TD-LTE测试阶段、目的和方法

TD-LTE测试阶段、目的和方法中国移动研究院2010.12.10

TD-LTE测试概述1

TD-LTE测试环境2

TD-LTE测试方法3目录

TD-LTE测试概述1

TD-LTE测试环境2

TD-LTE测试方法3目录PoC测试技术试验测试大规模外场测试大规模500站,103UE至少3个城市TD-LTE测试一览图2008Q3Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4ProofofConcept(PoC)Q1Q2Q4关键技术测试–实验室&IOT关键技术测试-外场200920102011中国移动/沃达丰/Verizon三方测试中等规模5站,大致10UE共9个主设备厂家小规模1~2站,1~2UE共8个主设备厂家产业界各方积极参与：主设备厂家终端芯片厂家测试仪表厂家合作伙伴国际推广规模外场测试TD-LTE测试主要内容2008Q1Q2Q3Q4Q1Q2Q3Q4Q4200920102011PoC关键技术试验规模外场测试测试目的对TD-LTE关键技术进行验证，确保技术具备实现能力测试规范实验室测试规范外场测试规范测试目的初步解决设备互联互通问题；确保设备实现符合3GPP规范；在外场环境初步验证产品性能；测试规范系统设备测试规范终端测试规范S1/X2接口测试规范S1/X2IOT测试规范UuIOT测试规范异系统互操作测试规范外场关键技术测试规范外场组网测试规范测试目的在试商用环境中验证TD-LTE性能；进一步推动TD-LTE产品互联互通；在试商用环境及早发现问题解决问题测试规范基本性能测试规范室外覆盖测试规范室内分布测试规范室外同频组网测试规范系统间干扰测试规范多天线测试规范SON测试规范室外Uu

IOT测试规范Q1Q2Q3Q4PoC测试概述PoC测试分为两个阶段第一阶段：实验室测试地点：厂家实验室测试内容TD-LTE主要性能：吞吐率、时延、切换TD-LTE基本功能：MIMO、AMC、HARQ、QoS第二阶段：外场测试地点：厂家选定地点。多为研发基地附近开发区测试内容基本同第一阶段PoC实验室测试基本配置总体配置:环境: 单小区单用户/多用户频点: 2.3Ghz/2.6Ghz带宽: 10-20Mhz配比: 2:2(10:2:2)天线: 2*2MIMO,1*2SIMO调制编码: QPSK~64QAM增强功能: AMC,HARQ,功控测试工具:Iperf: 模拟UDP/TCP业务Dumeter: 记录吞吐率iChariot: 模拟VoIP业务eNB/UELogtool: 数据统计硬件配置BBU+RRU终端信道仿真仪应用服务器PoC外场测试基本配置核心网MME/SGWeNBeNB业务服务器车载终端总体配置:环境: 单小区单用户/多用户频点: 2.3Ghz/2.6Ghz带宽: 10-20Mhz配比: 2:2(10:2:2)天线: 2*2MIMO,1*2SIMO调制编码: QPSK~64QAM增强功能: AMC,HARQ,功控多为开发区，非密集城区PoC阶段测试结果峰值频谱效率下行频谱效率 >8.bps/Hz (NGMN要求:>5bps/Hz)上行频谱效率 >4bps/Hz (NGMN要求:>2.5bps/Hz)时延空口时延: <10ms (NGMN需求:<10ms)端到端时延: <15ms (NGMN需求:<20ms）切换用户面中断时延: 40-50ms (NGMN需求:<300ms）控制面中断时延: 20-30ms TD-LTE关键功能MIMOAMCHARQQoS功率控制随机接入通过PoC阶段的测试，TD-LTE产业得以启动并有了长足的发展。同时，TD-LTE的关键技术和能力在测试中得到初步验证。关键性能指标超过NGMN及3GPP需求支持MIMO,AMC,HARQ及QoS等关键功能关键技术测试–概述系统设备测试基本集测试完整集测试S1/X2接口测试S1接口测试X2接口测试互操作测试S1/X2互操作测试Uu口互操作测试TD-LTE/GSM/TD-SCDMA互操作测试终端测试终端测试系统设备测试外场关键技术测试外场组网性能测试IOT测试外场UuIOT测试系统间IOT测试终端测试外场终端测试单系统和IOT（电信研究院实验室）外场测试（怀柔，顺义）通过实验室测试是开展外场测试的先决条件关键技术测试–系统设备测试OFDMA/SC-FDMA参数/切换与测量参考信号/功率控制同步与小区搜索/随机接入自适应调制编码/公共和控制信道资源分配和调度/自适应MIMORRC状态，承载建立与释放峰值速率，MIMO性能HARQ/频选调度/时延/抗干扰发射机性能接收机性能性能测试功能测试射频测试测试项目测试结果功能支持率>95%峰值速率(bps)68-82M(DL);14-28M(UL)时延(ms)68-224(控制面);8-22(用户面)频选调度增益10%-50%HARQ增益1-4dB@lowSINR射频通过率>99%测试内容测试结果北京4厂家的外场测试地点在怀柔5厂家的外场测试地点在顺义关键技术测试–外场测试测试内容外场关键技术测试主要考察几项关键技术(MIMO,AMC,HARQ,功控等）在外场环境下对性能的综合影响（吞吐量，时延，切换，覆盖等）外场组网性能测试主要关注在同频组网下针对各信道的进行针对性的测试和分析测试环境每厂家5个站点，15个扇区，10个终端同频组网测试结果初步验证TD-LTE组网能力推动终端芯片发展，逐步引入商用终端规模外场测试-测试目的和内容多天线技术验证单/双流波束赋在覆盖、边缘/均值/峰值吞吐量方面的优势验证F、A、D宽频双极化天线性能，优化盲插、集束电缆等工程实施应用方法室内/外同/异频组网方案验证覆盖、容量、时隙、频率等方面的规划、优化方法验证包括地铁、隧道、高架等特殊场景的组网方案及其性能与2/3G的互操作在完成实验室验证的基础上，需要针对复杂网络场景、多种终端共存情况下，验证和优化数据和语音业务互操作性能关键技术覆盖能力城区、郊区覆盖能力特殊场景拉远覆盖能力吞吐量/容量单用户峰值/均值/边缘吞吐量系统峰值/均值/边缘吞吐量系统用户支持数量时延接入时延、业务端到端时延、切换时延系统内、系统间干扰小区间、远端基站干扰与2/3G、WiFi在室外、室内的干扰在更大网络规模、更多用户数、更复杂无线通信环境下，全面验证TD-LTE基本功能、性能以及各种应用技术（如多天线技术、同频组网以及干扰协调技术、TD-LTE与2/3G互操作、室内分布等）性能指标无线网络侧容量及基本性能测试室外同频组网测试室外覆盖测试系统间干扰测试多天线技术测试室内分布测试SON测试第一阶段第二阶段由功能到性能：从网络功能的实际验证开始，逐步开展性能测试由无线到端到端：从关注无线技术试验开始，逐步开展端到端技术和业务试验以数据业务应用为主：主要基于CPE和数据卡开展，后期视产业状况，开展智能手机测试规模外场测试-开展思路核心网络侧承载和传输测试核心网基本功能验证测试不同城市间漫游测试2/3G与LTE互操作测试（核心网部分）IPv6测试终端侧数据卡和CPE测试Uu口IOT测试无线网络侧容量及基本性能测试室外同频组网测试室外覆盖测试多天线技术测试室内分布测试SON测试2/3G与LTE互操作测试（无线部分）FemtoCell测试终端侧多模多频段数据卡和CPE测试多模双待智能终端测试多模多频段Uu口IOT测试核心网络侧承载和传输测试基础通信及高带宽业务测试新功能、新产品测试用户体验测试

TD-LTE测试概述1

TD-LTE测试环境2

TD-LTE测试方法3目录网络加载方法测试选点方法搭建TD-LTE测试环境在开展TD-LTE外场测试之前，需要搭建、维护一个符合真实网络特性的测试环境。测试环境需满足“可量化、可重复、好比较”的要求。结合前期关键技术测试中以及海外其他LTE测试的经验，构建TD-LTE测试环境最关键的两个方面是：网络加载问题测试选点问题网络加载-负载类型分类TD-LTE系统的“负载”，从测试角度说可以分为两种：同小区分享资源该小区的PRB资源会在同小区的所有UE之间分享一般称之为“加载”2.邻小区干扰相邻小区在同频传输会带来干扰。干扰会降低信号质量一般称之为“加扰”测试UE同小区UE其他小区UE网络加载-同小区分享资源eNB的调度器负责将PRB资源分配给本小区的连接态UE这种资源共享会给测试UE带来：吞吐量的下降更大的时延如何搭建资源分享的测试环境？将多个UE放置在测试小区，并使之处在连接态并运行一定的即可注意:测试UE的吞吐量并不光取决于它本身的SINR,还取决于那些吸引资源的UE的SINR（因为调度算法会考虑所有UE的SINR）测试UE同小区UEtimefreqeNB调度器网络加载-相邻小区干扰(下行)目前在TD-LTE外场测试中，普遍采用“模拟加扰”方式产生相邻小区的下行干扰。模拟加扰方式有时也叫做“DummyLoad”具体方法：在分配好真实数据的资源之后（如果有真实数据），剩下那些未被分配数据的物理资源（PRB）将会被分配一些无用的数据（没有任何UE接收）并发送出去，造成与之相邻的小区受到干扰。X%X%X%X%X%干扰区域下行干扰级别量化计算方法：例如70%：所有被占用的PRB(真实数据+无用数据）/总带宽提供的PRB总数=70%注意:为了达到干扰的真实性，模拟加扰产生的数据应该是放在随机化的PRB上，而不是某些固定位置的PRB最能产生干扰的地点：邻小区小区边缘。因为：小区边缘UE发射功率高干扰信号到测试基站的pathloss小在选点时应注意，邻小区小区边缘也是切换发生的区域理论上，合格的上行干扰需要在所有的相邻小区都放置数十个均匀分布的UE。总的UE需求大致在60～70个。在截至目前的TD-LTE外场测试中，还不具备此条件。所以采用了替代方案。替代方案：将少量UE放在最能产生干扰的地点（如右图）用信号发生器模拟上行干扰信号，直接输入待测基站需要确保信号强度是合理的上行干扰级别量化指标：IoT上行干扰指标需要达到指定的IoT水平网络加载-相邻小区干扰(上行)IoT(InterferenceoverThermal)采用“比热噪大几倍”的方式量化表示上行干扰大小

IoT=10log10((I+N)/N)干扰小区内的UE发射功率越大，对测试小区基站的上行干扰就越大，IoT也就越高干扰小区内的UE离测试小区基站越近，对测试小区的上行干扰就越大，IoT也就越高外场关键技术测试中，上行干扰水平要求达到5dBIoT3GPP仿真中，case1(500m)的IoT是10dB左右，case3(1732m)的IoT是2-3dB左右。外场关键技术测试阶段的站间距在case1和case3之间，5dB应该是达到了中等干扰程度在后续的大规模外场测试中，考虑在更严苛的干扰水平下开展测试网络加载-IoT介绍测试选点概述几乎所有外场测试例在执行时都需要将终端放置在指定的位置，以规范测试条件。对于如何合理选择测试点（即决定测试终端的放置位置），实际操作中有三种选点策略：将UE按照地理位置平均分布将SINR划分为

好/中/差若干级别分别放置UE由SINR分布得到UE放置地点测试选点-平均分布优点在外场测试环境中，操作性强，找点简单缺点测试点的信道质量不一定具有代表性无法公平得比较产品性能测试选点-指定SINR为了明确测试点的信道质量，可以依照过往经验，人为规定几个SINR档次。测试时，要求UE一定要放置在规定的档次之内。例如：好点: >20dB中点: 6dB–12dB差点: 0dB–3dB优点在外场测试环境中，操作性强，找点简单可以公平得比较产品性能缺点SINR的范围缺乏足够的合理性在每个档次放置的UE的数量缺乏足够的合理性（多UE测试例）测试选点-等分CDF步骤一：测量信号质量分布在测试小区内进行充分路测，画出测试小区的SINRCDF步骤二：按照下图的方式，等分CDF图，找到对应的SINR点步骤三：将UE放置在相应的SINR点上开展测试DLSINRCDF0%100%选点不符合小区内真实的信号强度分布X不等分CDFDLSINRCDF0%100%根据等分CDF分布，找出SINR的落点等分CDFSINR的CDF曲线测试点测试选点-上行测试选点UE的UL信号强度分布曲线(在eNB测得)和DL是不同的，因为：LTE上行功控功能，使得不同信号条件的UE可以达到同样的SINR上行干扰的特点和下行不同位置不同：下行干扰由相邻基站产生，上行干扰由相邻小区的UE产生干扰强度不同干扰源的数目不同在开展测试时，需要根据测试条件和其他限制因素考虑是否针对上行测试独立选点，或直接采用下行测试点搭建TD-LTE测试环境–小结网络加载方法在LTE测试中，下行加扰多采用“模拟加扰”方式。该方式有便捷，可量化的优点上行加扰需根据测试情况，选择采用UE加扰或信号发生器加扰如需构建资源竞争的环境，还可以在测试小区内放置其他UE，以便和测试UE抢占资源测试选点方法在外场测试中，需综合考虑测试的具体要求和限制，在以上介绍的三种方法中选择出最适合的一种在关键技术外场测试中，采用了第二种指定SINR的方法进行测试在后续的规模外场测试中，建议综合第二和第三种方法进行选点

TD-LTE测试概述1

TD-LTE测试环境2

TD-LTE测试方法3目录基本性能测试室外覆盖测试室内组网测试多天线测试SON测试基本性能测试-吞吐量吞吐量测试属于针对一项无线技术最基本的测试例之一。在测试之前，通常需要明确网络的干扰情况和测试点。例如，关键技术外场测试中，吞吐量测试有如下测试环境：空扰好点中点差点加扰好点中点差点其他注意事项：测试中，采用UDP业务和采用TCP业务会带来不同的性能表现，建议区别考虑建议统一规定测试吞吐量的最小时间（如最少30s），以排除吞吐量变化的因素为了避免引入不可预测的时延，建议将测试下载/上传文件的位置放在测试网络内部基本性能测试-时延仅保留基站，无线网网络结构扁平化核心网IuIubRNC核心网S1eNodeBNodeBeNodeBX2Iur用户接入时延 2s100ms业务端到端时延 100ms20ms因为网络扁平化、调度周期缩短等技术特点，LTE可以实现比TD-SCDMA更短的时延，大幅提高用户的使用体验基本性能测试-用户面时延预调度非预调度预调度:eNB调度器始终为UE上行数据分配固定的资源，不需要UE发起调度请求就可以直接发送数据包。非预调度:也叫动态调度。当UE需要发送数据时，UE需要请求eNB分配资源。eNB调度器收到资源请求后再为其分配资源。预调度方式节省两条信令，在实际测试中发现能减少时延大致10ms在实际应用中，UE首次发送数据应该是采用非预调度方式建议：当验证LTE技术以及厂家实现的极限能力，可以采用预调度方式；当测试在实际环境中系统的平均表现，建议采用非预调度/动态调度方式基本性能测试-用户面时延建议分别测试RAN时延和E2E时延，有助于分析时延的组成以及进一步提高时延性能建议明确网络干扰情况和测试点基本性能测试-切换LTE下的切换采用硬切换方式，切换中业务会有短暂的中断。从前期测试来看，LTE切换中断时延在40ms～200ms不等。后续仍需要关注切换中断时延以确保用户体验不受切换影响。中断时间定义：源小区收到的最后一个数据包和目标小区收到的第一个数据包的时间目标小区源小区切换设计切换路径需同时考虑到站内切换和站间切换建议明确网络干扰情况前期测试发现有些产品无法在“模拟加扰”模式下接入真实用户，无法有效开展加扰切换测试。基本性能测试-切换站内切换站间切换路测路线UE基站室外覆盖测试-对比电路域CS64k是3G的特色业务，覆盖能力最低，一般以CS64K业务作为连续覆盖的目标业务

CS64k解调门限是固定的，由确定的解调门限通过链路预算的方式即可获得系统的覆盖半径用户分配的时隙数的多少不影响覆盖系统的帧结构支持的理论最大覆盖半径大约为11公里。牺牲一定的系统容量可获取更大的小区半径

不存在电路域业务。不同数据速率的覆盖能力不同；覆盖规划时，需首先确定边缘用户数据速率目标。如128kbps/500kbps……用户分配的RB资源数不仅影响用户的数据速率，也影响用户的覆盖。用户带宽越高，接收机端噪声也随带宽增加而提高特殊时隙内的DwPTS、GP和UpPTS时间长度可调。最大极限可支持到100公里左右TD-SCDMATD-LTE通过外场测试，获得TD-LTE覆盖半径、边缘速率、干扰程度等第一手资料，为组网规划提供支撑室外覆盖测试建议区分单小区和多小区的覆盖测试单小区测试：在系统无扰条件下进行拉远多小区测试：在系统加扰条件下进行多小区遍历路测，以取得整个网络环境的覆盖质量和小区平均边缘速率建议明确系统分配的资源数（RB数），以获取可以比较的覆盖数据每个室内覆盖点都需要通过一根双极化天线或者两个物理位置不同普通吸顶单极化天线进行发射和接收，形成2

2MIMO组网该方案有完整的MIMO特性，用户峰值速率和系统容量获得提升双通道可更好满足室内对业务速率的需求，缺点是工程复杂度较高室内组网测试-双通道室分系统小区1小区2每个室内覆盖的覆盖点只需要一条射频传输链路和一根吸顶天线进行发射和接收通常一个楼层只使用RRU的一个通道本方案适合规模较小的对数据需求不高的场景或难于进行室分改造的多系统合路场景室内组网测试-单通道室分系统小区1小区2该方案的主要优势是可提供家庭及办公环境的即插即用接入方式，回传带宽需求小，方式灵活为更好地协调无线参数及进行干扰抑制，将更多地依靠SON功能完成无线资源管理，因此干扰协调和无线资源管理难度大室内组网测试-FemtoCell方案室内组网测试建议区分单通道和双通道室分系统进行测试前期测试发现，双通道室分下行平均吞吐量为单通道室分的1.58倍单双通道对比测试内容包括拉远、吞吐量等基本测试项建议考察室内外切换/重选的性能，以保证良好的用户体验在产品成熟时建议进行femtocell的测试，考察femtocell和大网协同工作的性能多路信道传输同样信息多路信道同时传输不同信息多路天线阵列赋形成单路信号传输包括时间分集，空间分集和频率分集提高接收的可靠性和提高覆盖适用于需要保证可靠性或覆盖的环境理论上成倍提高峰值速率适合密集城区信号散射多地区，不适合有直射信号的情况最大比合并最小均方误差或串行干扰删除多天线测试-基本原理波束赋形（Beamforming）发射分集分集合并通过对信道的准确估计，针对用户形成波束，降低用户间干扰可以提高覆盖能力，同时降低小区内干扰，提升系统吞吐量空间复用多天线测试-TD-LTE多天线技术天线技术类型协议定义传输模式可用天线类型适用信道及通信环境单天线单端口发射/接收单天线控制及数据信道单路室分系统环境下行分集发送分集（SFBC）2和8天线适用于下行控制信道以及信噪比较低的环境时的业务信道上行分集接收分集(MRC或IRC)适用于上行所有信道和环境下行空间复用开环空间复用下行业务信道适用于信道条件好且变化较快的环境闭环空间复用下行业务信道适用于信道环境好且变化较慢的环境下行波束赋形（智能天线）单流波束赋形8天线下行业务信道适用于信道变化较慢的环境双流波束赋形多天线测试-智能天线技术优化智能天线技术优化基于TD-LTE同频组网时小区边缘速率受干扰影响以及智能天线技术适用场景有限的考虑，TD-LTE对智能天线技术进行了以下改进：天线技术自适应功能(3GPPR8):使用8天线产品时，若处于不适合智能天线使用的场景（高速移动、角度扩散较大等），基站可自动切换为其他多天线技术（如分集、空间复用）双流波束赋形(3GPPR9):将智能天线与空间复用技术结合，提高小区边缘用户吞吐量的同时。小区中心用户仍可使用空间复用，从而整体提升小区性能赋形分集或复用同小区内不同用户可使用不同的多天线技术双流波束赋形多天线测试建议比较2/8天线的覆盖性能如在PDCCH覆盖受限处（8CCE），比较2天线和8天线业务信道的边缘速率建议比较2/8天线的小区吞吐量性能仿真结果显示8天线单流BF相比2天线MIMO，能给小区频谱效率/边缘频谱效率带来显著增益。8天线双流BF比8天线单流BF又有提高建议比较2/8天线工程实施难度当前8天线产品的施工难度高于2天线（天线宽度、RRU尺寸重量、接头数量），但后续优化方案可大大降低困难自维护(SelfMaintain)SON测试-概述SON（SelfOrganizedNetwork）网络能够自动、自主得进行相关操作，减少人工操作自规划（SelfPlanning）站址，容量和覆盖规划新基站的无线参数规划新基站的传输参数规划邻节点数据规划自配置(SelfConfiguration)传输建立、节点鉴权操作维护通道的建立自动资产管理自动软件下载/升级小区/服务的故障检测网元单元故障缓解自动告警处理自优化(SelfOptimization)邻小区列表优化干扰控制切换参数优化负载均衡SON测试-3GPP范畴下的SON功能介绍3GPP版本功能名称功能简介R8基站自启动使新安装的基站实现即