1樓:匿名使用者
隨著通訊技術的蓬勃發展,3gpp開展utra長期演進技術的研究,即lte技術,以實現3g技術向b3g和4g的平滑過渡。lte的改進目標是實現更快的資料速率、更短的時延、更低的成本、更高的系統容量以及改進的覆蓋範圍。在3gpp lte規範中,明顯增加了峰值資料速率,要求在20mhz頻寬上達到100mbit/s的下行傳輸速率和50mbit/s的上行傳輸速率。
目前隨著td-scdma的廣泛應用,由td-scdma平滑演進到td-lte已經成為一種發展趨勢。本篇文章著重闡述了在td-lte系統中如何優化單使用者的下行流量測試。
無線網路側使用者資料處理的流程
圖1-1 3gpp lte網路的使用者面協議棧
圖1-1是3gpp lte網路的使用者面協議棧 [1]。左邊藍色框內是無線網路側的使用者面協議棧。下行資料從核心網傳輸到基站側後,經過pdcp層、rlc層和mac層的封裝對映到物理層上,再通過空口傳輸到ue側。
ue側經過相應層的解封裝後,得到下行的資料包。
pdcp層從上層接收資料,對資料進行壓縮和加密,然後再**到rlc層。rlc層根據底層傳輸塊大小對上層pdu進行分段,然後通過確認模式、非確認模式或者透明模式傳輸到mac層,並通過arq機制進行錯誤修正。mac層實現了ue間的動態排程,能通過harq進行錯誤糾正以及實現傳輸塊格式的選擇等功能。
物理層為mac層和高層提供資訊傳輸的服務。在td-lte系統中,mac層和物理層的配置和功能直接影響了使用者的下行流量。
下行使用者資料在mac層是承載在傳輸通道dl-sch上的。當基站發射資料的天線多於一根時,mac層會將接收到的上層資料分成兩個位元流。圖1-2是傳輸通道dl-sch在mac層的一個位元流的處理流程 [2]。
每一個位元流需要被附加24位元的crc校驗位,然後再進行位元加擾。如果位元流的大小大於傳輸通道的最大長度,位元流就會被分割成多個碼塊,每一碼塊都要加24位元的crc校驗位。經過碼塊分割後,每一個碼塊都要進行通道編碼。
dl-sch傳輸通道使用的是turbo 1/3 編碼方式。編碼後的資料進入harq軟位元緩衝器後,進行harq的功能處理。從harq軟位元緩衝器輸出的位元流進行二次交織後,與控制資訊複用,然後再對映到物理通道上。
圖1-2傳輸通道dl-sch在mac層的處理流程
圖1-3是物理通道pdsch上兩個碼字的處理流程 [3]。首先,將傳輸通道dl-sch上的碼字進行加擾,然後再進行調製。pdsch的調製方式可以是qpsk、16qam或64qam。
經過調製後的碼字是復值的調製符號,這些符號又會對映在一個或者多個的空間層上。在lte系統中,空間複用可以有1、2、3或4層。每一層的復值訊號經過預編碼後對映在為這個pdsch分配的資源單元上,然後再經過ofdm調製,被髮送到天線埠上。
圖1-3 pdsch物理層處理流程
下行流量的潛在影響因素
使用者面資料的處理流程描述了物理層和mac層對使用者資料的處理過程。物理層的配置決定了系統最終能夠為使用者提供的物理承載能力,而這些物理承載中對映的使用者資訊位元數是由mac層所採用的編位元速率、調製方式以及是否有資料重傳等因素決定的。所以,下面分別從物理層和mac層分析影響下行流量的因素。
td-lte系統物理層的使用者傳輸能力
圖2-1是td-lte的幀結構 [3]。一個無線幀的長度是10ms,由兩個結構一樣的半幀組成,每個半幀中有五個子幀。子幀1是特殊時隙,用來傳輸dwpts、gp和u***s。
子幀0和子幀 2分別固定用作下行和上行。子幀 3和子幀4可以用作上行或者下行。
圖2-1 td-lte幀結構
下行物理通道有物理下行共享通道(pdsch),物理廣播通道(pbch),物理控制格式指示通道(pcfich),物理下行控制通道(pdcch),物理harq指示通道(phich)。每一個下行物理通道都是一系列的資源粒子re的集合。除此之外,物理層上還有一些資源單元不對應物理通道,只是傳輸下行物理訊號,其中包括參考訊號和同步訊號。
在這些所有的物理資源上,只有pdsch是用來傳輸使用者資料的。表2-1舉例說明了物理通道pdsch在特定系統配置下能夠提供的最大資源單元 (re)。
表2-1 物理通道pdsch基於特定系統配置下可用的資源單元
物理通道pdsch可用的資源單元的數量直接影響了使用者的下行流量。所以,物理層對下行流量的影響是在於不同的系統配置。這些配置因素包括頻寬、多天線技術、上下行時隙比、下行控制通道的ofdm符號數(cfi)和特殊時隙的配置。
表2-2是這些影響因素的常用配置。
表2-2 物理層對下行流量的影響因素及常用配置
mac層影響下行流量的因素分析
mac層的資料傳輸是通過harq的多個程序來實現。每個harq程序就是一個輸入資料位元的緩衝器。輸入的資料流經過速率匹配後,與pdsch上能夠傳輸的位元數匹配。
系統會根據ue反饋的ack/nack後,決定傳送新的資料還是重傳舊的資料。對於每次重傳,使用不同的通道冗餘版本,這些冗餘版本是預先定義好的。所以,harq程序數,最大重傳次數和冗餘版本的設定直接影響了下行資料的傳輸速率。
mac層還有對使用者面資料處理的控制功能,即鏈路自適應功能。mac層根據ue反饋的通道質量指示,ri的指示和ack/nack的上報,決定為該使用者分配的傳輸塊大小、編位元速率和調製方式。通道編位元速率是下行資訊位元數與pdsch物理通道位元數的比值 [4]。
coderate = nsys / nrm
coderate是通道編位元速率。nsys 是在一個tti內使用者資訊的位元數。nrm是經過速率匹配後對映到物理通道pdsch上的位元數。
nrm 用 rm (nphy) 表示。nphy 是物理通道pdsch能夠傳輸的位元數。
nphy = nre * ri * nmod
nre是物理通道pdsch所佔的資源單元數。ri是資料傳輸在空間的級數,可以取1或者2。當天線採用發射分集的方式時,ri等於1。
當天線採用空間多工的方式時,ri等於2。nmod是一個調製符號所代表的位元數。nmod可以取2,4或者6,分別對應的是qpsk,16qam或者是64qam的調製方式。
所以,nsys = coderate * rm (nre * ri * nmod)。其中nre與系統的基本配置相關。ri、nmod和coderate的取值和鏈路自適應的功能相關。
基於以上分析,mac層對單使用者下行流量的影響體現在特定系統配置和不同的通道環境下,鏈路自適應功能和harq功能的實現,如圖2-2所示。
圖2-2 mac層對下行流量的影響因素和常用配置
下行流量在組網測試中的測試案例選擇
在測試學的理論中,覆蓋測試常用的測試模型有:block coverage、branch coverage、c-use coverage、p-use coverage、dud-chains和du-pairs。圖3-1表示的是不同的覆蓋測試模型下 [5],覆蓋率和檢測出的缺陷數之間的關係。
從圖中可以看出,即便是在效率最高的blocks coverage模型下,覆蓋率在達到85%左右後,檢測出的缺陷數基本保持不變。所以,測試不是追求100%覆蓋,而是要在一定的時間和成本下,尋找到一套有效的測試方法來保證產品的質量。這種測試理論同樣適用於運營商的組網測試。
圖3-1 覆蓋率和檢測出錯誤數的關係
組網測試主要是針對td-lte系統在實際應用的網路中最常規和最大量應用的場景進行測試。理想通道下的測試衡量的是系統最大的傳輸能力。非理想通道下的測試反映了近似於真實環境下的系統傳輸能力。
下面分別在這兩種測試環境下,結合上述對下行流量影響因素的分析,選擇了一組核心的測試案例,如表3-1和表3-2所示。其中包括測試目的、系統配置、測試方法以及預期的測試結果。這些測試案例中選取的系統配置可以根據實際網路的需求情況,作出相應的調整,以便測試能夠更好地為組網應用提供保障。
表3-1下行流量在理想通道環境下的核心測試案例
表3-2下行流量在非理想通道環境下的核心測試案例
總結從測試理論來看,測試不是追求100%覆蓋,而是要根據特定的測試目的,尋找到一套有效的測試方法來保證產品的質量。td-lte系統組網測試應該主要是針對實際應用的網路中最常規和最大量應用的場景進行測試。本文從理論上分析了物理層和mac層對下行流量的主要影響因素和常用配置,提出了運營商組網測試中理想通道環境下和非理想通道環境下針對下行流量的核心測試案例,其中的系統配置可以根據運營商具體的網路應用需求作出調整。
這些測試案例可以作為運營商td-lte網路入網測試時針對下行流量測試的主要測試案例。
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