CN104410471A - 一种长期演进系统中的多小区模拟路测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种长期演进LTE系统中的多小区模拟路测方法，该方法包括：室内基站1、室内基站2和q个干扰源设备分别根据本地配置模拟的PCI发射信号；信道模拟设备在接收到各室内基站以及干扰源设备发送的信号时，根据配置的衰减后的输出信号的功率控制本信道模拟设备输出信号的功率；根据配置的噪声功率对本信道模拟设备的输出信号增加噪声；并输出给接入室内基站的终端设备；终端设备接收到信号后，完成对本终端设备芯片的测试验证，能够在复杂环境下实现产品性能的多次验证。

Description

一种长期演进系统中的多小区模拟路测方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种长期演进系统中的多小区模拟路测方法。

背景技术

随移动互联网的兴起，无线数据流量呈现井喷式发展。传统的以语音为中心的第二代(2G)和第三代(3G)蜂窝网络已经不能满足数据业务的需求。第四代(4G)移动通信技术通过采用正交频分复用(OFDM)、多输入多输出(MIMO)、联合检测等先进技术，成倍的提高了上下行数据吞吐量。在此基础上，第三代合作伙伴计划(3GPP)对长期演进(LTE)技术进行了进一步增强，引入了载波聚合、增强MIMO、小区间干扰协调等技术，使得LTE系统的测试验证更为复杂。

目前的LTE系统设备和终端设备的互操作测试主要分为室内和室外2个阶段。室内测试主要完成系统或终端的功能验证，考查基本协议流程、关键技术实现、点对点性能等。在系统和终端在室内充分验证后，进入室外完成切换、峰值吞吐量、接入成功率等性能测试。

在室内测试时，由于采用射频线缆直接连接的方式，信号接收较为理想，所以系统和终端设备即使完成室内测试也会在室外测试中产生大量问题。特别是室内的点对点性能测试采用1个基站通过信道模拟设备连接终端，测试没有干扰情况下的单小区性能验证。

信道模拟设备中运行的是经典的理论信道衰落模型，与外场实际环境存在较大差别。并且在室内测试中没有考虑路损和衰落变化。外场测试信道传播环境复杂，受到天气、交通、建筑等小尺度衰落的影响，测试结果不能重现，从而不能对终端设备进行充分测试。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种长期演进系统中的多小区模拟路测方法以解决复杂环境下无法验证终端设备的产品性能的问题。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：

一种长期演进LTE系统中的多小区模拟路测方法，应用于包括室内基站1、室内基站2、q个干扰源设备、信道模拟设备和终端设备的系统中；其中，q为大于0的整数；所述方法包括：

针对时间段t_c内任一时刻t，若c为奇数，则室内基站1模拟i_c发射信号；室内基站2模拟i_c-1和i_c+1中参考信号接收功率RSRP最高的物理小区标识PCI发射信号；所述q个干扰源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI中RSRP最高的q个PCI发射信号；若c为偶数，则室内基站2模拟i_c发射信号；室内基站1模拟i_c-1和i_c+1中RSRP最高的PCI发射信号；所述q个干扰源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI中RSRP功率最高的q个PCI发射信号；其中，记录的外场路测时依次接入的PCI为i₁,i₂,…,i_C，路测终端依次接入各PCI的对应时间段分别为t₁,t₂…t_C，其中，C为路测终端接入的PCI的总个数，C为大于2的整数，1≤c≤C，c为路测终端依次接入的PCI的序号；对于信道模拟设备，根据外场路测时路测终端和路测扫频仪在时刻t记录的各PCI对应的RSRP配置对本信道模拟设备进行衰减后的输出信号的功率；根据记录的各PCI对应的RSRP和信号干扰噪声比SINR配置对本信道模拟设备的输出信号增加的噪声的噪声功率；

所述室内基站1、所述室内基站2和所述q个干扰源设备分别根据本地配置模拟的PCI发射信号；

所述信道模拟设备在接收到各室内基站以及干扰源设备发送的信号时，根据配置的衰减后的输出信号的功率控制本信道模拟设备输出信号的功率；根据配置的噪声功率对本信道模拟设备的输出信号增加噪声；并输出给接入模拟i_c的室内基站的终端设备；

终端设备接收到信号后，完成对本终端设备芯片的测试验证。

由上面的技术方案可知，本申请中通过对记录的外场路测数据进行处理，在室内配置多个小区基站并互配邻区关系，多小区输出信号级联LTE信号源输入信道模拟器，信道模拟器根据外场路测的多小区信道衰落和干扰信息，完成对室内多小区信号的衰减和合路并输出至终端设备，从而使终端设备完成对终端芯片的测试验证。本申请通过该方案能够在复杂环境下实现产品性能的多次验证。

附图说明

图1为本申请实施例中LTE系统中的多小区模拟路测方法流程图；

图2为本申请实施例中本申请实施例中多小区模拟路测的TD-LTE系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并据实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

本申请实施例中提出一种LTE系统中的多小区模拟路测方法，首先需要获得外场路测的相关信息，具体如下：

在外场路测过程中分别通过路测扫频仪和路测终端进行路测。在外场路测过程中，路测扫频仪和路测终端的位置要尽可能的接近，以减少路测误差。

通过路测扫频仪获取其所在位置多个小区的物理小区标识(PCI)、频段及参考信号接收功率(RSRP)；

路测终端获得服务小区(该路测终端当前接入的小区)的频点、PCI、RSRP和信号干扰噪声比(SINR)，以及接入各PCI的时间段。

具体记录可以为路测终端依次接入的PCI为i₁,i₂,…,i_C，路测终端依次接入各PCI的对应时间段分别为t₁,t₂…t_C，并记录各时间段内各PCI对应的频点RSRP和SINR。在记录时间段时，可以通过两个时刻记录，即接入一个PCI和离开该PCI的两个时刻，本实施例中i的下标1到C表示对依次接入PCI的序列号的标识，而非真实的PCI的标识，对于时间段t的下标表示接入第几个PCI的时间段，其中，C为在路测过程中路测终端接入的PCI的总个数，C为大于2的整数。

在具体实现时，还可以根据实际需要，记录其他路测信息，如多径数、时延以及信道信号，可以用于修订信道模拟设备中的小尺度衰落模型，即增强空间信道模型(SCME)，为各室内基站和干扰源设备输出的信号添加小尺度衰落。

外场路测时，可以使用安装路测软件的设备，如一台PC机等，记录相关路测数据并进行计算，以备搭建模拟外场路测的室内测试环境。

安装路测软件的设备连接路测扫频仪和路测终端并调整其记录数据的时间戳对齐。将扫频仪与路测终端放置在距离最近的位置，及近似相同的位置沿测试路线移动。

路测终端接入LTE网络下载数据。设当前接入的PCI为i_c，频点为f，在接入i_c的时间段t_c内的任一时刻t，路测终端针对N根天线接收信号RSRP分别表示为SINR分别表示为

扫频仪记录N根天线上当前高于接收灵敏度的L个小区的RSRP，为这L个PCI分别分配序列号1到L，则序列号为l的PCI，频点为f，时刻t对应的RSRP分别表示为其中，1≤l≤L。

由于路测终端和路测扫频仪天线距离不同、设备射频精度不一及信道衰落的影响，对于同一PCI，如i_c，路测终端与路测扫频仪第n根天线测量的RSRP存在误差。需对路测扫频仪获取的RSRP进行校准，校准后，序列号为l的PCI，频点为f，t时刻对应的RSRP分别表示为序列号为l的PCI对于第n根天线校准后对应的RSRP表示为其中，k为路测扫频仪在时刻t记录的RSRP最大的PCI对应的序列号；其中，1≤n≤N。

噪声功率计算：扫频仪及终端记录的SINR和RSRP值都为dB值，需要换算为线性值。在时刻t，路测终端接入的PCI为i_c，频点为f，路测终端第n根天线接收信号RSRP线性值为SINR线性值为针对分配序号为l的扫频仪校准后RSRP线性值为则时刻t针对第n根天线噪声功率表示为 $\frac{{10}^{p_{i_C,f,t}^n/10}}{{10}^{{\mathrm{\γ}}_{i_C,f,t}^n/10}}-\underset{l=1,l\≠k}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{P_{l,f,t}^{\mathrm{\Δn}}/10}.$

本申请具体实施例中提供的测试系统包括：室内基站1、室内基站2、q个干扰源设备、信道模拟设备和终端设备；其中，q为大于0的整数，即至少包括一个干扰源设备。所述干扰源设备可以为室内基站或LTE信号源设备。一般情况下C远远大于q与2的和。

首先对各室内基站和干扰源设备，以及信道模拟设备进行配置。按照外场路测的时间段进行配置，如在时间段t_c内进行如下配置：

针对时间段t_c内任一时刻t，若c为奇数，则室内基站1模拟i_c发射信号；室内基站2模拟i_c-1和i_c+1中RSRP最高的PCI发射信号；所述q个干扰源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI中RSRP最高的q个PCI发射信号；

若c为偶数，则室内基站2模拟i_c发射信号；室内基站1模拟i_c-1和i_c+1中RSRP最高的PCI发射信号；所述q个干扰源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI中RSRP功率最高的q个PCI发射信号；其中，记录的外场路测时依次接入的PCI为i₁,i₂,…,i_C，路测终端依次接入各PCI的对应时间段分别为t₁,t₂…t_C；

对于信道模拟设备，根据外场路测时路测终端和路测扫频仪在时刻t记录的各PCI对应的RSRP配置对本信道模拟设备进行衰减后的输出信号的功率；根据记录的各PCI对应的RSRP和SINR配置对本信道模拟设备的输出信号增加的噪声的噪声功率；

其中，所述根据外场路测时路测终端和路测扫频仪在时刻t记录的各PCI对应的RSRP配置对本信道模拟设备进行衰减后的输出信号的功率，包括：

所述信道模拟设备控制模拟i_c的室内基站经过信道模拟设备的输出功率分别为其中，N为终端设备的天线的根数，为外场路测时通过路测终端获得的频点f，时刻t针对第n根天线i_c对应的RSRP，为针对i_c的固定功率偏移值；

控制模拟i_c之外的外场路测中的PCI中的任一室内基站或干扰源设备经过本信道模拟设备的输出功率分别为其中， 为频点f，时刻t在第n根天线上扫描仪校准后的RSRP，为外场路测时通过扫频仪获得的频点f，时刻t，针对第n根天线序号为k的PCI对应的RSRP，P_△l为针对序列号为l的PCI的固定功率偏移值，在时刻t，路测扫频仪记录L个PCI的RSRP，为这L个PCI分别分配序列号1到L，序列号为k的PCI为L个PCI中RSRP最大的PCI；1≤l≤L，1≤k≤L，1≤n≤N。

其中，所述根据记录的各PCI对应的RSRP和SINR配置对本信道模拟设备的输出信号增加的噪声的噪声功率，包括：

针对时刻t，对本信道模拟设备输出的信号针对N根天线增加噪声信号的噪声功率分别为其中，为外场路测时通过终端获得的频点f，时刻t，针对第n根天线i_c对应的SINR。

参见图1，图1为本申请实施例中LTE系统中的多小区模拟路测方法流程图。具体步骤为：

步骤101，室内基站1、室内基站2和q个干扰源设备分别根据本地配置模拟的PCI发射信号。

步骤102，信道模拟设备在接收到各室内基站以及干扰源设备发送的信号时，根据配置的衰减后的输出信号的功率控制本信道模拟设备输出信号的功率；根据配置的噪声功率对本信道模拟设备的输出信号增加噪声；并输出给接入模拟当前服务的PCIi_c的室内基站的终端设备。

步骤103，终端设备接收到信号后，完成对本终端设备芯片的测试验证。

若外场路测过程中的各PCI对应的基站中存在采用天线模式为1、2、3、4、5或6，则在模拟该PCI的室内基站和信道模拟设备之间，或模拟该PCI的干扰源设备和信道模拟设备之间增加合路器，对所述室内基站或干扰源设备输出的信号进行合路处理。若采用天线模式为7，8或9，则此处的合路器不需要。

下面以TD-LTE系统为例，基站采用8天线，终端采用2天线，系统MIIMO配置为天线模式3。设外场测试中基站采用单一频点f；路测终端依次接入的PCI为i₁,i₂,i₃,i₄，其中下标1,2,3,4分别为按接入PCI的顺序为各接入小区分配的序号，并非真实PCI的标识，但是需记录分配序号的各PCI与真实PCI的对应关系，即获知当前接入的PCI；路测终端依次接入各PCI的对应时间段分别为t₁,t₂,t₃,t₄，即接入i₁的时间段为t₁。

首先通过外场路测获得相关路测信息，具体如下：

(1)、在TD-LTE外场测试环境中，安装路测软件的设备连接扫频仪和路测终端并调整其记录数据的时间戳对齐。将路测扫频仪与路测终端放置在相同的位置沿测试路线移动。

路测终端接入TD-LTE网络下载数据。设当前接入PCI为i₂，在时间段t₂中的任一时刻t，路测终端2根天线接收信号RSRP表示为SINR表示为

路测扫频仪记录2根天线上当前获得的PCI的RSRP，假设获得了3个PCI的RSRP，则为各PCI分配从1到3的序列号，则序列号为l的PCI，频点为f，时刻t的RSRP表示为其中，1≤l≤3，l为整数。

(2)、路测扫频仪RSRP校准：由于终端和扫频仪天线距离不同、设备射频精度不一及信道衰落的影响，对于同一PCI，路测终端与路测扫频仪第n根天线测量的RSRP存在误差。

路测扫频仪校准后序列号为l的PCI，频点为f，时刻t的RSRP表示为其中，其中，k为序列号为1到3的PCI中对应RSRP最大的PCI的序号。

(3)噪声功率计算：路测扫频仪及路测终端记录的SINR和RSRP值都为dB值，需要换算为线性值。当前接入的PCI为i₂，频点为f，时刻t时，路测终端第n根天线接收信号RSRP线性值为SINR线性值为扫频仪校准后RSRP线性值为则时刻t噪声功率表示为 $\frac{{10}^{p_{i_C,f,t}^n/10}}{{10}^{{\mathrm{\γ}}_{i_C,f,t}^n/10}}-\underset{l=1,l\≠k}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{P_{l,f,t}^{\mathrm{\Δn}}/10}.$

参见图2，图2为本申请实施例中本申请实施例中多小区模拟路测的TD-LTE系统示意图。

图2中配置3个室内基站和1个LTE信号源，模拟室外测试路线上的PCI。因为外场采用天线模式3，为了节省信道模拟设备端口要求，将室内基站在同1极化方向上的射频信号进行合路，针对各室内基站分别增加了一个合路器，LTE信号源采用2天线端口输出。3个室内基站和1个信号源输出的信号分别通过合路器后接入信道模拟设备，使用信道模拟设备添加基站信号衰落和噪声。信道模拟设备将合路后的信号输出到终端设备的2天线端口。

在时间段t₁内，室内基站1模拟i₁发射信号，室内基站2模拟i₂发射信号，室内基站3和LTE信号源设备分别模拟i₃和i₄发射信号；

在时间段t₂内，室内基站1模拟i₁和i₃中对应RSRP大的PCI发射信号，室内基站2模拟i₂发射信号，室内基站3和LTE信号源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI发射信号。

在时间段t₃内，室内基站1模拟i₃发射信号，室内基站2模拟i₂和i₄中对应RSRP大的PCI发射信号；室内基站3和LTE信号源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI发射信号。

在时间段t₄内，室内基站1模拟i₃发射信号，室内基站2模拟i₄发射信号；室内基站3和LTE信号源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI发射信号。

信道模拟设备控制室内小区基站的输出功率的衰减，以控制时间段t₂内的任一时刻t为例，i₂经过信道模拟设备的输出功率为干扰小区经过信道模拟设备的输出功率为

图2中的各室内基站和LTE信号源设备根据在不同时间，按照配置发送信号。

各合路器将接收到的信号进行合路后，发送给信道模拟设备。

信道模拟设备在接收到各路信号后，按照配置控制针对终端设备当前接入的室内基站经本信道模拟设备的输出功率为按照配置控制针对该终端设备当前接入的室内基站之外的室内基站或LTE信号源设备经本信道模拟设备的输出功率为并针对输出信号增加高斯白噪声信号，增加的高斯白噪声信号针对2根天线的功率分别为 $\frac{{10}^{p_{i_2,f,t}^1/10}}{{10}^{{\mathrm{\γ}}_{i_2,f,t}^1/10}}-\underset{l=1,l\≠k}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{P_{l,f,t}^{\mathrm{\Δ}1}/10},\frac{{10}^{p_{i_2,f,t}^2/10}}{{10}^{{\mathrm{\γ}}_{i_2,f,t}^2/10}}-\underset{l=1,l\≠k}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{P_{l,f,t}^{\mathrm{\Δ}\mathrm{\Δ}}/10}$

若在外场路测时，还记录了多径功率、时延以及信道相关性参数，则使用这些参数修正SCME，为各室内基站和干扰源设备输出的信号添加小尺度衰落。

综上所述，本申请实施例中提出的用于LTE系统的多小区模拟路测方法能够在室内模拟终端在外场定点和移动性过程中的性能，可以大大节省人力成本。

传统的模拟路测方法，没有考虑多小区的情况，仅支持单小区场景。而本申请实施例中提出的多小区模拟路测方法，将外场测试过程中经过的大量小区，动态的映射到室内有限的小区上，在室内支持多小区干扰场景下的性能测试。在任意时刻，终端设备都在接收服务小区信号的同时，受到其它邻区的干扰。

传统路测方法不支持模拟终端连续切换的性能，而提出的模拟路测方法可以即支持同频切换，也支持异频切换。并且在切换过程中，可以模拟多个邻区的场景。

外场测试环境复杂多变，受到测试地点的天气、路况等环境应因素的影响，测试结果难以复现。而使用提出的模拟路测方法，可以反复播放测试路线中服务小区、干扰小区的以及信道响应和噪声的变化过程，便于终端芯片定位算法问题，提升产品性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种长期演进LTE系统中的多小区模拟路测方法，其特征在于，应用于包括室内基站1、室内基站2、q个干扰源设备、信道模拟设备和终端设备的系统中；其中，q为大于0的整数；所述方法包括：

针对时间段t_c内任一时刻t，若c为奇数，则室内基站1模拟i_c发射信号；室内基站2模拟i_c-1和i_c+1中参考信号接收功率RSRP最高的物理小区标识PCI发射信号；所述q个干扰源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI中RSRP最高的q个PCI发射信号；若c为偶数，则室内基站2模拟i_c发射信号；室内基站1模拟i_c-1和i_c+1中RSRP最高的PCI发射信号；所述q个干扰源设备分别模拟室内基站1和室内基站2模拟的PCI之外的PCI中RSRP功率最高的q个PCI发射信号；其中，记录的外场路测时依次接入的PCI为i₁,i₂,…,i_C，路测终端依次接入各PCI的对应时间段分别为t₁,t₂…t_C，其中，C为路测终端接入的PCI的总个数，C为大于2的整数，1≤c≤C，c为路测终端依次接入的PCI的序号；对于信道模拟设备，根据外场路测时路测终端和路测扫频仪在时刻t记录的各PCI对应的RSRP配置对本信道模拟设备进行衰减后的输出信号的功率；根据记录的各PCI对应的RSRP和信号干扰噪声比SINR配置对本信道模拟设备的输出信号增加的噪声的噪声功率；

所述室内基站1、所述室内基站2和所述q个干扰源设备分别根据本地配置模拟的PCI发射信号；

所述信道模拟设备在接收到各室内基站以及干扰源设备发送的信号时，根据配置的衰减后的输出信号的功率控制本信道模拟设备输出信号的功率；根据配置的噪声功率对本信道模拟设备的输出信号增加噪声；并输出给接入模拟i_c的室内基站的终端设备；

终端设备接收到信号后，完成对本终端设备芯片的测试验证。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据外场路测时路测终端和路测扫频仪在时刻t记录的各PCI对应的RSRP配置对本信道模拟设备进行衰减后的输出信号的功率，包括：

所述信道模拟设备控制模拟i_c的室内基站经过信道模拟设备的输出功率分别为其中，N为终端设备的天线的根数，为外场路测时通过路测终端获得的频点f，时刻t针对第n根天线i_c对应的RSRP，为针对i_c的固定功率偏移值；

控制模拟i_c之外的外场路测中的PCI中的任一室内基站或干扰源设备经过本信道模拟设备的输出功率分别为其中， 为频点f，时刻t在第n根天线上扫描仪校准后的RSRP，为外场路测时通过扫频仪获得的频点f，时刻t，针对第n根天线序号为k的PCI对应的RSRP，P_△l为针对序列号为l的PCI的固定功率偏移值，在时刻t，路测扫频仪记录L个PCI的RSRP，为这L个PCI分别分配序列号1到L，序列号为k的PCI为L个PCI中RSRP最大的PCI；1≤l≤L，1≤k≤L，1≤n≤N。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据记录的各PCI对应的RSRP和SINR配置对本信道模拟设备的输出信号增加的噪声的噪声功率，包括：

针对时刻t，对本信道模拟设备输出的信号针对N根天线增加噪声信号的噪声功率分别为 $\frac{{10}^{p_{i_C,f,t}^1/10}}{{10}^{{\mathrm{\γ}}_{i_C,f,t}^1/10}}-\underset{l=1,l\≠k}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{P_{l,f,t}^{\mathrm{\Δ}1}/10},\frac{{10}^{p_{i_C,f,t}^2/10}}{{10}^{{\mathrm{\γ}}_{i_C,f,t}^2/10}}-\underset{l=1,l\≠k}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{P_{l,f,t}^{\mathrm{\Δ}2}/10},...,\frac{{10}^{p_{i_C,f,t}^N/10}}{{10}^{{\mathrm{\γ}}_{i_C,f,t}^N/10}}-\underset{l=1,l\≠k}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{P_{l,f,t}^{\mathrm{\ΔN}}/10},$ 其中，为外场路测时通过终端获得的频点f，时刻t，针对第n根天线i_c对应的SINR。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

所述信道模拟设备根据记录的外场测试数据中的多径功率、时延以及信道相关性参数修正增强空间信道模型SCME，为本信道模拟设备输出的信号添加小尺度衰落。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

若外场路测过程中的各PCI对应的基站中存在采用天线模式为1、2、3、4、5或6，则在模拟该PCI的室内基站和信道模拟设备之间，或模拟该PCI的干扰源设备和信道模拟设备之间增加合路器，对所述室内基站或干扰源设备输出的信号进行合路处理。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，

所述干扰源设备为室内基站或LTE信号源设备。