TD-LTE规模技术试验主要内容和规范体系

2011年，我国在六个城市开始实施TD-LTE规模技术试验，试验将分为两个阶段，进行终端、核心网、传输和承载、无线网络性能和网络质量、多天线技术、网管等多项测试。通过这些测试，将对TD-LTE系统的同频组网能力进行验证，并促进TD-LTE产品成熟与完善。本文介绍了TD-LTE规模技术试验的各项测试内容和为其制定的规范体系。

1 规模技术试验的背景和目的

为进一步推动TD-LTE研发和产业化进程，在研发技术试验的基础上，于2011年在我国南京、上海、杭州、厦门、广州、深圳六个城市及工业和信息化部电信研究院MTNet实验室/外场开展了TD-LTE规模技术试验。主要目的包括：

(1)进一步验证TD-LTE关键技术、优化完善设备关键性能，促进产品成熟。

(2)验证TD-LTE系统组网能力、网络性能以及业务应用，促进产业链各环节的研发和产业化进展。

(3)为TD-LTE国际推广起到示范和带动作用，吸引国外运营商采用TD-LTE技术，同时促进全球有实力的设备制造企业积极参与TD-LTE产业。

2 规模技术试验的阶段划分

为了适应产品功能增强、测试内容逐步深入的实际情况，规模技术试验总体上分为两个阶段：R8单模终端阶段和R9多模终端阶段，初步规划1.5~2两年完成(见图1)。

图1 TD-LTE规模技术试验阶段划分

第一阶段(R8单模终端阶段)主要进行R8版本的无线网络性能测试和单模终端的性能测试。第一阶段规模技术试验网络不与现网连接。

第二阶段(R9多模终端阶段)主要进行R9多天线测试、多模终端测试、多种TD-LTE业务(宽带高速数据业务、分组域语音业务和增值业务)测试，以及网管测试等。

3 规模技术试验主要测试内容

根据上述阶段划分，规模技术试验的测试内容也针对两个阶段分别规划。第一阶段测试内容如表1所示。表1中所列的规模技术试验第一阶段测试内容分为“六城市测试”和“MTNet测试”两大类。

表1 TD-LTE规模技术试验第一阶段主要测试内容

3.1 第一阶段“六城市测试”内容

第一阶段“六城市测试”的主要目标，是促进TD-LTE产品成熟与完善，充分验证TD-LTE的同频组网能力，并在MIMO模式选择等关键技术问题上做出选择。第一阶段“六城市测试”的主要内容也是针对这些目标规划的。

从促进TD-LTE产品成熟与完善角度出发，第一阶段“六城市测试”规划了单模数据卡测试、核心网测试、传输和承载测试等内容。

(1)单模数据卡测试：主要是在规模外场实际环境中，对TD-LTE单模数据卡的协议功能及吞吐量、时延、覆盖、多用户容量、系统内切换性能进行测试，验证终端的功能、性能、业务能力和稳定性等是否达到预期指标，符合规模技术试验的要求。

(2)核心网测试：主要是在规模外场实际环境中，对MME，SGW，PGW，HSS等LTE核心网网元的功能，包括基本业务、移动性管理、会话管理、UE能力、网元选择、安全管理、QoS控制、IP地址分配、用户管理等进行测试，验证TD-LTE核心网设备的功能、性能和可靠性满足规模试验测试要求。另外，还规划了核心网计费测试，对SGW计费，PGW计费，CG等功能进行测试。

(3)传输和承载测试：规模技术试验考虑两种传输解决方案：“PTN+CE”方案和“PTN+支持L3”方案，将分别测试这两种方案的功能、性能和可靠性。承载测试将对TD-LTE承载子系统的连通性、业务端到端性能、信令面可靠性、媒体面可靠性等进行验证。

第一阶段“六城市测试”的核心内容是验证TD-LTE系统的同频组网能力。TD-LTE是否能同频组网是对判断TD-LTE的技术先进性和竞争力、规划TD-LTE频谱分配的重要参考，因此需要尽早进行验证。为了验证TD-LTE系统的同频组网能力，第一阶段“六城市测试”中规划了“无线网络性能和网络质量”测试。

无线网络性能和网络质量测试需要在50个小区连续覆盖的测试环境进行，除中心小区外，构成两圈基站包围的同频干扰。其核心内容包括：

●单小区吞吐量测试：即在“下行模拟加扰、上行真实加扰”的环境下，对多用户构成的小区的上下行吞吐量进行测试。加扰方法如图2所示，除中心主测小区外，各加扰小区采用模拟波束方式进行下行模拟加扰，一个小区在四个方向上进行波束加扰，每个波束内占用一定比例的资源块(RB)。上行主要在主测小区正方向120o内加扰小区内放置终端进行真实加扰。这种加扰方法也同样用于终端测试和多天线技术测试(见图2)。

图2 TD-LTE规模技术试验采用的“下行模拟加扰、上行真实加扰”方法

●单小区用户容量测试：即在一个小区内放置至少200个终端，同时接入网络，在空扰和加扰环境下验证TD-LTE系统是否可以在一个小区内为200个终端同时提供数据业务。

●多小区网络KPI测试：即在50个小区连续覆盖、每个小区2个终端真实加载的环境下，通过遍历50个小区的路测，验证TD-LTE同频组网下的网络KPI指标，包括开机附着成功率、连接建立成功率、连接建立时延、寻呼成功率、掉线率、移动中业务长保能力等。

无线网络性能和网络质量测试需要达到的指标包括：

●用户容量：每小区支持200个终端同时运行数据业务。

●吞吐量和频谱效率：小区下行平均吞吐量达到20Mbit/s;小区边缘单用户下行频谱效率不低于小区下行平均频谱效率的25%。

●KPI：在实际用户占用50%网络资源的条件下，接通率高于95%，掉线率低于4%，系统内切换成功率高于95%。

在同频组网的无线网络性能和网络质量测试基础上，还将进行2：2时隙配比和3：1时隙配比对比测试，以及同频、异频组网对比测试。

第一阶段“六城市测试”的另一个重要内容是验证智能天线等MIMO模式的性能增益。在这方面规划了如下测试内容：

(1)多天线技术测试：TD-LTE采用了多种多天线(MIMO)技术，包括开环发送分集(模式2)、开环空间复用(模式3)、波束赋形(模式7)。第一阶段“六城市测试”规划了对各种MIMO模式和各种天线形态规划了对比测试。具体包括：

●多天线技术基本性能测试：在8天线基站的基础上，对MIMO模式2，模式3，模式7进行覆盖、吞吐量等性能的对比测试，验证各种MIMO模式，尤其是模式7(波束赋形)的性能增益。

●2天线/8天线对比测试：在不采用波束赋形时，TD-LTE基站可以采用2天线阵列。而采用波束赋形时，基站需要采用8天线阵列。本项测试将在相同测试环境中，对2天线基站(采用模式2，3，4自适应)和8天线基站(采用模式2，3，7自适应)的性能进行对比，验证8天线基站所能带来的性能增益。

●0.5λ/0.7λ天线对比测试：同时支持F频段，A频段，D频段的FAD天线(天线间隔0.7λ)可以实现TD-SCDMA和TD-LTE系统共天线，但理论上相对支持D频段的D天线(天线间隔0.5λ)将损失一定的天线增益。因此本项测试将对这两种天线的在实际外场的性能进行对比。

(2)室内分布系统性能测试：双通道系统可以实现2天线MIMO传输，系统吞吐量高于单通道系统，但双通道系统会带来额外的室内分布工程改造难度，因此本项测试将对比双通道系统和单通道系统的覆盖、吞吐量等性能。同时，本测试还将对TD-LTE分布式系统的小区间切换和重选、与其他室内分布系统之间的干扰等进行测试。

3.2 第一阶段“MTNet测试”内容

第一阶段“MTNet测试”的主要目的是为第二阶段“六城市测试”做准备，对多模终端、R9多天线等先行测试，系统和设备在MTNet实验室和外场完成这些测试后，再进入第二阶段“六城市测试”。第一阶段“MTNet测试”具体包括：

(1)多模终端测试：在MTNet实验室和外场对多模数据卡、多模双待手机、多模单待手机等多模终端进行测试，包括TD-LTE模式内的功能和性能、TD-SCDMA/GSM模式内的功能和性能，以及TD-LTE和TD-SCDMA/GSM模式间的互操作性能等。

(2)R9新功能测试：TD-LTE R9的新功能主要是双流波束赋形(MIMO模式8)，本项测试将在MTNet实验室和外场对模式8(包括单用户MIMO模式和多用户MIMO模式)的吞吐量性能进行测试，并与模式7，模式2，模式3等原有MIMO模式进行对比，验证模式8的性能增益。

(3)跨厂商移动性测试：本项测试主要是对跨厂商小区重选、切换等移动性性能进行测试，验证多厂商混合组网情况下，TD-LTE的多小区移动性管理能力。

(4)业务QoS测试：本项测试主要是对TD-LTE系统支持多不同QoS等级，并在高低QoS之间(如在保证速率(GBR)业务和非保证速率(GBR)业务之间)通过抢占资源实现差异化服务的能力进行验证。

(5)TD-LTE和其他系统共存测试：本项测试主要是对TD-LTE和其它同类系统或其它系统之间邻频共存时的性能进行测试，验证多个TD-LTE系统之间、TD-LTE和其它系统之间邻频共存的能力，确定保护频带的大小。

3.3 第二阶段“六城市测试”内容

按照目前的规划，第二阶段“六城市测试”首先对第一阶段“MTNet测试”的各项内容在六城市规模外场进行测试，包括多模终端(包括多模数据卡、多模双待手机、多模单待手机)测试、R9多天线技术、跨厂商移动性、TD-LTE和其他系统共存、业务等。除此以外，还将进行网管、2G/3G/TD-LTE互操作、同频分层网等项测试。

4 规模技术试验规范体系

针对上述测试内容，制定了图3所示的TD-LTE规模技术试验规范体系，包括20册设备规范和30册测试规范。设备规范定义了在整个规模技术试验阶段对无线网络、核心网、终端、天线等设备的技术要求。测试规范包括7册MTNet测试规范和23册六城市测试规范，六城市测试规范中包括12册第一阶段测试规范和11册第二阶段测试规范。

图3 TD-LTE规模技术试验规范体系

5 结束语

TD-LTE规模技术试验2011年在我国的六个城市及工业和信息化部电信研究院MTNet实验室/外场开展。规模技术试验将在TD-LTE研发技术试验的基础上，进一步推动TD-LTE研发产业化进展，促进解决TD-LTE发展中面临的问题。试验将分为两个阶段进行终端、核心网、传输和承载、无线网络性能和网络质量、多天线技术、网管等多项测试。通过这些测试，将对TD-LTE系统的同频组网能力进行验证，并促进TD-LTE产品的成熟与完善。