TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗主要內(nèi)容和規(guī)范體系

2011年，我國在六個城市開始實施TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗，試驗將分為兩個階段，進行終端、核心網(wǎng)、傳輸和承載、無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、多天線技術(shù)、網(wǎng)管等多項測試。通過這些測試，將對TD-LTE系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)能力進行驗證，并促進TD-LTE產(chǎn)品成熟與完善。本文介紹了TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗的各項測試內(nèi)容和為其制定的規(guī)范體系。

1 規(guī)模技術(shù)試驗的背景和目的

為進一步推動TD-LTE研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程，在研發(fā)技術(shù)試驗的基礎(chǔ)上，于2011年在我國南京、上海、杭州、廈門、廣州、深圳六個城市及工業(yè)和信息化部電信研究院MTNet實驗室/外場開展了TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗。主要目的包括：

（1）進一步驗證TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)、優(yōu)化完善設(shè)備關(guān)鍵性能，促進產(chǎn)品成熟。

（2）驗證TD-LTE系統(tǒng)組網(wǎng)能力、網(wǎng)絡(luò)性能以及業(yè)務(wù)應(yīng)用，促進產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進展。

（3）為TD-LTE國際推廣起到示范和帶動作用，吸引國外運營商采用TD-LTE技術(shù)，同時促進全球有實力的設(shè)備制造企業(yè)積極參與TD-LTE產(chǎn)業(yè)。

2 規(guī)模技術(shù)試驗的階段劃分

為了適應(yīng)產(chǎn)品功能增強、測試內(nèi)容逐步深入的實際情況，規(guī)模技術(shù)試驗總體上分為兩個階段：R8單模終端階段和R9多模終端階段，初步規(guī)劃1.5~2兩年完成（見圖1）。

圖1 TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗階段劃分

第一階段（R8單模終端階段）主要進行R8版本的無線網(wǎng)絡(luò)性能測試和單模終端的性能測試。第一階段規(guī)模技術(shù)試驗網(wǎng)絡(luò)不與現(xiàn)網(wǎng)連接。

第二階段（R9多模終端階段）主要進行R9多天線測試、多模終端測試、多種TD-LTE業(yè)務(wù)（寬帶高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、分組域語音業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)）測試，以及網(wǎng)管測試等。

3 規(guī)模技術(shù)試驗主要測試內(nèi)容

根據(jù)上述階段劃分，規(guī)模技術(shù)試驗的測試內(nèi)容也針對兩個階段分別規(guī)劃。第一階段測試內(nèi)容如表1所示。表1中所列的規(guī)模技術(shù)試驗第一階段測試內(nèi)容分為“六城市測試”和“MTNet測試”兩大類。

表1 TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗第一階段主要測試內(nèi)容

3.1 第一階段“六城市測試”內(nèi)容

第一階段“六城市測試”的主要目標(biāo)，是促進TD-LTE產(chǎn)品成熟與完善，充分驗證TD-LTE的同頻組網(wǎng)能力，并在MIMO模式選擇等關(guān)鍵技術(shù)問題上做出選擇。第一階段“六城市測試”的主要內(nèi)容也是針對這些目標(biāo)規(guī)劃的。

從促進TD-LTE產(chǎn)品成熟與完善角度出發(fā)，第一階段“六城市測試”規(guī)劃了單模數(shù)據(jù)卡測試、核心網(wǎng)測試、傳輸和承載測試等內(nèi)容。

（1）單模數(shù)據(jù)卡測試：主要是在規(guī)模外場實際環(huán)境中，對TD-LTE單模數(shù)據(jù)卡的協(xié)議功能及吞吐量、時延、覆蓋、多用戶容量、系統(tǒng)內(nèi)切換性能進行測試，驗證終端的功能、性能、業(yè)務(wù)能力和穩(wěn)定性等是否達到預(yù)期指標(biāo)，符合規(guī)模技術(shù)試驗的要求。

（2）核心網(wǎng)測試：主要是在規(guī)模外場實際環(huán)境中，對MME，SGW，PGW，HSS等LTE核心網(wǎng)網(wǎng)元的功能，包括基本業(yè)務(wù)、移動性管理、會話管理、UE能力、網(wǎng)元選擇、安全管理、QoS控制、IP地址分配、用戶管理等進行測試，驗證TD-LTE核心網(wǎng)設(shè)備的功能、性能和可靠性滿足規(guī)模試驗測試要求。另外，還規(guī)劃了核心網(wǎng)計費測試，對SGW計費，PGW計費，CG等功能進行測試。

（3）傳輸和承載測試：規(guī)模技術(shù)試驗考慮兩種傳輸解決方案：“PTN+CE”方案和“PTN+支持L3”方案，將分別測試這兩種方案的功能、性能和可靠性。承載測試將對TD-LTE承載子系統(tǒng)的連通性、業(yè)務(wù)端到端性能、信令面可靠性、媒體面可靠性等進行驗證。

第一階段“六城市測試”的核心內(nèi)容是驗證TD-LTE系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)能力。TD-LTE是否能同頻組網(wǎng)是對判斷TD-LTE的技術(shù)先進性和競爭力、規(guī)劃TD-LTE頻譜分配的重要參考，因此需要盡早進行驗證。為了驗證TD-LTE系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)能力，第一階段“六城市測試”中規(guī)劃了“無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量”測試。

無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試需要在50個小區(qū)連續(xù)覆蓋的測試環(huán)境進行，除中心小區(qū)外，構(gòu)成兩圈基站包圍的同頻干擾。其核心內(nèi)容包括：

●單小區(qū)吞吐量測試：即在“下行模擬加擾、上行真實加擾”的環(huán)境下，對多用戶構(gòu)成的小區(qū)的上下行吞吐量進行測試。加擾方法如圖2所示，除中心主測小區(qū)外，各加擾小區(qū)采用模擬波束方式進行下行模擬加擾，一個小區(qū)在四個方向上進行波束加擾，每個波束內(nèi)占用一定比例的資源塊（RB）。上行主要在主測小區(qū)正方向120o內(nèi)加擾小區(qū)內(nèi)放置終端進行真實加擾。這種加擾方法也同樣用于終端測試和多天線技術(shù)測試（見圖2）。

圖2 TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗采用的“下行模擬加擾、上行真實加擾”方法

●單小區(qū)用戶容量測試：即在一個小區(qū)內(nèi)放置至少200個終端，同時接入網(wǎng)絡(luò)，在空擾和加擾環(huán)境下驗證TD-LTE系統(tǒng)是否可以在一個小區(qū)內(nèi)為200個終端同時提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

●多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)KPI測試：即在50個小區(qū)連續(xù)覆蓋、每個小區(qū)2個終端真實加載的環(huán)境下，通過遍歷50個小區(qū)的路測，驗證TD-LTE同頻組網(wǎng)下的網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)，包括開機附著成功率、連接建立成功率、連接建立時延、尋呼成功率、掉線率、移動中業(yè)務(wù)長保能力等。

無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試需要達到的指標(biāo)包括：

●用戶容量：每小區(qū)支持200個終端同時運行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

●吞吐量和頻譜效率：小區(qū)下行平均吞吐量達到20Mbit/s；小區(qū)邊緣單用戶下行頻譜效率不低于小區(qū)下行平均頻譜效率的25%。

●KPI：在實際用戶占用50%網(wǎng)絡(luò)資源的條件下，接通率高于95%，掉線率低于4%，系統(tǒng)內(nèi)切換成功率高于95%。

在同頻組網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試基礎(chǔ)上，還將進行2：2時隙配比和3：1時隙配比對比測試，以及同頻、異頻組網(wǎng)對比測試。

第一階段“六城市測試”的另一個重要內(nèi)容是驗證智能天線等MIMO模式的性能增益。在這方面規(guī)劃了如下測試內(nèi)容：

（1）多天線技術(shù)測試：TD-LTE采用了多種多天線（MIMO）技術(shù)，包括開環(huán)發(fā)送分集（模式2）、開環(huán)空間復(fù)用（模式3）、波束賦形（模式7）。第一階段“六城市測試”規(guī)劃了對各種MIMO模式和各種天線形態(tài)規(guī)劃了對比測試。具體包括：

●多天線技術(shù)基本性能測試：在8天線基站的基礎(chǔ)上，對MIMO模式2，模式3，模式7進行覆蓋、吞吐量等性能的對比測試，驗證各種MIMO模式，尤其是模式7（波束賦形）的性能增益。

●2天線/8天線對比測試：在不采用波束賦形時，TD-LTE基站可以采用2天線陣列。而采用波束賦形時，基站需要采用8天線陣列。本項測試將在相同測試環(huán)境中，對2天線基站（采用模式2，3，4自適應(yīng)）和8天線基站（采用模式2，3，7自適應(yīng)）的性能進行對比，驗證8天線基站所能帶來的性能增益。

●0.5λ/0.7λ天線對比測試：同時支持F頻段，A頻段，D頻段的FAD天線（天線間隔0.7λ）可以實現(xiàn)TD-SCDMA和TD-LTE系統(tǒng)共天線，但理論上相對支持D頻段的D天線（天線間隔0.5λ）將損失一定的天線增益。因此本項測試將對這兩種天線的在實際外場的性能進行對比。

（2）室內(nèi)分布系統(tǒng)性能測試：雙通道系統(tǒng)可以實現(xiàn)2天線MIMO傳輸，系統(tǒng)吞吐量高于單通道系統(tǒng)，但雙通道系統(tǒng)會帶來額外的室內(nèi)分布工程改造難度，因此本項測試將對比雙通道系統(tǒng)和單通道系統(tǒng)的覆蓋、吞吐量等性能。同時，本測試還將對TD-LTE分布式系統(tǒng)的小區(qū)間切換和重選、與其他室內(nèi)分布系統(tǒng)之間的干擾等進行測試。

3.2 第一階段“MTNet測試”內(nèi)容

第一階段“MTNet測試”的主要目的是為第二階段“六城市測試”做準(zhǔn)備，對多模終端、R9多天線等先行測試，系統(tǒng)和設(shè)備在MTNet實驗室和外場完成這些測試后，再進入第二階段“六城市測試”。第一階段“MTNet測試”具體包括：

（1）多模終端測試：在MTNet實驗室和外場對多模數(shù)據(jù)卡、多模雙待手機、多模單待手機等多模終端進行測試，包括TD-LTE模式內(nèi)的功能和性能、TD-SCDMA/GSM模式內(nèi)的功能和性能，以及TD-LTE和TD-SCDMA/GSM模式間的互操作性能等。

（2）R9新功能測試：TD-LTE R9的新功能主要是雙流波束賦形（MIMO模式8），本項測試將在MTNet實驗室和外場對模式8（包括單用戶MIMO模式和多用戶MIMO模式）的吞吐量性能進行測試，并與模式7，模式2，模式3等原有MIMO模式進行對比，驗證模式8的性能增益。

（3）跨廠商移動性測試：本項測試主要是對跨廠商小區(qū)重選、切換等移動性性能進行測試，驗證多廠商混合組網(wǎng)情況下，TD-LTE的多小區(qū)移動性管理能力。

（4）業(yè)務(wù)QoS測試：本項測試主要是對TD-LTE系統(tǒng)支持多不同QoS等級，并在高低QoS之間（如在保證速率（GBR）業(yè)務(wù)和非保證速率（GBR）業(yè)務(wù)之間）通過搶占資源實現(xiàn)差異化服務(wù)的能力進行驗證。

（5）TD-LTE和其他系統(tǒng)共存測試：本項測試主要是對TD-LTE和其它同類系統(tǒng)或其它系統(tǒng)之間鄰頻共存時的性能進行測試，驗證多個TD-LTE系統(tǒng)之間、TD-LTE和其它系統(tǒng)之間鄰頻共存的能力，確定保護頻帶的大小。

3.3 第二階段“六城市測試”內(nèi)容

按照目前的規(guī)劃，第二階段“六城市測試”首先對第一階段“MTNet測試”的各項內(nèi)容在六城市規(guī)模外場進行測試，包括多模終端（包括多模數(shù)據(jù)卡、多模雙待手機、多模單待手機）測試、R9多天線技術(shù)、跨廠商移動性、TD-LTE和其他系統(tǒng)共存、業(yè)務(wù)等。除此以外，還將進行網(wǎng)管、2G/3G/TD-LTE互操作、同頻分層網(wǎng)等項測試。

4 規(guī)模技術(shù)試驗規(guī)范體系

針對上述測試內(nèi)容，制定了圖3所示的TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗規(guī)范體系，包括20冊設(shè)備規(guī)范和30冊測試規(guī)范。設(shè)備規(guī)范定義了在整個規(guī)模技術(shù)試驗階段對無線網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)、終端、天線等設(shè)備的技術(shù)要求。測試規(guī)范包括7冊MTNet測試規(guī)范和23冊六城市測試規(guī)范，六城市測試規(guī)范中包括12冊第一階段測試規(guī)范和11冊第二階段測試規(guī)范。

圖3 TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗規(guī)范體系

5 結(jié)束語

TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗2011年在我國的六個城市及工業(yè)和信息化部電信研究院MTNet實驗室/外場開展。規(guī)模技術(shù)試驗將在TD-LTE研發(fā)技術(shù)試驗的基礎(chǔ)上，進一步推動TD-LTE研發(fā)產(chǎn)業(yè)化進展，促進解決TD-LTE發(fā)展中面臨的問題。試驗將分為兩個階段進行終端、核心網(wǎng)、傳輸和承載、無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、多天線技術(shù)、網(wǎng)管等多項測試。通過這些測試，將對TD-LTE系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)能力進行驗證，并促進TD-LTE產(chǎn)品的成熟與完善。