CN108513307B - 一种模拟的高铁场景下终端测试方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种模拟的高铁场景下终端测试方法，该方法包括：建立模拟系统时，信道模拟器通过M×Tx个端口连接RRU，将同一个BBU连接的不同RRU的信号衰落建模成不同的簇，由信道模拟器端口模拟；与移动终端的芯片连接的端口数同终端的芯片的天线数相同；Tx为RRU连接的天线阵列数；终端与高铁基站通过所述信道模拟器进行通信，对终端的终端芯片和高铁基站的功能和性能进行测试。该方法在模拟的高铁场景下完成高铁基站、终端芯片的功能和性能测试，使得测试时减少RRU的使用，降低测试成本。

Description

一种模拟的高铁场景下终端测试方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种模拟的高铁场景下终端测试方法。
背景技术
随着移动蜂窝网络技术的发展，我国三大通信运营商的网络从传统的2G、3G逐步过渡到了4G，通信业务的重点也从语音短信，转为数据业务为主。4G移动通信系统长期演进(LTE)经过标准化早期的技术验证及商用后的演进与优化，能够完整支持高清语音、视频浏览等新兴业务，为移动互联网的发展提供了良好的管道支撑。网络覆盖的不断提升，增加的新场景对系统性能的挑战日益严重。
中国高铁的发展日新月异，三纵、三横的高铁网络已覆盖全国。为满足高铁旅客的语音与数据需求，多家运营商都对高铁网络进行了专项优化，如：中国移动、中国电信、中国联通，这些运营商的4G网络频点较高、穿透损耗大，高铁车速快、多普勒频移大等因素，实际用户的无线通信体验并不令人满意。因此，需要系统设备厂家和终端芯片厂家仍在努力改进其高铁算法，优化端到端性能。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种模拟的高铁场景下终端测试方法，以使测试时减少RRU的使用，降低测试成本。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：
一种模拟的高铁场景下终端测试方法，该方法包括：
模拟N个高铁基站，针对每个高铁基站设置2个射频拉远单元RRU，每个RRU连接独立的天线阵列，每个高铁基站上的天线阵列指向不同；配置M个基带处理单元BBU与2N个RRU连接；
在信道模拟器中建立信道模型时，将第n个高铁基站和第n+1个高铁基站之间的铁轨按照等距离间距划分为L段，根据终端的终端芯片在模拟铁轨中的位置计算每段的首、尾两点的大尺度衰落和小尺度衰落，通过插值周期将L段分别划分子段，每个子段的大尺度衰落、小尺度衰落采用所在段的首尾两点的大尺度、小尺度衰落通过线性插值获得；
信道模拟器通过M×Tx个端口连接RRU，将同一个BBU连接的不同RRU的信号衰落建模成不同的簇，由信道模拟器端口模拟；与移动终端的芯片连接的端口数同终端的芯片的天线数相同；Tx为RRU连接的天线阵列数；
终端与高铁基站通过所述信道模拟器进行通信，对终端的终端芯片和高铁基站的功能和性能进行测试。
由上面的技术方案可知，本申请中基于中国高铁4G网络的外场测量与布站情况，通过RRU的合并建立符合实际信道传播特点的信道模型，并在模拟的高铁场景下完成高铁基站、终端芯片的功能和性能测试，使得测试时减少RRU的使用，降低测试成本。
附图说明
图1为本申请实施例中建立测试系统的流程示意图；
图2为本申请实施例中建立的高铁场景对应的拓扑示意图；
图3为本申请实施例中室内测试系统示意图；
图4为本申请实施例中在模拟的高铁场景下进行终端测试的流程示意图。
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，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本申请实施例中提供一种模拟的高铁场景下终端测试方法，基于中国高铁4G网络的外场测量与布站情况，通过射频拉远单元(RRU)的合并建立符合实际信道传播特点的信道模型，并在模拟的高铁场景下完成高铁基站、终端芯片的功能和性能测试，使得测试时减少RRU的使用，降低测试成本。
下面结合附图，详细描述本申请实施例实现在模拟的高铁场景下终端测试过程。
参见图1，图1为本申请实施例中建立测试系统的流程示意图。具体步骤为：
步骤101，基于实际高铁场景，进行拓扑建立。
参见图2，图2为本申请实施例中建立的高铁场景对应的拓扑示意图。
图2中模拟N个高铁基站，针对每个高铁基站设置2个RRU，则RRU总数为2N；每个RRU连接独立的天线阵列，每个高铁基站上的天线阵列指向不同；配置M个基带处理单元(BBU)与2N个RRU连接；不同RRU连接相同的BBU，或不同的BBU；其中，N为大于1的整数，M为大于0的整数。
设第m个BBU连接的RRU的数目为nm，则
Figure BDA0001234379210000031
其中，1≤m≤M，且m为整数。
步骤102，在建立上述拓扑的基础上，信道模拟器中建立信道模型。
在信道模拟器中建立信道模型时，具体实现如下：
将第n个高铁基站和第n+1个高铁基站之间的铁轨按照等距离间距划分为L段，根据终端的终端芯片在模拟铁轨中的位置计算每段的首、尾两点的大尺度衰落和小尺度衰落，通过插值周期将L段分别划分子段，每个子段的大尺度衰落、小尺度衰落采用所在段的首尾两点的大尺度、小尺度衰落通过线性插值获得；其中，1≤n≤N，且n为整数，L根据信道生成工具的运算速率确定，L为大于1的整数。
上述通过插值周期将L段分别划分子段，每个子段的大尺度衰落、小尺度衰落采用所在段的首尾两点的大尺度、小尺度衰落通过线性插值获得，具体包括：
针对划分的L段中的每一段处理方式一致，这里以第l段为例，1≤l≤L，且l为整数：
针对L段中的第l段，若终端芯片位于的高铁列车通过第l段的时间为tl，根据插值周期Tc将第l段等分为
Figure BDA0001234379210000041
个子段，每个子段的大尺度、小尺度衰落采用第l段首、尾两点的大尺度、小尺度衰落通过线性插值获得；其中，插值周期
Figure BDA0001234379210000042
fc为高铁系统的中心频点，Vsun为光速，v为终端芯片所在高铁的运动速度，pλ为半波长内的采样点数目，Tc为信道模拟器支持的最小信道更新周期。
当
Figure BDA0001234379210000043
不为整数时，可以通过向上取整、向下取整、或四舍五入取整方式取整后，再进行子段的划分。
针对大尺度的功率计算，本申请实施例给出具体实现方式如下：
大尺度衰落包括：路径损耗、阴影衰落和基站天线增益。
其中，
路径损耗为
Figure BDA0001234379210000044
其中，A＝17.02，B＝42.19，C＝20，X为车厢穿透损耗，根据高铁车厢的材质不同，取值可以为15～35dB，d为RRU与终端芯片之间的三维空间距离，单位为m，fc为高铁系统的中心频点，单位为GHz。
阴影衰落服从对数正态分布，均值为0，平原场景标准差为6，山地场景标准差为8。
不同位置之间的阴影衰落的自相关性服从负指数分布，平原场景自相关距离为104米，山地场景自相关距离为130米。
基站天线增益为基站设备的天线增益，即高铁基站的真实天线增益图中给出的增益，或协议规定的天线增益，即协议规定的理论天线增益图中给出的增益。
针对小尺度衰落的功率，本申请给出了如下计算方式：
在模拟终端所在高铁通过铁轨的过程中，每个时刻计算方式相同。
针对小尺度衰落计算时，对于时刻t，每个RRU和终端芯片之间直射簇的到达角φt和离开角
Figure BDA0001234379210000051
由RRU和终端在当前时刻的相对地理位置根据全局坐标系计算获得；
当簇延时线模型的簇数目为C时，不同簇的到达角为{φ1,φ2,…,φC}，离开角为
Figure BDA0001234379210000052
到达角时刻t的偏移角△φt＝φ1-φt，修正后的时刻t的到达角为{φ1-△φt,φ2-△φt,…,φC-△φt}；离开角时刻t的偏移角
Figure BDA0001234379210000053
修正后的时刻t的到达角为
Figure BDA0001234379210000054
当簇时延模型的各簇时延为{σ1,σ2,…,σC}，且时刻t，RRU与终端芯片之间的距离为dt，时刻t的时延偏移为
Figure BDA0001234379210000055
其中Vsun为光速，则修正后的时刻t的各簇时延为{σ1-△σt,σ2-△σt,…,σC-△σt}。
如果模拟所有簇，会增加测试的难度，在本申请实施例中具体实现时，还可以进行簇优化，具体优化如下：
同一BBU下不同RRU的信号经历的衰落模拟成不同的簇，每簇的功率包括RRU与终端的芯片的位置计算大尺度衰落和小尺度衰落；对第m个BBU与终端之间的簇数目C×nm个簇的功率进行从大到小的排序，取功率最大的前K个簇进行模拟，其中，K为信道模拟器支持的最大簇数目，nm为第m个BBU内的RRU的数目，C为建立簇延时模型的簇数目。
每簇的功率包含RRU与终端芯片的真实位置计算大尺度衰落和小尺度衰落功率的和。
步骤103，进行设备的连接，建立模拟的测试系统。
设备连接具体如下：
信道模拟器通过M×Tx个端口连接M个RRU，将同一个BBU连接的不同RRU的信号衰落建模成不同的簇，由信道模拟器端口模拟；与移动终端的芯片连接的端口数同终端芯片的天线数相同；其中，Tx为RRU连接的天线数。
参见图3，图3为本申请实施例中室内测试系统示意图。图3中，信道模拟器通过M×Tx个端口连接RRU，将同一个BBU连接的不同RRU的信号衰落建模成不同的簇，由信道模拟器端口模拟；在室内测试中为模拟一个BBU只需连接1个RRU即可实现。终端芯片的天线数以2为例，通过两个端口连接终端芯片。
下面结合附图，详细描述本申请实施例实现在模拟的高铁场景下终端测试流程。
参见图4，图4为本申请实施例中在模拟的高铁场景下进行终端测试的流程示意图。具体步骤为：
步骤401，建立模拟的测试系统。
步骤402，终端与高铁基站通过建立的测试系统中的信道模拟器进行通信，对终端的终端芯片和高铁基站的功能和性能进行测试。
针对功能的测试，如切换成功率、时延等测试；针对性能的测试，如上、下行吞吐量、终端接入成功率、误比特率等测试结果的统计。
综上所述，本申请通过基于实际测量和高铁场景实际部站方案，建立符合国内信道传播特点的信道模型，用于高铁基站、终端芯片的功能和性能测试及链路级仿真。在提供的技术方案中可精确模拟射频拉远单元合并、高多普勒频移、车厢损耗等高铁场景传播特征。因此，该技术方案在测试时大幅减少RRU的使用，降低测试成本。
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 (8)

1.一种模拟的高铁场景下终端测试方法，其特征在于，该方法包括：
模拟N个高铁基站，针对每个高铁基站设置2个射频拉远单元RRU，每个RRU连接独立的天线阵列，每个高铁基站上的天线阵列指向不同；配置M个基带处理单元BBU与2N个RRU连接；
在信道模拟器中建立信道模型时，将第n个高铁基站和第n+1个高铁基站之间的铁轨按照等距离间距划分为L段，根据终端的终端芯片在模拟铁轨中的位置计算每段的首、尾两点的大尺度衰落和小尺度衰落，通过插值周期将L段分别划分子段，每个子段的大尺度衰落、小尺度衰落采用所在段的首尾两点的大尺度、小尺度衰落通过线性插值获得；
信道模拟器通过M×Tx个端口连接RRU，将同一个BBU连接的不同RRU的信号衰落建模成不同的簇，由信道模拟器端口模拟；与移动终端的芯片连接的端口数同终端的芯片的天线数相同；Tx为RRU连接的天线阵列数；
终端与高铁基站通过所述信道模拟器进行通信，对终端的终端芯片和高铁基站的功能和性能进行测试；
其中，所述方法进一步包括：
同一BBU下不同RRU的信号经历的衰落模拟成不同的簇，每簇的功率包括RRU与终端的芯片的位置计算大尺度衰落和小尺度衰落；对第m个BBU与终端之间的簇数目C×nm个簇的功率进行从大到小的排序，取功率最大的前K个簇进行模拟，其中，K为信道模拟器支持的最大簇数目，nm为第m个BBU内的RRU的数目，C为建立簇延时模型的簇数目；
其中，所述方法进一步包括：
针对小尺度衰落计算时，对于时刻t，每个RRU和终端芯片之间直射簇的到达角φt和离开角
Figure FDA0002998724910000011
由RRU和终端在当前时刻的相对地理位置根据全局坐标系计算获得；
当簇延时线模型的簇数目为C时，不同簇的到达角为{φ1,φ2,L,φC}，离开角为
Figure FDA0002998724910000021
到达角时刻t的偏移角Δφt＝φ1-φt，修正后的时刻t的到达角为{φ1-Δφt,φ2-Δφt,L,φC-Δφt}；离开角时刻t的偏移角
Figure FDA0002998724910000022
修正后的时刻t的到达角为
Figure FDA0002998724910000023
当簇时延模型的各簇时延为{σ1,σ2,L,σC}，且时刻t，RRU与终端芯片之间的距离为dt，时刻t的时延偏移为
Figure FDA0002998724910000024
其中Vsun为光速，则修正后的时刻t的各簇时延为{σ1-Δσt,σ2-Δσt,L,σC-Δσt}。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过插值周期将L段分别划分子段，每个子段的大尺度衰落、小尺度衰落采用所在段的首尾两点的大尺度、小尺度衰落通过线性插值获得，包括：
针对L段中的第l段，若终端芯片位于的高铁列车通过第l段的时间为tl，根据插值周期Ts将第l段等分为
Figure FDA0002998724910000025
个子段，每个子段的大尺度、小尺度衰落采用第l段首、尾两点的大尺度、小尺度衰落通过线性插值获得；其中，插值周期
Figure FDA0002998724910000026
fc为高铁系统的中心频点，Vsun为光速，v为终端芯片所在高铁的运动速度，pλ为半波长内的采样点数目，Tc为信道模拟器支持的最小信道更新周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述大尺度衰落包括：路径损耗、阴影衰落和基站天线增益。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述路径损耗
Figure FDA0002998724910000027
其中，A＝17.02，B＝42.19，C＝20，X为车厢穿透损耗，d为RRU与终端芯片之间的三维空间距离，fc为高铁系统的中心频点。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述阴影衰落服从对数正态分布，均值为0，平原场景标准差为6，山地场景标准差为8。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
不同位置之间的阴影衰落的自相关性服从负指数分布，平原场景自相关距离为104米，山地场景自相关距离为130米。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
基站天线增益为基站设备的天线增益，或协议规定的天线增益。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，
不同RRU连接相同的BBU，或不同的BBU。
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