TD-LTE和LTE FDD混合組網(wǎng)及切換驗證測試

李輝

【摘要】 本文主要介紹TD-LTE和LTE FDD混合組網(wǎng)基本概況及關(guān)鍵技術(shù)，重點介紹了互操作策略，并且通過測試LTE TDD/FDD切換過程，提取了LTE FDD小區(qū)向TD-LTE小區(qū)切換的樣本數(shù)據(jù)，得出切換成功驗證。

【關(guān)鍵詞】 LTE TDD FDD 混合組網(wǎng) 切換 融合

一、引言

據(jù)全球移動設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會（GSA）于2015年7月發(fā)布的關(guān)于LTE發(fā)展情況的統(tǒng)計報告數(shù)據(jù)顯示，181個國家的677家運營商正在進行LTE投資，全球143個國家的422家運營商推出了LTE商用網(wǎng)絡(luò)。據(jù)（艾斯）市場研究公司ABI Research統(tǒng)計預(yù)測，隨著LTE技術(shù)在全球市場的快速發(fā)展，截至2015年年底全球LTE用戶數(shù)達14億，到2020年這一數(shù)字將超過35億。

為了實現(xiàn)最大化利用頻譜資源和設(shè)備投資，更好地滿足用戶對于網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容量的巨大需求，越來越多LTE運營商的選擇LTE TDD/FDD混合組網(wǎng)，并逐步形成One LTE網(wǎng)絡(luò)。去年年中統(tǒng)計數(shù)字表明，全球已有超過18家運營商采用了TD-LTE和LTE FDD兩種制式的混合組網(wǎng)，隨著4G LTE商用的不斷推進，運營商部署TD-LTE和 LTE FDD的融合網(wǎng)絡(luò)還將繼續(xù)增長。

二、LTE TDD/FDD混合組網(wǎng)概述

LTE混合組網(wǎng)融合可以統(tǒng)籌發(fā)揮LTE和LTE FDD技術(shù)的優(yōu)勢，充分利用TDD FDD頻率資源。LTE網(wǎng)絡(luò)包含一個共同的核心網(wǎng)絡(luò)和TD-LTE、LTE FDD兩個無線網(wǎng)絡(luò)的接入方式，結(jié)合靈活的LTE基站覆蓋區(qū)的模式和頻率的實際需要，兩者相輔相成，相互補充，共同實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、廣覆蓋的深度，最大限度提升整個網(wǎng)絡(luò)的容量。兩種接入方式間可以實現(xiàn)互操作和網(wǎng)絡(luò)管理，也可以實現(xiàn)LTE終端自由切換網(wǎng)絡(luò)，TDLTE / LTE FDD網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載均衡等功能，為用戶提供4G服務(wù)。

1、核心網(wǎng)：共用一套EPC核心網(wǎng)，核心網(wǎng)對TDD或FDD完全不感知。

2、基站

站點資源：共享基站機房、天面、電源、空調(diào)等其他配套設(shè)施。

BBU：可共用，對外呈現(xiàn)一個邏輯站。

RRU：不可共享。

天線：可考慮共享，需要在智能天線的BF增益和傳統(tǒng)天線的高增益平衡，也要考慮建設(shè)成本、后續(xù)演進等因素。

3、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

L3的S1和X2接口完全相同，主要差別在物理層和L2 MAC調(diào)度。

三、LTE TDD/FDD混合組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1載波聚合

FDD/TDD載波聚合能夠使運營商經(jīng)濟合理部署TDD，與FDD網(wǎng)絡(luò)形成優(yōu)勢互補。使用TDD頻段上行覆蓋范圍的制約因素就可利用載波聚合將TDD及FDD頻譜結(jié)合起來，低頻段FDD可以擴大上行覆蓋范圍，而TDD頻段可以增大下行容量。載波聚合LTE FDD/TDD頻譜結(jié)合起來，提高網(wǎng)絡(luò)的峰值速率，改善網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用覆蓋，提高了頻譜利用率，提升了FDD/TDD的覆蓋區(qū)域及網(wǎng)絡(luò)容量。

3.2互操作

在TD-LTE與LTEFDD混合組網(wǎng)時，由于兩網(wǎng)頻段和定位不同兩網(wǎng)不會同步覆蓋，為了保證用戶體驗的一致性，需要實現(xiàn)兩網(wǎng)之間的完美互操作。

3.2.1 TD-LTE與LTEFDD互操作原則建議

在空閑態(tài)， UE根據(jù)檢測的小區(qū)信號質(zhì)量及開機搜網(wǎng)策略，駐留在質(zhì)量好的TD-LTE或LTE FDD網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)各運營商策略，設(shè)置LTE FDD、TD-LTE頻點優(yōu)先級和重選門限，從而引導(dǎo)UE優(yōu)先駐留在FDD或TDD網(wǎng)絡(luò)。在連接態(tài)，通過UE駐留的LTE FDD或TD-LTE網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型承載在特定的LTE FDD或TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)LTE FDD或TD-LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較高時，通過負(fù)荷均衡實現(xiàn)兩網(wǎng)之間負(fù)荷分擔(dān)。

3.2.2 重選策略

根據(jù)檢測的小區(qū)信號質(zhì)量及開機搜網(wǎng)策略，通過頻點優(yōu)先級控制UE優(yōu)先駐留LTE，對服務(wù)小區(qū)和臨近小區(qū)測量值的監(jiān)控，來觸發(fā)小區(qū)重選。重選觸發(fā)條件的核心內(nèi)容是存在有比服務(wù)小區(qū)更好的小區(qū)，且更好小區(qū)在一段時間內(nèi)都保持最好。LTE中的小區(qū)重選，分為同頻的小區(qū)重選和異頻的小區(qū)重選兩種，TDD/FDD重選則為異頻重選，同eUTRAN系統(tǒng)。與小區(qū)重選有關(guān)的參數(shù)來源于服務(wù)小區(qū)的系統(tǒng)消息SIB3、SIB4、SIB5和SIB8。

3.2.3切換策略

4G->23G的CS話音切換；23G<->4G PS域的雙向切換；PS+CS并發(fā)業(yè)務(wù)發(fā)起4G->23G的切換，即CS話音業(yè)務(wù)能夠?qū)崟r切換，PS域業(yè)務(wù)能夠在話音業(yè)務(wù)結(jié)束之后自動恢復(fù)。

3.3 移動性管理

TD-LTE和LTEFDD移動性管理策略，在基站級別綜合考慮LTEFDD或TD-LTE目標(biāo)小區(qū)選擇，通過配置載頻偏移量、小區(qū)偏移量來實現(xiàn)優(yōu)先切換到LTE-FDD或TD-LTE。以LTE FDD、TD-LTE信號質(zhì)量為基準(zhǔn)，優(yōu)選同頻鄰區(qū)作為PS切換目標(biāo)小區(qū)，其次選擇異頻非同覆蓋鄰區(qū)作為PS切換目標(biāo)小區(qū)，最后選擇異頻同覆蓋鄰區(qū)作為PS切換目標(biāo)小區(qū)。

3.4 負(fù)荷均衡

TD-LTE和LTEFDD負(fù)荷均衡策略，在基站級別綜合考慮LTE FDD、TD-LTE的服務(wù)小區(qū)、鄰區(qū)的負(fù)荷信息，通過X2接口交互其他基站相應(yīng)的LTEFDD、TD-LTE鄰區(qū)的負(fù)荷信息，負(fù)荷均衡模塊統(tǒng)一進行策略判決，在LTE FDD、TDLTE鄰區(qū)中選擇出合適小區(qū)作為負(fù)荷均衡的目標(biāo)小區(qū)。

在LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)時，LTE基站通過ANR技術(shù)來自動收集、自動調(diào)整鄰區(qū)關(guān)系，并輔以無線信號測量、傳播特性估計、無線信道測算等技術(shù)，優(yōu)化切換機制，快速、準(zhǔn)確地實現(xiàn)無縫切換。

四、LTE TDD/FDD切換性能測試

4.1測試小區(qū)信息

4.2測試工具儀表

4.3測試系統(tǒng)基本配置

4.4測試內(nèi)容

LTE FDD小區(qū)向TD-LTE小區(qū)切換

TD-LTE小區(qū)向LTE FDD小區(qū)切換

4.5 LTE FDD小區(qū)向TD-LTE小區(qū)切換測試步驟

同時打開TD-LTE和LTE FDD小區(qū)， MIFI5375接入LTE FDD小區(qū)；

UE保持連接態(tài)；

移動UE，從LTE FDD向TD-LTE小區(qū)移動，直到切換；

切換成功；

4.5.1 UE接入FDD小區(qū)時候的重配

UE在接入時，接入到FDD小區(qū)，重配消息中攜帶measId為1開啟異頻切換的A2事件。A2對應(yīng)的measId是1，reportconfigID是2。A2的RSRP門限是60-140=-80dbm。

4.5.2 UE上報A2事件

上報的measId是1，這個是UE上報的A2事件。rsrpResult 48實際是-92Bm，低于-80dBm開啟了異頻測量。

4.5.3 服務(wù)小區(qū)收到UE上報A2后重配UE

服務(wù)小區(qū)收到UE上報的A2事件后，重配UE，重配消息攜帶測量的異頻頻點ARFCN 41140，measObjectId是2，這個頻點下的PCI包括37。服務(wù)小區(qū)下發(fā)的A3測量的reportConfigId是18。異頻A3對應(yīng)的測量measId是1。

4.5.4 UE上報異頻A3測量

UE繼續(xù)向TDD小區(qū)移動，UE上報異頻測量的A3事件，measId是1，上報的PCI是37為TDD小區(qū)的PCI。實際目標(biāo)小區(qū)PCI=37此處的RSRPresult -85dBm，源小區(qū)49代表-91dBm上報了A3事件。

4.5.5 服務(wù)小區(qū)下發(fā)重配攜帶mobilityControlInfo

服務(wù)小區(qū)（PCI為FDD小區(qū)24）下發(fā)重配，攜帶移動控制信元，包括目標(biāo)小區(qū)的PCI 37，頻點ARFCN 41140（2645MHz）。

4.5.6 重配完成UE切換到TDD鄰區(qū)

重配完成，UE切換到鄰區(qū)，PCI為37，ARFCN為41140（2645MHz）為TDD小區(qū)。

4.5.7 測試結(jié)論：

系統(tǒng)支持FDD到TDD的切換成功。

4.6 LTE FDD小區(qū)向TD-LTE小區(qū)切換（從略）

4.7切換時延統(tǒng)計

統(tǒng)計TDD到FDD的切換時延為21ms，TDD向FDD的切換時延為20ms。

五、結(jié)束語

從前期LTE混合組網(wǎng)試驗情況來看，混合組網(wǎng)模式中LTE FDD與TD-LTE共用一張核心網(wǎng)，可以有效避免重復(fù)投資。探索和驗證融合組網(wǎng)的發(fā)展路徑，發(fā)現(xiàn)和解決好相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，為未來的網(wǎng)絡(luò)演進和升級做好準(zhǔn)備，同時也推動相關(guān)企業(yè)各種制式網(wǎng)絡(luò)的演進和升級、共存、互操作以及統(tǒng)籌利用好各種制式的網(wǎng)絡(luò)資源，為廣大用戶提供更優(yōu)質(zhì)的移動通信服務(wù)。

參 考 文 獻

[1]肖清華.LTE混合組網(wǎng)策略及技術(shù).2014.10.17

[2] 汪丁鼎，朱東照，肖清華.TD-LTE和LTEFDD混合組網(wǎng)實施策略[J].移動通信，2013，（21）

[3]中國電信EPC/LTE系統(tǒng)測試報告[R/OL]，百度文庫

[4]胡海.TD-LTE和LTE FDD混合組網(wǎng)方案[J].中興通訊技術(shù)，2013，（10）