TM3模式内单双流自适应切换性能对比-v3

1、 中国移动TD-LTE外场测试专题分析报告 中国移动TD-LTE外场测试专题分析报告中兴TM3模式内单双流自适应切换性能对比 广州外场测试组2011-7-31目 录1专题背景- 3 -1.1 测试环境- 3 -1.2 测试数据分析- 4 -1.3 测试结论疑问- 5 -2原理分析- 5 -3测试结论- 6 -3.1 测试目的- 6 -3.2 测试环境- 6 -3.3测试步骤- 8 -3.4 结果分析- 8 -3.4.1 测试数据汇总- 8 -3.4.2 小区遍历的数据分析- 9 -3.4.2 定点测试数据分析- 12 -4对比分析- 15 -5总结- 16 -5.1 TM3模式内频繁切换的调整

2、建议- 16 -5.2 TM3模式内双流切单流的调整建议- 16 -5.3 TM3模式内双流切单流的调整建议- 16 -5.4 不同场景下TM3自适应切换策略- 16 -5.5 其他问题- 16 -1 专题背景广州中兴多天线测试小组在前期进行了用例MIMO与 beamforming 自适应切换性能比较的预测试，在小区遍历测试中发现：与TM2模式相比，单UE下行吞吐量在TM3单双流自适应模式下提升效果并不明显，仅提升了3.2Mbps左右。具体分析TM3单双流自适应模式和TM2模式的测试数据后，可以认为TM3模式下终端下行吞吐量的提高主要依赖于TM3自适应到双流时下行吞吐量的增加，但在整个小区遍历

3、过程中TM3模式自适应到双流的几率很少，只短时间出现过。因此，测试小组决定进一步研究中兴TM3模式内单双流自适应切换性能。如无特别说明，本文中所述的TM2、TM3模式都为中兴设备所实现的TM2/TM3传输模式。1.1 测试环境Ø 进行8.3.1用例测试的区域是在广州中兴外场测试区域2，主测小区为天河路TL-1。该区域内共有21（包括一个因工程物业原因无法开通的站点）站点。分布图如下：Ø 主测站地信息：基站信息站名站高电下倾角机械下倾角站间距(平均)RS发射功率广州天河路TL16.92637012dBmØ 进行该用例的小区遍历测试路线为：Ø 网络侧配置：上

4、行/下行配置1、常规长度CP、特殊子帧配置为7。Ø 测试设备：设备名称网络设备终端测试仪表版本号BBU：硬件版本 B8300, 软件版本 V2.00.030c；RRU：硬件版本 R8928, 软件版本 V2.00.030c；数据卡 ：高通软件版本：4.0.11T笔记本 ：IBM T60系统： XP3 CNT：软件版本V10.06.02；烽火扫频仪：FH-NPTO V5.0 数量1各1CNT：1烽火扫频仪：1Ø 其他要求：车速为低速。1.2 测试数据分析 在上述测试环境中，分别将eNodeB强制使用TM2和TM3模式进行了小区遍历，得到的数据如下：测试模式平均RSRP （dB

5、m）平均吞吐量（Mbps）平均MCS值TM2低速-89.2213.53715TM3低速90.6616.73517TM3模式的下行吞吐量比TM2模式高出3.2Mbps左右。两个模式下行吞吐量、MS随时间的分布图如下：图1：中兴TM2模式下行吞吐量 图2：中兴TM3模式下行吞吐量 图3：中兴TM2模式MCS变化图 图4：中兴TM3模式MCS变化图从图中可以看出，两个模式下的流量变化趋势几乎一致，这说明在两次小区遍历过程中，无线环境的情况可以认为一致的。观察MCS示意图，其中红色部分是指TM3模式使用双流的时间，可以明显看出在整个小区遍历过程中双流模式出现时间比例很小，而对应到下行吞吐量图上，此时的

6、小区吞吐量也相对较高，说明双流模式对小区吞吐量的提升是有效的。1.3 测试结论疑问通过对该测试用例数据进行对比分析可知，在整个小区遍历过程中就出现了短暂的双流模式，是小区遍历过程中无线环境变化的原因导致还是TM3模式内单双流切换的机制或控制参数导致的呢？为此，测试小组考虑通过理论上的分析及结合实际不同场景的专项测试对该问题进行研究。2 原理分析通过和中兴工程师进行交流，仅了解到中兴TM3自适应模式的一些基本特性：Ø TM3模式内单双流切换目的：使用户BLER保持平稳下降，减少网络侧负荷。Ø TM3单双流切换的依据：在100ms内，考察UE上报的RI（信道的相关性）等于1或2

7、的概率，再根据MCS值进行自适应，如：T=100ms RI=2的概率>X MCS>Y，网络测判决切至双流；T=100ms RI=1的概率>Z MCS<W，网络测判决切至单流。W,X,Y,Z都为系统设定的门限，中兴工程师反馈这些设定值已写死在系统内，无法直接在参数修改界面修改，并且目前这些门限值均为设备信息，不对外提供。3 测试结论3.1 测试目的为进一步研究中兴TM3模式内单双流的切换性能，我们分别选取直射、绕射环境进行小区遍历和定点测试，其中定点按照集团要求的基于距离的选点原则在法线方向0度，30度，60度进行选取。通过不同的覆盖场景验证TM3模式内单双流的切换机制，

8、控制参数的合理性。注：本节中所提到的切换，单流，双流，自适应都限制于TM3模式内的表述。3.2 测试环境直射环境同前一次用例8.3.1测试的小区遍历环境一致。主测小区为天河路TL-1。在直射环境下选取7个定点：Ø 选点原则：首先确定小区的覆盖及边缘，小区覆盖边缘以刚好不发生切换且可以接入本小区的点为准。测试中以发生切换的区域向小区中心移动，并在移动过程中观察UE的切换情况，确定小区覆盖边界。现场测定直射环境下天河路TL-1的小区边缘距离为290米左右。直射环境定点法线0度30度60度近点中点远点近点中点远点近点距离站点距离（米）601402406015525040Ø 分布图

9、如下：绕射环境选取的区域二的六运小区TL-1（方位角 0度），该站点位于密集的居民区中，存在丰富的绕射、反射路径。站点信息表：基站信息站名站高电下倾角机械下倾角站间距(平均)RS发射功率广州六运小区TL282437012dBm绕射环境的小区遍历路线图：（绕射环境受建造物阻挡较多，覆盖范围较小）绕射环境下选取6个定点：Ø 选点原则同直射，确定小区覆盖的边缘，现场测定绕射环境下六运小区TL-1的小区边缘距离为155米左右。绕射环境定点法线0度30度60度近点远点中点远点中点远点离站点距离（米）40956510575115Ø 分布图如下：3.3测试步骤测试分三步进行，维护后台可以

10、强制eNodeB为TM3模式内单流和TM3模式内双流，因此测试步骤安排如下：1.TM3模式的自适应测试；2.TM3模式的强制单流测试；3.TM3模式的强制双流测试。在每一步都进行了小区遍历和选定的三个方向13个点的定点测试，记录下每次测试的下行吞吐量、MCS变化、终端反馈的RI/BLER/RSRP等参数。3.4 结果分析3.4.1 测试数据汇总按测试步骤进行测试后，对吞吐量的结果进行了汇总如下表：Ø 直射环境下：（单位Mbps，统计工具 Dumeter）小区遍历法线近点法线中点法线远点30度近点30度中点30度远点60度近点TM3强制单流22.4225.1925.3224.5725.

11、3525.0224.5325.29TM3强制双流24.8948.7827.712.9221.2128.0512.0248.56TM3自适应27.4347.7436.513.6426.823.0116.349.68Ø 绕射环境下：（单位Mbps，统计工具 Dumeter）小区遍历法线近点法线远点30度中点30度远点60度中点60度远点 TM3强制单流21.7725.1725.0224.9917.9925.1910.08TM3强制双流30.140.5440.6540.5618.428.8414.6TM3自适应30.3540.5441.237.3819.832.6311.25绿色部分为测试

12、中三种模式下行吞吐量的最高值。3.4.2 小区遍历的数据分析3.4.2.1 TM3自适应切换策略对吞吐量的影响通过对直射环境下的小区遍历数据分析，可以得出：中兴TM3自适应切换策略有进一步优化的空间，如在小区边缘持续自适应到单流，而在自西往东的行驶到小区边界的过程中单双流切换更合理，这都将提升自适应的下行吞吐量。下面将详细进行数据分析：Ø 直射环境本次测试中，直射环境小区遍历TM3自适应模式的下行吞吐量最大，达到27.43Mbps。小区遍历TM3强制单流22.42TM3强制双流24.89TM3自适应27.43强制单流、强制双流模式的下行吞吐量打点图如下：强制单流吞吐量打点图 强制双流

13、吞吐量打点图图例：红色（0Mbps10Mbps） 黄色（10Mbps20Mbps）绿色（20Mbps30Mbps）深蓝（30Mbps40Mbps）浅蓝 （40Mbps以上）从上图可以看出在小区覆盖的边缘（两头）区域，强制单流吞吐量主要为10Mbps20Mbps，而对应此区域强制双流吞吐量主要为（0Mbps10Mbps），从图中就可以直观的看出在小区边缘强制双流的吞吐量小于强制单流。同样，观察小区覆盖的中间区域，强制双流的吞吐量主要为（30Mbps40Mbps），因此在这段区域强制双流的吞吐量肯定高于强制单流。TM3自适应模式的吞吐量打点图如下：对上述三种模式的平均吞吐量进行对比，可以看出：1、

14、在小区覆盖的边缘（两头）区域，强制双流<自适应的吞吐量<强制单流；2、在小区覆盖的中间区域：强制单流<自适应的吞吐量强制双流。所以，直射环境的小区遍历时，TM3自适应模式并没有达到最好的效果。3.4.2.2 不同场景下TM3自适应切换策略对吞吐量的影响Ø 绕射环境绕射环境下TM3自适应模式的吞吐量最高，大于强制双流的吞吐量，但相差不大（如上述总表所示），都在30Mbps左右。分析绕射环境下自适应的单双流切换情况可以看出（如下图中画圈部分就是自适应到单流的时候，其余小区遍历时都为双流），绕射环境下大部分情况都在自适应到双流的模式，因此自适应和强制双流的吞吐量相差不大。

15、绕射环境下TB0/TB1 MSC打点图Ø 直射，绕射情况下小区遍历的对比：从上图可以看出，绕射环境下TM3自适应模式单双流间切换次数较少，统计路测数据，一共切换了3次，而在直射环境下，我们对切换点进行了投影（绿色三角），并结合单双流的分布图（黑点为自适应到单流的轨迹点：），如下所示：直射小区遍历单双流切换点分布图 直射小区遍历单双流分布图在小区覆盖边界（东向），TM3的单双流切换非常频繁，发生10多次的单双流切换。结合直射环境和绕射环境情况：直射环境小区遍历位于广州市区的主干道路（天河路），来往车辆非常多，根据前面测试的经验，当有车辆经过测试车辆时，终端接收到的无线环境会有不同程度的

16、变化，RSRP、SINR都会有波动。而绕射环境的小区遍历在是小路上（天河南二路），来往车辆少。因此可以认为直射情况较绕射情况下无线环境的变化更大，也更容易发生模式内的单双流切换。频繁的单双流切换是否会影响吞吐量，可以通过下文定点的测试结果进一步说明。3.4.2 定点测试数据分析3.4.2.1 TM3模式内频繁切换问题通过在直射方向30度远点的测试数据分析，可以得出TM3模式内频繁的单双流间互切对将影响吞吐量。数据分析如下：Ø 直射30度远点在直射情况下，观察30度的远点测试数据：30度远点TM3强制单流24.53TM3强制双流12.02TM3自适应16.3- 12 - 12 - 12

17、 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12

18、 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12

19、 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 -结果上题双流切换是否会影响速率呢扰双流模式呢- 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 -

20、 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 - 12 -在该点上，强制单流的吞吐量最大，分析自适

21、应模式：终端在该模式下发生了频繁的单双流切换，一共发生了6次。如下图终端MCS的记录图所示：在图中蓝色线表示的TB0的MCS值，绿色代表TB1的MCS值，并且有绿色时就是TM3模式自适应到双流的模式。可以看出在30度的远点上MCS值波动剧烈，统计BLER也达到了9.3%，终端在该点接收的信号不稳定。根据中兴给出的单双流大致的切换原则，即终端上报RI的概率并结合MCS值，在该点上MCS值急剧波动的情况下，也能推断出会发生频繁的单双流切换。同时，发生单双流切换过程中，网络侧会等BUFFER区数据全部发送完毕后，再进行对终端的单双切换控制，而这个过程就会影响终端在切换过程中的吞吐量。根据这一点我们判

22、断在TM3模式内进行单双流的切换时，吞吐量会受到影响。同时观察到强制单流时的MCS值，基本持续为2627，相比强制双流（1627）和自适应的情况非常稳定，而同样的位置，无线情况变化基本一致，MCS值有这么大的差距，这也是影响吞吐量的一个关键问题。对于TM3模式内强制单流时，终端MCS值的变化还需进一步研究。3.4.2.2 TM3模式内双流切单流问题通过在直射环境法线方向远点的测试数据分析，可以得出TM3模式内，如果双流不能及时回切至单流时，将影响吞吐量和 BLER。分析如下： Ø 直射环境法线方向远点测试数据分析法线方向远点TM3强制单流24.57TM3强制双流12.92TM3自适应

23、13.64分析数据发现：直射方向上TM3自适应模式下在该点没有出现频繁的单双流切换，终端一直持续自适应双流的模式，因此吞吐量和TM3强制双流相差无几。在该点上自适应模式的MCS变化图如下：相比30度的MCS变化，自适应在整体上变化趋势不大，均值在20左右，因此也没有发生频繁的单双流切换，但此时的BLER却达到了18.11%，限制了吞吐量的提升。而强制单流MSC值在2527之间，均值26.6时，BLER只有2%；强制双流情况和自适应基本一致，BLER也达到了12.1%。上述现象与中兴工程师给出的自适应切换原则中为了使BLER平稳下降相违背，说明中兴自适应策略没有达到其目的。因为此时自适应的BLE

24、R远高于单流时的BLER，也高于双流时的BLER。进一步分析，TM3模式内的自适应单双流切换从双à单的过程是根据终端上报RI值为1的概率与MCS值小于一个特定值时才会进行切换。而在该点上，观察邻区列表，可以看到多个邻小区信号，这说明邻区小区的干扰较大，而这类无线环境下如果能及时的回切至单流，可能就会提升小区的吞吐量降低BLER。因此TM3的单双流自适应切换的控制也需要从双à单切换的过程进行优化考虑。3.4.2.3 TM3模式内单流切双流问题通过在绕射方向多个点的测试数据分析，可以得出如果在这里环境下，TM3模式内单流能及时切换至双流时，吞吐量将有所提高，数据分析如下：

25、16; 绕射点测试数据分析法线近点30度中点60度远点TM3强制单流25.1724.9910.08TM3强制双流40.5440.5614.6TM3强制自适应40.5437.3811.25在绕射环境下，自适应模式下6个点的吞吐量整体较好，这种环境下中兴TM3自适应策略的效果表现较好。在上表中的3个点与强制双流有所差距：在60度的远点上，自适应模式在该点时一直持续为单流，MSC平均15，BLER为5.16%和强制单流的情况一致（MCS为15，BLER为5.14%），而强制双流在此点MSC均值只有12，BLER达到了9.85%，由于持续在双流情况下，吞吐量还是有所提升。从这个点的测试数据上证实了TM

26、3模式内单双流的自适应切换的目标并不是在于提升吞吐量，而是为了降低BLER，使网络系统侧减少重传，减轻负荷。但在这种情况下会降低用户的感知度。 通过结合小区遍历的分析，终端在绕射环境下较直射环境受无线环境的变化影响较小，而这类场景下就可以考虑通过增大TM3双流模式的几率来提升小区的吞吐量。4 对比分析由于当前中兴关于TM3模式内单双流自适应切换的控制参数是非可调的参数，无法通过OMCR等直接进行调整。因此现阶段暂无法进行参数调整后的效果对比。5 总结5.1 TM3模式内频繁切换的调整建议根据中兴的答复，由于网络侧是根据UE在100ms内上报的RI的几率，再结合MSC值大于或小于一个特定的门限值，进行的模式内单双流切换判决。而100ms对于无线环境变化较快的场景（如小区覆盖边界），系统侧极易发生判决，并发生频繁的切换，根据切换时网络侧下发数据的特点，将导致吞吐量的下降。因此对于切换迟滞这个