在噪聲之中，按照3GPP協(xié)議要求基站的接收靈敏度要求小于“-121dBm/3.84MHz”，這大大低于一般的儀器量程，所以也很難在接收機射頻前端通過儀器進(jìn)行測量信號功率；第四，為了得到比較精確的發(fā)射和接收功率，需要高端頻譜儀，價格較高，導(dǎo)致測試成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)及其方法，使得在現(xiàn)場測試中能夠獲得具有統(tǒng)計意義的數(shù)據(jù)，并且無需高靈敏度的信號功率測量儀器，簡化了測試步驟、降低了測試成本。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)，包含通過空中接口相連的測試B節(jié)點和用戶設(shè)備，所述系統(tǒng)還包含用戶設(shè)備后臺，用于根據(jù)不同的測試要求設(shè)定測試流程和參數(shù)取值范圍，記錄所述用戶設(shè)備側(cè)的測試數(shù)據(jù)；B節(jié)點后臺，用于記錄測試時間段內(nèi)的所述測試B節(jié)點處測得的數(shù)據(jù)；所述用戶設(shè)備后臺和所述用戶設(shè)備相連，所述B節(jié)點后臺和所述測試B節(jié)點相連。
其中，所述系統(tǒng)還包含與所述測試B節(jié)點相連接的無線網(wǎng)絡(luò)控制器。
所述用戶設(shè)備后臺可以設(shè)置的發(fā)射功率參數(shù)包含三種情況所述用戶設(shè)備固定發(fā)射功率；所述用戶設(shè)備發(fā)射功率使用開環(huán)估計值，但攀升步進(jìn)為0；所述用戶設(shè)備發(fā)射功率使用開環(huán)估計值，攀升步進(jìn)遵照第三代合作伙伴項目協(xié)議要求。
所述用戶設(shè)備后臺可以設(shè)置一次隨機接入測試需要發(fā)起的次數(shù)和每兩次隨機接入之間的時間間隔。
本發(fā)明還提供了一種寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，包含以下步驟A用戶設(shè)備后臺設(shè)置測試參數(shù)和測試步驟，啟動所述用戶設(shè)備的測試數(shù)據(jù)發(fā)送，并記錄所述用戶設(shè)備側(cè)的測試數(shù)據(jù)；B所述用戶設(shè)備根據(jù)所述用戶設(shè)備后臺設(shè)定的測試參數(shù)和步驟，向測試B節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；C通過B節(jié)點后臺記錄測試B節(jié)點側(cè)的測試數(shù)據(jù)。
其中，所述測試B節(jié)點對所述用戶設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)僅作接收處理。
所述用戶設(shè)備后臺記錄的測試數(shù)據(jù)包含接入次數(shù)，指接入的時間順序編號；接入時間，一次隨機接入過程的最后一個前導(dǎo)段發(fā)送時的系統(tǒng)的幀號值；上行干擾，在所述測試B節(jié)點的廣播信號中；下行鏈路損耗，以所述用戶設(shè)備對導(dǎo)頻的測量值減去導(dǎo)頻的初始值得到，其中導(dǎo)頻的初始值在所述測試B節(jié)點的廣播信號中；前導(dǎo)段重傳次數(shù)，一次物理接入過程中前導(dǎo)段被確認(rèn)前嘗試的次數(shù)；結(jié)束原因，捕獲指示符信道上針對前導(dǎo)段的捕獲情況作出的反映。
所述B節(jié)點后臺記錄的測試數(shù)據(jù)包含接入時間，為收到消息的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時間；系統(tǒng)的幀號值，為每次接入捕獲時的系統(tǒng)的幀號值；捕獲的能量，為每次捕獲的所有大于多徑門限徑能量的和；噪聲能量，為每次捕獲時測量的噪聲能量；捕獲的前導(dǎo)段的信噪比，以捕獲的能量減去噪聲能量得到；
碼塊差錯率，為一段時間內(nèi)的碼塊差錯率信息。
還包含以下步驟獲取測試數(shù)據(jù)以后，通過以下公式計算用戶的初始發(fā)射功率用戶的初始發(fā)射功率＝下行路徑損耗+上行干擾+常數(shù)。
還包含以下步驟獲取測試數(shù)據(jù)以后，通過以下公式計算用戶的碼塊差錯率和發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)信噪比Eb/No＝Ec/No+Pp_m+10log(1+(Bd/Bc)2)+10log(Lchip/Linf)其中，Eb為發(fā)送端平均每比特信息所消耗能量；Ec為所述測試B節(jié)點檢測的前導(dǎo)段每個碼片的能量；No為所述測試B節(jié)點接收的總的噪聲干擾譜密度；Pp_m為消息控制部分與最后一次前導(dǎo)段之間的功率偏差；Lchip為每個無線幀的碼片數(shù)；Linf為隨機接入信道的消息部分每個無線幀的信息比特數(shù)目，不包含每幀的CRC比特；Bd/Bc為消息數(shù)據(jù)部分與消息控制部分的幅度比。
還包含以下步驟獲取測試數(shù)據(jù)以后，通過以下公式計算平均接入時延平均接入時延＝TI*(r1+r2+......+rN)/N其中，ri為第i次接入過程前導(dǎo)段的重傳次數(shù)；N為每次測試的隨機接入的總發(fā)起次數(shù)；TI為一次接入過程中兩個重傳的前導(dǎo)段之間的時間間隔。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，與傳統(tǒng)思路的現(xiàn)場測試方案不同，本發(fā)明方案結(jié)合軟件和硬件，通過修改測試UE的工作流程和參數(shù)的取值范圍，只執(zhí)行與獲得測試結(jié)果相關(guān)的步驟，省略不必要的信令交互和響應(yīng)過程，使得獲取數(shù)據(jù)所花費的時間大大降低，從而使得在合理時間內(nèi)獲取具有統(tǒng)計意義的大量測試數(shù)據(jù)成為可能。此外直接采用測試B節(jié)點的測量值得到接收信號的強度，并提出了一整套數(shù)據(jù)分析方法，可以完成本來無法進(jìn)行的WCDMA不同參數(shù)下的隨機接入的的現(xiàn)場測試并根據(jù)測試結(jié)果實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化。
這種技術(shù)方案上的區(qū)別，帶來了較為明顯的有益效果，即利用本方案，通過對具有統(tǒng)計意義的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行的各種分析，可以完成本來無法進(jìn)行的多樣化的現(xiàn)場測試，為產(chǎn)品在推向市場前做更充分的驗證提供了一種行之有效的手段；由于驗證測試手段的增強，實際測試的結(jié)果比較準(zhǔn)確，實用價值更高，不但使測試人員對隨機接入的無線性能有更深的認(rèn)識，也給網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人員進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)提供了第一手資料；由于直接使用測試B節(jié)點的測量值得到接收信號的強度，因此可以省去高端頻譜分析儀器，降低了測試成本。本發(fā)明使得WCDMA移動通信系統(tǒng)的隨機接入性能在現(xiàn)場能夠得到測試和優(yōu)化，為產(chǎn)品開發(fā)節(jié)省了大量的研發(fā)投入。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的WCDMA移動通信系統(tǒng)隨機接入信道性能的現(xiàn)場測試和優(yōu)化方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的WCDMA移動通信系統(tǒng)隨機接入信道性能的現(xiàn)場測試和優(yōu)化方案的用戶設(shè)備側(cè)的測試流程；圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的WCDMA移動通信系統(tǒng)隨機接入信道性能的現(xiàn)場測試和優(yōu)化方案的測試B節(jié)點側(cè)的測試流程。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本方案在做WCDMA系統(tǒng)隨機接入的現(xiàn)場測試時，有如下幾個特點和出發(fā)點
1.不使用用戶設(shè)備正常的工作流程，通過改變工作流程，只執(zhí)行與測試結(jié)果相關(guān)的步驟，以減少為了獲得具有統(tǒng)計意義的數(shù)據(jù)量而需要的測試時間；2.直接采用測試B節(jié)點的測量值得到接收信號的強度，以克服WCDMA移動通信系統(tǒng)現(xiàn)場情況下測量解調(diào)性能接收信號強度遠(yuǎn)小于測量儀器量程的問題；3.通過本方案提出并驗證的分析隨機接入性能的方法分析測量數(shù)據(jù)，得以實現(xiàn)不同參數(shù)配置情況下的現(xiàn)場測試的性能比較并可據(jù)此優(yōu)化系統(tǒng)。
下面結(jié)合本方案的一個具體實施例來說明本方案，該實施例的的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。
WCDMA移動通信系統(tǒng)隨機接入信道性能的現(xiàn)場測試和優(yōu)化方案的系統(tǒng)由無線網(wǎng)絡(luò)控制器(Radio Network Controler，簡稱“RNC”)10、B節(jié)點后臺20、測試B節(jié)點30、用戶設(shè)備40和用戶設(shè)備后臺50組成。
測試B節(jié)點30通過Iub接口(RNC和測試B節(jié)點之間的接口)與RNC10相連接；B節(jié)點后臺20和其中一個待測試的測試B節(jié)點30通過數(shù)據(jù)線相連；用戶設(shè)備40通過空中接口(Uu接口)和一個待測試B節(jié)點30連接；用戶設(shè)備40通過數(shù)據(jù)線和用戶設(shè)備后臺50相連。
RNC10用來提供廣播信道等無線資源的管理功能，實際測試中上行數(shù)據(jù)不需要到達(dá)RNC10。實際測試時，RNC10和測試人員沒有直接聯(lián)系，只是為了無線網(wǎng)絡(luò)的正常運行而存在，在此不進(jìn)一步討論。
B節(jié)點后臺20用來記錄測試時間段內(nèi)的測試B節(jié)點側(cè)的測試數(shù)據(jù)并在測試結(jié)束的時候輸出。在本實施例中，后臺軟件運行在一臺個人計算機上。B節(jié)點后臺20需要記錄和輸出的數(shù)據(jù)包括測試時間段內(nèi)的每次接入的前導(dǎo)段(Preamble)的Ec/No信息和BLER。其中前導(dǎo)段相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)包頭，由用戶設(shè)備40發(fā)送，測試B節(jié)點30反饋，如果沒收到反饋，用戶設(shè)備重發(fā)前導(dǎo)段，直到收到反饋；Ec為捕獲的前導(dǎo)段每個碼片(chip)的能量。在本實施例的具體實施中，B節(jié)點后臺20需要記錄并輸出的Ec/No信息具體如下表

其中，第一列接入時間為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Position System，簡稱“GPS”)時間，記錄形式為xx小時xx分xx秒，是收到消息的時間，用于確定數(shù)據(jù)的有效性；第二列系統(tǒng)的幀號(System Frame Number，簡稱“SFN”)值為每次接入捕獲時的SFN；第三列捕獲的能量為每次捕獲的大于多徑門限的前導(dǎo)段能量，用于計算信噪比；第四列噪聲能量為每次捕獲時測量的噪聲能量，用于計算信噪比；第五列由處理軟件將第三列(單位為dB)減去第四列(單位為dB)而得到的數(shù)值顯示，即捕獲的前導(dǎo)段的Ec/No，用于衡量性能的好壞和供優(yōu)化參數(shù)時參考。
B節(jié)點后臺20記錄的數(shù)據(jù)BLER在形式上無特殊處理，只有一項內(nèi)容，即一段時間的BLER信息。
測試B節(jié)點30是WCDMA系統(tǒng)的無線收發(fā)信機，主要完成擴頻、調(diào)制、信道編碼及其反過程，向B節(jié)點后臺20提供接收到的消息的相關(guān)信息。例如，測試B節(jié)點30從用戶設(shè)備40接收用戶設(shè)備40發(fā)送的信號并進(jìn)行解調(diào)、信道解碼和解擴處理，并將處理后得到的捕獲消息的能量、捕獲消息時的噪聲能量等信息通過數(shù)據(jù)線遞交給B節(jié)點后臺20；測試B節(jié)點通過Uu接口向用戶設(shè)備40發(fā)送經(jīng)過擴頻、信道編碼、調(diào)制的系統(tǒng)廣播信號和對用戶設(shè)備40的反饋信號。
用戶設(shè)備40通過Uu接口與網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備進(jìn)行通信，為用戶提供電路域/分組數(shù)據(jù)域的各種應(yīng)用，該設(shè)備還負(fù)責(zé)按照用戶設(shè)備后臺50的設(shè)置發(fā)送測試數(shù)據(jù)，并接收測試B節(jié)點30的廣播和反饋等信息。例如，在本實施例中，用戶設(shè)備后臺50設(shè)定用戶設(shè)備40固定發(fā)射功率測試，則用戶設(shè)備40按照設(shè)定的發(fā)射功率發(fā)送測試數(shù)據(jù)。
用戶設(shè)備后臺50用來根據(jù)不同的測試要求設(shè)定測試流程和參數(shù)取值范圍，記錄用戶設(shè)備40側(cè)的測試數(shù)據(jù)并在測試結(jié)束時輸出。出于攜帶方便的考慮，執(zhí)行的測試用軟件一般運行在筆記本電腦上。本實施例中，用戶設(shè)備后臺50可以設(shè)置的功能包括三種情況用戶設(shè)備40固定發(fā)射功率；用戶設(shè)備40的發(fā)射功率使用開環(huán)估計值，但攀升步進(jìn)為0，即第二次比第一次的功率增加值為0，或者說始終使用開環(huán)估計值的功率發(fā)送；用戶設(shè)備40的發(fā)射功率使用開環(huán)估計值，攀升步進(jìn)為遵照協(xié)議要求，3GPP協(xié)議中攀升步進(jìn)為1-8dB。
有了這些功能，完全能夠滿足隨機接入信道的各種現(xiàn)場測試需求。此外用戶設(shè)備后臺50還可以設(shè)置一次隨機接入測試需要發(fā)起的次數(shù)，每兩次隨機接入之間的時間間隔，例如最小50ms，以10ms步進(jìn)增加。有了這些后臺控制功能的支持，就可以進(jìn)行隨機接入的很多場景的現(xiàn)場驗證測試，也解決了如果使用用戶設(shè)備40正常的隨機接入的工作流程，由于接入時間間隔太長且不固定而無法做隨機接入外場測試的問題。
本實施例中，用戶設(shè)備后臺50測試輸出的數(shù)據(jù)表格樣式如下表


其中第一列接入次數(shù)指接入的時間順序編號；第二列接入時間是一次隨機接入過程的最后一個前導(dǎo)段發(fā)送時的SFN，10ms精度，與B節(jié)點后臺20記錄的SFN相對應(yīng)，以便數(shù)據(jù)處理時與測試B節(jié)點30的記錄數(shù)據(jù)對齊；第三列上行干擾是來自廣播信道的參數(shù)，由測試B節(jié)點30發(fā)送，表示接入時上行的干擾情況，單位dB；第四列下行鏈路損耗為用戶設(shè)備40根據(jù)對導(dǎo)頻的測量并計算得出的路徑損耗值，以用戶設(shè)備40對導(dǎo)頻的測量值減去導(dǎo)頻的初始值得到，其中導(dǎo)頻的初始值在測試B節(jié)點30的廣播信號中，該參數(shù)用于開環(huán)功率估計，單位dB；第五列前導(dǎo)段重傳次數(shù)為WCDMA物理隨機接入信道的行為參數(shù)，表示一次物理接入過程前導(dǎo)段被確認(rèn)前嘗試的次數(shù)，該參數(shù)可以用于計算物理層時延；第六列結(jié)束原因指測試B節(jié)點30在AICH信道上針對前導(dǎo)段的捕獲情況作出的反映，包括無應(yīng)答(NOACK)、負(fù)應(yīng)答(NAK)、正應(yīng)答(ACK)，該參數(shù)用于數(shù)據(jù)的有效性判斷，詳細(xì)描述參見3GPP協(xié)議25.211《Physical channels and mapping of transport channelsonto physical channels(FDD)》該文獻(xiàn)中文名稱可翻譯為《物理信道和映射到物理信道的傳輸信道(頻分雙工)》。
本實施例的用戶設(shè)備側(cè)的測試操作流程如圖2。
首先進(jìn)入步驟100，用戶設(shè)備開機注冊。在本實施例中，用戶設(shè)備開機后執(zhí)行正常的開機流程。
接著進(jìn)入步驟110，判斷注冊是否成功，如果是則進(jìn)入步驟120，否則進(jìn)入步驟130。具體實施中，該步驟即是判斷有無可以通信的網(wǎng)絡(luò)。例如，當(dāng)基站信號太微弱以至于用戶設(shè)備檢測困難時則注冊不成功。
在步驟120中，用戶設(shè)備進(jìn)入空閑狀態(tài)，等待后臺的命令。具體實施中，進(jìn)入該步驟表示用戶設(shè)備注冊已經(jīng)成功，可以進(jìn)行通信，用戶設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好按照用戶設(shè)備后臺的控制命令進(jìn)行測試信號發(fā)送。接著進(jìn)入步驟140。
在步驟130中，顯示無網(wǎng)絡(luò)。具體實施時，該步驟通知測試人員用戶設(shè)備注冊沒有成功，無法進(jìn)行測試。此時測試人員應(yīng)該將用戶設(shè)備移位到可以檢測到網(wǎng)絡(luò)并且能注冊成功的地點重新開始測試。至此，測試無法進(jìn)行，整個流程結(jié)束。
在步驟140中，用戶設(shè)備后臺設(shè)置隨機接入?yún)?shù)并啟動后臺的數(shù)據(jù)記錄功能。具體實施時，隨機接入?yún)?shù)由測試人員根據(jù)測試需求設(shè)置，例如，在本實施例中，測試人員可以設(shè)定用戶設(shè)備使用開環(huán)估計值作為發(fā)射功率，發(fā)射功率攀升步進(jìn)為0，一次隨機接入測試需要發(fā)起的次數(shù)為100，每兩次隨機接入之間的時間間隔為50ms。測試數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，可以在需要的時候隨時調(diào)出。
接著進(jìn)入步驟150，用戶設(shè)備后臺啟動用戶設(shè)備隨機接入數(shù)據(jù)的發(fā)送。在本實施例中，該步驟即為用戶設(shè)備后臺將開始發(fā)送測試數(shù)據(jù)的控制信號發(fā)送給用戶設(shè)備，用戶設(shè)備接收到該控制信號后，就開始數(shù)據(jù)的發(fā)送。
接著進(jìn)入步驟160，用戶設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。該步驟執(zhí)行時，用戶設(shè)備按照用戶設(shè)備后臺設(shè)置的隨機接入?yún)?shù)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時后臺也會記錄發(fā)送的數(shù)據(jù)。
接著進(jìn)入步驟170，判斷用戶設(shè)備后臺是否要求中止數(shù)據(jù)的發(fā)送，如果是進(jìn)入步驟190，否則進(jìn)入步驟180。具體實施中，該步驟即允許測試人員隨時中止測試。在本實施例中，測試人員通過用戶設(shè)備后臺發(fā)出中止數(shù)據(jù)發(fā)送的控制信號。
在步驟180中，判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢，如果是進(jìn)入步驟190，否則進(jìn)入步驟160。例如，在本實施例中，按照用戶設(shè)備后臺配置的隨機接入?yún)?shù)需要發(fā)送1000個數(shù)據(jù)，則用戶設(shè)備后臺在用戶設(shè)備發(fā)送的同時進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)發(fā)送完畢時，則可以進(jìn)入下一步進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
在步驟190中，從用戶設(shè)備后臺數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)。在具體的實施例中，用戶可以選擇將數(shù)據(jù)以表格的形式顯示在后臺的圖形界面上，也可以選擇將數(shù)據(jù)以表格的形式打印輸出。
至此，在用戶設(shè)備側(cè)的測試流程結(jié)束。
本實施例的測試B節(jié)點側(cè)的測試操作流程如圖3。
首先進(jìn)入步驟200，在用戶設(shè)備啟動時開始B節(jié)點后臺的數(shù)據(jù)記錄。需要說明的是，由于是進(jìn)行統(tǒng)計意義上的測試，與用戶設(shè)備的同步要求不是非常嚴(yán)格，即該步驟和用戶設(shè)備在時間上并不要求嚴(yán)格的同時。
接著進(jìn)入步驟210，B節(jié)點后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。在本實施例中，如前所述，測試B節(jié)點的數(shù)據(jù)記錄包括測試時間段內(nèi)的每次接入的前導(dǎo)段的Ec/No信息和BLER，測試數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，可以在需要的時候隨時調(diào)出。
接著進(jìn)入步驟220，判斷用戶設(shè)備是否停止數(shù)據(jù)發(fā)送，如果是則進(jìn)入步驟230，否則進(jìn)入步驟210。該步驟由測試人員控制，同樣不要求時間上和用戶設(shè)備嚴(yán)格同步。
在步驟230中，從B節(jié)點后臺導(dǎo)出數(shù)據(jù)記錄。在具體的實施例中，用戶可以選擇將數(shù)據(jù)以表格的形式顯示在后臺的圖形界面上，也可以選擇將數(shù)據(jù)以表格的形式打印輸出。
至此，測試B節(jié)點側(cè)的測試流程結(jié)束。
在得到測試數(shù)據(jù)后，即可進(jìn)行測試數(shù)據(jù)的分析從而得到WCDMA系統(tǒng)現(xiàn)場條件下的隨機接入信道性能。
在分析的時候，首先要對每組記錄的數(shù)據(jù)檢驗其有效性，通過用戶設(shè)備后臺與B節(jié)點后臺記錄的數(shù)據(jù)按照SFN(WCDMA基站子系統(tǒng)的幀號)對齊，剔除壞值，用加工過的數(shù)據(jù)做性能分析。例如，用戶設(shè)備后臺有SFN為17的數(shù)據(jù)而在B節(jié)點后臺中沒有相應(yīng)的SFN為17的記錄，則剔除用戶設(shè)備后臺側(cè)的該數(shù)據(jù)。使用測試的數(shù)據(jù)可以做很多的分析工作，如開環(huán)功率誤差分布、BLER與Eb/No的關(guān)系，接入時延等，下面分別加以描述。
開環(huán)功率估計誤差分布獲取現(xiàn)場實際環(huán)境下的開環(huán)功率估計誤差對優(yōu)化系統(tǒng)性能意義非常大，用戶確定初始接入的發(fā)送功率初始發(fā)射功率計算公式如下Preamble_Initial_Power＝DL_Path_Loss+UL_interference+Constant_Value其中，Preamble_Initial_Power為用戶的初始發(fā)射功率；DL_Path_Loss為下行路徑損耗，在測試用戶設(shè)備后臺記錄的內(nèi)容中；UL_interference即上行干擾，為用戶設(shè)備接收廣播信道得到的值，由網(wǎng)絡(luò)側(cè)計算得到并廣播給用戶設(shè)備，該值在測試UE后臺記錄的內(nèi)容中；Constant_Value為用戶設(shè)備接收廣播信道得到的值，一次測試過程中不變化，測試B節(jié)點可以修改。
BLER與Eb/No的關(guān)系接入信道的BLER決定了QoS，Eb/No直接影響系統(tǒng)的容量和接入時延，間接影響了系統(tǒng)的覆蓋。BLER是直接測試的值，Eb/No由以下公式計算得出Eb/No＝Ec/No+Pp_m+10log(1+(Bd/Bc)2)+10log(Lchip/Linf)其中，Eb為發(fā)送端平均每比特信息所消耗能量；Ec為測試B節(jié)點檢測的前導(dǎo)段每個碼片的能量，該值為B節(jié)點后臺的測量值，即B節(jié)點后臺測量數(shù)據(jù)表中的捕獲的能量；No為測試B節(jié)點接收的總的噪聲干擾譜密度，也是B節(jié)點后臺的測量值，即B節(jié)點后臺測試數(shù)據(jù)表中的噪聲能量；Pp_m為消息控制部分與最后一次前導(dǎo)段之間的功率偏差；Lchip為每個無線幀的碼片數(shù)，協(xié)議規(guī)定為38400。Linf為隨機接入信道的消息部分每個無線幀的信息比特數(shù)目，不包含每幀的CRC比特，測試用戶設(shè)備解廣播信道得到的值，該值可以由網(wǎng)絡(luò)管理人員自行配置；Bd/Bc為消息數(shù)據(jù)部分與消息控制部分的幅度比，由測試用戶設(shè)備解廣播信道得到，該值由網(wǎng)絡(luò)管理人員自行配置。
接入時延信息物理層的接入時延是由前導(dǎo)段重傳及由碰撞引入的接入過程的延長，而碰撞與前導(dǎo)段的重傳次數(shù)成正比，因而減少重傳是優(yōu)化物理層接入時延的根本。由于碰撞的概率極低，因此物理層的時延主要由前導(dǎo)段重傳引入，時延計算公式如下Td＝TI*(r1+r2+……+rN)/N其中，rn為第n次接入過程前導(dǎo)段的重傳次數(shù)，存儲在用戶設(shè)備的后臺記錄中；N為每次測試的隨機接入的總發(fā)起次數(shù)，即記錄表中的數(shù)據(jù)行數(shù)；TI為一次接入過程中兩個重傳的前導(dǎo)段之間的時間間隔，依據(jù)3GPP協(xié)議的規(guī)定設(shè)置；Td為平均接入的時延。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例，已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)，包含通過空中接口相連的測試B節(jié)點和用戶設(shè)備，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含用戶設(shè)備后臺，用于根據(jù)測試要求設(shè)定測試流程和參數(shù)取值范圍，記錄所述用戶設(shè)備側(cè)的測試數(shù)據(jù)；B節(jié)點后臺，用于記錄測試時間段內(nèi)的所述測試B節(jié)點處測得的數(shù)據(jù)；其中，所述用戶設(shè)備后臺和所述用戶設(shè)備相連，所述B節(jié)點后臺和所述測試B節(jié)點相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶設(shè)備后臺可以設(shè)置的發(fā)射功率參數(shù)包含三種情況所述用戶設(shè)備的固定發(fā)射功率；所述用戶設(shè)備的發(fā)射功率使用開環(huán)估計值，其中攀升步進(jìn)為0；所述用戶設(shè)備的發(fā)射功率使用開環(huán)估計值，其中攀升步進(jìn)遵照第三代合作伙伴項目協(xié)議要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶設(shè)備后臺可以設(shè)置一次隨機接入測試需要發(fā)起的次數(shù)和每兩次隨機接入之間的時間間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含與所述測試B節(jié)點相連接的無線網(wǎng)絡(luò)控制器。
5.一種寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，其特征在于，包含以下步驟A用戶設(shè)備后臺設(shè)置測試參數(shù)和測試步驟，啟動所述用戶設(shè)備的測試數(shù)據(jù)發(fā)送，并記錄所述用戶設(shè)備側(cè)的測試數(shù)據(jù)；B所述用戶設(shè)備根據(jù)所述用戶設(shè)備后臺設(shè)定的測試參數(shù)和步驟，向測試B節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；C通過B節(jié)點后臺記錄測試B節(jié)點側(cè)的測試數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，其特征在于，所述測試B節(jié)點對所述用戶設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)僅作接收處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，其特征在于，所述用戶設(shè)備后臺記錄的測試數(shù)據(jù)包含接入次數(shù)，指接入的時間順序編號；接入時間，一次隨機接入過程的最后一個前導(dǎo)段發(fā)送時的系統(tǒng)的幀號值；上行干擾，在所述測試B節(jié)點的廣播信號中；下行鏈路損耗，以所述用戶設(shè)備對導(dǎo)頻的測量值減去導(dǎo)頻的初始值得到，其中導(dǎo)頻的初始值在所述測試B節(jié)點的廣播信號中；前導(dǎo)段重傳次數(shù)，一次物理接入過程中前導(dǎo)段被確認(rèn)前嘗試的次數(shù)；結(jié)束原因，捕獲指示符信道上針對前導(dǎo)段的捕獲情況作出的反映。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，其特征在于，所述B節(jié)點后臺記錄的測試數(shù)據(jù)包含收到消息的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時間、每次接入捕獲時的系統(tǒng)的幀號值、每次捕獲的所有大于多徑門限徑能量的和、每次捕獲時測量的噪聲能量、捕獲的能量與噪聲能量的差、一段時間內(nèi)的碼塊差錯率信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，其特征在于，還包含以下步驟獲取測試數(shù)據(jù)以后，通過以下公式計算用戶的初始發(fā)射功率用戶的初始發(fā)射功率＝下行路徑損耗+上行干擾+常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，其特征在于，還包含以下步驟獲取測試數(shù)據(jù)以后，通過以下公式計算用戶的碼塊差錯率和發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)信噪比Eb/No＝Ec/No+Pp_m+10log(1+(Bd/Bc)2)+10log(Lchip/Linf)其中，Eb為發(fā)送端平均每比特信息所消耗能量；Ec為所述測試B節(jié)點檢測的前導(dǎo)段每個碼片的能量；No為所述測試B節(jié)點接收的總的噪聲干擾譜密度；Pp_m為消息控制部分與最后一次前導(dǎo)段之間的功率偏差；Lchip為每個無線幀的碼片數(shù)；Linf為隨機接入信道的消息部分每個無線幀的信息比特數(shù)目，不包含每幀的CRC比特；Bd/Bc為消息數(shù)據(jù)部分與消息控制部分的幅度比。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試方法，其特征在于，還包含以下步驟獲取測試數(shù)據(jù)以后，通過以下公式計算平均接入時延平均接入時延＝TI*(r1+r2+......+rN)/N其中，ri為第i次接入過程前導(dǎo)段的重傳次數(shù)；N為每次測試的隨機接入的總發(fā)起次數(shù)；TI為一次接入過程中兩個重傳的前導(dǎo)段之間的時間間隔。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)信道性能的現(xiàn)場測試和優(yōu)化，公開了一種寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)及其方法，使得在現(xiàn)場測試中能夠獲得具有統(tǒng)計意義的數(shù)據(jù)，并且無需高靈敏度的信號功率測量儀器，簡化了測試步驟、降低了測試成本。這種寬帶碼分多址系統(tǒng)隨機接入信道現(xiàn)場測試系統(tǒng)包含通過空中接口相連的測試B節(jié)點和用戶設(shè)備，所述系統(tǒng)還包含用戶設(shè)備后臺，用于根據(jù)不同的測試要求設(shè)定測試流程和參數(shù)取值范圍，并記錄所述用戶設(shè)備側(cè)的測試數(shù)據(jù)；B節(jié)點后臺，用于記錄測試時間段內(nèi)的所述測試B節(jié)點處測得的數(shù)據(jù)；所述用戶設(shè)備后臺和所述用戶設(shè)備相連，所述B節(jié)點后臺和所述測試B節(jié)點相連。
文檔編號H04W74/08GK1607754SQ20031010111
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者蘇啟太 申請人:華為技術(shù)有限公司