TD-LTE終端一致性測試標準化進展

1 引言

隨著3GPP LTE國際標準的推進和國內(nèi)TD-LTE相關(guān)技術(shù)試驗有條不紊地推進，TD-LTE產(chǎn)業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，作為TD-LTE產(chǎn)業(yè)重要組成部分的TD-LTE終端產(chǎn)業(yè)也在向著高性能、低功耗的方向快速發(fā)展。

早在2004年，國際標準化組織3GPP啟動了其長期演進(LTE)技術(shù)的標準化工作。近年來，LTE的國際標準推進迅速(見圖1)。

圖1 3GPP LTE技術(shù)標準化演進

3GPP LTE Release 8版本以O(shè)FDM/MIMO作為基本技術(shù)，大量采用了目前移動通信領(lǐng)域最先進的技術(shù)和設(shè)計理念，并在2008年底完成了Release8的核心規(guī)范工作。Release 9版本作為基于Release 8版本的增強型小版本，包括了雙流波流賦形，廣播/多播(MBSFN)，定位技術(shù)(Position)方面的增強功能，并在2009年底完成。到Release 10 (LTE-Advanced)階段，3GPP進一步采用了增強型上行MIMO (上行4*4MIMO)和增強型下行MIMO(下行8*8MIMO)的設(shè)計，引入了載波聚合(Carrier Aggregation)技術(shù)，中繼Relay技術(shù)，和小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)(ICIC)技術(shù)。R10的核心規(guī)范在2011年3月凍結(jié)。

3GPP在TD-LTE核心規(guī)范的標準化進展推動著整個TD-LTE產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展和實現(xiàn)，核心規(guī)范的完成也預(yù)示著終端測試標準規(guī)范的開始?；诟鱾€版本的核心規(guī)范，LTE終端一致性測試規(guī)范標準化工作和TTCN測試代碼編輯工作陸續(xù)展開，進一步引導(dǎo)著終端認證和互操作測試工作的開展，推動著TD-LTE終端產(chǎn)品的實現(xiàn)和功能性能的完善，加快產(chǎn)業(yè)化的進程。

2 TD-LTE終端一致性測試國際標準化進展

2.1 TD- LTE終端一致性的標準規(guī)范結(jié)構(gòu)

3GPP TSG RAN負責LTE無線接入網(wǎng)的標準化工作，分成五個工作組(RAN1/2/3/4/5)進行。

在TD-LTE規(guī)范體系架構(gòu)中，物理層規(guī)范36.2xx，協(xié)議層各層規(guī)范36.3xx，結(jié)構(gòu)和接口規(guī)范36.4xx，屬于功能規(guī)范，描述網(wǎng)絡(luò)和終端的行為;射頻規(guī)范36.1xx屬于性能規(guī)范，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)和終端的共存、干擾和性能指標;而終端一致性測試規(guī)范36.5xx屬于實現(xiàn)性規(guī)范，主要涉及射頻一致性，RRM一致性，協(xié)議一致性測試三個部分(見表1)，目前FDD和TDD終端一致性測試標準同屬一個測試標準。

表1 LTE無線接入網(wǎng)技術(shù)規(guī)范列表

(1)射頻一致性測試

LTE終端射頻一致性測試標準是3GPP 36.521-1，其技術(shù)要求標準是3GPP 36.101。與3G不同，對于FDD和TDD終端，LTE終端射頻測試標準是同一個測試標準，大部分測試指標對于FDD和TDD是通用的。LTE終端射頻指標總體要求是：對于發(fā)射機，一方面要求能夠精確產(chǎn)生符合標準要求的LTE有用信號，另一方面要求把無用發(fā)射和干擾電平控制在一定水平之內(nèi);對于接收機，要求在一定的環(huán)境條件下，能夠可靠準確地接收和解調(diào)有用信號，能夠抵抗住一定的干擾信號。

TD-LTE終端射頻測試項目分為四大部分：發(fā)射機指標、接收機指標、性能要求、信道狀態(tài)信息上報。雖然LTE信號結(jié)構(gòu)與UMTS不同，但是LTE終端射頻測試需求基本上來自于UMTS已定義好的射頻需求，只有少部分新增測試項。在接收機和性能統(tǒng)計上UMTS系統(tǒng)是通過BER和BLER衡量接收性能，而LTE系統(tǒng)是通過吞吐量來衡量的。在性能測試部分，針對LTE的信道結(jié)構(gòu)也增加了相應(yīng)的信道解調(diào)性能指標。

(2)無線資源管理(RRM)一致性測試

無線資源管理是對移動通信系統(tǒng)的空中接口資源的規(guī)劃和調(diào)度，實現(xiàn)最優(yōu)的資源使用效率，從而滿足系統(tǒng)所定義的無線資源相關(guān)的需求。LTE終端無線資源管理一致性測試標準是3GPP 36.521-3，其技術(shù)要求標準是3GPP 36.133。對于FDD和TDD終端，LTE終端RRM測試標準是同一本測試標準，但由于FDD和TDD的信道等資源是不一樣的，所以測試例是分別描述的，不能通用。

TD-LTE無線資源管理一致性測試項目分為六部分：Idle態(tài)的移動性管理，連接態(tài)的移動管理，RRC的連接控制，傳輸時間特性，測試過程和測量性能。與UMTS RRM測試相比，主要增加了不同接入技術(shù)之間，即與GSM，UTRAN，CDMA HRPD，cdma2000 1x，E-UTRA的FDD/TDD兩種模式之間的互操作，如重選、切換、信道測量等內(nèi)容。

(3)協(xié)議一致性測試

TD-LTE協(xié)議一致性測試是對空中接口協(xié)議信令交互的一致性進行測試，協(xié)議一致性用例按照協(xié)議分層，包括下面幾部分內(nèi)容：空閑模式操作，MAC，RLC，PDCP，RRC，EPS移動性過程，會話管理，無線承載測試，組合過程和通用測試等。LTE協(xié)議一致性測試標準規(guī)范為TS36.523系列，TS36.523-1為協(xié)議一致性測試方法，TS36.523-2為測試條件和終端PIX能力描述Implementation Conformance Statement (ICS)，TS36.523-3為TTCN代碼部分。

2.2 3GPP RAN5一致性測試標準工作組的工作模式和進展

3GPP RAN1-RAN5各組負責不同的標準規(guī)范，終端一致性測試標準化規(guī)范主要由RAN5負責起草修訂和管理，因為RAN1-RAN4所涉及的規(guī)范(物理層規(guī)范、高層規(guī)范、結(jié)構(gòu)和接口規(guī)范，射頻指標和技術(shù)要求規(guī)范)屬于基本功能規(guī)范，描述網(wǎng)絡(luò)和終端的行為以及射頻指標，對于新的技術(shù)特性(feature)，SI研究項目部分通常在3GPP其他組或RAN其他子組完成，因RAN5大部分規(guī)范為實現(xiàn)性技術(shù)規(guī)范，因而都是以WI為工作單元展開。通常RAN5需要在RAN1-RAN4的工作基本完成后，才能開始建立相應(yīng)的Work Item進行。

RAN5的工作內(nèi)容主要分為兩個部分：

一部分為日常維護項目，如表2所示，其中TEIx系列用于維護3G系統(tǒng)的增強技術(shù)的一致性測試標準，對應(yīng)TS34.121，TS34.123.TS34.108等UMTS規(guī)范。LTE sig 和LTE RF分別對應(yīng)于LTE的Release 8的兩大Work Item：LTE-UEConTest_SIG和LTE-UEConTest_RF，分別維護LTE協(xié)議、射頻和RRM的一致性測試標準，對應(yīng)維護的規(guī)范為36.508，36.509，36.521，36.523等系列規(guī)范，同時包括TD-LTE和LTE FDD。RAN5的LTE工作也分成SIG協(xié)議子組和RF射頻子組進行，LTE FDD和TD-LTE基本保持了同步。各工作組維護的相應(yīng)規(guī)范完成的用例統(tǒng)計如表3所示。

表2 RAN5的常規(guī)維護項目列表

表3 RAN5規(guī)范用例數(shù)量列表(截止RAN5 #51會議)

RAN5另一部分工作內(nèi)容為維護在研項目(Ative Work Item Study Item)，對于TD-LTE來說，這些WI/SI的建立是基于Release 8版本之上的某些特定的技術(shù)特性(Feature)提出單獨的項目進行獨立維護，目前已建立的LTE R8的WI都已基本完成。

在2010年6月的RAN#52全會上，RAN5匯報了目前在研究中的WISI，其中涉及LTE的WISI如表4所示：例如有不同國家對頻譜劃分的需要所提出的特定頻段的測試需求LTE 3500MHz，L-Band (Band 24)和北美的2GHz S-band;有Release9的技術(shù)特性(feature)如LTE Positioning定位，高通公司2010年牽頭提出的Home eNB Enhancements，中國移動牽頭2010年提出的Enhanced Dual-layer Transmission 的項目，華為公司2010年牽頭提出的MBMS Support in LTE項目等等。同時，應(yīng)GCF的需求，RAN5在2010年由Spirent牽頭提出了UE Application Layer Data Throughput的Study Item，用于UMTS和LTE數(shù)據(jù)吞吐量的性能測試。

在LTE RAN5 RF子組方面，截止到RAN5#51會議，LTE R9終端射頻一致性測試標準完成了100%。近幾次RAN5 RF子組會議，主要是R8測試標準的收尾工作，包括修訂一些測試標準的參數(shù)，補充無線資源管理標準中測試容限值等，R9的雙流Beamforming相關(guān)的測試例制定工作。

在LTE RAN5 協(xié)議子組方面，2011年底將全面完成TS36.523-1 R8所有測試用例的編寫，除了已完成的R9的技術(shù)特性如Enhanced Dual-layer transmission和正在進行中的如Home eNB Enhancements，MBMS，Position等項目，還十分重視LTE與其他系統(tǒng)的Inter-RAT操作，語音回退CSFB的測試用例設(shè)計。

3GPP將正在研究的LTE Release 10以及之后的技術(shù)版本稱為LTE-Advanced，該版本添加了LTE新的增強特性，包括上下行增強的多天線(MIMO)技術(shù)，中繼(Relay)技術(shù)，載波聚合CC技術(shù)，小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)(ICIC)等，旨在大幅提高上下行性能和吞吐量。RAN5后續(xù)工作的重點將陸續(xù)轉(zhuǎn)向Release10 特性的工作。LTE在Release 10以及之后的技術(shù)特性盡管在核心規(guī)范已經(jīng)凍結(jié)，但一些相應(yīng)的射頻指標仍然需要等RAN4組最后確定，RAN5基于這個基礎(chǔ)可以建立相應(yīng)的Release10的技術(shù)特性WI，內(nèi)容涵蓋載波聚合，上行MIMO，下行MIMO等特性以進一步完成終端一致性測試的測試方法標準化。

2.3 國內(nèi)企業(yè)在一致性國際標準化組織的貢獻

作為下一代移動通信系統(tǒng)一個最重要的發(fā)展方向，LTE技術(shù)自2004年提出以來，獲得了廣泛關(guān)注，運營商和設(shè)備商都已經(jīng)在LTE技術(shù)上進行了大量投入，對LTE發(fā)展中可能遇到的技術(shù)難點進行了仔細分析和考證。在TD-LTE終端一致性標準化方面國內(nèi)的電信研究院，中國移動研究院，華為，中興等公司和單位在相關(guān)技術(shù)研究和國際標準化領(lǐng)域也投入很多，積極參與了TD-LTE的測試標準的制定工作。

在LTE一致性測試標準制定中，電信研究院聯(lián)合北京郵電大學(xué)承擔了若干測試例的研究和編寫工作，如接收機阻塞測試，鄰道選擇性測試，RRM的測試容限等，積累了豐富的科研經(jīng)驗，得到了國內(nèi)外公司的認可，同時為研究LTE R10打好了基礎(chǔ)。在雙流Beamforming，MBMS，以及在數(shù)據(jù)吞吐量性能測試SI等項目的提案，電信研究院，中國移動研究院，華為，中興等公司，為推動TD-LTE一致性測試規(guī)范化也做出了很多努力和貢獻。

隨著國內(nèi)公司的參與力度在不斷加強，中國公司在3GPP共提交LTE方面的文稿數(shù)量逐年上升，據(jù)統(tǒng)計到2009年下半年文稿占總數(shù)的比例已經(jīng)達到了20%以上，對于我們重點關(guān)注的TD-LTE的系統(tǒng)設(shè)計，中國公司提交的文稿數(shù)目更是接近總數(shù)的50%。在RAN5方面，最近的RAN5#51會議上，中國公司和相關(guān)單位的提案已經(jīng)占到265篇LTE相關(guān)文稿中的69篇。同時，即將啟動的LTE Release 10階段的標準化工作中，中國公司提交的文稿數(shù)量，可完成的工作項目和貢獻有望進一步提升，在全面參與LTE技術(shù)國際標準化的同時，可有效引導(dǎo)TD-LTE技術(shù)的發(fā)展方向，并進一步推動對國內(nèi)LTE的行業(yè)標準化進程。

3 TD-LTE終端一致性測試國內(nèi)標準化進展

為了更好地引導(dǎo)LTE終端、芯片企業(yè)有的放矢地開展研發(fā)工作，CCSA于2010年3月TC5 WG9 32次會議設(shè)立了LTE終端一致性測試方法技術(shù)報告的項目，由工業(yè)和信息化部電信研究院牽頭，各LTE終端芯片企業(yè)參與，專門對LTE終端在射頻測試，無線資源管理測試、協(xié)議一致性測試以及相關(guān)的測試環(huán)境進行研究。經(jīng)過7次WG9會議的充分討論，此項目于2011年6月TC5 WG9 39次會議順利完成，項目最終形成技術(shù)研究報告共計4個部分，分別是：

(1)《演進的通用陸地無線接入網(wǎng)絡(luò)和演進的包交換核心網(wǎng)：終端一致性測試環(huán)境》。

(2)《演進的通用陸地無線接入網(wǎng)絡(luò)：終端射頻一致性測試》。

(3)《演進的通用陸地無線接入網(wǎng)絡(luò)：終端無線資源管理一致性測試》。

(4)《演進的通用陸地無線接入網(wǎng)絡(luò)：終端協(xié)議一致性測試》。

此技術(shù)報告明確了LTE終端在射頻測試，無線資源管理測試和協(xié)議一致性測試方面的需求，為LTE終端的研發(fā)提供了相應(yīng)的技術(shù)參考和測試指導(dǎo)，為后期LTE終端行業(yè)標準的制定奠定了很好的技術(shù)基礎(chǔ)。

隨著LTE終端產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，目前CCSA已計劃啟動LTE終端行業(yè)標準的制定工作，關(guān)于標準的整體架構(gòu)以及成立起草組的相關(guān)事宜已經(jīng)開始討論籌劃，后續(xù)將會在CCSA正式立項，開始進行LTE終端行業(yè)標準制定工作。

4 結(jié)束語

終端是移動通信技術(shù)發(fā)展和獲得規(guī)模應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。TD-LTE終端一致性測試技術(shù)和標準化的成熟度決定TD-LTE終端產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和功能性能實現(xiàn)的關(guān)鍵作用。因此，跟進和推動TD-LTE終端一致性測試國際標準，抓緊TD-LTE國內(nèi)行業(yè)標準化工作建設(shè)，對TD-LTE產(chǎn)業(yè)推動具有重要意義。