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TD-SCDMA系统性能测试概述
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2005年，TD-SCDMA是通信行业特别关注的一个焦点。2005年也可以说是TD-SCDMA的专项测试年，TD-SCDMA研发和产业化专项专家组为TD-SCDMA网络技术试验制定了总体方案。此次参加研发和产业化专项测试的都是在TD-SCDMA领域有所作为的国内知名厂商，其中有大唐、鼎桥、中兴和普天等系统设备厂商。TD-SCDMA研发和产业化专项测试基本上分为3个阶段：第一阶段是从2004年12月至2005年3月，主要是在室内对单系统设备进行测试，包括无线接入子系统的业务、功能、性能测试，Iub接口测试，OMC-R测试等。第二阶段是2005年3～6月，在室内重点是检验不同手机芯片厂商和网络设备厂商互操作性；系统外场测试的内容包括网络性能和关键技术、从覆盖到容量以及切换等。第三阶段是2005年1O月到12月，主要在外场测试整个系统的组网性能、高层应用和手机的性能等。
1、系统测试环境
我们将TD-SCDMA系统的测试环境分为室内和室外两种，主要用于对自己开发的TD-SCDMA无线接入系统产品进行专业化和系统化的测试，包括系统功能测试、系统稳定性测试、系统负载和压力测试、终端的互联互通测试以及在真实传播环境下的TD-SCDMA关键技术测试。该测试环境也是我们开放实验室的一部分，为TD-SCDMA建立端到端的业务能力和业务创新提供了技术开发、功能测试环境。在我们的测试环境中，有来自西门子和华为公司的3G核心网络、2G的GSM设备和3G的应用平台，为进行无线接入子系统、手机和不同核心网络之间的互联互通测试，完善手机上的高层应用，验证TD-SCDMA测试设备和验证2G/3G的漫游和切换提供了基本保征。依托鼎桥自身的技术优势以及两家母公司在3G核心网络与应用平台方面的有力支撑，开放性试验室不仅为芯片厂商、终端厂商、应用开发商进行产品功能测试提供平台，还为3G应用开发商提供包括IMS业务、移动多媒体业务、移动定位业务在内的各种3G业务测试与上层开发所需要的硬件、软件、网络平台等方面的完整支持。
TD-SCDMA测试环境配置结构如图1所示。
图1 TD-SCDMA测试环境配置结构
2、TD-SCDMA系统性能测试情况介绍
为了配合TD-SCDMA研发和产业化专项专家组的要求和商用产品的发布，我们对TD-SCDMA商用产品进行了大量的测试，这些测试包括商用产品的智能天线技术、业务能力、系统容量和性能、系统间的漫游、不同核心网络与无线接入设备的互联互通以及网管的功能和性能等。
2.1 智能天线
TD-SCDMA是第一个应用智能天线技术的无线移动通信系统，智能天线主要优点是减少用户间的干扰、优化基站的发射功率、提高基站的接收灵敏度、增加系统的覆盖和容量等，如果结合联合检测算法还可完全避免小区的呼吸效应。此外，利用智能天线技术可以检测和跟踪用户相对于基站的方向来进行定位服务。
我们有两种智能天线的解决方案——全向阵列和扇区阵列。从测试结果来看，全向阵列可以带来5-8dB的覆盖增益，扇区阵列有12-14dB的覆盖增益；在容量性能方面它们是没有区别，而且多用户在同一小区共存基本不存在对小区覆盖半径的影响。图2示出了智能天线在测试过程中对同一小区内不同用户波束跟踪的情况。
图2 对同一小区内不同用户波束跟踪的情况
2.2 业务能力和性能
在基本业务方面，利用测试手机对电路域的12.2/7.95kbit/s AMR业务和64kbit/s业务、分组域上行64kbit/s和下行64kbit/s业务、分组域上行64kbit/s和下行384kbit/s业务、AMR与分组域的并发业务等进行了测试。所有被测业务，在室内的呼叫成功率都大于99%、通话保持时间大于24h(人工干预中断)；在室外环境下的呼叫成功率也大于90%(受限于手机的能力)，通话保持时间达到了4h(人工干预中断)；分组域384kbit/s业务在室外移动环境下的速率是300～330kbit/s。
2.3 切换及性能
切换按切换方式分为硬切换和接力切换，按频率可分为同频和异频，按移动性管理分为基站内、基站间、RNC内和RNC间，我们在所有这些方面都做了完整的室内和室外测试。测试结果表明，即使在真正的无线移动环境下，系统的硬切换成功率也大于90%，而接力切换的成功率大于95%，在此期间业务保持正常。
2.4 系统覆盖和容量
TD-SCDMA系统的覆盖和容量是反映系统质量最重要的指标。我们的测试结果证明，即使是在城区建筑物比较密集的区域，小区半径的覆盖也大于1.7km，而且没有CDMA系统固有的多用户共存带来的小区半径的呼吸效应。也就是说，TD-SCDMA系统的小区半径只与业务有关而与系统容量无关，这就简化了实际应用中的网络规划。每个单小区容量具备支持20个12.2/7.95kbit/s的AMR语音用户，而一个满配置的基站可达到同时支持180个12.2/7.95kbit/s的AMR语音用户或9个384kbit/s分组域数据业务的能力。
2.5 非对称时隙
可变时隙切换点可以根据上下行的业务不对称性灵活配置以满足系统对不同业务容量需求的变化，在不影响网络的基本业务能力的前提下可有效增加下行的用户业务吞吐量，这是TD-SCDMA系统的技术亮点之一。我们对电路域和分组域在不同时隙切换点(1：5、2：4和3：3)可能的业务组合进行了充分测试，其一个小区下行的用户业务吞吐量在2：4配置下可达到512kbit/s，而且一个基站是一个单小区下行用户业务吞吐量的9倍。这些测试的结果完全与设计和实现的性能相吻合。
2.6 动态信道分配
由于频率重用，基于CDMA技术的系统会收到来自不同小区的干扰，特别是同频干扰。TD-SCDMA通过动态分配当前干扰最小的资源来最小化小区间干扰，结合智能天线技术，可将来自不同小区的同频干扰进一步降低，这就大大提高了同频组网条件下的系统质量。由于网络条件的限制，对该功能的充分测试需要在比较大的网络规模下进行。但是对动态信道分配功能的基本验证表明，正是由于TD-SCDMA信道资源的多维性(时间、频率和空间)，总是把干扰最小的信道资源分配给用户从而使用户的通信质量得到保障。
2.7 互联互通测试
我们在自己的开放实验室和所有的手机芯片、手机厂商共同完成了基本业务的互联互通测试，TD-SCDMA和GSM/CDMA/PSTN网络间呼叫的测试，还与部分手机厂商进行了部分高层应用的测试，例如，WAP、VOD和基于IMS平台上的应用。此外，我们还完成了TD-SCDMA无线接入产品以及TD-SCDMA手机与双方母公司3G R4核心网络的互联互通测试，而且在整个测试过程中版本未做任何改动。
2.8 网管功能和性能
测试内容不仅有网管系统的基本功能(比如系统管理、数据库管理、配置管理、告警管理、性能管理、软件管理、日志管理、安全管理、拓扑图管理、测试管理等功能)，还包括网管系统管理网元的容量及处理网元信息的能力。测试结果表明，该网管系统完全具备同时管理1500个基站、20个基站控制器和实时处理网元报告的能力。
2.9 系统间的漫游测试
主要测试TD-SCDMA与GSM/GPRS系统之间的漫游，是针对TD-SCDMA/GSM双模终端进行的。漫游完成后能够完成相关的电路域和分组域的业务。
3、测试结论
我们通过对TD-SCDMA产品全方位的测试，完全可以证明：
(1)TD-SCDMA是一种最大程度适合对称和非对称业务并最大限度利用可用频率资源的3G技术，上下行资源可以利用非对称时隙切换点的合理设制，根据实际用户业务的要求灵活调整与配制。
(2)TD-SCDMA通过智能天线和联合检测技术解决了CDMA系统固有的呼吸效应，满载负荷能力强，只需要更少的基站和终端传输功率，减少了系统多址干扰，增大了系统的覆盖和容量，TD-SCDMA基站覆盖面积完全达到了独立组网的要求。
(3)TD-SCDMA完全支持语音、短消息、低速数据业务、高速数据业务、定位及其他多媒体类3G业务。
作者：余立 来源：电信技术
1、系统测试环境
我们将TD-SCDMA系统的测试环境分为室内和室外两种，主要用于对自己开发的TD-SCDMA无线接入系统产品进行专业化和系统化的测试，包括系统功能测试、系统稳定性测试、系统负载和压力测试、终端的互联互通测试以及在真实传播环境下的TD-SCDMA关键技术测试。该测试环境也是我们开放实验室的一部分，为TD-SCDMA建立端到端的业务能力和业务创新提供了技术开发、功能测试环境。在我们的测试环境中，有来自西门子和华为公司的3G核心网络、2G的GSM设备和3G的应用平台，为进行无线接入子系统、手机和不同核心网络之间的互联互通测试，完善手机上的高层应用，验证TD-SCDMA测试设备和验证2G/3G的漫游和切换提供了基本保征。依托鼎桥自身的技术优势以及两家母公司在3G核心网络与应用平台方面的有力支撑，开放性试验室不仅为芯片厂商、终端厂商、应用开发商进行产品功能测试提供平台，还为3G应用开发商提供包括IMS业务、移动多媒体业务、移动定位业务在内的各种3G业务测试与上层开发所需要的硬件、软件、网络平台等方面的完整支持。
TD-SCDMA测试环境配置结构如图1所示。
2、TD-SCDMA系统性能测试情况介绍
为了配合TD-SCDMA研发和产业化专项专家组的要求和商用产品的发布，我们对TD-SCDMA商用产品进行了大量的测试，这些测试包括商用产品的智能天线技术、业务能力、系统容量和性能、系统间的漫游、不同核心网络与无线接入设备的互联互通以及网管的功能和性能等。
2.1 智能天线
TD-SCDMA是第一个应用智能天线技术的无线移动通信系统，智能天线主要优点是减少用户间的干扰、优化基站的发射功率、提高基站的接收灵敏度、增加系统的覆盖和容量等，如果结合联合检测算法还可完全避免小区的呼吸效应。此外，利用智能天线技术可以检测和跟踪用户相对于基站的方向来进行定位服务。
我们有两种智能天线的解决方案——全向阵列和扇区阵列。从测试结果来看，全向阵列可以带来5-8dB的覆盖增益，扇区阵列有12-14dB的覆盖增益；在容量性能方面它们是没有区别，而且多用户在同一小区共存基本不存在对小区覆盖半径的影响。图2示出了智能天线在测试过程中对同一小区内不同用户波束跟踪的情况。
2.2 业务能力和性能
在基本业务方面，利用测试手机对电路域的12.2/7.95kbit/s AMR业务和64kbit/s业务、分组域上行64kbit/s和下行64kbit/s业务、分组域上行64kbit/s和下行384kbit/s业务、AMR与分组域的并发业务等进行了测试。所有被测业务，在室内的呼叫成功率都大于99%、通话保持时间大于24h(人工干预中断)；在室外环境下的呼叫成功率也大于90%(受限于手机的能力)，通话保持时间达到了4h(人工干预中断)；分组域384kbit/s业务在室外移动环境下的速率是300～330kbit/s。
2.3 切换及性能
切换按切换方式分为硬切换和接力切换，按频率可分为同频和异频，按移动性管理分为基站内、基站间、RNC内和RNC间，我们在所有这些方面都做了完整的室内和室外测试。测试结果表明，即使在真正的无线移动环境下，系统的硬切换成功率也大于90%，而接力切换的成功率大于95%，在此期间业务保持正常。
2.4 系统覆盖和容量
TD-SCDMA系统的覆盖和容量是反映系统质量最重要的指标。我们的测试结果证明，即使是在城区建筑物比较密集的区域，小区半径的覆盖也大于1.7km，而且没有CDMA系统固有的多用户共存带来的小区半径的呼吸效应。也就是说，TD-SCDMA系统的小区半径只与业务有关而与系统容量无关，这就简化了实际应用中的网络规划。每个单小区容量具备支持20个12.2/7.95kbit/s的AMR语音用户，而一个满配置的基站可达到同时支持180个12.2/7.95kbit/s的AMR语音用户或9个384kbit/s分组域数据业务的能力。
2.5 非对称时隙
可变时隙切换点可以根据上下行的业务不对称性灵活配置以满足系统对不同业务容量需求的变化，在不影响网络的基本业务能力的前提下可有效增加下行的用户业务吞吐量，这是TD-SCDMA系统的技术亮点之一。我们对电路域和分组域在不同时隙切换点(1：5、2：4和3：3)可能的业务组合进行了充分测试，其一个小区下行的用户业务吞吐量在2：4配置下可达到512kbit/s，而且一个基站是一个单小区下行用户业务吞吐量的9倍。这些测试的结果完全与设计和实现的性能相吻合。
2.6 动态信道分配
由于频率重用，基于CDMA技术的系统会收到来自不同小区的干扰，特别是同频干扰。TD-SCDMA通过动态分配当前干扰最小的资源来最小化小区间干扰，结合智能天线技术，可将来自不同小区的同频干扰进一步降低，这就大大提高了同频组网条件下的系统质量。由于网络条件的限制，对该功能的充分测试需要在比较大的网络规模下进行。但是对动态信道分配功能的基本验证表明，正是由于TD-SCDMA信道资源的多维性(时间、频率和空间)，总是把干扰最小的信道资源分配给用户从而使用户的通信质量得到保障。
2.7 互联互通测试
我们在自己的开放实验室和所有的手机芯片、手机厂商共同完成了基本业务的互联互通测试，TD-SCDMA和GSM/CDMA/PSTN网络间呼叫的测试，还与部分手机厂商进行了部分高层应用的测试，例如，WAP、VOD和基于IMS平台上的应用。此外，我们还完成了TD-SCDMA无线接入产品以及TD-SCDMA手机与双方母公司3G R4核心网络的互联互通测试，而且在整个测试过程中版本未做任何改动。
2.8 网管功能和性能
测试内容不仅有网管系统的基本功能(比如系统管理、数据库管理、配置管理、告警管理、性能管理、软件管理、日志管理、安全管理、拓扑图管理、测试管理等功能)，还包括网管系统管理网元的容量及处理网元信息的能力。测试结果表明，该网管系统完全具备同时管理1500个基站、20个基站控制器和实时处理网元报告的能力。
2.9 系统间的漫游测试
主要测试TD-SCDMA与GSM/GPRS系统之间的漫游，是针对TD-SCDMA/GSM双模终端进行的。漫游完成后能够完成相关的电路域和分组域的业务。
3、测试结论
我们通过对TD-SCDMA产品全方位的测试，完全可以证明：
(1)TD-SCDMA是一种最大程度适合对称和非对称业务并最大限度利用可用频率资源的3G技术，上下行资源可以利用非对称时隙切换点的合理设制，根据实际用户业务的要求灵活调整与配制。
(2)TD-SCDMA通过智能天线和联合检测技术解决了CDMA系统固有的呼吸效应，满载负荷能力强，只需要更少的基站和终端传输功率，减少了系统多址干扰，增大了系统的覆盖和容量，TD-SCDMA基站覆盖面积完全达到了独立组网的要求。
(3)TD-SCDMA完全支持语音、短消息、低速数据业务、高速数据业务、定位及其他多媒体类3G业务。
作者：余立 来源：电信技术
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