LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的特點(diǎn)及路測(cè)實(shí)例

王斌

【摘要】LTE試驗(yàn)和部署正在全球范圍展開，本文探討LTE這一新技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化上特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了路測(cè)系統(tǒng)中特性參數(shù)，用于衡量LTE網(wǎng)絡(luò)性能KPI。

【關(guān)鍵詞】LTE網(wǎng)絡(luò)；規(guī)劃路測(cè)

【Abstract】LTE test and deployment are being carried out on a global scale. This paper discusses the characteristics of LTE， a new technology in network planning and optimization. It focuses on analyzing the characteristic parameters of road test system and measuring KPI of LTE network performance.

【Key words】LTE network；Planning road test

1. 引言

（1）LTE作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)開始進(jìn)入實(shí)際部署階段。目前并存的多種3G技術(shù)都在向LTE逐步演進(jìn)。比如北美的運(yùn)營(yíng)商正在積極部署LTE-FDD網(wǎng)絡(luò)，而中國(guó)的3大運(yùn)營(yíng)商也都在進(jìn)行各自的LTE試驗(yàn)。因?yàn)長(zhǎng)TE標(biāo)準(zhǔn)較好地融合了TDD和FDD技術(shù)，采用了相同的幀結(jié)構(gòu)，終端可以同時(shí)支持TDD和FDD技術(shù)，無(wú)論運(yùn)營(yíng)商采用哪一種技術(shù)，都可以實(shí)現(xiàn)真正的LTE全球漫游。中國(guó)的移動(dòng)設(shè)備廠商和運(yùn)營(yíng)商共同努力，有望在創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用和部署上走在世界前列。

（2）LTE作為下一代接入技術(shù)具有高數(shù)據(jù)速率，短時(shí)延和按照分組數(shù)據(jù)優(yōu)化的基本特點(diǎn)。同時(shí)，它還提供比3G技術(shù)更好的演進(jìn)能力和建網(wǎng)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

（3）LTE在下行選用了OFDM，在上行選用了SC-FDMA空中接口傳輸技術(shù)，可以把工作頻譜分成成百上千個(gè)正交的窄帶承載信號(hào)，在獲得更高頻譜利用率的同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了可變帶寬，為L(zhǎng)TE在新頻段部署和現(xiàn)有頻段上演進(jìn)都提供了便利。為了提高頻譜效率，LTE還采用多種調(diào)制方案，可達(dá)64QAM的高階調(diào)制。在無(wú)線技術(shù)方面，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)首次引入了MINO技術(shù)，可以在移動(dòng)無(wú)線傳播環(huán)境下提供更高的信號(hào)質(zhì)量。在20MHz帶寬下，使用MIMO4×4配置LTE理論上可以提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率。

（4）所有這些新技術(shù)的引進(jìn)，都給LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化帶來(lái)了新的內(nèi)容。在路測(cè)系統(tǒng)中必須引入新的參數(shù)集和更高效的記錄手段，才能全面記錄網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，客觀評(píng)估網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供可靠依據(jù)和建議。

2. LTE網(wǎng)絡(luò)路測(cè)及優(yōu)化新指標(biāo)

2.1 可變時(shí)域及頻率帶寬。

在3G及2G技術(shù)中，載波的頻率帶寬都是固定的，系統(tǒng)容量的提升要靠物理增加載波設(shè)備數(shù)目實(shí)現(xiàn)。如果在某個(gè)無(wú)線信道出現(xiàn)衰落，則不可避免地造成信號(hào)質(zhì)量惡化引起性能損傷。在HSPA中，引進(jìn)了時(shí)域因子，系統(tǒng)可以根據(jù)無(wú)線信道的時(shí)域變量在最佳時(shí)刻來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，在時(shí)域和碼域進(jìn)行調(diào)度。LTE采用OFDM可以靈活的進(jìn)行時(shí)間域和頻率域的資源調(diào)度，從而避免受到選頻深衰落的嚴(yán)重?fù)p傷。相應(yīng)地，在測(cè)試中也要監(jiān)視頻率及帶寬因子的變化，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。由于各個(gè)廠家的調(diào)度算法各有不同，需要在不同的無(wú)線環(huán)境下進(jìn)行實(shí)測(cè)，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)，以確定最佳的算法和參數(shù)設(shè)置。

2.2 TDD和FDD融合的多用戶接入技術(shù)。

在3G技術(shù)上，TD-SCDMA和WCDMA采用了不同的接入技術(shù)，不僅在終端上難以實(shí)現(xiàn)雙模，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化上也提出了不同的理念和實(shí)施原則。LTE因?yàn)椴捎昧斯餐慕尤爰夹g(shù)，在TDD和FDD在實(shí)施上有更多的共性。方便統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)和優(yōu)化實(shí)施。

2.3 沒(méi)有軟切換和更軟切換。

LTE使用共享信道，而不是專用信道，不需要軟切換。在3G中軟切換功能是由RNC控制實(shí)現(xiàn)的，LTE取消了RNC，也節(jié)省了宏分集所產(chǎn)生的額外的Iub流量。相關(guān)的參數(shù)也就不需要了。LTE的移動(dòng)性是由S1和X2接口實(shí)現(xiàn)的。

2.4 不需要鄰小區(qū)配置。

當(dāng)服務(wù)小區(qū)低于預(yù)定門限時(shí)，LTE終端將搜索備選鄰小區(qū)。按照特定的順序，備選鄰小區(qū)可以是同頻、異頻，或是其它無(wú)線接入技術(shù)的系統(tǒng)間切換。也就是說(shuō)由LTE終端確定鄰小區(qū)，而不是有系統(tǒng)提供鄰小區(qū)表。網(wǎng)絡(luò)通過(guò)提供鄰小區(qū)偏置來(lái)改變優(yōu)選鄰小區(qū)排序。相應(yīng)地，LTE鄰小區(qū)切換實(shí)現(xiàn)更加可靠，規(guī)劃和優(yōu)化工作也更加有效。

2.5 主服務(wù)小區(qū)。

LTE網(wǎng)絡(luò)一般采取同頻復(fù)用，和3G技術(shù)一樣，好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋是容量的保證。優(yōu)化的主要工作是突出主服務(wù)信號(hào)，降低干擾信號(hào)。同時(shí)也就減少了不必要的乒乓切換。因?yàn)長(zhǎng)TE的初期部署往往在新的專用頻段上，采用掃頻儀路測(cè)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋仍是LTE達(dá)到最佳覆蓋和容量的必備手段。

2.6 MIMO提高接收性能。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，LTE可以在上行和下行采用MIMO。但是在路測(cè)過(guò)程應(yīng)當(dāng)實(shí)地采用不同MIMO的UE，以衡量比較MIMO對(duì)性能的改善以及相應(yīng)的用戶體驗(yàn)。比如，理論上，2×2MIMO可以提升2倍的吞吐率，4×4MINO則提供4倍的增益。圖1用一個(gè)實(shí)例顯示了信噪比與吞吐率的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性（信噪比與吞吐率的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性見(jiàn)圖1）。

2.7 可變信號(hào)調(diào)制。

LTE網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率和吞吐率直接和無(wú)線環(huán)境相關(guān)。接收機(jī)在好的無(wú)線環(huán)境下提供高信噪比，系統(tǒng)可以采用高階調(diào)制（如16QAM和64QAM），在系統(tǒng)設(shè)置和終端都支持高階調(diào)制的前提下，高階調(diào)制的使用率也是網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的一個(gè)重要指標(biāo)。圖2是一個(gè)實(shí)際LTE路測(cè)報(bào)告，給出了各種調(diào)制方式的比率。

2.8 抗干擾。

與WCDMA不同，OFDMA無(wú)法通過(guò)擴(kuò)頻方式降低小區(qū)間的干擾。對(duì)于OFDMA來(lái)說(shuō)，多普勒頻移、多徑傳輸、時(shí)域抖動(dòng)引起的頻域重疊以及收發(fā)機(jī)事實(shí)上存在的非線性差異等原因都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)干擾。因此，在LTE中，非常關(guān)注小區(qū)間干擾消減技術(shù)。小區(qū)間干擾消減途徑有3種，即在時(shí)域增加保護(hù)帶、可變循環(huán)前綴和接收機(jī)可變頻均衡技術(shù)。endprint

2.9 傳輸模式。

根據(jù)無(wú)線環(huán)境、設(shè)備能力和用戶場(chǎng)景等因素，LTE系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸中主要分為7種模式。

模式1：?jiǎn)翁炀€無(wú)MIMO。用于單天線傳輸場(chǎng)景。

模式2：分集傳輸，通過(guò)分集發(fā)送接收來(lái)增加信噪比，無(wú)吞吐量增益。用于強(qiáng)干擾場(chǎng)景。

模式3：開環(huán)MIMO，增加吞吐量。用于信道質(zhì)量較好但終端反饋不可靠的高速場(chǎng)景。

模式4：閉環(huán)MIMO，增加吞吐量。用于信道質(zhì)量較好的場(chǎng)景。

模式5：多用戶MIMO，通過(guò)空間復(fù)用提高小區(qū)容量。非單用戶接入場(chǎng)景。

模式6：多用戶單層傳輸。和模式5相似，但是只使用一個(gè)傳輸層，小區(qū)邊緣場(chǎng)景。

模式7：波束成形。小區(qū)邊緣場(chǎng)景，可有效對(duì)抗干擾。

3. LTE網(wǎng)絡(luò)的KPI

3.1 網(wǎng)絡(luò)性能關(guān)鍵指標(biāo)KPI是一組網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，常常用來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的效果，并衡量比較不同網(wǎng)絡(luò)的性能。盡管隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同而有不同實(shí)測(cè)參數(shù)集。但是一般會(huì)用以下主要通用KPI來(lái)度量網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

（1）覆蓋類。接收功率RSRP，接收質(zhì)量RSRQ，場(chǎng)強(qiáng)指示RSSI，發(fā)射功率TXPower。

（2）物理層類。誤碼率BLER，信噪比SNR，時(shí)間提前量TA。

（3）吞吐率類。PHY/MAC/APPThroughputUL/DL。

（4）鏈路配置：信道質(zhì)量CQI，分組調(diào)制方式。

（5）回傳時(shí)延。

（6）分組連接建立時(shí)延。

（7）呼叫建立成功率。

（8）掉話率。

（9）切換成功率和時(shí)間。

（10）傳輸模式。

3.2 在圖3實(shí)測(cè)案例中，各種數(shù)據(jù)吞吐率信息包括上、下行應(yīng)用層數(shù)據(jù)吞吐率，平均吞吐率，掃頻儀測(cè)試接收電平，信噪比（SNR），發(fā)射功率PUSCH等。

3.3 具體到LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作，主要關(guān)注的測(cè)試參數(shù)有覆蓋類參數(shù)（如RSRP，發(fā)射功率等），系統(tǒng)質(zhì)量參數(shù)（如RSRQ，SNR，BLER，CQI等），應(yīng)用質(zhì)量參數(shù)（Ap-plicationQualityMeasurements），F(xiàn)TPUL/DL吞吐率，VoIP測(cè)試（如抖動(dòng)、時(shí)延、丟包率、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)），IPERFUL/DL（如吞吐率），HTTP測(cè)試，Ping/PingTraceRoute（如回傳時(shí)延），視頻流質(zhì)量（如MOS，丟包率等）

E-mail（SMTP，POP3）測(cè)試和外掛應(yīng)用測(cè)試。

3.4 圖4給出了一個(gè)實(shí)測(cè)案例，顯示了在路測(cè)過(guò)程中觀測(cè)到的一些主要LTE鏈路參數(shù)，包括CQI信息，上、下行分組鏈路適配性、調(diào)制、調(diào)度等，物理資源塊PRB信息，上、下行應(yīng)用數(shù)據(jù)吞吐率和信噪比（SNR）。

4. 結(jié)束語(yǔ)

（1）LTE已經(jīng)成為下一代移動(dòng)通信的主要標(biāo)準(zhǔn)，很快就要進(jìn)入規(guī)模商用階段。隨著網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)和部署的開展，應(yīng)用無(wú)線路測(cè)系統(tǒng)和相應(yīng)的優(yōu)化工作將迅速鋪開，為建設(shè)一個(gè)高性能的移動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)，必須針對(duì)LTE的技術(shù)特點(diǎn)，掌握LTE網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和優(yōu)化的特有方法。

（2）作為先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù)，LTE除了提供更高的頻譜效率和傳輸速率，也為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化帶來(lái)新的內(nèi)容。本文簡(jiǎn)要介紹了LTE與3G的不同之處。通過(guò)實(shí)測(cè)案例，展示了LTE路測(cè)系統(tǒng)的新要求和實(shí)現(xiàn)方法。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）07-20-664endprint