WCDMA 終端的RRM 測(cè)試

　　RRM（無(wú)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(duì)隨機(jī)接入過(guò)程進(jìn)行介紹，并針對(duì)3GPP 規(guī)范中對(duì)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(cè)試

　　RRM（無(wú)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(duì)隨機(jī)接入過(guò)程進(jìn)行介紹，并針對(duì)3GPP 規(guī)范中對(duì)RRM 的隨機(jī)接入部分的要求進(jìn)行闡述。

　　1 隨機(jī)接入過(guò)程介紹

　　終端與系統(tǒng)的通信可分為兩個(gè)階段，一是接入階段，二是話務(wù)通信階段。由此可見(jiàn)，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^(guò)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(duì)功率來(lái)設(shè)定發(fā)射功率將帶來(lái)很大的不確定性。UTRA 中對(duì)隨機(jī)接入過(guò)程進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。

　　每個(gè)接入時(shí)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(zhǎng)度為若干個(gè)1ms 的前導(dǎo)部分和長(zhǎng)度為10ms 的消息部分組成。兩部分之間為0.25ms 的空閑時(shí)隙。其中前導(dǎo)部分是由16 個(gè)復(fù)數(shù)符號(hào)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(gè)不同的這樣的序列。在一個(gè)小區(qū)中，哪些特征序列可以使用的消息是通過(guò)基站下行信道予以廣播的。消息部分由數(shù)據(jù)部分（對(duì)應(yīng)于DPDCH）和第一層控制信息部分（對(duì)應(yīng)于DPCCH）組成，這兩部分是通過(guò)兩條物理信道并行發(fā)送的。隨機(jī)接入過(guò)程包括以下步驟：

　?。?）終端對(duì)BCH 進(jìn)行解碼，在給定的ASC（接入服務(wù)等級(jí)）內(nèi)為可用RACH 子信道集合獲得可用的上行接入時(shí)隙。終端僅在相對(duì)于所在小區(qū)廣播控制信道幀邊界的一系列給定時(shí)間偏置處發(fā)起接入嘗試。這樣的時(shí)間偏置即為接入時(shí)隙。每個(gè)接入時(shí)隙都會(huì)與別的接入時(shí)隙之間有1.25ms 的時(shí)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(gè)特征碼。

　?。?）終端測(cè)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(shí)間內(nèi)中發(fā)送選擇的特征符號(hào)。

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

　?。?）如果沒(méi)有檢測(cè)到AICH ，終端將以基站指示的步長(zhǎng)（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(gè)分配的接入時(shí)隙中重新發(fā)送前導(dǎo)。

　?。?）當(dāng)檢測(cè)到來(lái)自基站的AICH 時(shí)，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(jiǎn)而言之，在隨機(jī)接入狀態(tài)下，手機(jī)會(huì)根據(jù)接收到的基站信號(hào)電平估計(jì)一個(gè)較小的值作為手機(jī)的初始發(fā)射功率，發(fā)送第一個(gè)前導(dǎo)，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息，手機(jī)會(huì)加大發(fā)射功率，發(fā)送第二個(gè)前導(dǎo)，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有得到基站的應(yīng)答信息，手機(jī)會(huì)再加大發(fā)射功率。這個(gè)過(guò)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(cè)試中對(duì)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(wú)線資源管理）中，對(duì)隨機(jī)接入進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。分為以下四項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行考查：

　　2.1 隨機(jī)接入——接收到ACK 時(shí)的正確行為

　　（1）測(cè)試過(guò)程

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

表1 隨機(jī)接入測(cè)試中的射頻參數(shù)設(shè)置

表2 隨機(jī)接入測(cè)試的射頻參數(shù)設(shè)置

表3 隨機(jī)接入測(cè)試中的系統(tǒng)模擬器的參數(shù)

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

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

　?。?）測(cè)試要求

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

 　　測(cè)量存在兩個(gè)相對(duì)功率，一個(gè)是前導(dǎo)爬坡之間的功率差，另一個(gè)是最后一個(gè)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(cè)試要求是3dB，精度為3dB （即范圍為0~6dB）。第10 個(gè)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)上的測(cè)試結(jié)果。

　　圖2 測(cè)試結(jié)果1 橫坐標(biāo)是時(shí)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(gè)和第一個(gè)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(gè)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(cè)試結(jié)果為通過(guò)。

　　2.2 隨機(jī)接入——接收到NACK 時(shí)的正確行為

　?。?）測(cè)試過(guò)程

　　·根據(jù)通用呼叫建立過(guò)程建立一個(gè)呼叫。根據(jù)表1、表2 和表3 設(shè)置測(cè)試參數(shù)。使用呼叫建立過(guò)程中的PRACH 過(guò)程。系統(tǒng)模擬器收到10 個(gè)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(cè)量前導(dǎo)部分的數(shù)量，測(cè)量第一個(gè)功率爬坡周期的第10 個(gè)前導(dǎo)和第二個(gè)功率爬坡周期的第1 個(gè)前導(dǎo)之間的時(shí)延。

　?。?）測(cè)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(guò)程，直到定時(shí)器TB01 超時(shí)（此處TB01 設(shè)為100ms）。UE 應(yīng)該在第一個(gè)功率爬坡周期內(nèi)發(fā)送10 個(gè)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(gè)前導(dǎo)爬坡周期。圖3 是某款WCDMA 終端的測(cè)試結(jié)果。

圖3 測(cè)試結(jié)果2

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

圖4 測(cè)試結(jié)果3

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

圖5 測(cè)試結(jié)果4

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

　　2.3 隨機(jī)接入——超時(shí)時(shí)的正確行為

　　（1）測(cè)試過(guò)程

　　·根據(jù)通用呼叫建立過(guò)程建立一個(gè)呼叫。根據(jù)表1、表2 和表3 設(shè)置測(cè)試參數(shù)。使用呼叫建立過(guò)程中的PRACH 過(guò)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(cè)量前導(dǎo)部分的數(shù)量。

　?。?）測(cè)試要求

　　在一個(gè)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(guò)程直到達(dá)到前導(dǎo)爬坡循環(huán)的最大數(shù)量。在測(cè)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(gè)前導(dǎo)循環(huán)，每一個(gè)前導(dǎo)循環(huán)包括12 個(gè)前導(dǎo)。

　　圖6 是某款WCDMA 終端的測(cè)試結(jié)果。

圖6 測(cè)試結(jié)果5

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

圖7 測(cè)試結(jié)果6

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

　　從測(cè)試結(jié)果不難看出：前導(dǎo)之間的時(shí)間間隔超過(guò)了規(guī)范所規(guī)定的范圍是導(dǎo)致測(cè)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(shí)的正確行為

　?。?）測(cè)試過(guò)程

　　·根據(jù)通用呼叫建立過(guò)程建立一個(gè)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(cè)試參數(shù)。使用呼叫建立過(guò)程中的PRACH 過(guò)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(cè)量UE 的所有PRACH 前導(dǎo)輸出功率。

　?。?）測(cè)試要求UE 不能超過(guò)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(cè)試結(jié)果。

圖8 測(cè)試結(jié)果7

　　測(cè)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(cè)試結(jié)果為通過(guò)。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　終端隨機(jī)接入過(guò)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(wèn)題，需要在芯片設(shè)計(jì)開發(fā)和制造工藝等方面加以完善和改進(jìn)。