WCDMA 終端的RRM 測試

　　RRM（無線資源管理）涉及的內(nèi)容直接關(guān)系到WCDMA 終端在網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)。本文對隨機(jī)接入過程進(jìn)行介紹，并針對3GPP 規(guī)范中對RRM 的隨機(jī)接入部分的要求進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：WCDMA 終端，RRM 測試

　　RRM（無線資源管理）涉及的內(nèi)容直接關(guān)系到WCDMA 終端在網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)。本文對隨機(jī)接入過程進(jìn)行介紹，并針對3GPP 規(guī)范中對RRM 的隨機(jī)接入部分的要求進(jìn)行闡述。

　　1 隨機(jī)接入過程介紹

　　終端與系統(tǒng)的通信可分為兩個階段，一是接入階段，二是話務(wù)通信階段。由此可見，只有終端正確地接入到網(wǎng)絡(luò)，才使終端與網(wǎng)絡(luò)的通信成為可能。

　　UTRAFDD 中的開環(huán)功率控制可用于RACH（隨機(jī)接入信道）傳輸?shù)某跏蓟^程，一般情況下，開環(huán)功率控制精度為±9dB 的范圍內(nèi)。因此根據(jù)接收到的絕對功率來設(shè)定發(fā)射功率將帶來很大的不確定性。UTRA 中對隨機(jī)接入過程進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。

　　每個接入時隙隨機(jī)接入突發(fā)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 隨機(jī)接入突發(fā)結(jié)構(gòu)

　　接入突發(fā)由長度為若干個1ms 的前導(dǎo)部分和長度為10ms 的消息部分組成。兩部分之間為0.25ms 的空閑時隙。其中前導(dǎo)部分是由16 個復(fù)數(shù)符號A 或-A（A=1+j ，這里j 是虛部的標(biāo)記）組成特征序列，共有16 個不同的這樣的序列。在一個小區(qū)中，哪些特征序列可以使用的消息是通過基站下行信道予以廣播的。消息部分由數(shù)據(jù)部分（對應(yīng)于DPDCH）和第一層控制信息部分（對應(yīng)于DPCCH）組成，這兩部分是通過兩條物理信道并行發(fā)送的。隨機(jī)接入過程包括以下步驟：

　　（1）終端對BCH 進(jìn)行解碼，在給定的ASC（接入服務(wù)等級）內(nèi)為可用RACH 子信道集合獲得可用的上行接入時隙。終端僅在相對于所在小區(qū)廣播控制信道幀邊界的一系列給定時間偏置處發(fā)起接入嘗試。這樣的時間偏置即為接入時隙。每個接入時隙都會與別的接入時隙之間有1.25ms 的時間間隔，以防止接入嘗試的相互碰撞。

　?。?）終端在給定的ASC 內(nèi)從可用的特征碼集合中隨機(jī)選擇一個特征碼。

　?。?）終端測量下行鏈路的功率電平，并設(shè)定RACH 的初始功率電平，由于考慮到開環(huán)功率控制的不準(zhǔn)確性，設(shè)定值具有一定的富余量。

　?。?）在1ms 的前導(dǎo)發(fā)送時間內(nèi)中發(fā)送選擇的特征符號。

　?。?）終端對AICH 進(jìn)行解碼，查看基站是否檢測到了前導(dǎo)。

　?。?）如果沒有檢測到AICH ，終端將以基站指示的步長（1dB 的倍數(shù)）即功率爬坡因子增加前導(dǎo)的發(fā)射功率，并將在下一個分配的接入時隙中重新發(fā)送前導(dǎo)。

　?。?）當(dāng)檢測到來自基站的AICH 時，終端開始發(fā)送RACH 傳輸?shù)?0ms 或20ms 的消息部分。隨機(jī)接入消息控制部分的發(fā)射功率比上次前綴部分的發(fā)射功率高Pp-m[dB] （上次發(fā)射的前綴部分和隨機(jī)接入消息控制部分之間的功率偏移Pp-m=Pmessage-control–Ppreamble，用dB 表示）。

　　簡而言之，在隨機(jī)接入狀態(tài)下，手機(jī)會根據(jù)接收到的基站信號電平估計一個較小的值作為手機(jī)的初始發(fā)射功率，發(fā)送第一個前導(dǎo)，如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有得到基站的應(yīng)答信息，手機(jī)會加大發(fā)射功率，發(fā)送第二個前導(dǎo)，如果在規(guī)定時間內(nèi)還沒有得到基站的應(yīng)答信息，手機(jī)會再加大發(fā)射功率。這個過程重復(fù)下去，直到收到基站的應(yīng)答或者到達(dá)設(shè)定的最多嘗試次數(shù)為止。

　　2RRM 測試中對隨機(jī)接入的規(guī)定

　　在3GPPTS34.121-1User Equipment (UE) Conformance Specification; Radio Transmission and Reception (FDD); Part 1: Conformance Specification 的第八章（RRM：無線資源管理）中，對隨機(jī)接入進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。分為以下四項內(nèi)容進(jìn)行考查：

　　2.1 隨機(jī)接入——接收到ACK 時的正確行為

　?。?）測試過程

　　·根據(jù)通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據(jù)表1、表2 和表3 設(shè)置測試參數(shù)。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。在系統(tǒng)模擬器收到10 個前導(dǎo)之后，在AICH 信道發(fā)送ACK 響應(yīng)。

表1 隨機(jī)接入測試中的射頻參數(shù)設(shè)置

表2 隨機(jī)接入測試的射頻參數(shù)設(shè)置

表3 隨機(jī)接入測試中的系統(tǒng)模擬器的參數(shù)

　　·測量第一個PRACH 前導(dǎo)的輸出功率，測量每一次功率爬坡之間的功率差，測量UE 的第10 個PRACH 前導(dǎo)和消息部分之間的功率差。

　　·使用頻譜分析儀測量前導(dǎo)部分的數(shù)量和消息部分的數(shù)量。

　?。?）測試要求

　　UE 應(yīng)該根據(jù)開環(huán)功率控制算法計算初始功率，并在第1 個前導(dǎo)使用這個功率電平，在之后的前導(dǎo)上增加功率。第一個前導(dǎo)的絕對功率應(yīng)該為-30dBm±9dB （常溫條件下）。

 　　測量存在兩個相對功率，一個是前導(dǎo)爬坡之間的功率差，另一個是最后一個前導(dǎo)和消息部分之間的功率差。所有前導(dǎo)爬坡之間的功率差的測試要求是3dB，精度為3dB （即范圍為0~6dB）。第10 個前導(dǎo)PRACH 和消息部分（控制部分＋數(shù)據(jù)部分）的功率差的測試要求是3dB，精度為3dB （即范圍為0~6dB）。

圖2 是某款WCDMA 終端在某測試系統(tǒng)上的測試結(jié)果。

　　圖2 測試結(jié)果1 橫坐標(biāo)是時間軸，單位是ms；縱坐標(biāo)是上行功率，單位是dBm 。

　　功率爬坡期間，第二個和第一個前導(dǎo)的功率比是2.90dB，后面依次是2.87，3.05，3.16，2.83，2.91，3.15，2.93 和3.31dB ；消息部分和最后一個前導(dǎo)的功率差是2.83dB 。

　　以上結(jié)果均符合規(guī)范的要求，因此測試結(jié)果為通過。

　　2.2 隨機(jī)接入——接收到NACK 時的正確行為

　?。?）測試過程

　　·根據(jù)通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據(jù)表1、表2 和表3 設(shè)置測試參數(shù)。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。系統(tǒng)模擬器收到10 個前導(dǎo)之后，在AICH 信道上應(yīng)該發(fā)送NACK。

　　·使用頻譜分析儀測量前導(dǎo)部分的數(shù)量，測量第一個功率爬坡周期的第10 個前導(dǎo)和第二個功率爬坡周期的第1 個前導(dǎo)之間的時延。

　?。?）測試要求

　　在AICH 信道上接收到NACK 之后，UE 應(yīng)停止發(fā)送前導(dǎo)，并重復(fù)功率爬坡過程，直到定時器TB01 超時（此處TB01 設(shè)為100ms）。UE 應(yīng)該在第一個功率爬坡周期內(nèi)發(fā)送10 個前導(dǎo)，系統(tǒng)模擬器發(fā)送NACK 之后的100ms 之內(nèi)，UE 不發(fā)送任何消息。之后，UE 應(yīng)該開始第二個前導(dǎo)爬坡周期。圖3 是某款WCDMA 終端的測試結(jié)果。

圖3 測試結(jié)果2

　　測得兩次功率爬坡循環(huán)之間時間為133.0ms ，且在第一個循環(huán)內(nèi)前導(dǎo)的數(shù)量是10 個，符合規(guī)范要求。測試結(jié)果為通過。圖4 是另外一款WCDMA 終端的測試結(jié)果。

圖4 測試結(jié)果3

　　測得兩次功率爬坡周期之間時間為159.0ms ，也符合規(guī)范要求。測試結(jié)果為通過。圖5 是某款WCDMA 終端此項失敗的測試結(jié)果。

圖5 測試結(jié)果4

　　雖然測得兩次功率爬坡循環(huán)之間時間為166.5ms ，符合規(guī)范要求。但是，在第一個循環(huán)內(nèi)前導(dǎo)的數(shù)量是9 個，而不是規(guī)范要求的10 個前導(dǎo)。因此，此項測試結(jié)果為失敗。

　　2.3 隨機(jī)接入——超時時的正確行為

　?。?）測試過程

　　·根據(jù)通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據(jù)表1、表2 和表3 設(shè)置測試參數(shù)。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。系統(tǒng)模擬器在AICH 信道上不發(fā)送任何消息。

　　·使用頻譜分析儀測量前導(dǎo)部分的數(shù)量。

　?。?）測試要求

　　在一個循環(huán)周期內(nèi)達(dá)到前導(dǎo)的最大數(shù)量之后，UE 停止發(fā)送前導(dǎo)。UE 重復(fù)功率爬坡過程直到達(dá)到前導(dǎo)爬坡循環(huán)的最大數(shù)量。在測試中，系統(tǒng)模擬器不發(fā)送ACK 或者NACK。UE 應(yīng)該發(fā)送2 個前導(dǎo)循環(huán)，每一個前導(dǎo)循環(huán)包括12 個前導(dǎo)。

　　圖6 是某款WCDMA 終端的測試結(jié)果。

圖6 測試結(jié)果5

　　測試結(jié)果給出：第一個循環(huán)中的前導(dǎo)數(shù)量是12 個，第二個循環(huán)中的前導(dǎo)數(shù)量是12 個，前導(dǎo)循環(huán)的數(shù)量是2 個。符合規(guī)范，測試結(jié)果為通過。圖7 是某款WCDMA 終端此項失敗的測試結(jié)果。

圖7 測試結(jié)果6

　　觀察此圖可知，前導(dǎo)之間的時間間隔過大。以下是測試結(jié)果：第一個循環(huán)前導(dǎo)的數(shù)量是1 個，第二個循環(huán)前導(dǎo)的數(shù)量是2 個，前導(dǎo)循環(huán)的總數(shù)量是19 個循環(huán)。

　　從測試結(jié)果不難看出：前導(dǎo)之間的時間間隔超過了規(guī)范所規(guī)定的范圍是導(dǎo)致測試結(jié)果失敗的直接原因。

　　2.4 隨機(jī)接入——最大發(fā)射功率時的正確行為

　?。?）測試過程

　　·根據(jù)通用呼叫建立過程建立一個呼叫。根據(jù)表1、表2（將最大允許上行發(fā)射功率設(shè)為0dBm）和表3 設(shè)置測試參數(shù)。使用呼叫建立過程中的PRACH 過程。系統(tǒng)模擬器在AICH 信道上不發(fā)送任何消息。

　　·設(shè)置系統(tǒng)模擬器的發(fā)射輸出電平使得在UE 天線連接器處得到的電平為?or。

　　·測量UE 的所有PRACH 前導(dǎo)輸出功率。

　?。?）測試要求UE 不能超過由系統(tǒng)模擬器配置的最大允許上行發(fā)射功率。圖8 是某款WCDMA 終端的測試結(jié)果。

圖8 測試結(jié)果7

　　測試結(jié)果給出，最大前導(dǎo)功率是1.64dBm 。符合標(biāo)準(zhǔn)要求，測試結(jié)果為通過。

　　3 結(jié)束語

　　終端隨機(jī)接入過程的質(zhì)量非常重要，它將直接影響終端的接入速度、開環(huán)功率變化、通話質(zhì)量甚至全網(wǎng)性能等方面，目前，仍然屬于終端射頻性能的薄弱環(huán)節(jié)之一，商用終端中也或多或少的存在這方面問題，需要在芯片設(shè)計開發(fā)和制造工藝等方面加以完善和改進(jìn)。