TD-LTE终端一致性测试标准化进展[图]
C114 2022-11-23
   1 引言

  随着3GPP LTE国际标准的推进和国内TD-LTE相关技术试验有条不紊地推进,TD-LTE产业得到了迅猛的发展,作为TD-LTE产业重要组成部分的TD-LTE终端产业也在向着高性能、低功耗的方向快速发展。

  早在2004年,国际标准化组织3GPP启动了其长期演进(LTE)技术的标准化工作。近年来,LTE的国际标准推进迅速(见图1)。

图1 3GPP LTE技术标准化演进


图1 3GPP LTE技术标准化演进

  3GPP LTE Release 8版本以OFDM/MIMO作为基本技术,大量采用了目前移动通信领域最先进的技术和设计理念,并在2008年底完成了Release8的核心规范工作。Release 9版本作为基于Release 8版本的增强型小版本,包括了双流波流赋形,广播/多播(MBSFN),定位技术(Position)方面的增强功能,并在2009年底完成。到Release 10 (LTE-Advanced)阶段,3GPP进一步采用了增强型上行MIMO (上行4*4MIMO)和增强型下行MIMO(下行8*8MIMO)的设计,引入了载波聚合(Carrier Aggregation)技术,中继Relay技术,和小区间干扰协调(ICIC)技术。R10的核心规范在2011年3月冻结。

  3GPP在TD-LTE核心规范的标准化进展推动着整个TD-LTE产业和产品的发展和实现,核心规范的完成也预示着终端测试标准规范的开始。基于各个版本的核心规范,LTE终端一致性测试规范标准化工作和TTCN测试代码编辑工作陆续展开,进一步引导着终端认证和互操作测试工作的开展,推动着TD-LTE终端产品的实现和功能性能的完善,加快产业化的进程。

  2 TD-LTE终端一致性测试国际标准化进展

  2.1 TD- LTE终端一致性的标准规范结构

  3GPP TSG RAN负责LTE无线接入网的标准化工作,分成五个工作组(RAN1/2/3/4/5)进行。

  在TD-LTE规范体系架构中,物理层规范36.2xx,协议层各层规范36.3xx,结构和接口规范36.4xx,属于功能规范,描述网络和终端的行为;射频规范36.1xx属于性能规范,规定了网络和终端的共存、干扰和性能指标;而终端一致性测试规范36.5xx属于实现性规范,主要涉及射频一致性,RRM一致性,协议一致性测试三个部分(见表1),目前FDD和TDD终端一致性测试标准同属一个测试标准。

  
表1 LTE无线接入网技术规范列表
(1)射频一致性测试
(1)射频一致性测试

  LTE终端射频一致性测试标准是3GPP 36.521-1,其技术要求标准是3GPP 36.101。与3G不同,对于FDD和TDD终端,LTE终端射频测试标准是同一个测试标准,大部分测试指标对于FDD和TDD是通用的。LTE终端射频指标总体要求是:对于发射机,一方面要求能够精确产生符合标准要求的LTE有用信号,另一方面要求把无用发射和干扰电平控制在一定水平之内;对于接收机,要求在一定的环境条件下,能够可靠准确地接收和解调有用信号,能够抵抗住一定的干扰信号。

  TD-LTE终端射频测试项目分为四大部分:发射机指标、接收机指标、性能要求、信道状态信息上报。虽然LTE信号结构与UMTS不同,但是LTE终端射频测试需求基本上来自于UMTS已定义好的射频需求,只有少部分新增测试项。在接收机和性能统计上UMTS系统是通过BER和BLER衡量接收性能,而LTE系统是通过吞吐量来衡量的。在性能测试部分,针对LTE的信道结构也增加了相应的信道解调性能指标。

  (2)无线资源管理(RRM)一致性测试

  无线资源管理是对移动通信系统的空中接口资源的规划和调度,实现最优的资源使用效率,从而满足系统所定义的无线资源相关的需求。LTE终端无线资源管理一致性测试标准是3GPP 36.521-3,其技术要求标准是3GPP 36.133。对于FDD和TDD终端,LTE终端RRM测试标准是同一本测试标准,但由于FDD和TDD的信道等资源是不一样的,所以测试例是分别描述的,不能通用。

  TD-LTE无线资源管理一致性测试项目分为六部分:Idle态的移动性管理,连接态的移动管理,RRC的连接控制,传输时间特性,测试过程和测量性能。与UMTS RRM测试相比,主要增加了不同接入技术之间,即与GSM,UTRAN,CDMA HRPD,cdma2000 1x,E-UTRA的FDD/TDD两种模式之间的互操作,如重选、切换、信道测量等内容。

  (3)协议一致性测试

  TD-LTE协议一致性测试是对空中接口协议信令交互的一致性进行测试,协议一致性用例按照协议分层,包括下面几部分内容:空闲模式操作,MAC,RLC,PDCP,RRC,EPS移动性过程,会话管理,无线承载测试,组合过程和通用测试等。LTE协议一致性测试标准规范为TS36.523系列,TS36.523-1为协议一致性测试方法,TS36.523-2为测试条件和终端PIX能力描述Implementation Conformance Statement (ICS),TS36.523-3为TTCN代码部分。


  2.2 3GPP RAN5一致性测试标准工作组的工作模式和进展

  3GPP RAN1-RAN5各组负责不同的标准规范,终端一致性测试标准化规范主要由RAN5负责起草修订和管理,因为RAN1-RAN4所涉及的规范(物理层规范、高层规范、结构和接口规范,射频指标和技术要求规范)属于基本功能规范,描述网络和终端的行为以及射频指标,对于新的技术特性(feature),SI研究项目部分通常在3GPP其他组或RAN其他子组完成,因RAN5大部分规范为实现性技术规范,因而都是以WI为工作单元展开。通常RAN5需要在RAN1-RAN4的工作基本完成后,才能开始建立相应的Work Item进行。

  RAN5的工作内容主要分为两个部分:

  一部分为日常维护项目,如表2所示,其中TEIx系列用于维护3G系统的增强技术的一致性测试标准,对应TS34.121,TS34.123.TS34.108等UMTS规范。LTE sig 和LTE RF分别对应于LTE的Release 8的两大Work Item:LTE-UEConTest_SIG和LTE-UEConTest_RF,分别维护LTE协议、射频和RRM的一致性测试标准,对应维护的规范为36.508,36.509,36.521,36.523等系列规范,同时包括TD-LTE和LTE FDD。RAN5的LTE工作也分成SIG协议子组和RF射频子组进行,LTE FDD和TD-LTE基本保持了同步。各工作组维护的相应规范完成的用例统计如表3所示。

  


  表2 RAN5的常规维护项目列表

  
表3 RAN5规范用例数量列表(截止RAN5 #51会议)
表3 RAN5规范用例数量列表(截止RAN5 #51会议)
TD-LTE终端一致性测试标准化进展[图]

  RAN5另一部分工作内容为维护在研项目(Ative Work Item &Study Item),对于TD-LTE来说,这些WI/SI的建立是基于Release 8版本之上的某些特定的技术特性(Feature)提出单独的项目进行独立维护,目前已建立的LTE R8的WI都已基本完成。

  在2010年6月的RAN#52全会上,RAN5汇报了目前在研究中的WI&SI,其中涉及LTE的WI&SI如表4所示:例如有不同国家对频谱划分的需要所提出的特定频段的测试需求LTE 3500MHz,L-Band (Band 24)和北美的2GHz S-band;有Release9的技术特性(feature)如LTE Positioning定位,高通公司2010年牵头提出的Home eNB Enhancements,中国移动牵头2010年提出的Enhanced Dual-layer Transmission 的项目,华为公司2010年牵头提出的MBMS Support in LTE项目等等。同时,应GCF的需求,RAN5在2010年由Spirent牵头提出了UE Application Layer Data Throughput的Study Item,用于UMTS和LTE数据吞吐量的性能测试。

   在LTE RAN5 RF子组方面,截止到RAN5#51会议,LTE R9终端射频一致性测试标准完成了100%。近几次RAN5 RF子组会议,主要是R8测试标准的收尾工作,包括修订一些测试标准的参数,补充无线资源管理标准中测试容限值等,R9的双流Beamforming相关的测试例制定工作。

  在LTE RAN5 协议子组方面,2011年底将全面完成TS36.523-1 R8所有测试用例的编写,除了已完成的R9的技术特性如Enhanced Dual-layer transmission和正在进行中的如Home eNB Enhancements,MBMS,Position等项目,还十分重视LTE与其他系统的Inter-RAT操作,语音回退CSFB的测试用例设计。

  3GPP将正在研究的LTE Release 10以及之后的技术版本称为LTE-Advanced,该版本添加了LTE新的增强特性,包括上下行增强的多天线(MIMO)技术,中继(Relay)技术,载波聚合CC技术,小区间干扰协调技术(ICIC)等,旨在大幅提高上下行性能和吞吐量。RAN5后续工作的重点将陆续转向Release10 特性的工作。LTE在Release 10以及之后的技术特性尽管在核心规范已经冻结,但一些相应的射频指标仍然需要等RAN4组最后确定,RAN5基于这个基础可以建立相应的Release10的技术特性WI,内容涵盖载波聚合,上行MIMO,下行MIMO等特性以进一步完成终端一致性测试的测试方法标准化。

  2.3 国内企业在一致性国际标准化组织的贡献

  作为下一代移动通信系统一个最重要的发展方向,LTE技术自2004年提出以来,获得了广泛关注,运营商和设备商都已经在LTE技术上进行了大量投入,对LTE发展中可能遇到的技术难点进行了仔细分析和考证。在TD-LTE终端一致性标准化方面国内的电信研究院,中国移动研究院,华为,中兴等公司和单位在相关技术研究和国际标准化领域也投入很多,积极参与了TD-LTE的测试标准的制定工作。

  在LTE一致性测试标准制定中,电信研究院联合北京邮电大学承担了若干测试例的研究和编写工作,如接收机阻塞测试,邻道选择性测试,RRM的测试容限等,积累了丰富的科研经验,得到了国内外公司的认可,同时为研究LTE R10打好了基础。在双流Beamforming,MBMS,以及在数据吞吐量性能测试SI等项目的提案,电信研究院,中国移动研究院,华为,中兴等公司,为推动TD-LTE一致性测试规范化也做出了很多努力和贡献。

  随着国内公司的参与力度在不断加强,中国公司在3GPP共提交LTE方面的文稿数量逐年上升,据统计到2009年下半年文稿占总数的比例已经达到了20%以上,对于我们重点关注的TD-LTE的系统设计,中国公司提交的文稿数目更是接近总数的50%。在RAN5方面,最近的RAN5#51会议上,中国公司和相关单位的提案已经占到265篇LTE相关文稿中的69篇。同时,即将启动的LTE Release 10阶段的标准化工作中,中国公司提交的文稿数量,可完成的工作项目和贡献有望进一步提升,在全面参与LTE技术国际标准化的同时,可有效引导TD-LTE技术的发展方向,并进一步推动对国内LTE的行业标准化进程。

  3 TD-LTE终端一致性测试国内标准化进展

  为了更好地引导LTE终端、芯片企业有的放矢地开展研发工作,CCSA于2010年3月TC5 WG9 32次会议设立了LTE终端一致性测试方法技术报告的项目,由工业和信息化部电信研究院牵头,各LTE终端芯片企业参与,专门对LTE终端在射频测试,无线资源管理测试、协议一致性测试以及相关的测试环境进行研究。经过7次WG9会议的充分讨论,此项目于2011年6月TC5 WG9 39次会议顺利完成,项目最终形成技术研究报告共计4个部分,分别是:

  (1)《演进的通用陆地无线接入网络和演进的包交换核心网:终端一致性测试环境》。

  (2)《演进的通用陆地无线接入网络:终端射频一致性测试》。

  (3)《演进的通用陆地无线接入网络:终端无线资源管理一致性测试》。

  (4)《演进的通用陆地无线接入网络:终端协议一致性测试》。

  此技术报告明确了LTE终端在射频测试,无线资源管理测试和协议一致性测试方面的需求,为LTE终端的研发提供了相应的技术参考和测试指导,为后期LTE终端行业标准的制定奠定了很好的技术基础。

  随着LTE终端产业的不断向前发展,目前CCSA已计划启动LTE终端行业标准的制定工作,关于标准的整体架构以及成立起草组的相关事宜已经开始讨论筹划,后续将会在CCSA正式立项,开始进行LTE终端行业标准制定工作。

  4 结束语

  终端是移动通信技术发展和获得规模应用的重要环节。TD-LTE终端一致性测试技术和标准化的成熟度决定TD-LTE终端产品产业化和功能性能实现的关键作用。因此,跟进和推动TD-LTE终端一致性测试国际标准,抓紧TD-LTE国内行业标准化工作建设,对TD-LTE产业推动具有重要意义。来源C114)
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