劉吉雯　李露文

【摘 要】

主要對(duì)LTE移動(dòng)終端定位技術(shù)和方法做出總結(jié)，同時(shí)對(duì)影響LTE移動(dòng)終端定位性能的各種因素進(jìn)行分析，結(jié)合中國(guó)電信LTE移動(dòng)終端需求現(xiàn)狀和部署情況，對(duì)LTE移動(dòng)終端的定位性能的測(cè)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(dòng)應(yīng)用之一。與此同時(shí)，隨著LTE時(shí)代的到來(lái)，LTE的發(fā)展和部署對(duì)終端定位的要求進(jìn)一步提高，也對(duì)定位測(cè)試方法提出了新的要求。

移動(dòng)定位技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)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(jì)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(hào)（如GNSS），這種技術(shù)定位精準(zhǔn)，但需要搜星使得首次定位時(shí)間（TTFF）過(guò)長(zhǎng)。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(duì)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(dòng)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(shí)間差），同時(shí)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(duì)定位技術(shù)及定位協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1.1 ECID

ECID（增強(qiáng)型小區(qū)ID）是在LTE無(wú)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(cè)量技術(shù)，包括RTT（往返時(shí)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(shí)間提前量（UE發(fā)送和接收的時(shí)間差）、標(biāo)識(shí)、估計(jì)時(shí)間和鄰小區(qū)功率報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)（ESMLC）。eNodeB可以向ESMLC報(bào)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(jì)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(wú)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(jì)算出終端的三維位置，這種捕獲過(guò)程需要消耗終端較多的電量，同時(shí)首次定位時(shí)間較長(zhǎng)。A-GNSS通過(guò)結(jié)合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行定位，利用基地臺(tái)代送輔助衛(wèi)星信息，可以縮減GNSS捕獲衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)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(guó)的GPS和俄羅斯的Glonass。

1.3 OTDOA

OTDOA是一種根據(jù)3個(gè)基站與移動(dòng)終端信號(hào)傳播時(shí)間差值進(jìn)行定位的技術(shù)。通過(guò)測(cè)量UE到兩個(gè)基站的無(wú)線信號(hào)傳播時(shí)間差（TDOA，Time Difference of Arrival）來(lái)計(jì)算移動(dòng)終端到兩個(gè)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(hào)一般要經(jīng)過(guò)折射或反射才能從基站到達(dá)移動(dòng)臺(tái)，定位精度較差。

由于LTE是同步系統(tǒng)，有利于OTDOA的使用，同時(shí)因?yàn)镺TDOA不依賴于GNSS信號(hào)，彌補(bǔ)了GNSS在室內(nèi)無(wú)法定位的缺陷，OTDOA成為了GNSS之外各運(yùn)營(yíng)商另一個(gè)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?？刂破矫娴膶?shí)現(xiàn)方式需要用到專用控制信道，需對(duì)多個(gè)網(wǎng)元進(jìn)行軟硬件升級(jí)從而支持定位相關(guān)的控制平面信令，因此會(huì)顯著增加移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)成本，相對(duì)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(jiàn)性較好的地區(qū)（如郊區(qū)），手機(jī)可以通過(guò)測(cè)量4顆衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位；在衛(wèi)星可見(jiàn)性較不好的地區(qū)（如市區(qū)），手機(jī)可以通過(guò)測(cè)量2顆可見(jiàn)衛(wèi)星信號(hào)及2個(gè)LTE基站信號(hào)進(jìn)行定位；而在衛(wèi)星不可見(jiàn)的室內(nèi)，手機(jī)則可通過(guò)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(guò)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(jí)版本可以支持LTE，同時(shí)也支持LPP定位協(xié)議以及OTDOA、Wi-Fi等新的定位技術(shù)。同時(shí)，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(wú)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(guò)渡，SUPL2.0對(duì)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(wú)縫過(guò)渡。LTE定位網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

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

中國(guó)電信的移動(dòng)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(guò)渡到LTE的SUPL2.0協(xié)議來(lái)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(guò)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(lái)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(duì)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(guó)電信移動(dòng)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(cè)試方法。

2 LTE終端定位能力的關(guān)

鍵問(wèn)題分析

隨著LTE時(shí)代的到來(lái)，LTE移動(dòng)終端將會(huì)變得越來(lái)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(lái)進(jìn)行定位。針對(duì)LTE移動(dòng)終端的定位性能，可以從軟硬件設(shè)計(jì)、天線性能和業(yè)務(wù)間的相互影響等幾個(gè)方面來(lái)考慮。

2.1 系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)對(duì)移動(dòng)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(guó)的GPS，俄羅斯的GLONASS和中國(guó)的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以使用，移動(dòng)終端也開(kāi)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(dòng)終端硬件設(shè)計(jì)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?yàn)椴煌男l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作頻段、無(wú)線接入制式不同，因此在硬件設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(guò)LPP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，而LPP在用戶平面的應(yīng)用是通過(guò)SUPL協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。目前，幾乎所有的移動(dòng)應(yīng)用都具備移動(dòng)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(dòng)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(jì)，才能確保后續(xù)移動(dòng)終端定位應(yīng)用的成功部署。

2.2 移動(dòng)終端定位天線對(duì)終端定位性能的影響

LTE引入了MIMO技術(shù)，LTE移動(dòng)終端必須部署多于一個(gè)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(wèn)題、天線形狀和天線擺放位置等，這些因素必須在移動(dòng)終端的硬件設(shè)計(jì)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(dòng)終端，如果因?yàn)樘炀€或者設(shè)備形狀等因素造成射頻性能問(wèn)題，也會(huì)使移動(dòng)終端整體性能受到影響。此外，體積較小的移動(dòng)終端需要支持的射頻頻段越來(lái)越多，那么形狀因素、性能降級(jí)等問(wèn)題都會(huì)對(duì)移動(dòng)終端的定位性能帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。

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

目前移動(dòng)終端硬件底板面積越來(lái)越小，但需要部署的天線數(shù)目和種類卻越來(lái)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(shì)必會(huì)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(hào)強(qiáng)度比傳統(tǒng)通信信號(hào)強(qiáng)度要弱幾十萬(wàn)倍，性能極易受到影響。例如，在Verizon部署LTE移動(dòng)終端時(shí)，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(yàn)證測(cè)試中發(fā)現(xiàn)最早的LTE移動(dòng)終端在LTE業(yè)務(wù)發(fā)起后，LTE網(wǎng)絡(luò)占用的頻段對(duì)GPS信號(hào)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(cè)試中對(duì)移動(dòng)終端定位性能進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)并對(duì)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(shuō)明定位性能存在潛在挑戰(zhàn)。

移動(dòng)終端硬件平臺(tái)各個(gè)模塊并發(fā)工作時(shí)，對(duì)整體平臺(tái)的底噪會(huì)有進(jìn)一步的抬升，這個(gè)抬升對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)線通信模塊如Wi-Fi、Bluetooth、FM、NFC等沒(méi)有較大的影響，因?yàn)檫@些傳統(tǒng)的通信模塊可以通過(guò)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(dòng)接收，當(dāng)?shù)自胩岣邥r(shí)，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(dòng)終端定位功能和性能測(cè)試方

法總結(jié)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)定義的測(cè)試要求

3GPP TS 37.571-1定義了LTE控制平面定位的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，包括A-GNSS，OTDOA和ECID的最低性能測(cè)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(gè)具備各種挑戰(zhàn)的場(chǎng)景下進(jìn)行性能測(cè)試，如低導(dǎo)航衛(wèi)星覆蓋功率水平、低可見(jiàn)衛(wèi)星數(shù)目、多種GNSS衛(wèi)星或者低HDOP等場(chǎng)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(duì)接收機(jī)的靈敏度進(jìn)行測(cè)試。

（2）OTDOA性能：OTDOA性能更大程度的依賴于參考信號(hào)時(shí)間差（RSTD）測(cè)量精度。這直接關(guān)系到定位參考信號(hào)（PRS）的獲取，這在某些無(wú)線環(huán)境如衰落、變化帶寬和小區(qū)時(shí)間偏移等條件下變得十分困難。為了確保OTDOA在各種無(wú)線環(huán)境下工作正常，PRS獲取和RSTD測(cè)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(shí)間（RTT）的UE和eNodeB估計(jì)距離。決定回環(huán)時(shí)間的主要測(cè)量是時(shí)間提前量，因此移動(dòng)終端必須向服務(wù)小區(qū)報(bào)告發(fā)送和接收時(shí)間差的測(cè)量值。這個(gè)值的測(cè)量精度將會(huì)影響整個(gè)位置計(jì)算結(jié)果的精度。

（4）混合A-GNSS+OTDOA接收機(jī)性能：一些移動(dòng)設(shè)備支持混合定位能力包括A-GNSS和OTDOA定位進(jìn)而在沒(méi)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(guò)合并OTDOA和A-GNSS測(cè)量，一種基于混合測(cè)量值的位置信息可以通過(guò)計(jì)算獲得。為了達(dá)到這種定位能力，接收機(jī)必須同時(shí)具備精確獲取PRS和衛(wèi)星信號(hào)（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(cè)試內(nèi)容如表1所示：endprint

表1 LTE終端定位最低性能主要測(cè)試內(nèi)容

A-GNSS ECID OTDOA

主要測(cè)試

內(nèi)容 標(biāo)稱精度測(cè)試

靈敏度測(cè)試

動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試

多徑測(cè)試

移動(dòng)場(chǎng)景測(cè)試 TDD模式下發(fā)送和接收的時(shí)間差報(bào)告測(cè)試

FDD模式下發(fā)送和接收的時(shí)間差報(bào)告測(cè)試 RSTD（參考信號(hào)時(shí)間差）測(cè)量報(bào)告測(cè)試

測(cè)試終端

模式 UE-Assisted

UE-Based UE-Assisted UE-Assisted

在完成性能驗(yàn)證后，下一步需要對(duì)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(yàn)證，以確保移動(dòng)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(lái)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(bào)測(cè)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(yíng)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(wú)論是控制面還是用戶面都需要進(jìn)行完整測(cè)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(cè)試內(nèi)容，主要測(cè)試目標(biāo)是驗(yàn)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(cuò)誤處理、輔助數(shù)據(jù)傳輸以及定位測(cè)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(cè)試用例。SUPL2.0是獨(dú)立于空口的協(xié)議，因此ETS測(cè)試用例針對(duì)了多種接口和定位協(xié)議。

此外，還應(yīng)對(duì)終端GPS天線性能進(jìn)行測(cè)試，CTIA A-GPS OTA測(cè)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(cè)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(duì)RRLP和LPP的支持。

3.2 端到端移動(dòng)終端定位性能測(cè)試

端到端定位性能是指整體系統(tǒng)性能，如響應(yīng)時(shí)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)定義規(guī)范的驗(yàn)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(shí)間。比如優(yōu)化定位精度將可能以犧牲響應(yīng)時(shí)間為代價(jià)，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(gè)優(yōu)化過(guò)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(yíng)商準(zhǔn)入測(cè)試的要求

除了基于標(biāo)準(zhǔn)的性能、協(xié)議測(cè)試外，運(yùn)營(yíng)商通常還需要制定特殊的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。某些復(fù)雜的呼叫流程在E-UTRAN部署中會(huì)有沖突，這種沖突可能變成一些定位方面的問(wèn)題點(diǎn)。常見(jiàn)場(chǎng)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(dòng)場(chǎng)景等。運(yùn)營(yíng)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(duì)這些場(chǎng)景制定的準(zhǔn)入測(cè)試用例是幫助運(yùn)營(yíng)商比較手機(jī)性能的關(guān)鍵，同時(shí)也是移動(dòng)終端選型的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于標(biāo)準(zhǔn)的最低性能，協(xié)議一致性測(cè)試對(duì)于移動(dòng)終端定位能力評(píng)估非常重要。為了能夠準(zhǔn)確評(píng)估移動(dòng)終端在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位能力，在變化場(chǎng)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(cè)量準(zhǔn)確性、協(xié)議一致性、端到端性能等測(cè)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(dòng)終端定位性能測(cè)試將會(huì)是未來(lái)運(yùn)營(yíng)商面臨的一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。

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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(cè)試內(nèi)容

A-GNSS ECID OTDOA

主要測(cè)試

內(nèi)容 標(biāo)稱精度測(cè)試

靈敏度測(cè)試

動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試

多徑測(cè)試

移動(dòng)場(chǎng)景測(cè)試 TDD模式下發(fā)送和接收的時(shí)間差報(bào)告測(cè)試

FDD模式下發(fā)送和接收的時(shí)間差報(bào)告測(cè)試 RSTD（參考信號(hào)時(shí)間差）測(cè)量報(bào)告測(cè)試

測(cè)試終端

模式 UE-Assisted

UE-Based UE-Assisted UE-Assisted

在完成性能驗(yàn)證后，下一步需要對(duì)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(yàn)證，以確保移動(dòng)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(lái)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(bào)測(cè)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(yíng)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(wú)論是控制面還是用戶面都需要進(jìn)行完整測(cè)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(cè)試內(nèi)容，主要測(cè)試目標(biāo)是驗(yàn)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(cuò)誤處理、輔助數(shù)據(jù)傳輸以及定位測(cè)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(cè)試用例。SUPL2.0是獨(dú)立于空口的協(xié)議，因此ETS測(cè)試用例針對(duì)了多種接口和定位協(xié)議。

此外，還應(yīng)對(duì)終端GPS天線性能進(jìn)行測(cè)試，CTIA A-GPS OTA測(cè)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(cè)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(duì)RRLP和LPP的支持。

3.2 端到端移動(dòng)終端定位性能測(cè)試

端到端定位性能是指整體系統(tǒng)性能，如響應(yīng)時(shí)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)定義規(guī)范的驗(yàn)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(shí)間。比如優(yōu)化定位精度將可能以犧牲響應(yīng)時(shí)間為代價(jià)，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(gè)優(yōu)化過(guò)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(yíng)商準(zhǔn)入測(cè)試的要求

除了基于標(biāo)準(zhǔn)的性能、協(xié)議測(cè)試外，運(yùn)營(yíng)商通常還需要制定特殊的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。某些復(fù)雜的呼叫流程在E-UTRAN部署中會(huì)有沖突，這種沖突可能變成一些定位方面的問(wèn)題點(diǎn)。常見(jiàn)場(chǎng)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(dòng)場(chǎng)景等。運(yùn)營(yíng)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(duì)這些場(chǎng)景制定的準(zhǔn)入測(cè)試用例是幫助運(yùn)營(yíng)商比較手機(jī)性能的關(guān)鍵，同時(shí)也是移動(dòng)終端選型的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于標(biāo)準(zhǔn)的最低性能，協(xié)議一致性測(cè)試對(duì)于移動(dòng)終端定位能力評(píng)估非常重要。為了能夠準(zhǔn)確評(píng)估移動(dòng)終端在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位能力，在變化場(chǎng)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(cè)量準(zhǔn)確性、協(xié)議一致性、端到端性能等測(cè)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(dòng)終端定位性能測(cè)試將會(huì)是未來(lái)運(yùn)營(yíng)商面臨的一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)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(cè)試內(nèi)容

A-GNSS ECID OTDOA

主要測(cè)試

內(nèi)容 標(biāo)稱精度測(cè)試

靈敏度測(cè)試

動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試

多徑測(cè)試

移動(dòng)場(chǎng)景測(cè)試 TDD模式下發(fā)送和接收的時(shí)間差報(bào)告測(cè)試

FDD模式下發(fā)送和接收的時(shí)間差報(bào)告測(cè)試 RSTD（參考信號(hào)時(shí)間差）測(cè)量報(bào)告測(cè)試

測(cè)試終端

模式 UE-Assisted

UE-Based UE-Assisted UE-Assisted

在完成性能驗(yàn)證后，下一步需要對(duì)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(yàn)證，以確保移動(dòng)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(lái)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(bào)測(cè)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(yíng)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(wú)論是控制面還是用戶面都需要進(jìn)行完整測(cè)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(cè)試內(nèi)容，主要測(cè)試目標(biāo)是驗(yàn)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(cuò)誤處理、輔助數(shù)據(jù)傳輸以及定位測(cè)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(cè)試用例。SUPL2.0是獨(dú)立于空口的協(xié)議，因此ETS測(cè)試用例針對(duì)了多種接口和定位協(xié)議。

此外，還應(yīng)對(duì)終端GPS天線性能進(jìn)行測(cè)試，CTIA A-GPS OTA測(cè)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(cè)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(duì)RRLP和LPP的支持。

3.2 端到端移動(dòng)終端定位性能測(cè)試

端到端定位性能是指整體系統(tǒng)性能，如響應(yīng)時(shí)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)定義規(guī)范的驗(yàn)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(shí)間。比如優(yōu)化定位精度將可能以犧牲響應(yīng)時(shí)間為代價(jià)，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(gè)優(yōu)化過(guò)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(yíng)商準(zhǔn)入測(cè)試的要求

除了基于標(biāo)準(zhǔn)的性能、協(xié)議測(cè)試外，運(yùn)營(yíng)商通常還需要制定特殊的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。某些復(fù)雜的呼叫流程在E-UTRAN部署中會(huì)有沖突，這種沖突可能變成一些定位方面的問(wèn)題點(diǎn)。常見(jiàn)場(chǎng)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(dòng)場(chǎng)景等。運(yùn)營(yíng)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(duì)這些場(chǎng)景制定的準(zhǔn)入測(cè)試用例是幫助運(yùn)營(yíng)商比較手機(jī)性能的關(guān)鍵，同時(shí)也是移動(dòng)終端選型的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于標(biāo)準(zhǔn)的最低性能，協(xié)議一致性測(cè)試對(duì)于移動(dòng)終端定位能力評(píng)估非常重要。為了能夠準(zhǔn)確評(píng)估移動(dòng)終端在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的定位能力，在變化場(chǎng)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(cè)量準(zhǔn)確性、協(xié)議一致性、端到端性能等測(cè)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(dòng)終端定位性能測(cè)試將會(huì)是未來(lái)運(yùn)營(yíng)商面臨的一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)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