TD-LTE中继：标准化、测试床开发及外场技术试验

，回传链路和接入链路使用相同的频段。而对于带外中继，回传链路和接入链路使用不同的频段。除了频谱使用上的不同，带外中继和带内中继具有如下的共同点：

控制自己的小区，从终端看来，这些小区都是与宏基站独立的；

这些小区都有自己的小区识别号，并独立发送同步信号、参考信号等；

在单小区操作的情况下，终端直接从中继接收调度信息及HARQ反馈，并且向中继发控制信道（如SR/CQI/ACK）；

从LTE版本8的终端看，中继是LTE版本8的基站；

目前，LTE中继技术核心部分的标准化工作已基本完成，物理层方面的规范在[2]中定义，协议架构相关的规范在[3]中定义。

TD-LTE中继测试床设计与开发

爱立信TD-LTE中继测试床采用了跟3GPP相同的设计思路，例如中继是一个新的小区，对LTE版本8的终端后向兼容等。

该中继测试床工作在TDD配置1下（上下行配比3：2），属于3GPP定义的带内中继。如图 2所示，在一个10 ms的无线帧中，4个下行子帧（0、1、5、6）和2个上行子帧（2、7）分配给接入链路。剩下的2个下行子帧（4、9）和2个上行子帧（3、8）分配给回传链路。为了保持对LTE版本8用户的后向兼容，子帧4和9在中继小区中被配置为MBSFN（Multicast Broadcast Single Frequency Network）子帧，这样中继在子帧4和9的广播部分可以不向终端发任何信号。在该配置下，下行采用两流传输时，端到端的无丢包吞吐量可达到25.5 Mbps, 上行端到端的无丢包吞吐量可达到8.77 Mbps。

图 2 中继的时隙分配

在实现上，该中继测试床充分利用了TDD系统的特点。相对于FDD系统，TDD系统具有信号接收发送在同一频段、采用同一射频通道的特性，该特性在很大程度上使得中继的实现相对于FDD系统更容易。由于TDD系统所具有的便利性，TD-LTE中继测试床的设计思路是利用现有的TD-LTE产品，通过加载不同的软件，使其升级为中继。

如图 3所示，在传统的无线网络中，各基站之间相互独立，各自通过光纤等回传网络连接到核心网。该中继测试床通过对一个普通的两扇区基站加载不同的软件来实现。具体操作是：一个扇区加载终端相关的软件，作为中继的终端部分，同时对该扇区的RRU（Remote Radio Unit）做相应的参数配置，使其符合终端的接收发送时序；另一个扇区的软件进行相关的升级，作为中继的基站部分。另外普通基站需要加载相应的软件，升级为宏基站，为中继提供无线回传，并从协议架构上对中继提供支持。

图 3 中继测试床实现方案

该实现方案一方面能缩短了开发周期，一方面使中继和普通基站的平滑演进成为可能，从而能保护运营商的投资。

联合外场技术试验

爱立信和中国移动携手于2011年上半年针对该中继测试床进行了联合外场技术试验。试验中各节点（宏基站，中继的终端部分及中继的基站部分）均为两天线；中继和宏基站之间的距离约为460米，中间有建筑物阻挡；站点部署及天线方向如图 4所示；测试终端为LTE版本8的Aeroflex TM500（第三方终端）。

图 4 外场试验环境

图 5，图 6和图 7分别给出了RSRP（Reference Signal Received Power）、上行吞吐量、下行吞吐量在有中继和没有中继情况下的对比结果。从测试结果可以看出，通过在宏基站覆盖边缘安装中继，在宏基站的阴影覆盖区，RSRP从-125 dBm提高为-70 dBm，上行吞吐量从0提高到接近8 Mbps，下行吞吐量从0提高到20 Mbps左右。图 5 - 图 7中（c）图的起点和终点位置如图 5（b）中所示。下行速率只能达到20 Mbps，原因是回传链路只能支持20 Mbps的速率，从而成为系统的瓶颈。

图 5 RSRP对比图

图 6 上行吞吐量对比图

图 7 下行吞吐量对比图

结果表明，在实际无线环境中的外场测试结果接近中继测试床的设计目标。部署TD-LTE中继能在实际无线环境中扩展网络覆盖，显著提高小区边缘用户的吞吐量。

结论

TD-LTE中继是一种扩展TD-LTE网络覆盖、提高小区边沿边缘用户吞吐量的经济有效的方案。爱立信中继测试床的成功开发，验证了在TD-LTE普通基站的基础上通过软件升级实现TD-LTE中继的可行性。联合外场试验结果表明，部署TD-LTE中继能够在很大程度上扩展传统TD-LTE宏基站的覆盖范围，并显著提高宏小区边缘用户的上下行吞吐量。中继是LTE版本10中定义的技术，但中继的引入不需要对LTE版本8的终端做任何修改，因此LTE版本8的终端也能受益于中继的部署。

测试结果结果也说明，回传链路可能成为影响TD-LTE中继系统性能的瓶颈。因此，利用例如MIMO增强技术等先进技术实现更高效的无线回传，可以进一步提升中继节点给TD-LTE系统带来的增益。