TD-SCDMA系統(tǒng)性能測試概述

　　2005年，TD-SCDMA是通信行業(yè)特別關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)。2005年也可以說是TD-SCDMA的專項(xiàng)測試年，TD-SCDMA研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)專家組為TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)制定了總體方案。此次參加研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)測試的都是在TD-SCDMA領(lǐng)域有所作為的國內(nèi)知名廠商，其中有大唐、鼎橋、中興和普天等系統(tǒng)設(shè)備廠商。TD-SCDMA研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)測試基本上分為3個(gè)階段：第一階段是從2004年12月至2005年3月，主要是在室內(nèi)對單系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行測試，包括無線接入子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)、功能、性能測試，Iub接口測試，OMC-R測試等。第二階段是2005年3～6月，在室內(nèi)重點(diǎn)是檢驗(yàn)不同手機(jī)芯片廠商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商互操作性；系統(tǒng)外場測試的內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)性能和關(guān)鍵技術(shù)、從覆蓋到容量以及切換等。第三階段是2005年1O月到12月，主要在外場測試整個(gè)系統(tǒng)的組網(wǎng)性能、高層應(yīng)用和手機(jī)的性能等。

1、系統(tǒng)測試環(huán)境

　　我們將TD-SCDMA系統(tǒng)的測試環(huán)境分為室內(nèi)和室外兩種，主要用于對自己開發(fā)的TD-SCDMA無線接入系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行專業(yè)化和系統(tǒng)化的測試，包括系統(tǒng)功能測試、系統(tǒng)穩(wěn)定性測試、系統(tǒng)負(fù)載和壓力測試、終端的互聯(lián)互通測試以及在真實(shí)傳播環(huán)境下的TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)測試。該測試環(huán)境也是我們開放實(shí)驗(yàn)室的一部分，為TD-SCDMA建立端到端的業(yè)務(wù)能力和業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供了技術(shù)開發(fā)、功能測試環(huán)境。在我們的測試環(huán)境中，有來自西門子和華為公司的3G核心網(wǎng)絡(luò)、2G的GSM設(shè)備和3G的應(yīng)用平臺(tái)，為進(jìn)行無線接入子系統(tǒng)、手機(jī)和不同核心網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通測試，完善手機(jī)上的高層應(yīng)用，驗(yàn)證TD-SCDMA測試設(shè)備和驗(yàn)證2G/3G的漫游和切換提供了基本保征。依托鼎橋自身的技術(shù)優(yōu)勢以及兩家母公司在3G核心網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用平臺(tái)方面的有力支撐，開放性試驗(yàn)室不僅為芯片廠商、終端廠商、應(yīng)用開發(fā)商進(jìn)行產(chǎn)品功能測試提供平臺(tái)，還為3G應(yīng)用開發(fā)商提供包括IMS業(yè)務(wù)、移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)、移動(dòng)定位業(yè)務(wù)在內(nèi)的各種3G業(yè)務(wù)測試與上層開發(fā)所需要的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等方面的完整支持。

　　TD-SCDMA測試環(huán)境配置結(jié)構(gòu)如圖1所示。


圖1　TD-SCDMA測試環(huán)境配置結(jié)構(gòu)

2、TD-SCDMA系統(tǒng)性能測試情況介紹

　　為了配合TD-SCDMA研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)專家組的要求和商用產(chǎn)品的發(fā)布，我們對TD-SCDMA商用產(chǎn)品進(jìn)行了大量的測試，這些測試包括商用產(chǎn)品的智能天線技術(shù)、業(yè)務(wù)能力、系統(tǒng)容量和性能、系統(tǒng)間的漫游、不同核心網(wǎng)絡(luò)與無線接入設(shè)備的互聯(lián)互通以及網(wǎng)管的功能和性能等。

　　2.1　智能天線

　　TD-SCDMA是第一個(gè)應(yīng)用智能天線技術(shù)的無線移動(dòng)通信系統(tǒng)，智能天線主要優(yōu)點(diǎn)是減少用戶間的干擾、優(yōu)化基站的發(fā)射功率、提高基站的接收靈敏度、增加系統(tǒng)的覆蓋和容量等，如果結(jié)合聯(lián)合檢測算法還可完全避免小區(qū)的呼吸效應(yīng)。此外，利用智能天線技術(shù)可以檢測和跟蹤用戶相對于基站的方向來進(jìn)行定位服務(wù)。

　　我們有兩種智能天線的解決方案——全向陣列和扇區(qū)陣列。從測試結(jié)果來看，全向陣列可以帶來5-8dB的覆蓋增益，扇區(qū)陣列有12-14dB的覆蓋增益；在容量性能方面它們是沒有區(qū)別，而且多用戶在同一小區(qū)共存基本不存在對小區(qū)覆蓋半徑的影響。圖2示出了智能天線在測試過程中對同一小區(qū)內(nèi)不同用戶波束跟蹤的情況。


圖2　對同一小區(qū)內(nèi)不同用戶波束跟蹤的情況

　　2.2　業(yè)務(wù)能力和性能

　　在基本業(yè)務(wù)方面，利用測試手機(jī)對電路域的12.2/7.95kbit/s AMR業(yè)務(wù)和64kbit/s業(yè)務(wù)、分組域上行64kbit/s和下行64kbit/s業(yè)務(wù)、分組域上行64kbit/s和下行384kbit/s業(yè)務(wù)、AMR與分組域的并發(fā)業(yè)務(wù)等進(jìn)行了測試。所有被測業(yè)務(wù)，在室內(nèi)的呼叫成功率都大于99%、通話保持時(shí)間大于24h(人工干預(yù)中斷)；在室外環(huán)境下的呼叫成功率也大于90%(受限于手機(jī)的能力)，通話保持時(shí)間達(dá)到了4h(人工干預(yù)中斷)；分組域384kbit/s業(yè)務(wù)在室外移動(dòng)環(huán)境下的速率是300～330kbit/s。

　　2.3　切換及性能

　　切換按切換方式分為硬切換和接力切換，按頻率可分為同頻和異頻，按移動(dòng)性管理分為基站內(nèi)、基站間、RNC內(nèi)和RNC間，我們在所有這些方面都做了完整的室內(nèi)和室外測試。測試結(jié)果表明，即使在真正的無線移動(dòng)環(huán)境下，系統(tǒng)的硬切換成功率也大于90%，而接力切換的成功率大于95%，在此期間業(yè)務(wù)保持正常。

　　2.4　系統(tǒng)覆蓋和容量

　　TD-SCDMA系統(tǒng)的覆蓋和容量是反映系統(tǒng)質(zhì)量最重要的指標(biāo)。我們的測試結(jié)果證明，即使是在城區(qū)建筑物比較密集的區(qū)域，小區(qū)半徑的覆蓋也大于1.7km，而且沒有CDMA系統(tǒng)固有的多用戶共存帶來的小區(qū)半徑的呼吸效應(yīng)。也就是說，TD-SCDMA系統(tǒng)的小區(qū)半徑只與業(yè)務(wù)有關(guān)而與系統(tǒng)容量無關(guān)，這就簡化了實(shí)際應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。每個(gè)單小區(qū)容量具備支持20個(gè)12.2/7.95kbit/s的AMR語音用戶，而一個(gè)滿配置的基站可達(dá)到同時(shí)支持180個(gè)12.2/7.95kbit/s的AMR語音用戶或9個(gè)384kbit/s分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力。

　　2.5　非對稱時(shí)隙

　　可變時(shí)隙切換點(diǎn)可以根據(jù)上下行的業(yè)務(wù)不對稱性靈活配置以滿足系統(tǒng)對不同業(yè)務(wù)容量需求的變化，在不影響網(wǎng)絡(luò)的基本業(yè)務(wù)能力的前提下可有效增加下行的用戶業(yè)務(wù)吞吐量，這是TD-SCDMA系統(tǒng)的技術(shù)亮點(diǎn)之一。我們對電路域和分組域在不同時(shí)隙切換點(diǎn)(1：5、2：4和3：3)可能的業(yè)務(wù)組合進(jìn)行了充分測試，其一個(gè)小區(qū)下行的用戶業(yè)務(wù)吞吐量在2：4配置下可達(dá)到512kbit/s，而且一個(gè)基站是一個(gè)單小區(qū)下行用戶業(yè)務(wù)吞吐量的9倍。這些測試的結(jié)果完全與設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的性能相吻合。

　　2.6　動(dòng)態(tài)信道分配

　　由于頻率重用，基于CDMA技術(shù)的系統(tǒng)會(huì)收到來自不同小區(qū)的干擾，特別是同頻干擾。TD-SCDMA通過動(dòng)態(tài)分配當(dāng)前干擾最小的資源來最小化小區(qū)間干擾，結(jié)合智能天線技術(shù)，可將來自不同小區(qū)的同頻干擾進(jìn)一步降低，這就大大提高了同頻組網(wǎng)條件下的系統(tǒng)質(zhì)量。由于網(wǎng)絡(luò)條件的限制，對該功能的充分測試需要在比較大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下進(jìn)行。但是對動(dòng)態(tài)信道分配功能的基本驗(yàn)證表明，正是由于TD-SCDMA信道資源的多維性(時(shí)間、頻率和空間)，總是把干擾最小的信道資源分配給用戶從而使用戶的通信質(zhì)量得到保障。

　　2.7　互聯(lián)互通測試

　　我們在自己的開放實(shí)驗(yàn)室和所有的手機(jī)芯片、手機(jī)廠商共同完成了基本業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通測試，TD-SCDMA和GSM/CDMA/PSTN網(wǎng)絡(luò)間呼叫的測試，還與部分手機(jī)廠商進(jìn)行了部分高層應(yīng)用的測試，例如，WAP、VOD和基于IMS平臺(tái)上的應(yīng)用。此外，我們還完成了TD-SCDMA無線接入產(chǎn)品以及TD-SCDMA手機(jī)與雙方母公司3G R4核心網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通測試，而且在整個(gè)測試過程中版本未做任何改動(dòng)。

　　2.8　網(wǎng)管功能和性能

　　測試內(nèi)容不僅有網(wǎng)管系統(tǒng)的基本功能(比如系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫管理、配置管理、告警管理、性能管理、軟件管理、日志管理、安全管理、拓?fù)鋱D管理、測試管理等功能)，還包括網(wǎng)管系統(tǒng)管理網(wǎng)元的容量及處理網(wǎng)元信息的能力。測試結(jié)果表明，該網(wǎng)管系統(tǒng)完全具備同時(shí)管理1500個(gè)基站、20個(gè)基站控制器和實(shí)時(shí)處理網(wǎng)元報(bào)告的能力。

　　2.9　系統(tǒng)間的漫游測試

　　主要測試TD-SCDMA與GSM/GPRS系統(tǒng)之間的漫游，是針對TD-SCDMA/GSM雙模終端進(jìn)行的。漫游完成后能夠完成相關(guān)的電路域和分組域的業(yè)務(wù)。

3、測試結(jié)論

　　我們通過對TD-SCDMA產(chǎn)品全方位的測試，完全可以證明：

　　(1)TD-SCDMA是一種最大程度適合對稱和非對稱業(yè)務(wù)并最大限度利用可用頻率資源的3G技術(shù)，上下行資源可以利用非對稱時(shí)隙切換點(diǎn)的合理設(shè)制，根據(jù)實(shí)際用戶業(yè)務(wù)的要求靈活調(diào)整與配制。

　　(2)TD-SCDMA通過智能天線和聯(lián)合檢測技術(shù)解決了CDMA系統(tǒng)固有的呼吸效應(yīng)，滿載負(fù)荷能力強(qiáng)，只需要更少的基站和終端傳輸功率，減少了系統(tǒng)多址干擾，增大了系統(tǒng)的覆蓋和容量，TD-SCDMA基站覆蓋面積完全達(dá)到了獨(dú)立組網(wǎng)的要求。

　　(3)TD-SCDMA完全支持語音、短消息、低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、定位及其他多媒體類3G業(yè)務(wù)。