LTE終端定位技術(shù)及測試方法探討

劉吉雯　李露文

【摘 要】

主要對LTE移動終端定位技術(shù)和方法做出總結(jié)，同時對影響LTE移動終端定位性能的各種因素進(jìn)行分析，結(jié)合中國電信LTE移動終端需求現(xiàn)狀和部署情況，對LTE移動終端的定位性能的測試方法進(jìn)行總結(jié)并給出相應(yīng)的建議。

【關(guān)鍵詞】

LTE SUPL A-GNSS

1 概述

隨著智能手機(jī)在全球范圍內(nèi)的快速普及，手機(jī)已成為人們生活當(dāng)中不可或缺的一部分，基于位置服務(wù)的應(yīng)用更是當(dāng)下最為流行的移動應(yīng)用之一。與此同時，隨著LTE時代的到來，LTE的發(fā)展和部署對終端定位的要求進(jìn)一步提高，也對定位測試方法提出了新的要求。

移動定位技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個階段。最初的定位技術(shù)主要基于服務(wù)蜂窩小區(qū)（如CELL-ID），這種技術(shù)可以快速計算終端位置，但是精度較低。隨后出現(xiàn)的定位技術(shù)主要基于衛(wèi)星信號（如GNSS），這種技術(shù)定位精準(zhǔn)，但需要搜星使得首次定位時間（TTFF）過長。隨后這兩種定位技術(shù)融合產(chǎn)生了A-GNSS（輔助GNSS）技術(shù)，相對于GNSS定位，A-GNSS能夠更快地實(shí)現(xiàn)定位，因此，A-GNSS技術(shù)成為了最主要的移動定位解決方案。

3GPP LTE Release 9規(guī)范定義了3種手機(jī)定位技術(shù)：ECID、A-GNSS和OTDOA（Observed Time Difference of Arrival，觀察到達(dá)時間差），同時還定義了一種全新的定位協(xié)議LPP（LTE定位協(xié)議），下面分別對定位技術(shù)及定位協(xié)議進(jìn)行簡單的介紹。

1.1 ECID

ECID（增強(qiáng)型小區(qū)ID）是在LTE無線標(biāo)準(zhǔn)R9中引入的定位功能。Cell-ID定位方法已經(jīng)在R9以前的版本中實(shí)現(xiàn)，而ECID集成了一些目前已經(jīng)可用的測量技術(shù)，包括RTT（往返時間）、AOA（到達(dá)角度）等，從而使定位精度的提高成為可能。終端將服務(wù)小區(qū)ID、時間提前量（UE發(fā)送和接收的時間差）、標(biāo)識、估計時間和鄰小區(qū)功率報告給網(wǎng)絡(luò)（ESMLC）。eNodeB可以向ESMLC報告其它的信息，如AOA等。ESMLC根據(jù)以上信息和已經(jīng)確定的小區(qū)基站位置信息估計UE的位置信息。

1.2 A-GNSS

GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，GNSS接收機(jī)需要捕獲至少4顆衛(wèi)星才能計算出終端的三維位置，這種捕獲過程需要消耗終端較多的電量，同時首次定位時間較長。A-GNSS通過結(jié)合移動網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)衛(wèi)星來進(jìn)行定位，利用基地臺代送輔助衛(wèi)星信息，可以縮減GNSS捕獲衛(wèi)星信號的時間，顯著提升了GNSS的性能。目前A-GNSS主要支持兩套衛(wèi)星系統(tǒng)，即美國的GPS和俄羅斯的Glonass。

1.3 OTDOA

OTDOA是一種根據(jù)3個基站與移動終端信號傳播時間差值進(jìn)行定位的技術(shù)。通過測量UE到兩個基站的無線信號傳播時間差（TDOA，Time Difference of Arrival）來計算移動終端到兩個基站的距離差。

該技術(shù)的定位精度比CELL-ID方法要高，但受到環(huán)境的影響，在郊區(qū)和農(nóng)村定位精度較高；在城區(qū)由于高大建筑物較多，電波傳播環(huán)境不好，信號一般要經(jīng)過折射或反射才能從基站到達(dá)移動臺，定位精度較差。

由于LTE是同步系統(tǒng)，有利于OTDOA的使用，同時因為OTDOA不依賴于GNSS信號，彌補(bǔ)了GNSS在室內(nèi)無法定位的缺陷，OTDOA成為了GNSS之外各運(yùn)營商另一個強(qiáng)制要求的LTE定位技術(shù)。

OTDOA的定位流程如圖1所示：

1.4 LPP定位協(xié)議

LPP作為通用定位通信協(xié)議，主要功能是在網(wǎng)絡(luò)與終端之間交互定位輔助數(shù)據(jù)和定位信息。LPP既可以在控制平面也可以在用戶平面使用。控制平面的實(shí)現(xiàn)方式需要用到專用控制信道，需對多個網(wǎng)元進(jìn)行軟硬件升級從而支持定位相關(guān)的控制平面信令，因此會顯著增加移動網(wǎng)絡(luò)成本，相對而言，用戶平面的實(shí)現(xiàn)方式更容易被商業(yè)化。

LPP能夠全面支持LTE中用到的定位技術(shù)，此外還支持A-GNSS+OTDOA的混合定位技術(shù)。在LPP協(xié)議的支持下，在衛(wèi)星可見性較好的地區(qū)（如郊區(qū)），手機(jī)可以通過測量4顆衛(wèi)星信號進(jìn)行定位；在衛(wèi)星可見性較不好的地區(qū)（如市區(qū)），手機(jī)可以通過測量2顆可見衛(wèi)星信號及2個LTE基站信號進(jìn)行定位；而在衛(wèi)星不可見的室內(nèi)，手機(jī)則可通過OTDOA實(shí)現(xiàn)定位，從而確保手機(jī)終端在各種環(huán)境下都能實(shí)現(xiàn)定位。

LPP在用戶平面的應(yīng)用是通過SUPL（安全用戶平面定位）協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，LPP消息作為SUPL消息的承載（Payload），是定位信息的實(shí)際載體。SUPL的最初版本SUPL1.0并不支持LTE網(wǎng)絡(luò)，而SUPL2.0作為升級版本可以支持LTE，同時也支持LPP定位協(xié)議以及OTDOA、Wi-Fi等新的定位技術(shù)。同時，SUPL2.0還能夠兼容現(xiàn)有的所有定位協(xié)議和技術(shù)，例如在LPP之外，它同樣支持當(dāng)前正在2G、3G網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的定位協(xié)議（如RRLP、RRC、IS-801）。因此，只要SLP和SMLC可以支持其中的任意一種通用定位協(xié)議，SUPL2.0就可以在該網(wǎng)絡(luò)中被部署，而無論是2G、3G還是4G網(wǎng)絡(luò)。在LTE部署的最初階段，由于LTE的部署不可能一蹴而就，需要從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平滑過渡，SUPL2.0對各種協(xié)議的兼容性保證了從各制式網(wǎng)絡(luò)到LTE網(wǎng)絡(luò)的平滑無縫過渡。LTE定位網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

1.5 中國電信移動通信網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)特點(diǎn)

中國電信的移動通信網(wǎng)絡(luò)包括CDMA1x/EVDO到LTE網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了2G、3G、4G的網(wǎng)絡(luò)。然而，定位技術(shù)在2G、3G網(wǎng)絡(luò)中采用的是基于高通技術(shù)的V1/V2用戶面的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)定位服務(wù)器包括了MPC/PDE服務(wù)器網(wǎng)元設(shè)備。到了LTE網(wǎng)絡(luò)，需要過渡到LTE的SUPL2.0協(xié)議來進(jìn)行定位。積極的方面是SUPL2.0支持IS-801的封裝，因此可以平滑過渡到SUPL2.0協(xié)議支持用戶面定位。此外，2G、3G網(wǎng)絡(luò)也支持基于Cell-ID和AFLT的多小區(qū)定位技術(shù)。因此，從定位能力的角度來講，LTE網(wǎng)絡(luò)支持的定位能力，在2G、3G網(wǎng)絡(luò)中都已經(jīng)具備，區(qū)別是定位協(xié)議和承載定位流程的網(wǎng)絡(luò)不同。endprint

在實(shí)際應(yīng)用中，不同的定位技術(shù)應(yīng)用在不同的定位環(huán)境中，定位性能肯定也有所不同，如圖3所示：

圖3 不同定位技術(shù)的定位精度與適用性對比

從上圖可以看出，主要的定位應(yīng)用還是集中在A-GNSS方面，根據(jù)中國電信移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展特點(diǎn)，后續(xù)將著重討論不同階段的定位測試方法。

2 LTE終端定位能力的關(guān)

鍵問題分析

隨著LTE時代的到來，LTE移動終端將會變得越來越復(fù)雜，終端除了需要支持原有的2G、3G網(wǎng)絡(luò)外，還需要支持盡可能多的LTE頻段。根據(jù)所使用的不同網(wǎng)絡(luò)類型、不同環(huán)境，終端需采用不同的定位技術(shù)來進(jìn)行定位。針對LTE移動終端的定位性能，可以從軟硬件設(shè)計、天線性能和業(yè)務(wù)間的相互影響等幾個方面來考慮。

2.1 系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計對移動終端定位性能的影響

隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，目前已經(jīng)有包括美國的GPS，俄羅斯的GLONASS和中國的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以使用，移動終端也開始支持多種輔助全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位，繼而出現(xiàn)了A-GPS，A-GLONASS和A-Beiou的應(yīng)用需求。

移動終端硬件設(shè)計需要考慮支持多種輔助全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的支持能力，因為不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作頻段、無線接入制式不同，因此在硬件設(shè)計上需要考慮不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的干擾進(jìn)而確保移動終端的多種輔助衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的射頻性能。

在LTE移動終端上，所有的這些輔助定位系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的融合都是通過LPP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，而LPP在用戶平面的應(yīng)用是通過SUPL協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。目前，幾乎所有的移動應(yīng)用都具備移動輔助定位的功能，并且都是承載在SUPL2.0協(xié)議之上，因此，移動終端需要嚴(yán)格按照OMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中定義的SUPL2.0的協(xié)議要求實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計，才能確保后續(xù)移動終端定位應(yīng)用的成功部署。

2.2 移動終端定位天線對終端定位性能的影響

LTE引入了MIMO技術(shù)，LTE移動終端必須部署多于一個天線，天線配置的性能直接影響OTDOA的性能，相同的原理也適用于GNSS天線。影響天線性能的相關(guān)因素包括干擾問題、天線形狀和天線擺放位置等，這些因素必須在移動終端的硬件設(shè)計階段予以考慮從而確保獲得天線的最優(yōu)性能。即使具備最好性能接收機(jī)的移動終端，如果因為天線或者設(shè)備形狀等因素造成射頻性能問題，也會使移動終端整體性能受到影響。此外，體積較小的移動終端需要支持的射頻頻段越來越多，那么形狀因素、性能降級等問題都會對移動終端的定位性能帶來極大的挑戰(zhàn)。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)信機(jī)對移動終端定位性能的影響

目前移動終端硬件底板面積越來越小，但需要部署的天線數(shù)目和種類卻越來越多，包括2G/3G、LTE、Wi-Fi、Bluetooth、NFC、FM和GNSS等天線。所有的模塊一起工作，之間勢必會產(chǎn)生干擾，進(jìn)而影響彼此的性能。而在這些模塊中，GPS的信號強(qiáng)度比傳統(tǒng)通信信號強(qiáng)度要弱幾十萬倍，性能極易受到影響。例如，在Verizon部署LTE移動終端時，由于LTE運(yùn)行在700MHz以上，二次諧波直接落到了GPS的工作頻段1.5GHz上，Verizon在驗證測試中發(fā)現(xiàn)最早的LTE移動終端在LTE業(yè)務(wù)發(fā)起后，LTE網(wǎng)絡(luò)占用的頻段對GPS信號產(chǎn)生了強(qiáng)大的干擾，造成終端GPS基本不具備定位能力，因此，Verizon不得不在終端準(zhǔn)入測試中對移動終端定位性能進(jìn)行嚴(yán)格的檢測并對LTE網(wǎng)絡(luò)的信道配置進(jìn)行調(diào)整。此外，Band24是GNSS L1頻段鄰頻。以上都直接說明定位性能存在潛在挑戰(zhàn)。

移動終端硬件平臺各個模塊并發(fā)工作時，對整體平臺的底噪會有進(jìn)一步的抬升，這個抬升對于傳統(tǒng)的無線通信模塊如Wi-Fi、Bluetooth、FM、NFC等沒有較大的影響，因為這些傳統(tǒng)的通信模塊可以通過自適應(yīng)調(diào)整適應(yīng)噪聲水平的提高。但是定位模塊GNSS的接收機(jī)由于是單向接收，只能被動接收，當(dāng)?shù)自胩岣邥r，將直接影響接收機(jī)的載噪比C/N，從而極大的降低GNSS接收機(jī)靈敏度。

3 LTE移動終端定位功能和性能測試方

法總結(jié)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)定義的測試要求

3GPP TS 37.571-1定義了LTE控制平面定位的測試標(biāo)準(zhǔn)，包括A-GNSS，OTDOA和ECID的最低性能測試要求，主要包括：

（1）A-GNSS接收機(jī)性能：A-GNSS（如A-GPS+A-GLONASS+A-Beidou）接收機(jī)必須在一個具備各種挑戰(zhàn)的場景下進(jìn)行性能測試，如低導(dǎo)航衛(wèi)星覆蓋功率水平、低可見衛(wèi)星數(shù)目、多種GNSS衛(wèi)星或者低HDOP等場景下。接收機(jī)靈敏度在實(shí)際定位應(yīng)用環(huán)境中扮演著重要的角色，因此需要對接收機(jī)的靈敏度進(jìn)行測試。

（2）OTDOA性能：OTDOA性能更大程度的依賴于參考信號時間差（RSTD）測量精度。這直接關(guān)系到定位參考信號（PRS）的獲取，這在某些無線環(huán)境如衰落、變化帶寬和小區(qū)時間偏移等條件下變得十分困難。為了確保OTDOA在各種無線環(huán)境下工作正常，PRS獲取和RSTD測量必須確保準(zhǔn)確性和可信性。

（3）ECID性能：ECID依賴于基于回環(huán)時間（RTT）的UE和eNodeB估計距離。決定回環(huán)時間的主要測量是時間提前量，因此移動終端必須向服務(wù)小區(qū)報告發(fā)送和接收時間差的測量值。這個值的測量精度將會影響整個位置計算結(jié)果的精度。

（4）混合A-GNSS+OTDOA接收機(jī)性能：一些移動設(shè)備支持混合定位能力包括A-GNSS和OTDOA定位進(jìn)而在沒有足夠可用導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)目的情況下提高定位性能。通過合并OTDOA和A-GNSS測量，一種基于混合測量值的位置信息可以通過計算獲得。為了達(dá)到這種定位能力，接收機(jī)必須同時具備精確獲取PRS和衛(wèi)星信號（多種導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)星群）的能力。

LTE終端定位最低性能主要測試內(nèi)容如表1所示：endprint

表1 LTE終端定位最低性能主要測試內(nèi)容

A-GNSS ECID OTDOA

主要測試

內(nèi)容 標(biāo)稱精度測試

靈敏度測試

動態(tài)范圍測試

多徑測試

移動場景測試 TDD模式下發(fā)送和接收的時間差報告測試

FDD模式下發(fā)送和接收的時間差報告測試 RSTD（參考信號時間差）測量報告測試

測試終端

模式 UE-Assisted

UE-Based UE-Assisted UE-Assisted

在完成性能驗證后，下一步需要對終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間定位協(xié)議交互的一致性進(jìn)行驗證，以確保移動定位業(yè)務(wù)的順利部署。LTE終端主要使用LPP和SUPL2.0協(xié)議來進(jìn)行定位數(shù)據(jù)交互，包括從網(wǎng)絡(luò)獲取輔助定位數(shù)據(jù)，終端向網(wǎng)絡(luò)上報測量結(jié)果及其他定位相關(guān)信息等。如前面提到的，LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商既需要支持控制平面定位服務(wù)，還需要支持用戶平面定位服務(wù)。這就意味著無論是控制面還是用戶面都需要進(jìn)行完整測試進(jìn)而保證真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)交互的可信性。

3GPP TS 37.571-2定義了LPP協(xié)議信令一致性測試內(nèi)容，主要測試目標(biāo)是驗證LPP協(xié)議在各種呼叫流程下的一致性，包括通知、隱私檢查、定位能力傳輸、錯誤處理、輔助數(shù)據(jù)傳輸以及定位測量等流程。

除了3GPP TS 37.571-2外，OMA SUPL2.0 ETS也定義了一系列協(xié)議測試用例。SUPL2.0是獨(dú)立于空口的協(xié)議，因此ETS測試用例針對了多種接口和定位協(xié)議。

此外，還應(yīng)對終端GPS天線性能進(jìn)行測試，CTIA A-GPS OTA測試規(guī)范的前期版本（3.1版）規(guī)定了GSM、CDMA及WCDMA設(shè)備中A-GPS OTA測試的相關(guān)要求，而3.2.1版本增加了支持附加協(xié)議的相關(guān)要求，該協(xié)議規(guī)定了LTE網(wǎng)絡(luò)上A-GPS的精確定位，包括SUPL2.0及對RRLP和LPP的支持。

3.2 端到端移動終端定位性能測試

端到端定位性能是指整體系統(tǒng)性能，如響應(yīng)時間、定位精度等。盡管接收機(jī)性能和協(xié)議一致性已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)定義規(guī)范的驗證，但仍不能確保端到端的性能可以被接受。有很多因素可能影響優(yōu)化精度和響應(yīng)時間。比如優(yōu)化定位精度將可能以犧牲響應(yīng)時間為代價，反之亦然。進(jìn)一步，LTE定位需要在多種不同定位模式如A-GNSS、OTDOA、ECID和OTDOA+A-GNSS混合定位能力間進(jìn)行優(yōu)化，在這個優(yōu)化過程中存在各種權(quán)衡，這使得提高端到端性能變得非常具有挑戰(zhàn)性。

3.3 運(yùn)營商準(zhǔn)入測試的要求

除了基于標(biāo)準(zhǔn)的性能、協(xié)議測試外，運(yùn)營商通常還需要制定特殊的測試標(biāo)準(zhǔn)。某些復(fù)雜的呼叫流程在E-UTRAN部署中會有沖突，這種沖突可能變成一些定位方面的問題點(diǎn)。常見場景包括業(yè)務(wù)間的相互影響、弱GPS或者蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或者移動場景等。運(yùn)營商可能更關(guān)心某些特定的呼叫流程（如混合OTDOA+A-GNSS定位）。針對這些場景制定的準(zhǔn)入測試用例是幫助運(yùn)營商比較手機(jī)性能的關(guān)鍵，同時也是移動終端選型的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)束語

基于標(biāo)準(zhǔn)的最低性能，協(xié)議一致性測試對于移動終端定位能力評估非常重要。為了能夠準(zhǔn)確評估移動終端在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位能力，在變化場景中和超出標(biāo)準(zhǔn)定義的呼叫流程條件下進(jìn)行類似真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的天線性能、接收機(jī)性能、測量準(zhǔn)確性、協(xié)議一致性、端到端性能等測試是十分必要的。如何模擬真實(shí)用戶在近似真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動終端定位性能測試將會是未來運(yùn)營商面臨的一個亟待解決的重要問題。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 3GPP TS 37.351-2. Universal Terrestrial Radio Access （UTRA） and Evolved UTRA （E-UTRA） and Evolved Packet Core （EPC）； User Equipment （UE） conformance specification for UE positioning；Part2：Protocol conformance[S]. 2012.

[3] Ronald Borsato， Michael D.Foegelle. LTE， Positioning and the Implications for GNSS Over-the-Air Testing. InsideGNSS， 2012.

[4] CTIA. CTIA Test Plan for Mobile Station Over the Air Performance V3.3[Z]. 2013.endprint

表1 LTE終端定位最低性能主要測試內(nèi)容

A-GNSS ECID OTDOA

主要測試

內(nèi)容 標(biāo)稱精度測試

靈敏度測試

動態(tài)范圍測試

多徑測試

移動場景測試 TDD模式下發(fā)送和接收的時間差報告測試

FDD模式下發(fā)送和接收的時間差報告測試 RSTD（參考信號時間差）測量報告測試

測試終端

模式 UE-Assisted

UE-Based UE-Assisted UE-Assisted

在完成性能驗證后，下一步需要對終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間定位協(xié)議交互的一致性進(jìn)行驗證，以確保移動定位業(yè)務(wù)的順利部署。LTE終端主要使用LPP和SUPL2.0協(xié)議來進(jìn)行定位數(shù)據(jù)交互，包括從網(wǎng)絡(luò)獲取輔助定位數(shù)據(jù)，終端向網(wǎng)絡(luò)上報測量結(jié)果及其他定位相關(guān)信息等。如前面提到的，LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商既需要支持控制平面定位服務(wù)，還需要支持用戶平面定位服務(wù)。這就意味著無論是控制面還是用戶面都需要進(jìn)行完整測試進(jìn)而保證真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)交互的可信性。

3GPP TS 37.571-2定義了LPP協(xié)議信令一致性測試內(nèi)容，主要測試目標(biāo)是驗證LPP協(xié)議在各種呼叫流程下的一致性，包括通知、隱私檢查、定位能力傳輸、錯誤處理、輔助數(shù)據(jù)傳輸以及定位測量等流程。

除了3GPP TS 37.571-2外，OMA SUPL2.0 ETS也定義了一系列協(xié)議測試用例。SUPL2.0是獨(dú)立于空口的協(xié)議，因此ETS測試用例針對了多種接口和定位協(xié)議。

此外，還應(yīng)對終端GPS天線性能進(jìn)行測試，CTIA A-GPS OTA測試規(guī)范的前期版本（3.1版）規(guī)定了GSM、CDMA及WCDMA設(shè)備中A-GPS OTA測試的相關(guān)要求，而3.2.1版本增加了支持附加協(xié)議的相關(guān)要求，該協(xié)議規(guī)定了LTE網(wǎng)絡(luò)上A-GPS的精確定位，包括SUPL2.0及對RRLP和LPP的支持。

3.2 端到端移動終端定位性能測試

端到端定位性能是指整體系統(tǒng)性能，如響應(yīng)時間、定位精度等。盡管接收機(jī)性能和協(xié)議一致性已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)定義規(guī)范的驗證，但仍不能確保端到端的性能可以被接受。有很多因素可能影響優(yōu)化精度和響應(yīng)時間。比如優(yōu)化定位精度將可能以犧牲響應(yīng)時間為代價，反之亦然。進(jìn)一步，LTE定位需要在多種不同定位模式如A-GNSS、OTDOA、ECID和OTDOA+A-GNSS混合定位能力間進(jìn)行優(yōu)化，在這個優(yōu)化過程中存在各種權(quán)衡，這使得提高端到端性能變得非常具有挑戰(zhàn)性。

3.3 運(yùn)營商準(zhǔn)入測試的要求

除了基于標(biāo)準(zhǔn)的性能、協(xié)議測試外，運(yùn)營商通常還需要制定特殊的測試標(biāo)準(zhǔn)。某些復(fù)雜的呼叫流程在E-UTRAN部署中會有沖突，這種沖突可能變成一些定位方面的問題點(diǎn)。常見場景包括業(yè)務(wù)間的相互影響、弱GPS或者蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或者移動場景等。運(yùn)營商可能更關(guān)心某些特定的呼叫流程（如混合OTDOA+A-GNSS定位）。針對這些場景制定的準(zhǔn)入測試用例是幫助運(yùn)營商比較手機(jī)性能的關(guān)鍵，同時也是移動終端選型的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)束語

基于標(biāo)準(zhǔn)的最低性能，協(xié)議一致性測試對于移動終端定位能力評估非常重要。為了能夠準(zhǔn)確評估移動終端在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位能力，在變化場景中和超出標(biāo)準(zhǔn)定義的呼叫流程條件下進(jìn)行類似真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的天線性能、接收機(jī)性能、測量準(zhǔn)確性、協(xié)議一致性、端到端性能等測試是十分必要的。如何模擬真實(shí)用戶在近似真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動終端定位性能測試將會是未來運(yùn)營商面臨的一個亟待解決的重要問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 37.351-1. Universal Terrestrial Radio Access （UTRA） and Evolved UTRA （E-UTRA） and Evolved Packet Core （EPC）； User Equipment （UE） conformance specification for UE positioning； Part1：Conformance test specification[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 37.351-2. Universal Terrestrial Radio Access （UTRA） and Evolved UTRA （E-UTRA） and Evolved Packet Core （EPC）； User Equipment （UE） conformance specification for UE positioning；Part2：Protocol conformance[S]. 2012.

[3] Ronald Borsato， Michael D.Foegelle. LTE， Positioning and the Implications for GNSS Over-the-Air Testing. InsideGNSS， 2012.

[4] CTIA. CTIA Test Plan for Mobile Station Over the Air Performance V3.3[Z]. 2013.endprint

表1 LTE終端定位最低性能主要測試內(nèi)容

A-GNSS ECID OTDOA

主要測試

內(nèi)容 標(biāo)稱精度測試

靈敏度測試

動態(tài)范圍測試

多徑測試

移動場景測試 TDD模式下發(fā)送和接收的時間差報告測試

FDD模式下發(fā)送和接收的時間差報告測試 RSTD（參考信號時間差）測量報告測試

測試終端

模式 UE-Assisted

UE-Based UE-Assisted UE-Assisted

在完成性能驗證后，下一步需要對終端與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間定位協(xié)議交互的一致性進(jìn)行驗證，以確保移動定位業(yè)務(wù)的順利部署。LTE終端主要使用LPP和SUPL2.0協(xié)議來進(jìn)行定位數(shù)據(jù)交互，包括從網(wǎng)絡(luò)獲取輔助定位數(shù)據(jù)，終端向網(wǎng)絡(luò)上報測量結(jié)果及其他定位相關(guān)信息等。如前面提到的，LTE網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商既需要支持控制平面定位服務(wù)，還需要支持用戶平面定位服務(wù)。這就意味著無論是控制面還是用戶面都需要進(jìn)行完整測試進(jìn)而保證真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)交互的可信性。

3GPP TS 37.571-2定義了LPP協(xié)議信令一致性測試內(nèi)容，主要測試目標(biāo)是驗證LPP協(xié)議在各種呼叫流程下的一致性，包括通知、隱私檢查、定位能力傳輸、錯誤處理、輔助數(shù)據(jù)傳輸以及定位測量等流程。

除了3GPP TS 37.571-2外，OMA SUPL2.0 ETS也定義了一系列協(xié)議測試用例。SUPL2.0是獨(dú)立于空口的協(xié)議，因此ETS測試用例針對了多種接口和定位協(xié)議。

此外，還應(yīng)對終端GPS天線性能進(jìn)行測試，CTIA A-GPS OTA測試規(guī)范的前期版本（3.1版）規(guī)定了GSM、CDMA及WCDMA設(shè)備中A-GPS OTA測試的相關(guān)要求，而3.2.1版本增加了支持附加協(xié)議的相關(guān)要求，該協(xié)議規(guī)定了LTE網(wǎng)絡(luò)上A-GPS的精確定位，包括SUPL2.0及對RRLP和LPP的支持。

3.2 端到端移動終端定位性能測試

端到端定位性能是指整體系統(tǒng)性能，如響應(yīng)時間、定位精度等。盡管接收機(jī)性能和協(xié)議一致性已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)定義規(guī)范的驗證，但仍不能確保端到端的性能可以被接受。有很多因素可能影響優(yōu)化精度和響應(yīng)時間。比如優(yōu)化定位精度將可能以犧牲響應(yīng)時間為代價，反之亦然。進(jìn)一步，LTE定位需要在多種不同定位模式如A-GNSS、OTDOA、ECID和OTDOA+A-GNSS混合定位能力間進(jìn)行優(yōu)化，在這個優(yōu)化過程中存在各種權(quán)衡，這使得提高端到端性能變得非常具有挑戰(zhàn)性。

3.3 運(yùn)營商準(zhǔn)入測試的要求

除了基于標(biāo)準(zhǔn)的性能、協(xié)議測試外，運(yùn)營商通常還需要制定特殊的測試標(biāo)準(zhǔn)。某些復(fù)雜的呼叫流程在E-UTRAN部署中會有沖突，這種沖突可能變成一些定位方面的問題點(diǎn)。常見場景包括業(yè)務(wù)間的相互影響、弱GPS或者蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或者移動場景等。運(yùn)營商可能更關(guān)心某些特定的呼叫流程（如混合OTDOA+A-GNSS定位）。針對這些場景制定的準(zhǔn)入測試用例是幫助運(yùn)營商比較手機(jī)性能的關(guān)鍵，同時也是移動終端選型的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)束語

基于標(biāo)準(zhǔn)的最低性能，協(xié)議一致性測試對于移動終端定位能力評估非常重要。為了能夠準(zhǔn)確評估移動終端在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位能力，在變化場景中和超出標(biāo)準(zhǔn)定義的呼叫流程條件下進(jìn)行類似真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的天線性能、接收機(jī)性能、測量準(zhǔn)確性、協(xié)議一致性、端到端性能等測試是十分必要的。如何模擬真實(shí)用戶在近似真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的移動終端定位性能測試將會是未來運(yùn)營商面臨的一個亟待解決的重要問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 37.351-1. Universal Terrestrial Radio Access （UTRA） and Evolved UTRA （E-UTRA） and Evolved Packet Core （EPC）； User Equipment （UE） conformance specification for UE positioning； Part1：Conformance test specification[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 37.351-2. Universal Terrestrial Radio Access （UTRA） and Evolved UTRA （E-UTRA） and Evolved Packet Core （EPC）； User Equipment （UE） conformance specification for UE positioning；Part2：Protocol conformance[S]. 2012.

[3] Ronald Borsato， Michael D.Foegelle. LTE， Positioning and the Implications for GNSS Over-the-Air Testing. InsideGNSS， 2012.

[4] CTIA. CTIA Test Plan for Mobile Station Over the Air Performance V3.3[Z]. 2013.endprint