張 昊，黃秋欽

(深圳信息通信研究院，廣東 深圳 518000)

0 引言

3GPP規(guī)范中規(guī)定的移動終端無線資源管理一致性測試對移動終端質(zhì)量的改善和提升有著巨大的促進作用。在無線資源管理(Radio Resource Management, RRM)一致性測試中，隨機接入是最為基礎(chǔ)的一部分，目的是保證移動終端和網(wǎng)絡(luò)的同步性，解決兩者間的沖突，同時實現(xiàn)上行通信資源的分配。終端的隨機接入性能也是影響網(wǎng)絡(luò)和終端連接過程和連接時間的關(guān)鍵因素，當(dāng)終端進行正確的隨機接入過程，和通信網(wǎng)絡(luò)建立連接，才可保證其正常的通信[1]。本文介紹了移動終端RRM一致性測試和隨機接入測試，并分析其測試指標(biāo)參數(shù)，再針對隨機接入測試用例以及對測試過程中常見問題進行詳細(xì)分析。

1 RRM一致性測試

RRM是無線網(wǎng)絡(luò)和終端的關(guān)鍵功能，主要指對通信系統(tǒng)中的無線資源進行規(guī)劃及管理。RRM一致性測試主要關(guān)注的是終端在RRM性能方面的能力是否與3GPP標(biāo)準(zhǔn)中定義的一致。LTE終端RRM的標(biāo)準(zhǔn)為3GPP TS 36.521-3，5G終端RRM的標(biāo)準(zhǔn)為3GPP TS 38.533，移動終端RRM性能測試主要包括六大類，具體如下。

(1)E-UTRAN RRC_IDLE State Mobility，驗證移動終端處于IDLE狀態(tài)下其重選的能力；

(2)E-UTRAN RRC_CONNECTED State Mobility，驗證移動終端處于Connected狀態(tài)下其切換的能力；

(3)RRC Connection Mobility Control，RRC連接移動性控制；

(4)Timing and Signalling Characteristics，定時及信令特性；

(5)UE Measurements Procedures終端測量過程；

(6)Measurement Performance Requirements，移動終端上報各種功率精度的測試。

其中LTE的RRC僅有RRC_IDLE和RRC_CONNECTED兩種狀態(tài)，而5G NR RRC支持3種狀態(tài)，RRC_IDLE、RRC_INACTIVE、RRC_CONNECTED，5G 應(yīng)用場景之一eMTC(大規(guī)模機器類通信)，即面向萬物互聯(lián)，要求大量連接終端設(shè)備具有低功耗、快速接入、低時延且信令開銷小等特征，基于這些要求5G引入了RRC INACTIVE狀態(tài)。

2 隨機接入測試

移動終端隨機接入有兩種形式：(1)基于競爭的隨機接入；(2)基于非競爭的隨機接入。下面重點分析基于競爭的隨機接入技術(shù)。

競爭隨機接入是指接入資源由UE自行隨機獲取，會出現(xiàn)不同的UE可能選擇到相同的隨機接入資源。LTE終端分析競爭隨機接入過程如圖1所示，基于競爭的隨機接入過程有4步信息交互[2]。

圖1 基于競爭的隨機接入流程

(1)在PRACH上，UE給eNB發(fā)送其隨機選擇的一個前導(dǎo)碼。

(2)eNB檢測到有前導(dǎo)序列后，在DL-SCH上給UE發(fā)送隨機接入響應(yīng)。

(3)UE根據(jù)eNB的指示，在分配的上行資源上發(fā)送上行消息。

(4)eNB接收UE的上行消息，并向接入成功的UE返回競爭解決消息。

3 隨機接入測試用例及其常見問題分析

隨機接入測試是驗證UE在隨機過程中的行為是否符合在AWGN信道條件下的規(guī)范要求，以及PRACH的功率和時間是否在協(xié)議規(guī)定范圍內(nèi)。

3.1 隨機接入測試用例分析

本節(jié)分析E-UTRAN TDD/FDD的競爭隨機接入，LTE終端競爭隨機接入通常共包含6個子測試，其中涉及功率和時延指標(biāo)的有2個子測試：UE是否接收到RAR消息；UE接收到的RAR是錯誤的。在該測試過程中，6個子測試都要遍歷完成，若其中任一個或多個子測試fail，則判定該測試?yán)齠ail。

隨機接入測試中主要判定依據(jù)在于UE發(fā)送的前導(dǎo)碼的功率和時延，以下詳細(xì)分析這兩個測試指標(biāo)。

3.1.1 前導(dǎo)碼功率和限值要求分析

3GPP TS 36.521-3中規(guī)定：第一個前導(dǎo)碼功率為-22 dBm，對應(yīng)精度值：常溫環(huán)境± 10.5 dB，極限環(huán)境± 13.5 dB；其余4個preamble相對功率門限如表1所示，前導(dǎo)碼功率的不確定度為：常溫環(huán)境± 9.0 dB + TT，極限環(huán)境± 12.0 dB + TT，其中TT為測試系統(tǒng)總的不確定度 = ± 1.5 dB[3]。

表1 相對功率門限

前導(dǎo)碼功率計算公式為：

PPRACH = min{PCMAX|PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER+PL}(dBm)，其中PCMAX是UE配置的最大發(fā)射功率為23dBm，PL是UE估計的下行路損，PCMAX遠(yuǎn)大于路損。因此PPRACH =PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER+PL(dBm)。

PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER與3GPP TS 36.523-3中規(guī)定的RACH以及PRACH配置參數(shù)相關(guān)，且TDD和FDD的配置有所區(qū)別。具體算出TDD和FDD對應(yīng)的值分別為：

TDD:PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER=-112 dBm；

FDD:PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER=-120 dBm。

另外，PL = reference Signal Power-higher layer filtered RSRP，其中reference Signal Power和RSRP均有由高層配置獲得的，依據(jù)3GPP36.523-3中規(guī)定TDD和FDD的reference Signal Power為-5 dBm，RSRP也均為-95 dBm?？捎嬎愠觯?/p>

TDD: PPRACH =-22 dBm；

FDD: PPRACH =-30 dBm。

另外，考慮到preamble功率總的不確定度±10.5 dB，因此最終算出該測試?yán)拈T限：

E-UTRAN TDD的競爭隨機接入，功率的判斷門限為-22±10.5 dB；

E-UTRAN FDD的競爭隨機接入，功率的判斷門限為-30±10.5 dB。

3.1.2 時延和限值要求分析。

為了確保eNB側(cè)的時間同步，LTE-A采用了上行定時提前機制(Uplink Timing Advance)，理論上前導(dǎo)碼的時延為0Ts，但要考慮該時延的不確定度，preamble時延不確定度為：15* Ts,其中Ts是LTE中基本的事件單位Ts=1/(15 000*2 048),單位為秒。因此，時間精度的判斷門限為(0±15)*Ts。

3.2 測試中常見問題分析

針對E-UTRAN TDD/FDD的競爭隨機接入測試過程中，常見問題有：

問題1：UE發(fā)送的前導(dǎo)碼preamble功率過低的情況，具體log如圖2所示。

圖2 前導(dǎo)碼preamble功率過低時的log示意

問題2：前導(dǎo)碼的時延過大，導(dǎo)致測試fail。

問題3：6個子測試中有一個fail，整條case都判定fail，例如UE沒接收到RAR。具體log如圖3所示。

圖3 前導(dǎo)碼時延過大時的log示意

導(dǎo)致以上測試問題的原因，大致有：(1)因開啟UE的高層業(yè)務(wù)導(dǎo)致，前面分析了Preamble功率門限是也高層配置有關(guān)的。(2)UE射頻校準(zhǔn)未完成。整改建議：關(guān)閉UE的高層業(yè)務(wù)(例如：關(guān)閉VoLTE、呼叫轉(zhuǎn)移、移動數(shù)據(jù)等)，或者考慮重新進行UE射頻校準(zhǔn)。