LTE-A載波聚合終端一致性測試TTCN-3代碼接口設計

金毅敦，王晰，陳曉忠,2

（1.TD產業聯盟，北京 100191；2.電信科學技術研究院，北京 100191）

1 引言

載波聚合（CA，Carrier Aggregation）是LTE-A提出的關鍵技術之一，用以滿足LTE-A下行峰速1Gbps、上行峰速500Mbps的要求，提供最大100MHz的傳輸帶寬，實現了靈活的傳輸帶寬擴展、有效地利用了頻譜資源。所以，對載波聚合的一致性測試是LTE-A重點關注的測試內容。LTE/LTE Advanced協議一致性測試TTCN-3標準測試集代碼由ETSI和TDIA合作開發，被發布在3GPP 36.523-3協議中。

在LTE R8/R9的基礎上，TD-LTE/TD-LTEAdvanced協議一致性測試集針對載波聚合特性，設計用于RRC層和MAC層測試的測試模型和新的ASP接口定義。測試集支持單頻段連續、單頻段非連續和多頻段非連續3類聚合方式的測試條件要求。CA的引入，只對MAC層和RRC層的功能和過程有進一步擴展，以支持多載波管理與操作。由于多載波的可見性被限制在MAC層，所以RLC、PDCP、RRC層對于所有成員載波CC（Component Carrier）都是公共的。TD-LTE/TD-LTE-Advanced TTCN測試集增加了SCell/PCell的概念及其參數配置、MAC層激活/去激活（Activation/Deactivation）SCell的MAC控制單元定義及功能、RRC層對SCell添加/刪除的RRC重配置等一系列相關內容。根據CA-RRC和CA-MAC測試模型，對CA在3類聚合方式下，測試終端在RRC層對SCell的添加、修改、刪除、測量等功能和MAC層對SCell的HARQ、功率余量上報PHR、緩存狀態報告BSR、SCell激活數據傳輸等功能進行研究。

2 LTE-A終端一致性載波聚合的測試模型

載波聚合CA-MAC和CA-RRC測試模型與一般的LTE MAC和RRC測試模型的設計思想一致，使用運行于HostPC上的TTCN-3代碼，控制系統模擬器SS的行為，來對終端協議棧進行測試。

2.1 CA-MAC層測試模型

CA-MAC測試模型如圖1所示：

圖1 CA-MAC測試模型

CA-MAC層的測試模型中，系統模擬器SS區分PCell/SCell小區，SS可配置PCell only或PCell/SCell兩種測試情況，每種測試情況又分為DL/UL透傳模式和DL only透傳模式。其中對于透傳模式的處理方法基本與LTE MAC測試模型的處理類似。PCell/SCell情況下SRB的BCCH/PCCH的配置與CA-RRC測試模型的處理相同。由TTCN代碼通過系統控制端口進行上行調度授權和下行調度分配，SS通過系統指示接口上報PCell的PUCCH調度信息接收和PCell/SCell的RACH preambles接收。在激活的SCell上配置的RACH過程由SCell控制，PDCCH order在控制SCell的PDCCH上發送。由SCell接收PRACH preamble，由PCell發送其相關的激活SCell的RAR。

2.2 CA-RRC層測試模型

CA-RRC測試模型如圖2所示。

CA-RRC層測試模型中，系統模擬器SS區分PCell/SCell小區，L1（PCell/SCell）、MAC（PCell/SCell）、RLC（PCell）和PDCP（PCell）均為正常配置。其中PCell的RLC層具有BCCH/PCCH/CCCH對應的UM模式、DCCH對應的AM模式和DTCH對應的AM/UM模式，而SCell僅僅具有BCCH/PCCH/CCCH對應的UM模式。TTCN代碼通過系統控制端口進行上行調度授權和下行調度分配，SS通過系統指示接口上報PCell的PUCCH調度信息接收和PCell/SCell的RACH preambles接收。在激活的SCell上配置的RACH過程由SCell控制，PDCCH order在控制SCell的PDCCH上發送。由SCell接收PRACH preamble，由PCell發送其相關的激活SCell的RAR。

3 LTE-A終端一致性TTCN-3載波聚合測試接口設計

為了配合載波聚合的測試模型和測試需求，TDLTE/TD-LTE-Advanced協議一致性TTCN-3代碼測試集在EUTRAN ASP EUTRA_PTC中添加了如下新的接口定義設計，下述的發送與接收都是以TTCN或者EUTRA_PTC為參照的。

（1）初始化小區類型（PCell/SCell）：在載波聚合的情景下，當初次添加一個CC相關的小區時，可預設小區的屬性為主小區PCell或輔小區SCell。對于輔小區SCell，可能是被激活的Scell_Active或者是從未被激活的Scell_Inactive。

圖2 CA-RRC測試模型

（2）配置服務小區相關參數：當通過RRCConnectionReconfiguration過程為CA添加、修改、刪除小區之后，將PCell、SCell相關的參數配置給服務小區或者將其釋放Release恢復為非載波聚合的普通小區。

（3）配置PCell：為SS配置PCell相關參數。AssociatedScellList配置本PCell相關聯的SCell列表，需要與對應的SCell關聯PCell信息一致。MeasSubframe-PatternPCell（可選）配置PCell在對本身功率進行測量時的測量子幀圖案，可以建立或者釋放測量圖案。

CrossCarrierScheduledCells-List（可選）配置可能由PCell跨載波調度的小區列表。上述參數若配置則

需要與RRCConnectionReconfigura-tion消息中的內容保持一致。

（4）配置SCell：配置SCell相關參數。Associated-PcellId配置與本SCell相關聯的PCell，需要與對應的PCell相關聯的SCell列表對應；SCellIndex配置SCell的索引號；Scell_Capability（可選）配置SCell的載波聚合功能僅僅是下行DlOnly還是上下行UL_DL都存在；ScellDeactivationTimer （可選）配置SCell的去激活定時器，當有多于1個SCell與同一個PCell相關聯時，該定時器將用于所有的SCell；CrossCarrierSchedulingConfig（可選）配置跨載波調度時，該SCell可由其本身Own調度并且可能調度其他SCell或者該SCell由其他Serving Cell調度配置CrossScheduled；STAG_Id由R11 CA版本Timing Advance MCE引入，配置該SCell相關的TAG（Timing Advance Group）Identity。上述參數若配置則需要與RRCConnectionReconfiguration消息中的內容保持一致。

（5）激活SCell：SS激活/去激活SCell。在RRCConnectionReconfiguration過程添加SCell之后，SS通過在PCell上發送MAC Control Element PDU來激活相關聯的SCell。ScellActivation設置該MAC CE的比特字符串，其中需要激活的SCell的比特位置與SCellIndex一致；SendMCE表示控制SS發送或不發送該MAC CEPDU。是否發送MAC CE PDU的設置更加靈活地適用于CA-MAC層的測試。

（6）R10及以后協議版本配置RACH/PUSCH/SRS/CQI/UplinkPowerControl R10接口內容增加：使用R10及以后TS 36.331協議ASN.1中的相關配置內容更新與載波聚合相關的RACH/PUSCH/SRS/CQI/UplinkPowerControl等接口定義。

4 LTE-A終端一致性TTCN-3載波聚合測試流程模塊設計

TD-LTE協議一致性測試集利用了通用的函數模塊以簡化測試例的編寫，降低閱讀的難度。例如小區初始化、注冊、重配、測量、切換、重選、關機等過程。對于包括單頻段連續載波聚合、單頻段非連續載波聚合和多頻段非連續載波聚合這3類聚合方式下的LTE-A載波聚合測試例，同樣需要增加相應的通用流程。例如載波聚合3類聚合方式下測試頻段和帶寬的配置、PCell小區的配置、SCell的建立和配置、SCell的添加/修改/刪除（包括RRC連接重配置過程和SS本身配置）、服務小區和鄰小區功率測量上報、SCell的激活和去激活等通用函數模塊。TD-LTE/TD-LTEAdvanced協議一致性TTCN-3測試集將載波聚合測試過程中的常用流程編寫為公共模塊，引導具有載波聚合能力的終端完成注冊、建立/釋放連接、添加/修改/刪除PCell或SCell、測量等活動，將終端置于測試體所需的狀態，極大地簡化了載波聚合測試例開發的代碼，突出了主測試體內容的測試流程。

5 LTE-A載波聚合的終端一致性測試集

LTE-A載波聚合的終端一致性測試例集中在TS 36.523-1第7章MAC層測試和第8章RRC層測試。MAC層測試內容涵蓋了隨機接入過程、上行定時調整、HARQ過程處理、功率余量上報、緩存狀態報告、SCell激活與去激活。RRC層測試內容涵蓋了SCell的添加/修改/釋放、SCell SI修改、無UL的SCell添加、sTAG添加/修改/釋放、MIMO的建立和修改、LTE同頻異頻小區切換的各種場景（切換過程中PCell改變SCell添加、SCell釋放、PCell改變SCell不變、SCell改變、PCell鏈路斷開或SCell鏈路斷開）、A1、A2、A6測量事件上報以及UTRAN切換到EUTRA添加SCell過程。

根據TDIA的最新統計，LTE-A終端一致性測試集載波聚合部分測試例有66個，包括CA Rel-10的36個和CA Enhancements的30個。其中對于CA Rel-10有FDD 34個，TDD 31個已通過驗證，CA Enhancements有FDD 17個，TDD 15個已通過驗證。

6 結束語

載波聚合作為LTE-A提速的核心技術，使得TDLTE/TD-LTE-Advanced可以更充分地利用不對稱頻譜資源，且峰值速率較相同系統帶寬FDD來說更高。TD-LTE/TD-LTE-Advanced協議一致性TTCN-3測試集中載波聚合測試功能的實現，促進了終端對載波聚合功能的完善并推動了TD-LTE/TD-LTE-Advanced產業的發展。

[1] 3GPP TS 36.523-1. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC);User Equipment (UE) conformance specification; Part 1:Protocol conformance specification [S]. 2015.

[2] 3GPP TS 36.523-3. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC); User Equipment (UE) conformance specification; Part 3: Test Suites [S]. 2015.

[3] 3GPP TS 36.321. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Medium Access Control (MAC)protocol specification [S]. 2015.

[4] 3GPP TS 36.331. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Radio Resource Control (RRC);Protocol specification [S]. 2015.

[5] 3GPP TS 36.523-2. User Equipment (UE) conformance specification; Part 2: Implementation Conformance Statement (ICS) proforma specification [S]. 2015.

[6] 3GPP TS 36.508. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Packet Core (EPC);Common test environments for User Equipment (UE)conformance testing [S]. 2015.

[7] 3GPP TS 36.509. Evolved Packet Core (EPC); Special conformance testing functions for User Equipment (UE)[S]. 2015.

[8] 3GPP TS 36.213. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures [S]. 2015.

[9] 王映民,孫韶輝. TD-LTE-Advanced移動通信系統設計[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2012: 291-301.