TD-LTE中繼標(biāo)準(zhǔn)化、測(cè)試床開(kāi)發(fā)及外場(chǎng)技術(shù)試驗(yàn)

圖 2 中繼的時(shí)隙分配

在實(shí)現(xiàn)上，該中繼測(cè)試床充分利用了TDD系統(tǒng)的特點(diǎn)。相對(duì)于FDD系統(tǒng)，TDD系統(tǒng)具有信號(hào)接收發(fā)送在同一頻段、采用同一射頻通道的特性，該特性在很大程度上使得中繼的實(shí)現(xiàn)相對(duì)于FDD系統(tǒng)更容易。由于TDD系統(tǒng)所具有的便利性，TD-LTE中繼測(cè)試床的設(shè)計(jì)思路是利用現(xiàn)有的TD-LTE產(chǎn)品，通過(guò)加載不同的軟件，使其升級(jí)為中繼。

如圖 3所示，在傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，各基站之間相互獨(dú)立，各自通過(guò)光纖等回傳網(wǎng)絡(luò)連接到核心網(wǎng)。該中繼測(cè)試床通過(guò)對(duì)一個(gè)普通的兩扇區(qū)基站加載不同的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體操作是：一個(gè)扇區(qū)加載終端相關(guān)的軟件，作為中繼的終端部分，同時(shí)對(duì)該扇區(qū)的RRU(Remote Radio Unit)做相應(yīng)的參數(shù)配置，使其符合終端的接收發(fā)送時(shí)序;另一個(gè)扇區(qū)的軟件進(jìn)行相關(guān)的升級(jí)，作為中繼的基站部分。另外普通基站需要加載相應(yīng)的軟件，升級(jí)為宏基站，為中繼提供無(wú)線回傳，并從協(xié)議架構(gòu)上對(duì)中繼提供支持。

圖 3 中繼測(cè)試床實(shí)現(xiàn)方案

該實(shí)現(xiàn)方案一方面能縮短了開(kāi)發(fā)周期，一方面使中繼和普通基站的平滑演進(jìn)成為可能，從而能保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資。

聯(lián)合外場(chǎng)技術(shù)試驗(yàn)

愛(ài)立信和中國(guó)移動(dòng)攜手于2011年上半年針對(duì)該中繼測(cè)試床進(jìn)行了聯(lián)合外場(chǎng)技術(shù)試驗(yàn)。試驗(yàn)中各節(jié)點(diǎn)(宏基站，中繼的終端部分及中繼的基站部分)均為兩天線;中繼和宏基站之間的距離約為460米，中間有建筑物阻擋;站點(diǎn)部署及天線方向如圖 4所示;測(cè)試終端為L(zhǎng)TE版本8的Aeroflex TM500(第三方終端)。

圖 4 外場(chǎng)試驗(yàn)環(huán)境

圖 5，圖 6和圖 7分別給出了RSRP(Reference Signal Received Power)、上行吞吐量、下行吞吐量在有中繼和沒(méi)有中繼情況下的對(duì)比結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果可以看出，通過(guò)在宏基站覆蓋邊緣安裝中繼，在宏基站的陰影覆蓋區(qū)，RSRP從-125 dBm提高為-70 dBm，上行吞吐量從0提高到接近8 Mbps，下行吞吐量從0提高到20 Mbps左右。圖 5 - 圖 7中(c)圖的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置如圖 5(b)中所示。下行速率只能達(dá)到20 Mbps，原因是回傳鏈路只能支持20 Mbps的速率，從而成為系統(tǒng)的瓶頸。

圖 5 RSRP對(duì)比圖

圖 6 上行吞吐量對(duì)比圖

圖 7 下行吞吐量對(duì)比圖

結(jié)果表明，在實(shí)際無(wú)線環(huán)境中的外場(chǎng)測(cè)試結(jié)果接近中繼測(cè)試床的設(shè)計(jì)目標(biāo)。部署TD-LTE中繼能在實(shí)際無(wú)線環(huán)境中擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋，顯著提高小區(qū)邊緣用戶的吞吐量。

結(jié)論

TD-LTE中繼是一種擴(kuò)展TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋、提高小區(qū)邊沿邊緣用戶吞吐量的經(jīng)濟(jì)有效的方案。愛(ài)立信中繼測(cè)試床的成功開(kāi)發(fā)，驗(yàn)證了在TD- LTE普通基站的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件升級(jí)實(shí)現(xiàn)TD-LTE中繼的可行性。聯(lián)合外場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，部署TD-LTE中繼能夠在很大程度上擴(kuò)展傳統(tǒng)TD-LTE宏基站的覆蓋范圍，并顯著提高宏小區(qū)邊緣用戶的上下行吞吐量。中繼是LTE版本10中定義的技術(shù)，但中繼的引入不需要對(duì)LTE版本8的終端做任何修改，因此 LTE版本8的終端也能受益于中繼的部署。

測(cè)試結(jié)果結(jié)果也說(shuō)明，回傳鏈路可能成為影響TD-LTE中繼系統(tǒng)性能的瓶頸。因此，利用例如MIMO增強(qiáng)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高效的無(wú)線回傳，可以進(jìn)一步提升中繼節(jié)點(diǎn)給TD-LTE系統(tǒng)帶來(lái)的增益。