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

2011年，我國(guó)在六個(gè)城市開始實(shí)施TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)，試驗(yàn)將分為兩個(gè)階段，進(jìn)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(xiàng)測(cè)試。通過這些測(cè)試，將對(duì)TD-LTE系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)能力進(jìn)行驗(yàn)證，并促進(jìn)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(yàn)的各項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容和為其制定的規(guī)范體系。

1 規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)的背景和目的

為進(jìn)一步推動(dòng)TD-LTE研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，在研發(fā)技術(shù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2011年在我國(guó)南京、上海、杭州、廈門、廣州、深圳六個(gè)城市及工業(yè)和信息化部電信研究院MTNet實(shí)驗(yàn)室/外場(chǎng)開展了TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)。主要目的包括：

(1)進(jìn)一步驗(yàn)證TD-LTE關(guān)鍵技術(shù)、優(yōu)化完善設(shè)備關(guān)鍵性能，促進(jìn)產(chǎn)品成熟。

(2)驗(yàn)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(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。

(3)為TD-LTE國(guó)際推廣起到示范和帶動(dòng)作用，吸引國(guó)外運(yùn)營(yíng)商采用TD-LTE技術(shù)，同時(shí)促進(jìn)全球有實(shí)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(yàn)的階段劃分

為了適應(yīng)產(chǎn)品功能增強(qiáng)、測(cè)試內(nèi)容逐步深入的實(shí)際情況，規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)總體上分為兩個(gè)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(yàn)階段劃分

第一階段(R8單模終端階段)主要進(jìn)行R8版本的無線網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試和單模終端的性能測(cè)試。第一階段規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)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(jìn)行R9多天線測(cè)試、多模終端測(cè)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(cè)試，以及網(wǎng)管測(cè)試等。

3 規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)主要測(cè)試內(nèi)容

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

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

3.1 第一階段“六城市測(cè)試”內(nèi)容

第一階段“六城市測(cè)試”的主要目標(biāo)，是促進(jìn)TD-LTE產(chǎn)品成熟與完善，充分驗(yàn)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(cè)試”的主要內(nèi)容也是針對(duì)這些目標(biāo)規(guī)劃的。

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

(1)單模數(shù)據(jù)卡測(cè)試：主要是在規(guī)模外場(chǎng)實(shí)際環(huán)境中，對(duì)TD-LTE單模數(shù)據(jù)卡的協(xié)議功能及吞吐量、時(shí)延、覆蓋、多用戶容量、系統(tǒng)內(nèi)切換性能進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證終端的功能、性能、業(yè)務(wù)能力和穩(wěn)定性等是否達(dá)到預(yù)期指標(biāo)，符合規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)的要求。

(2)核心網(wǎng)測(cè)試：主要是在規(guī)模外場(chǎng)實(shí)際環(huán)境中，對(duì)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(dòng)性管理、會(huì)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(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)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(yàn)測(cè)試要求。另外，還規(guī)劃了核心網(wǎng)計(jì)費(fèi)測(cè)試，對(duì)SGW計(jì)費(fèi)，PGW計(jì)費(fèi)，CG等功能進(jìn)行測(cè)試。

(3)傳輸和承載測(cè)試：規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)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(cè)試這兩種方案的功能、性能和可靠性。承載測(cè)試將對(duì)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(jìn)行驗(yàn)證。

第一階段“六城市測(cè)試”的核心內(nèi)容是驗(yàn)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(duì)判斷TD-LTE的技術(shù)先進(jìn)性和競(jìng)爭(zhēng)力、規(guī)劃TD-LTE頻譜分配的重要參考，因此需要盡早進(jìn)行驗(yàn)證。為了驗(yàn)證TD-LTE系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)能力，第一階段“六城市測(cè)試”中規(guī)劃了“無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量”測(cè)試。

無線網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測(cè)試需要在50個(gè)小區(qū)連續(xù)覆蓋的測(cè)試環(huán)境進(jìn)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(cè)試：即在“下行模擬加擾、上行真實(shí)加擾”的環(huán)境下，對(duì)多用戶構(gòu)成的小區(qū)的上下行吞吐量進(jìn)行測(cè)試。加擾方法如圖2所示，除中心主測(cè)小區(qū)外，各加擾小區(qū)采用模擬波束方式進(jìn)行下行模擬加擾，一個(gè)小區(qū)在四個(gè)方向上進(jìn)行波束加擾，每個(gè)波束內(nèi)占用一定比例的資源塊(RB)。上行主要在主測(cè)小區(qū)正方向120o內(nèi)加擾小區(qū)內(nèi)放置終端進(jìn)行真實(shí)加擾。這種加擾方法也同樣用于終端測(cè)試和多天線技術(shù)測(cè)試(見圖2)。

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

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

●多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)KPI測(cè)試：即在50個(gè)小區(qū)連續(xù)覆蓋、每個(gè)小區(qū)2個(gè)終端真實(shí)加載的環(huán)境下，通過遍歷50個(gè)小區(qū)的路測(cè)，驗(yàn)證TD-LTE同頻組網(wǎng)下的網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)，包括開機(jī)附著成功率、連接建立成功率、連接建立時(shí)延、尋呼成功率、掉線率、移動(dòng)中業(yè)務(wù)長(zhǎng)保能力等。

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

●用戶容量：每小區(qū)支持200個(gè)終端同時(shí)運(yùn)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(dá)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(shí)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(cè)試基礎(chǔ)上，還將進(jìn)行2：2時(shí)隙配比和3：1時(shí)隙配比對(duì)比測(cè)試，以及同頻、異頻組網(wǎng)對(duì)比測(cè)試。

第一階段“六城市測(cè)試”的另一個(gè)重要內(nèi)容是驗(yàn)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(cè)試內(nèi)容：

(1)多天線技術(shù)測(cè)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(cè)試”規(guī)劃了對(duì)各種MIMO模式和各種天線形態(tài)規(guī)劃了對(duì)比測(cè)試。具體包括：

●多天線技術(shù)基本性能測(cè)試：在8天線基站的基礎(chǔ)上，對(duì)MIMO模式2，模式3，模式7進(jìn)行覆蓋、吞吐量等性能的對(duì)比測(cè)試，驗(yàn)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(duì)比測(cè)試：在不采用波束賦形時(shí)，TD-LTE基站可以采用2天線陣列。而采用波束賦形時(shí)，基站需要采用8天線陣列。本項(xiàng)測(cè)試將在相同測(cè)試環(huán)境中，對(duì)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(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證8天線基站所能帶來的性能增益。

●0.5λ/0.7λ天線對(duì)比測(cè)試：同時(shí)支持F頻段，A頻段，D頻段的FAD天線(天線間隔0.7λ)可以實(shí)現(xiàn)TD-SCDMA和TD-LTE系統(tǒng)共天線，但理論上相對(duì)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(xiàng)測(cè)試將對(duì)這兩種天線的在實(shí)際外場(chǎng)的性能進(jìn)行對(duì)比。

(2)室內(nèi)分布系統(tǒng)性能測(cè)試：雙通道系統(tǒng)可以實(shí)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(huì)帶來額外的室內(nèi)分布工程改造難度，因此本項(xiàng)測(cè)試將對(duì)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(shí)，本測(cè)試還將對(duì)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(jìn)行測(cè)試。

3.2 第一階段“MTNet測(cè)試”內(nèi)容

第一階段“MTNet測(cè)試”的主要目的是為第二階段“六城市測(cè)試”做準(zhǔn)備，對(duì)多模終端、R9多天線等先行測(cè)試，系統(tǒng)和設(shè)備在MTNet實(shí)驗(yàn)室和外場(chǎng)完成這些測(cè)試后，再進(jìn)入第二階段“六城市測(cè)試”。第一階段“MTNet測(cè)試”具體包括：

(1)多模終端測(cè)試：在MTNet實(shí)驗(yàn)室和外場(chǎng)對(duì)多模數(shù)據(jù)卡、多模雙待手機(jī)、多模單待手機(jī)等多模終端進(jìn)行測(cè)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(cè)試：TD-LTE R9的新功能主要是雙流波束賦形(MIMO模式8)，本項(xiàng)測(cè)試將在MTNet實(shí)驗(yàn)室和外場(chǎng)對(duì)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(jìn)行測(cè)試，并與模式7，模式2，模式3等原有MIMO模式進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模式8的性能增益。

(3)跨廠商移動(dòng)性測(cè)試：本項(xiàng)測(cè)試主要是對(duì)跨廠商小區(qū)重選、切換等移動(dòng)性性能進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證多廠商混合組網(wǎng)情況下，TD-LTE的多小區(qū)移動(dòng)性管理能力。

(4)業(yè)務(wù)QoS測(cè)試：本項(xiàng)測(cè)試主要是對(duì)TD-LTE系統(tǒng)支持多不同QoS等級(jí)，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(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)的能力進(jìn)行驗(yàn)證。

(5)TD-LTE和其他系統(tǒng)共存測(cè)試：本項(xiàng)測(cè)試主要是對(duì)TD-LTE和其它同類系統(tǒng)或其它系統(tǒng)之間鄰頻共存時(shí)的性能進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證多個(gè)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(hù)頻帶的大小。

3.3 第二階段“六城市測(cè)試”內(nèi)容

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

4 規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)規(guī)范體系

針對(duì)上述測(cè)試內(nèi)容，制定了圖3所示的TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)規(guī)范體系，包括20冊(cè)設(shè)備規(guī)范和30冊(cè)測(cè)試規(guī)范。設(shè)備規(guī)范定義了在整個(gè)規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)階段對(duì)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(cè)試規(guī)范包括7冊(cè)MTNet測(cè)試規(guī)范和23冊(cè)六城市測(cè)試規(guī)范，六城市測(cè)試規(guī)范中包括12冊(cè)第一階段測(cè)試規(guī)范和11冊(cè)第二階段測(cè)試規(guī)范。

圖3 TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)規(guī)范體系

5 結(jié)束語

TD-LTE規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)2011年在我國(guó)的六個(gè)城市及工業(yè)和信息化部電信研究院MTNet實(shí)驗(yàn)室/外場(chǎng)開展。規(guī)模技術(shù)試驗(yàn)將在TD-LTE研發(fā)技術(shù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推動(dòng)TD-LTE研發(fā)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，促進(jìn)解決TD-LTE發(fā)展中面臨的問題。試驗(yàn)將分為兩個(gè)階段進(jìn)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(xiàng)測(cè)試。通過這些測(cè)試，將對(duì)TD-LTE系統(tǒng)的同頻組網(wǎng)能力進(jìn)行驗(yàn)證，并促進(jìn)TD-LTE產(chǎn)品的成熟與完善。