TM3模式內(nèi)單雙流自適應(yīng)切換性能對比-v3

1、中國移動TD-LTE外場測試專題分析報告中興TM3模式內(nèi)單雙流自適應(yīng)切換性能對比廣州外場測試組2011 -7-31目錄1 專題背景-4 -1.1測試環(huán)境-4 -1.2測試數(shù)據(jù)分析 -6 -1.3測試結(jié)論疑問-7 -2 原理分析-7 -3 測試結(jié)論-8 -3.1測試目的-8 -3.2測試環(huán)境-8 -3.3測試步驟-.10.-3.4結(jié)果分析-.1.1.-測試數(shù)據(jù)匯總-.1.1.-小區(qū)遍歷的數(shù)據(jù)分析-.1.1 -定點測試數(shù)據(jù)分析.15 -4 對比分析-.1.9.-.5 總結(jié).-.1.9.-.5.1 TM3模式內(nèi)頻繁切換的調(diào)整建議 .-.1.9 -5.2 TM3模式內(nèi)雙流切單流的調(diào)整建議 -.1 9

2、-5.3 TM3模式內(nèi)雙流切單流的調(diào)整建議 -.2 0 -5.4不同場景下TM3自適應(yīng)切換策略 -.20 -5.5其他問題-.2Q.-1專題背景廣州中興多天線測試小組在前期進行了用例 MIMO與beamforming 自適應(yīng)切換性 能比較的預(yù)測試，在小區(qū)遍歷測試中發(fā)現(xiàn)：與 TM2模式相比，單UE下行吞吐量在TM3 單雙流自適應(yīng)模式下提升效果并不明顯，僅提升了 3.2Mbps左右。具體分析TM3單雙流自適應(yīng)模式和TM2模式的測試數(shù)據(jù)后，可以認為 TM3模式下 終端下行吞吐量的提高主要依賴于 TM3自適應(yīng)到雙流時下行吞吐量的增加，但在整個小 區(qū)遍歷過程中TM3模式自適應(yīng)到雙流的幾率很少，只短時間出

3、現(xiàn)過。因此，測試小組決 定進一步研究中興 TM3模式內(nèi)單雙流自適應(yīng)切換性能。如無特別說明，本文中所述的 TM2、TM3模式都為中興設(shè)備所實現(xiàn)的TM2/TM3傳輸模式。1.1 測試環(huán)境? 進行用例測試的區(qū)域是在廣州中興外場測試區(qū)域2，主測小區(qū)為天河路TL-1。該區(qū)域內(nèi)共有21 （包括一個因工程物業(yè)原因無法開通的站點）站點。分布圖如下：? 主測站地信息:基站信息站名站高電下傾角機械下傾角站間距（平均）RS發(fā)射功率廣州天河路TL16.92637012dBm? 進行該用例的小區(qū)遍歷測試路線為:-,I? 網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置：上行/下行配置1、常規(guī)長度CP、特殊子幀配置為7? 測試設(shè)備:設(shè)備名稱網(wǎng)絡(luò)設(shè)備終端測試儀

4、表版本號BBU :硬件版本B8300,數(shù)據(jù)卡：咼通CNT:軟件版本V2.00.030c ；軟件版本：4.0.11T軟件版本RRU :硬件版本R8928,筆記本：IBM T60V10.06.02 ；軟件版本V2.00.030c ；系統(tǒng)：XP3烽火掃頻儀：FH-NPTO V5.0數(shù)量1各1CNT : 1烽火掃頻儀：1? 其他要求：車速為低速。1.2 測試數(shù)據(jù)分析在上述測試環(huán)境中，分別將 eNodeB強制使用TM2和TM3模式進行了小區(qū)遍歷,得到的數(shù)據(jù)如下:測試模式平均RSRP（dBm）平均吞吐量（Mbps）平均MCS值TM2低速-89.2213.53715TM3低速90.6616.73517TM3

5、模式的下行吞吐量比TM2模式咼出3.2Mbps左右。兩個模式下行吞吐量、MS 隨時間的分布圖如下：J15MMWL*»MCKEKC£R耐近jb/>ji* uj.Lm iTrrauowTM3l£罐FTP予栽菠址.1I-W 肩J一 -u“iu £i<-£ £JhwAmr% dJ. 孟曲i圖2 :中興TM3模式下行吞吐量TMH氐謹圖1 :中興TM2模式下行吞吐量:EHE:.$ vt -*足盅®書 r"足孑X*L "鬥足幅屮胃屮<>1 MW.用«當 3 I- 3 神足有«

6、“ q 簽 sS*5 2 S ¥獰4:專言A -EJS- 3 MS4也 H 3 -r 定二SS .*>£s H S L 2 f耳肖 s1as二Bl*!: K 足rSWL 後i s s 一 R- .-s- s 專 E -s. 3 3az:UIf二斡再緘0訂紅斡恥電菱行氏施E畫電共護！EHTSL血M ri rB ad m nm ! « T “ 口 ， N bt e ! 爸 m-a ip -S -> h pi 4 0 君*円 up r 0 niu* 才“眄 乂 *兩嚼護TM3<lMC5fri«|CBur-rHJe SF 1 J?- e 山昌署

7、出* ,L Fu i r.F#lNd4 :J 3- -J- = d rmM曹匸刃# -3C- - - - -r F 匚："! h * >_± -.1 t fnrTl.-l色 ruj. irr 買 < rtbu-F'rgf- M nlp-n* 亶 H k_ E?§! ?4-rnrF-'fslmT-r丄mW圖3 :中興TM2模式MCS變化圖圖4 :中興TM3模式MCS變化圖從圖中可以看出，兩個模式下的流量變化趨勢幾乎一致，這說明在兩次小區(qū)遍歷過程中，無線環(huán)境的情況可以認為一致的。觀察 MCS示意圖，其中紅色部分是指TM3模式使 用雙流的時間

8、，可以明顯看出在整個小區(qū)遍歷過程中雙流模式出現(xiàn)時間比例很小，而對應(yīng) 到下行吞吐量圖上，此時的小區(qū)吞吐量也相對較高，說明雙流模式對小區(qū)吞吐量的提升是 有效的。1.3 測試結(jié)論疑問通過對該測試用例數(shù)據(jù)進行對比分析可知，在整個小區(qū)遍歷過程中就出現(xiàn)了短暫的雙 流模式，是小區(qū)遍歷過程中無線環(huán)境變化的原因?qū)е逻€是TM3模式內(nèi)單雙流切換的機制或控制參數(shù)導(dǎo)致的呢？為此，測試小組考慮通過理論上的分析及結(jié)合實際不同場景的專項 測試對該問題進行研究。2原理分析通過和中興工程師進行交流，僅了解到中興 TM3自適應(yīng)模式的一些基本特性：? TM3模式內(nèi)單雙流切換目的：使用戶 BLER保持平穩(wěn)下降，減少網(wǎng)絡(luò)側(cè)負荷。? TM

9、3單雙流切換的依據(jù)：在100ms內(nèi)，考察UE上報的RI （信道的相關(guān)性）等于1或2的概率，再根據(jù)MCS值進行自適應(yīng)，如：T=100ms RI=2的概率>X MCS>Y，網(wǎng)絡(luò)測判決切至雙流;T=100ms RI=1的概率Z MCSvW，網(wǎng)絡(luò)測判決切至單流。W,X,Y,Z都為系統(tǒng)設(shè)定的門限，中興工程師反饋這些設(shè)定值已寫死在系統(tǒng)內(nèi)，無法直 接在參數(shù)修改界面修改，并且目前這些門限值均為設(shè)備信息，不對外提供。3測試結(jié)論3.1 測試目的為進一步研究中興TM3模式內(nèi)單雙流的切換性能，我們分別選取直射、繞射環(huán)境進行小區(qū)遍歷和定點測試，其中定點按照集團要求的基于距離的選點原則在法線方向0度，30度，

10、60度進行選取。通過不同的覆蓋場景驗證 TM3模式內(nèi)單雙流的切換機制，控制參 數(shù)的合理性。注：本節(jié)中所提到的切換，單流，雙流，自適應(yīng)都限制于TM3模式內(nèi)的表述。3.2 測試環(huán)境直射環(huán)境同前一次用例測試的小區(qū)遍歷環(huán)境一致。主測小區(qū)為天河路 TL-1。在 直射環(huán)境下選取7個定點：?選點原則：首先確定小區(qū)的覆蓋及邊緣，小區(qū)覆蓋邊緣以剛好不發(fā)生切換且可以接 入本小區(qū)的點為準。測試中以發(fā)生切換的區(qū)域向小區(qū)中心移動，并在移動過程中 觀察UE的切換情況，確定小區(qū)覆蓋邊界?，F(xiàn)場測定直射環(huán)境下天河路TL-1的小區(qū)邊緣距離為290米左右。直射環(huán)境定點法線0度30度60度近點中占1八、遠點近點中占1八、遠點近點距離

11、站點距離（米）601402406015525040?分布圖如下:ITAJRMArt繞射環(huán)境選取的區(qū)域二的六運小區(qū) TL-1 （方位角0度）,該站點位于密集的居民區(qū)中,存在豐富的繞射、反射路徑。站點信息表:基站信息站名站高電下傾角機械下傾角站間距（平均）RS發(fā)射功率廣州六運小區(qū)TL282437012dBm繞射環(huán)境的小區(qū)遍歷路線圖：（繞射環(huán)境受建造物阻擋較多，覆蓋范圍較?。├@射環(huán)境下選取6個定點:? 選點原則同直射，確定小區(qū)覆蓋的邊緣，現(xiàn)場測定繞射環(huán)境下六運小區(qū)TL-1的小區(qū)邊緣距離為155米左右。繞射環(huán)境定點法線0度30度60度近點遠點中占1八、遠點中占1八、遠點離站點距離（米）40956510

12、575115?分布圖如下:3.3測試步驟測試分三步進行，維護后臺可以強制 eNodeB為TM3模式內(nèi)單流和TM3模式內(nèi)雙 流，因此測試步驟安排如下：1. TM3模式的自適應(yīng)測試；2. TM3模式的強制單流測試；3. TM3模式的強制雙流測試。在每一步都進行了小區(qū)遍歷和選定的三個方向13個點的定點測試，記錄下每次測試的下行吞吐量、MCS變化、終端反饋的RI/BLER/RSRP等參數(shù)。3.4 結(jié)果分析測試數(shù)據(jù)匯總按測試步驟進行測試后，對吞吐量的結(jié)果進行了匯總?cè)缦卤?? 直射環(huán)境下：（單位Mbps，統(tǒng)計工具 Dumeter ）小區(qū)遍歷法線近點法線中點法線遠點30度近點30度中點30度遠點60度近點T

13、M3強制單流22.4225.1925.3224.5725.3525.0224.5325.29TM3強制雙流24.8948.7827.712.9221.2128.0512.0248.56TM3自適應(yīng)27.4347.7436.513.6426.823.0116.349.68繞射環(huán)境下：（單位Mbps，統(tǒng)計工具 Dumeter ）小區(qū)遍歷法線近點法線遠點30度中點30度遠點60度中點60度遠點TM3強制單流21.7725.1725.0224.9917.9925.1910.08TM3強制雙流30.140.5440.6540.5618.428.8414.6TM3自適應(yīng)30.3540.5441.237.3

14、819.832.6311.25綠色部分為測試中三種模式下行吞吐量的最高值小區(qū)遍歷的數(shù)據(jù)分析 TM3自適應(yīng)切換策略對吞吐量的影響通過對直射環(huán)境下的小區(qū)遍歷數(shù)據(jù)分析，可以得出：中興TM3自適應(yīng)切換策略有進一步優(yōu)化的空間，如在小區(qū)邊緣持續(xù)自適應(yīng)到單流，而在自西往東的行駛到小區(qū)邊界的過 程中單雙流切換更合理，這都將提升自適應(yīng)的下行吞吐量。下面將詳細進行數(shù)據(jù)分析：? 直射環(huán)境本次測試中，直射環(huán)境小區(qū)遍歷 TM3自適應(yīng)模式的下行吞吐量最大，達到27.43Mbps。強制雙流吞吐量打點圖強制單流、強制雙流模式的下行吞吐量打點圖如下:0 -i容叭 xw#S « HWHtal»E

15、iJ強制單流吞吐量打點圖小區(qū)遍歷TM3強制單流22.42TM3強制雙流24.89TM3自適應(yīng)27.43圖例：紅色（OMbps10Mbps ）黃色（10Mbps 20Mbps ）綠色（20Mbps 30Mbps ）深藍（30Mbps 40Mbps ）淺藍 （40Mbps以上）從上圖可以看出在小區(qū)覆蓋的邊緣（兩頭）區(qū)域，強制單流吞吐量主要為 10Mbps10Mbps），從圖中就可以直20Mbps，而對應(yīng)此區(qū)域強制雙流吞吐量主要為（0Mbps觀的看出在小區(qū)邊緣強制雙流的吞吐量小于強制單流。同樣，觀察小區(qū)覆蓋的中間區(qū)域, 強制雙流的吞吐量主要為（30Mbps40Mbps ），因此在這段區(qū)域強制雙流的吞

16、吐量肯定 高于強制單流。TM3自適應(yīng)模式的吞吐量打點圖如下:MS1 丄TE 衛(wèi) awl* iLlHirTlnglpvklsii廣書:利如L舄懸時“也B3對上述三種模式的平均吞吐量進行對比，可以看出:1、在小區(qū)覆蓋的邊緣（兩頭）區(qū)域，強制雙流<自適應(yīng)的吞吐量 < 強制單流;2、在小區(qū)覆蓋的中間區(qū)域：強制單流 < 自適應(yīng)的吞吐量強制雙流。所以，直射環(huán)境的小區(qū)遍歷時,TM3自適應(yīng)模式并沒有達到最好的效果。342.2不同場景下TM3自適應(yīng)切換策略對吞吐量的影響 ? 繞射環(huán)境繞射環(huán)境下TM3自適應(yīng)模式的吞吐量最高，大于強制雙流的吞吐量，但相差不大（如 上述總表所示），都在30Mbps左

17、右。分析繞射環(huán)境下自適應(yīng)的單雙流切換情況可以看出（如下圖中畫圈部分就是自適應(yīng)到單流的時候， 其余小區(qū)遍歷時都為雙流），繞射環(huán)境下大 部分情況都在自適應(yīng)到雙流的模式，因此自適應(yīng)和強制雙流的吞吐量相差不大。打點圏繞射環(huán)境下TB0/TB1 MSC打點圖? 直射，繞射情況下小區(qū)遍歷的對比：從上圖可以看出，繞射環(huán)境下TM3自適應(yīng)模式單雙流間切換次數(shù)較少， 統(tǒng)計路測數(shù)據(jù)，一共切換了 3次，而在直射環(huán)境下，我們對切換點進行了投影（綠色三角），并結(jié)合單雙流的分布圖（黑點為自適應(yīng)到單流的軌跡點：），如下所示:直射小區(qū)遍歷單雙流切換點分布圖直射小區(qū)遍歷單雙流分布圖在小區(qū)覆蓋邊界（東向），TM3的單雙流切換非常頻繁

18、，發(fā)生10多次的單雙流切 換。結(jié)合直射環(huán)境和繞射環(huán)境情況：直射環(huán)境小區(qū)遍歷位于廣州市區(qū)的主干道路（天 河路），來往車輛非常多，根據(jù)前面測試的經(jīng)驗，當有車輛經(jīng)過測試車輛時，終端接收 到的無線環(huán)境會有不同程度的變化，RSRP、SINR都會有波動。而繞射環(huán)境的小區(qū)遍 歷在是小路上（天河南二路），來往車輛少。因此可以認為直射情況較繞射情況下無線 環(huán)境的變化更大，也更容易發(fā)生模式內(nèi)的單雙流切換。頻繁的單雙流切換是否會影響 吞吐量，可以通過下文定點的測試結(jié)果進一步說明。342定點測試數(shù)據(jù)分析3.421 TM3模式內(nèi)頻繁切換問題通過在直射方向30度遠點的測試數(shù)據(jù)分析，可以得出TM3模式內(nèi)頻繁的單雙流間互 切

19、對將影響吞吐量。數(shù)據(jù)分析如下：? 直射30度遠點在直射情況下，觀察30度的遠點測試數(shù)據(jù)：30度遠點TM3強制單流24.53TM3強制雙流12.02TM3自適應(yīng)16.3在該點上，強制單流的吞吐量最大，分析自適應(yīng)模式：終端在該模式下發(fā)生了頻繁的單雙流切換，一共發(fā)生了 6次。如下圖終端MCS的記錄圖所示：在圖中藍色線 表示的TBO的MCS值，綠色代表TB1的MCS值，并且有綠色時就是TM3模式自適 應(yīng)到雙流的模式。n E卩口itonrtrfclBJMCSKBfci可以看出在30度的遠點上MCS值波動劇烈，統(tǒng)計BLER也達到了 9.3%，終端 在該點接收的信號不穩(wěn)定。根據(jù)中興給出的單雙流大致的切換原則

20、，即終端上報RI的概率并結(jié)合MCS值，在該點上MCS值急劇波動的情況下，也能推斷出會發(fā)生頻繁的 單雙流切換。同時，發(fā)生單雙流切換過程中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)會等BUFFER區(qū)數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢后，再進行對終端的單雙切換控制，而這個過程就會影響終端在切換過程中的吞吐 量。根據(jù)這一點我們判斷在 TM3模式內(nèi)進行單雙流的切換時，吞吐量會受到影響。同時觀察到強制單流時的 MCS值，基本持續(xù)為2627，相比強制雙流（1627） 和自適應(yīng)的情況非常穩(wěn)定，而同樣的位置，無線情況變化基本一致， MCS值有這么大 的差距，這也是影響吞吐量的一個關(guān)鍵問題。 對于TM3模式內(nèi)強制單流時，終端MCS 值的變化還需進一步研究。3.42

21、2 TM3模式內(nèi)雙流切單流問題通過在直射環(huán)境法線方向遠點的測試數(shù)據(jù)分析，可以得出TM3模式內(nèi)，如果雙流不能及時回切至單流時，將影響吞吐量和BLER。分析如下：? 直射環(huán)境法線方向遠點測試數(shù)據(jù)分析法線方向遠點TM3強制單流24.57TM3強制雙流12.92TM3自適應(yīng)13.64分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：直射方向上 TM3自適應(yīng)模式下在該點沒有出現(xiàn)頻繁的單雙流切換，終端一直持續(xù)自適應(yīng)雙流的模式， 因此吞吐量和TM3強制雙流相差無幾。在該點上自適應(yīng)模式的MCS變化圖如下:相比30度的MCS變化，自適應(yīng)在整體上變化趨勢不大，均值在 20左右，因此18.11%，限制了吞吐量的提BLER只有2% ;強制雙流情也沒有發(fā)

22、生頻繁的單雙流切換，但此時的BLER卻達到了升。而強制單流MSC值在2527之間，均值26.6時,況和自適應(yīng)基本一致，BLER也達到了 12.1%。上述現(xiàn)象與中興工程師給出的自適應(yīng)切換原則中為了使BLER平穩(wěn)下降相違背, 說明中興自適應(yīng)策略沒有達到其目的。因為此時自適應(yīng)的BLER遠高于單流時的BLER, 也高于雙流時的BLER。進一步分析，TM3模式內(nèi)的自適應(yīng)單雙流切換從雙單的過程是根據(jù)終端上報RI值為1的概率與MCS值小于一個特定值時才會進行切換。而在該點上，觀察鄰區(qū) 列表，可以看到多個鄰小區(qū)信號，這說明鄰區(qū)小區(qū)的干擾較大，而這類無線環(huán)境下如 果能及時的回切至單流，可能就會提升小區(qū)的吞吐量降

23、低BLER。因此TM3的單雙流自適應(yīng)切換的控制也需要從雙單切換的過程進行優(yōu)化考慮。3.423 TM3模式內(nèi)單流切雙流問題通過在繞射方向多個點的測試數(shù)據(jù)分析， 可以得出如果在這里環(huán)境下，TM3模式內(nèi)單流能及時切換至雙流時，吞吐量將有所提高，數(shù)據(jù)分析如下：? 繞射點測試數(shù)據(jù)分析法線近點30度中點60度遠點TM3強制單流25.1724.9910.08TM3強制雙流40.5440.5614.6TM3強制自適應(yīng)40.5437.3811.25在繞射環(huán)境下，自適應(yīng)模式下 6個點的吞吐量整體較好，這種環(huán)境下中興 TM3自適 應(yīng)策略的效果表現(xiàn)較好。在上表中的3個點與強制雙流有所差距：在 60度的遠點上，自適應(yīng)模

24、式在該點時一直持續(xù)為單流，MSC平均15，BLER為5.16%和強制單流的情況一致（MCS為15，BLER為5.14%），而強制雙流在此點 MSC均值只有12，BLER達到了 9.85%，由于持續(xù)在雙 流情況下，吞吐量還是有所提升。從這個點的測試數(shù)據(jù)上證實了 TM3模式內(nèi)單雙流的自適應(yīng)切換的目標并不是在于提 升吞吐量，而是為了降低 BLER,使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)側(cè)減少重傳，減輕負荷。但在這種情況下會 降低用戶的感知度。通過結(jié)合小區(qū)遍歷的分析，終端在繞射環(huán)境下較直射環(huán)境受無線環(huán)境的變化影響較小， 而這類場景下就可以考慮通過增大 TM3雙流模式的幾率來提升小區(qū)的吞吐量。4對比分析由于當前中興關(guān)于TM3模式內(nèi)單雙流自適應(yīng)切換的控制參數(shù)是非可調(diào)的參數(shù)，無法 通過OMCR等直接進行調(diào)整。因此現(xiàn)階段暫無法進行參數(shù)調(diào)整后的效果對比。5總結(jié)5.1 TM3模式內(nèi)頻繁切換的調(diào)整建議根據(jù)中興的答復(fù)，由于網(wǎng)絡(luò)側(cè)是根據(jù)UE在100ms內(nèi)上報的RI的幾率，再結(jié)合MSC 值大于或小于一個特定的門限值，進行的模式內(nèi)單雙流切換判決。而100ms對于無線環(huán)境變化較快的場景（如小區(qū)覆蓋邊界），系統(tǒng)側(cè)極易發(fā)生判決，并發(fā)生頻繁的切換，根據(jù)切 換時網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)數(shù)據(jù)的特點，將導(dǎo)致吞吐量的下降。因此對于切換遲滯這個控制門限需要 結(jié)合不同的場景進一步考慮。如在直射環(huán)境下，多小區(qū)干