論文 4G無線通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究

1、摘 要TD-LTE 即 Time Division Long Term Evolution (分時(shí)長期演進(jìn))是由中國主導(dǎo),同時(shí)得到了廣泛國際支持的第四代(4G)移動(dòng)通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。目前我國三大通信運(yùn)營商的移動(dòng)2G與3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)都已有較大規(guī)模,中國移動(dòng)已在20多個(gè)城市開始TD-LTE網(wǎng)絡(luò)商用,中國電信和中國聯(lián)通也已開始TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。隨著無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化成為了保證和提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵工作。 本文的主要工作是結(jié)合實(shí)際工作探討TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。首先介紹了課題的選題背景和移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過程,以及我國移動(dòng)通信的現(xiàn)狀和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要性。再者介紹TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以

2、及與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。分析網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的原理與方法,探討TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的過程、方法、內(nèi)容與技術(shù),對(duì)在TD-LTE工程優(yōu)化工作中遇到的幾種典型問題進(jìn)行研究與分析。最后總結(jié)與展望,總結(jié)當(dāng)前工作的情況并展望移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的前景。關(guān)鍵詞：AbstractKeywords：引言第1章 緒論1.1 課題選取背景上世紀(jì)80年代，第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）開始實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，從此人們開始擺脫僅通過書信和電報(bào)進(jìn)行延時(shí)通信的時(shí)代，但由于世界上不同地區(qū)采用各自獨(dú)立開發(fā)的系統(tǒng)，雖能進(jìn)行通信，卻無法實(shí)現(xiàn)漫游功能。隨著第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G），全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM(Global System for M

3、obile Communication)的發(fā)展，漫游問題基本得到解決，全球通信網(wǎng)絡(luò)基本實(shí)現(xiàn)同步互通。 隨著科技和社會(huì)的不斷發(fā)展，2G網(wǎng)絡(luò)的語音通話及低速數(shù)據(jù)服務(wù)已經(jīng)從根本上無法滿足人們對(duì)信息的獲取需求，因此在上世紀(jì)末，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)于3G及在3G基礎(chǔ)上發(fā)展起來的B3G，其目標(biāo)均在于向用戶提供更高的數(shù)據(jù)速率和更加豐富多彩的通信和娛樂業(yè)務(wù)。 但是，隨著科技的發(fā)展，市場和業(yè)務(wù)需求不斷擴(kuò)大，3G及B3G的網(wǎng)絡(luò)承載能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足即將到來的信息量爆發(fā)式增長。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和空口技術(shù)必須找到一個(gè)新的突破點(diǎn)。原有的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成型，無法從根本上改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和使用新的空中接口技術(shù)，這預(yù)示

4、著新一代的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究和應(yīng)用被提上了議程。 雖然3G接入技術(shù)在支持QoS和移動(dòng)性方面有較大優(yōu)勢，但在每比特成本、無線頻譜利用率和傳輸時(shí)延等能力方面明顯落后。知識(shí)產(chǎn)權(quán)的制約、用戶的需求和市場的挑戰(zhàn)共同作用下，推動(dòng)了3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃)組織在4G出現(xiàn)之前加速制定新的空中接口和無線接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。目前我國三大通信運(yùn)營商的移動(dòng)2G與3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)都已有較大規(guī)模,截至到2012年底我國移動(dòng)用戶總數(shù)已達(dá)到11億,其中3G用戶約2億3千萬1。中國移動(dòng)已在多個(gè)城市開始TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),中國電信和中國聯(lián)通也已計(jì)劃開始TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大,各種通信系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)間的互相干

5、擾問題更加突出,無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作成為了保證和提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的關(guān)鍵工作。1.2 移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展概述上世紀(jì)80年代，第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）開始實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，從此人們開始擺脫僅通過書信和電報(bào)進(jìn)行延時(shí)通信的時(shí)代，但由于世界上不同地區(qū)采用各自獨(dú)立開發(fā)的系統(tǒng)，雖能進(jìn)行通信，卻無法實(shí)現(xiàn)漫游功能。隨著第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)，全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM(Global System for Mobile Communication)的發(fā)展，漫游問題基本得解決，全球通信網(wǎng)絡(luò)基本實(shí)現(xiàn)同步互通。隨著科技和社會(huì)的不斷發(fā)展，2G網(wǎng)絡(luò)的語音通話及低速數(shù)據(jù)服務(wù)已經(jīng)從根本上無法滿足人們對(duì)信息的獲取需求，因此在上世紀(jì)末，第

6、三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)于3G及在3G基礎(chǔ)上發(fā)展起來的B3G，其目標(biāo)均在于向用戶提供更高的數(shù)據(jù)速率和更加豐富多彩的通信和娛樂業(yè)務(wù)。但是，隨著科技的發(fā)展，市場和業(yè)務(wù)需求不斷擴(kuò)大，3G及B3G的網(wǎng)絡(luò)承載能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足即將到來的信息量爆發(fā)式增長。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和空口技術(shù)必須找到一個(gè)新的突破點(diǎn)。原有的無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成型，無法從根本上改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和使用新的空中接口技術(shù)，這預(yù)示著新一代的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究和應(yīng)用被提上了議程。雖然3G接入技術(shù)在支持服務(wù)質(zhì)量QoS(Service Quality)和移動(dòng)性方面有較大優(yōu)勢，但在每比特成本、無線頻譜利用率和傳輸時(shí)延等能力方面明顯落后2。知識(shí)產(chǎn)權(quán)的制約、用

7、戶的需求和市場的挑戰(zhàn)共同作用下，推動(dòng)了3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃)組織在4G出現(xiàn)之前加速制定新的空中接口和無線接入網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)3。1.3我國移動(dòng)通信的現(xiàn)狀和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要性我國自1987年開通移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國的移動(dòng)通信在規(guī)模和技術(shù)上都取得了舉世矚目的發(fā)展。1994年我國移動(dòng)用戶過百萬，1997年我國移動(dòng)用戶超過了一千萬，2001年我國移動(dòng)用戶超過了一億，2012年我國移動(dòng)用戶總數(shù)突破了十億。隨著我國的移動(dòng)通信的發(fā)展，我國的通信技術(shù)在全球通信高技術(shù)領(lǐng)域薪露頭角。自從2009年中國移動(dòng)、中國電信和中國聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)正式商用，憑借豐富的終端資源、成熟的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈，我國3G通信

8、業(yè)務(wù)取得了長足的進(jìn)步，截至2013年底我國移動(dòng)用戶總數(shù)已達(dá)12.33億，其中2G用戶8.16億，3G用戶4.17億。2013年12月,我國三大通信運(yùn)營商都取得了TD-LTE的牌照。在“我國移動(dòng)通信創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)”上,我國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院羅文院長表示,未來兩年在TD-LTE基站建設(shè)方面，中國移動(dòng)規(guī)劃部署基站40萬個(gè)，中國電信計(jì)劃建設(shè)基站3萬個(gè)，中國聯(lián)通計(jì)劃建設(shè)基站5萬個(gè)，基站建設(shè)總投資將達(dá)到1100億元，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總投資將達(dá)到1600億元3。另外中國聯(lián)通和中國電信還將投資FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。我國的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入三網(wǎng)并行的狀態(tài)，并且伴隨著用戶的急速增長和對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求逐步提

9、高，我國的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)面臨著巨大考驗(yàn)。1.4 LTE 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展 從嚴(yán)格意義上來說，LTE并不是4G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而是定位于3G與4G（LTE-Advanced）之間的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由于3G和4G技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、峰值速率、頻譜利用率等方面均存在巨大的差異，3GPP希望通過LTE作為橋梁，填補(bǔ)這些技術(shù)差異。3GPP希望LTE技術(shù)保持無線資源頻譜高利用率的優(yōu)勢，并能夠在已有和新的頻段，特別是一些零碎的頻段上進(jìn)行部署。在3GPP的推動(dòng)下，很多研究機(jī)構(gòu)和廠商參與到標(biāo)準(zhǔn)制定中來，從而解決了在3G中專利過度集中的問題。LTE按照傳輸方式的不同，可分為TDD和FDD兩種雙工方式，即可分為TDD LTE（即TD-L

10、TE）和FDD LTE。兩種制式在信號(hào)生成、編碼、調(diào)制解調(diào)技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)上基本一致。TDD方式按演進(jìn)路線分為LTE TDD1和LTE TDD2兩類，其中LTE TDD1在幀結(jié)構(gòu)方面與LTE FDD相近，而LTE TDD2幀結(jié)構(gòu)更加接近于中國移動(dòng)3G時(shí)代的TD-SCDMA制式。正是基于這點(diǎn)，采用TDD2雙工方式的TD-LTE在技術(shù)上更容易與TD-SCDMA系統(tǒng)融合演進(jìn)，比較有效地解決了新建一個(gè)無線通信網(wǎng)絡(luò)成本過高，選址困難等問題，毫無疑問地被確定為TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)。 LTE在2006年年中完成了研究項(xiàng)目（Study Item）階段，明確了LTE的概念和目標(biāo)需求，并對(duì)各方提出的

11、技術(shù)提案進(jìn)行評(píng)估和討論；2006年年中前開始工作項(xiàng)目（Work Item）階段，討論未來的LTE細(xì)節(jié)，開始建立標(biāo)準(zhǔn)，WI階段持續(xù)到2007年年中；2009年年初，3GPP發(fā)布了第一個(gè)商用版本R8；一年之后（2010年中）發(fā)布了增強(qiáng)版本R9，主要增加了雙流波束賦形（主要是對(duì)于下行鏈路）、增強(qiáng)型多播廣播多媒體業(yè)務(wù)、Femto基站（家庭基站）等新技術(shù)和新功能； R10版本的LTE標(biāo)準(zhǔn)在2011年初制定完成并發(fā)布，即LTEA，標(biāo)志著真正的4G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確立。該版本增加了大量的新技術(shù)和新功能，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能得到極大的提高5。1.5 LTE 的技術(shù)需求和目標(biāo) 3GPP為確立LTE系統(tǒng)需求創(chuàng)建了一個(gè)研究項(xiàng)目，

12、用以確保其能在3G和4G系統(tǒng)間充當(dāng)橋梁作用，并使LTE能在未來10年的競爭力。隨著該研究項(xiàng)目的深入展開，LTE需求被不斷完善和細(xì)化，并于2005年6月完成最終版本。 具體需求可歸納為如下幾點(diǎn)： （1）系統(tǒng)建立連接的時(shí)延和系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延必須降低； （2）提高用戶數(shù)據(jù)傳輸速率，理論上應(yīng)該比3G高一個(gè)數(shù)量級(jí)； （3）提高小區(qū)邊緣的數(shù)據(jù)傳輸速率和用戶接入成功率； （4）提高頻譜效率，理論上應(yīng)該比3G高一個(gè)數(shù)量級(jí)； （5）增強(qiáng)多種帶寬（包括現(xiàn)有和新增）的使用靈活度； （6）簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； （7）提高切換成功率，無論是在同系統(tǒng)或者異系統(tǒng)中； （8）實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的合理功耗。LTE技術(shù)目標(biāo)匯總?cè)缦拢喉?xiàng)目技

13、術(shù)目標(biāo)備注峰值速率下行大于100Mbit/s在20MHz帶寬下，LTE以FDD模式運(yùn)行上行大于50Mbit/s峰值頻譜速率下行大于5bit/s上行大于2.5bit/s小區(qū)平均頻譜速率下行大于1.62.1bit/s/Hz/Cell單天線傳輸，IRC接收機(jī)上行大于0.661.0bit/s/Hz/Cell小區(qū)邊緣頻譜效率下行大于0.040.06bit/s/Hz/用戶單天線傳輸，IRC接收機(jī)上行大于0.020.03bit/s/Hz/用戶系統(tǒng)用戶平面延時(shí)10ms系統(tǒng)連接建立時(shí)延100ms從空閑狀態(tài)至激活狀態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行帶寬1.2520MHz移動(dòng)性120km/h350km/h(甚至在某些頻段支持500km/h

14、)高速移動(dòng)15120km/h高性能中等移動(dòng)速度015km/h性能優(yōu)化低移動(dòng)速度1.6 本文的主要工作以及論文內(nèi)容安排本文的主要工作是結(jié)合實(shí)際工作探討TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)。論文章節(jié)安排如下:第一章 緒論,介紹了課題的選題背景和移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展過程，以及我國移動(dòng)通信的現(xiàn)狀，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要性和LTE的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程。第二章 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù),介紹了TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。第三章 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的原理與方法,探討TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的過程、方法、內(nèi)容與技術(shù)。第四章 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)工程優(yōu)化,對(duì)在TD-LTE工程優(yōu)化工作中遇到的幾種典型問題進(jìn)行研究與分析。第五章 總結(jié)

15、與展望,總結(jié)了當(dāng)前工作的情況并展望移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的前景。第2章 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中我們通常需要根據(jù)問題的現(xiàn)象,選擇不同的問題分析與處理方法,熟悉系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與接口技術(shù)可以使我們更加準(zhǔn)確的進(jìn)行信令跟蹤和判斷故障點(diǎn)。本章主要介紹TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。TDD-LTE是由CDMA TDD演進(jìn)來的LTE系統(tǒng),其演進(jìn)過程已經(jīng)歷了 3GPP R8、R9和R10等三個(gè)版本。在R8版本中,明確采用由TDS-CDMA系統(tǒng)演進(jìn)的LTE TDD Type 2作為的TDD-LTE物理層頓結(jié)構(gòu),并定義了相應(yīng)的物理層參數(shù)。2.1 TD-LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TD-L

16、TE系統(tǒng)由三部分組成:演進(jìn)分組核心網(wǎng)(EPC)、演進(jìn)型基站(eNB)及用戶設(shè)備(UE)。EPC由控制處理部分(MME)和數(shù)據(jù)承載部分(S-GW)組成,eNB 組成了 E-UTRAN,EPC 與 E-UTRAN 組成EPS。eNB主要具有無線資源管理、UE附著時(shí)選擇MME、壓縮IP頭和加密用戶數(shù)據(jù)流、用戶面數(shù)據(jù)向S-GW的路由、調(diào)度及發(fā)送尋呼和廣播信息、移動(dòng)性測量及配置測量報(bào)告等功能。MME主要的功能包括:向eNB分發(fā)尋呼信息、空閑狀態(tài)的移動(dòng)性管理、SACE承載控制、安全控制和非接入層(NSA)信令的加密及完整性保護(hù)等。S-GW主要的作用是結(jié)束因?qū)ず粼蛏傻挠脩羝矫鏀?shù)據(jù)包和完成因移動(dòng)性進(jìn)行的用

17、戶面切換工作。2.2 TD-LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口與協(xié)議TD-LTE系統(tǒng)的主要接口包括空中接口、S1接口和X2接口等。UE通過空中接口與eNB連接;eNB通過S1接口與EPC相連;eNB間通過X2接口互相連接。和UMTS相比,NodeB與RNC融合成eNB,因此TD - LTE沒了 lub接口; X2接口和lur接口類似,S1接口和lu接口類似,但是都進(jìn)行了很多的簡化。eNB與MME間的接口是S1-MME,應(yīng)用協(xié)議是S1AP,主要用于S1接口的無線接入承載控制和接口專用的操作維護(hù)功能;eNB與S-GW間的接口是S1-U,完成傳送用戶數(shù)據(jù)和用戶平面控制幀。X2接口的應(yīng)用協(xié)議是X2AP,其主要作用是

18、支持激活模式的手機(jī)移動(dòng),分組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和多小區(qū)的無線資源管理等。2.3 TD-LTE系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) TD-LTE對(duì)物理層的傳輸技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),其與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括:頻域多址技術(shù)、MIMO技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)、小區(qū)間干擾消除與協(xié)調(diào)技術(shù)等。頻域多址技術(shù)在TD-LTE系統(tǒng)中,上行方向采用了 SC-FDMA技術(shù),即單載波頻分多址技術(shù),下行方向上采用了 OFDMA技術(shù),即正交頻分多址接入技術(shù)。OFDMA的基本原理是將高速數(shù)據(jù)流分散后由多個(gè)正交的子載波傳輸,可以較大的降低單個(gè)子載波上的符號(hào)速率,符號(hào)持續(xù)時(shí)間加長,增強(qiáng)對(duì)由多徑效應(yīng)引起的時(shí)延擴(kuò)展的抵抗力,符號(hào)間干擾的影響大大的降低。另外只要在

19、OFDMA符號(hào)前加上的保護(hù)間隔大于信道的時(shí)延擴(kuò)展就可以完全消除符號(hào)間干擾。與傳統(tǒng)的FDMA相比,OFDMA允許子載波間緊密相臨甚至部分重合,采用正交復(fù)用方式避免頻率間的干擾,可以很好的節(jié)省帶寬資源。SC-FDMA是OFDMA的改進(jìn),與OFDMA相比峰均比較低,可以提高功放的效率,降低終端的功耗。 MIMO 技術(shù)MIMO技術(shù)是將數(shù)據(jù)分解成多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流利用多個(gè)發(fā)射天線、多個(gè)接收天線進(jìn)行空間分集傳送,最終利用解調(diào)技術(shù)恢復(fù)原數(shù)據(jù)流的技術(shù)。MIMO技術(shù)通過的將鏈路劃分成多個(gè)并行的子信道可以較大的提高系統(tǒng)容量;下行時(shí)多天線發(fā)送方式主要有波束賦形、空時(shí)預(yù)編碼、發(fā)送分集和多用戶MIMO等,上行時(shí)通過多用戶

20、構(gòu)成虛擬MIMO也能提升系統(tǒng)的上行容量。多用戶MIMO技術(shù)通過多天線形成的空間自由度來分離用戶,依靠發(fā)射端的信號(hào)處理算法降低多用戶間的信號(hào)干擾,使用簡單的多用戶調(diào)度算法可以取得明顯的多用戶分集增益,是小區(qū)負(fù)載較大時(shí)獲得高系統(tǒng)容量的有效手段。 在LTE系統(tǒng)中,應(yīng)用MIMO技術(shù)的上行天線基本配置是1根發(fā)送天線加上2根接收天線。上行多用戶MIMO中,每個(gè)終端均發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)流,兩個(gè)或者更多的終端使用相同的時(shí)頻資源,來自不同終端使用相同時(shí)頻資源的多個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)接收機(jī)來說可以認(rèn)為是從同一終端的不同天線上發(fā)送的數(shù)據(jù)流,從而形成一個(gè)虛擬的MIMO系統(tǒng)。 自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù) 自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù)即AMC技術(shù),其基

21、本原理是根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)信息判斷信道的質(zhì)量,再由信道的質(zhì)量與系統(tǒng)可用資源來確定使用適合的編碼與調(diào)制方式。信道狀態(tài)較好時(shí),選擇較高的調(diào)制等級(jí)和編碼速率;信道狀態(tài)較差時(shí),選擇較低的調(diào)制等級(jí)和編碼速率。 AMC技術(shù)在TD-LTE系統(tǒng)中上行與下行實(shí)現(xiàn)的方法是不同的。下行時(shí)UE通過測量下行公共參考信號(hào)確定下行信道質(zhì)量并將測量的結(jié)果通過反饋信道發(fā)送至基站側(cè),基站根據(jù)反饋的信息再對(duì)相應(yīng)的下行傳輸?shù)恼{(diào)制與編碼方案進(jìn)行調(diào)整。上行時(shí)基站側(cè)通過測量UE發(fā)送的上行參考信號(hào)取得的信息調(diào)整上行傳輸?shù)恼{(diào)制與編碼方案,然后發(fā)送控制信令至UE。 小區(qū)間干擾消除與協(xié)調(diào)技術(shù)LTE使用OFDMA技術(shù)依靠頻率間的正交性區(qū)分用戶,較好

22、的解決了小區(qū)內(nèi)干擾的問題,但是小區(qū)間干擾比較嚴(yán)重。3GPP提出了包括隨機(jī)化、消除和協(xié)調(diào)技術(shù)等三種干擾解決方案。 干擾消除技術(shù)是通過對(duì)干擾小區(qū)發(fā)送信號(hào)的解調(diào)和解碼,再利用接收端的處理增益從接收信號(hào)中去除干擾信號(hào)的方法消除干擾。干擾消除技術(shù)可以較好的提升系統(tǒng)小區(qū)邊緣的性能,獲得較高的頻譜效率。第3章 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的原理與方法網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的目的就是提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,優(yōu)化的目標(biāo)不是為了追求最好的指標(biāo),而是為了滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的市場競爭需求而制定。網(wǎng)絡(luò)的性能可表示為所提供業(yè)務(wù)的質(zhì)量,網(wǎng)絡(luò)的成本可表示為運(yùn)營商為建設(shè)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)所做的投入,最小的成本取得最大的性能是不可能的,因此取得成本與性能最佳平衡才能使網(wǎng)絡(luò)具有最好的商業(yè)

23、價(jià)值和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作是一個(gè)長期的過程,貫穿了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)及維護(hù)的全生命周期。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的階段一般可分為工程優(yōu)化和運(yùn)維優(yōu)化。工程優(yōu)化一般是指網(wǎng)絡(luò)商用前的優(yōu)化工作,一般包含站點(diǎn)配置審查、單站驗(yàn)證、基站簇優(yōu)化和全網(wǎng)優(yōu)化及驗(yàn)收等階段。運(yùn)維優(yōu)化是網(wǎng)絡(luò)投入商用后為保持和提升網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行的優(yōu)化,運(yùn)維優(yōu)化又可為分日常優(yōu)化和專項(xiàng)優(yōu)化。日常優(yōu)化是指在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下,通過日常測試、分析話務(wù)統(tǒng)計(jì)及用戶投訴等方式發(fā)現(xiàn)和預(yù)判問題,并通過一定的技術(shù)手段解決問題的優(yōu)化工作。其特點(diǎn)為:處理問題和網(wǎng)絡(luò)調(diào)整規(guī)模相對(duì)局部,對(duì)全局影響不大,需要配置的人員較少。專項(xiàng)優(yōu)化工作是指通過對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)釆集,結(jié)合話務(wù)

24、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及用戶投訴信息等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析,找出影響系統(tǒng)性能的根本原因,制定相應(yīng)的優(yōu)化方案并實(shí)施,從而提升問題區(qū)域網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化工作,另外專項(xiàng)優(yōu)化工作還含為保障大規(guī)模突發(fā)性話務(wù)需求及重要活動(dòng)或重大事件的通信暢通而進(jìn)行的應(yīng)急性網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作。專項(xiàng)優(yōu)化工作的特點(diǎn)包括:以項(xiàng)目為單位,有明確的優(yōu)化目標(biāo),需要專業(yè)人員較多,采用整體與局部相結(jié)合的方式進(jìn)行,突出系統(tǒng)的全面優(yōu)化,調(diào)整網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大等。3.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線電波對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化我們必須要了解無線通信中的無線電波及其特性。無線電波是電磁波中頻率相對(duì)較低的部分,無線電波的頻率決定了它的傳播特性:頻率低則損耗小、覆蓋遠(yuǎn)、容量小;頻率高則損耗大、

25、覆蓋近、容量大。移動(dòng)通信系統(tǒng)選擇頻段時(shí)需要兼顧系統(tǒng)的容量和覆蓋,相對(duì)其他頻段,UHF(300-3000MHZ)頻段更適合于移動(dòng)通信。并且隨著移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)需求不斷增長,容量也需要不斷擴(kuò)大,移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的頻率也會(huì)越來越高。在實(shí)際的環(huán)境中,手機(jī)與基站之間通常會(huì)被建筑物阻擋,散射是其的主要傳式,從信號(hào)發(fā)出至被接收通常會(huì)經(jīng)過很多的反射或折射,因此接收端收到的信號(hào)往往非常復(fù)雜。無線電波在傳播的過程中通常會(huì)遇到衰落的問題,為降低衰落問題對(duì)移動(dòng)通信造成的影響,通常使用分集技術(shù)克服。另外在分析山區(qū)和城市中高樓密集區(qū)域的傳輸損耗時(shí),還要分析繞射損耗與穿透損耗。3.2網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的原理網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作就是對(duì)已運(yùn)行的無

26、線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析,并根據(jù)分析結(jié)果找出影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因,通過調(diào)整參數(shù)或者其他手段,提升網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量,提高用戶滿意度,增加運(yùn)營商的效益。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的調(diào)整原則包括:以有限的功率實(shí)現(xiàn)最佳的覆蓋;合理的切換設(shè)置,減少掉話和呼叫失敗;控制發(fā)射功率減少系統(tǒng)干擾,基站進(jìn)行合理的負(fù)荷分擔(dān)。GSM系統(tǒng)主要的業(yè)務(wù)是語音業(yè)務(wù),所以其優(yōu)化的重點(diǎn)是語音業(yè)務(wù),無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與容量相對(duì)獨(dú)立,基本上通過路測確認(rèn)信號(hào)強(qiáng)度和切換邊界就能解決,主要工作是頻率復(fù)用方案的不斷調(diào)整。WCDMA系統(tǒng)增大了數(shù)據(jù)與多媒體業(yè)務(wù)的比重,所以其優(yōu)化的內(nèi)容增加了分組域的內(nèi)容。另外WCDMA系統(tǒng)具有自千擾的特性,其網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量和質(zhì)量互相關(guān)聯(lián)

27、,優(yōu)化工作需要兼顧多個(gè)方面,通常需要反復(fù)的調(diào)整以找到各業(yè)務(wù)間的平衡點(diǎn)。其優(yōu)化的原理、流程和方法與GSM系統(tǒng)相比發(fā)生了較大變化。TD-LTE系統(tǒng)優(yōu)化以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主,同時(shí)需要考慮2G和3G的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與質(zhì)量的評(píng)估指標(biāo)使用RSRP、RSRQ及SINR。3.3 TD-LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的流程TD-LTE目前正處于緊張的建設(shè)階段,其優(yōu)化工作主要以工程優(yōu)化和專項(xiàng)優(yōu)化為主。工程優(yōu)化主要是通過對(duì)DT、CQT的數(shù)據(jù)分析,結(jié)合天線參數(shù)調(diào)整及優(yōu)化鄰區(qū)、頻率與基本參數(shù)等方法提升網(wǎng)絡(luò)性能的過程。工程優(yōu)化的工作量取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃數(shù)據(jù)(站址、站高、方位角、下傾角及系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)鄰區(qū)、頻點(diǎn)、擾碼等)的準(zhǔn)確性。工程

28、優(yōu)化的質(zhì)量決定了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量及運(yùn)維優(yōu)化工作的工作量。工程優(yōu)化的主要任務(wù)有覆蓋調(diào)整、基本組網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化、業(yè)務(wù)優(yōu)化、2G/3G/4G互操作優(yōu)化以及特殊場景的優(yōu)化、異常排除及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)信息更新、維護(hù)、共享等。3.4 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方法無論GSM、WCDMA還是TD-LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的前提都需要采集大量的信息進(jìn)行分析,數(shù)據(jù)采集的方法主要包括信令跟蹤、話務(wù)統(tǒng)計(jì)、DT、CQT及系統(tǒng)告警和用戶申告等。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化常用的方法有信令分析法、話務(wù)統(tǒng)計(jì)分析法、路測分析法等。我們?cè)趯?shí)際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中通常會(huì)將這三種優(yōu)化方法組合使用。信令分析法主要是通過對(duì)接口的信令進(jìn)行跟蹤與分析找出問題的原因。如因?yàn)槿鄙偾袚Q的局?jǐn)?shù)據(jù)引起的掉話

29、可以通過信令跟蹤發(fā)現(xiàn)問題原因。信令分析法與其它方法配合使用可以取得更好的效果,如結(jié)合路測分析法的分析上、下行鏈路不匹配造成的問題。話務(wù)統(tǒng)計(jì)分析法是通過分析話務(wù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告數(shù)據(jù)中的各項(xiàng)指標(biāo),根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的大小判斷系統(tǒng)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)組織是否設(shè)置合理。路測分析法一般是通過地面移動(dòng)測試來取得空中接口的各項(xiàng)數(shù)值,通過分析數(shù)據(jù)取得網(wǎng)絡(luò)的各種狀態(tài)并制定出系統(tǒng)的優(yōu)化方案。其測試的內(nèi)容一般有場強(qiáng)測試、干擾測試及呼叫測試。測試結(jié)果通常以彩色地圖和統(tǒng)計(jì)報(bào)告的形式輸出,如信號(hào)質(zhì)量分布圖、接受場強(qiáng)分布圖、頻率干擾圖和小區(qū)切換圖等,從這些彩圖和統(tǒng)計(jì)報(bào)告中直接反映出網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量、誤碼率及千擾等的實(shí)際情況。網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量達(dá)到一定程度后,

30、采用路測分析法能更好的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。3.5 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的內(nèi)容主要包括:覆蓋優(yōu)化、接入優(yōu)化、干擾優(yōu)化和聯(lián)合優(yōu)化等。 覆蓋優(yōu)化覆蓋優(yōu)化的目的主要是為了解決系統(tǒng)中存在的信號(hào)盲區(qū)和弱覆蓋、過蓋和越區(qū)覆蓋等問題,另外在WCDMA和TD-LTE中還需要解決導(dǎo)頻污染的問題。信號(hào)盲區(qū)是指無信號(hào)或者信號(hào)極差的區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)無法進(jìn)行通話。信號(hào)盲區(qū)一般是因?yàn)楦浇鼪]有基站或者附近有嚴(yán)重的阻擋造成的。弱覆蓋是指區(qū)域的信號(hào)質(zhì)量較差,區(qū)域內(nèi)呼叫的掉線率較高、接通率較低且通話質(zhì)量較差。處理信號(hào)盲區(qū)和弱覆蓋常用的優(yōu)化方法有:一，增加基站;二，提高基站發(fā)射功率或天線高度;三，增加室內(nèi)分布;四，系統(tǒng)間互操作優(yōu)化。過覆

31、蓋是指由于某種原因?qū)е禄镜母采w區(qū)域過大,這種情況容易因話務(wù)量過大而導(dǎo)致系統(tǒng)擁塞。越區(qū)覆蓋是由于基站覆蓋的區(qū)域過大而覆蓋到其他基站的覆蓋區(qū)域,越區(qū)覆蓋與過覆蓋的情形類似。處理過覆蓋和越區(qū)覆蓋常用的方法是降低基站的發(fā)射功率和調(diào)整天線的傾角。導(dǎo)頻污染是指在某一點(diǎn)有過多的強(qiáng)導(dǎo)頻卻沒有一個(gè)足夠強(qiáng)的主導(dǎo)頻,以至于因收不到預(yù)期的導(dǎo)頻或者收到的導(dǎo)頻強(qiáng)度差值太小使移動(dòng)臺(tái)選取不到主導(dǎo)頻。導(dǎo)頻污染一般通過調(diào)整基站的工程參數(shù)或覆蓋區(qū)域來解決。 接入優(yōu)化接入過程是移動(dòng)通信系統(tǒng)非常重要的環(huán)節(jié),接入的成功率會(huì)直接影響用戶的感知,因此網(wǎng)絡(luò)的接入優(yōu)化工作也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的重要部分。在TD-LTE系統(tǒng)中,UE通過發(fā)起Attac

32、h Request消息或Service Request消息觸發(fā)隨機(jī)接入過程建立RRC連接,然后再通過初始直傳建立用于傳輸NAS消息的信令連接,最后建立E-RAB連接。目前TD-LTE系統(tǒng)的用戶數(shù)較少,E-RAB連接的建立成功率較高,問題主要集中在隨機(jī)接入過程,因此經(jīng)常導(dǎo)致RRC連接無響應(yīng),導(dǎo)致起呼不成功,所以當(dāng)前TD-LTE系統(tǒng)提升接通率的重點(diǎn)是解決隨機(jī)接入失敗問題。隨機(jī)接入開始前先要進(jìn)行初始化接入?yún)?shù),同時(shí)物理層接受來自上層的參數(shù)、隨機(jī)接入信道的參數(shù)和產(chǎn)生前導(dǎo)序列的參數(shù),UE從廣播信息取得PRACH信道的基本配置信息,通過檢查UE發(fā)送的MSG1消息可以判斷UE是否是按照系統(tǒng)消息內(nèi)容所攜帶的參

33、數(shù)進(jìn)行隨機(jī)接入。通常在TD-LTE系統(tǒng)中觸發(fā)隨機(jī)接入過程的情況包括:一、UE從空閑態(tài)轉(zhuǎn)入連接態(tài)的初始接入;二、無線鏈路失敗后的再接入;三、切換時(shí)的接入;四、UE處于連接態(tài)時(shí)因?yàn)槟承┰蛏闲谢蛳滦袛?shù)據(jù)到達(dá)。隨機(jī)接入根據(jù)選擇前綴的方式分為基于沖突的隨機(jī)接入和基于非沖突的隨機(jī)接入,前者是UE基于特定的算法隨機(jī)選擇一個(gè)隨機(jī)接入前綴;后者是基站指配非沖突的隨機(jī)接入前綴給UE。非競爭的隨機(jī)接入適用于切換過程和UE處于連接態(tài)時(shí)因?yàn)槟承┰蛳滦袛?shù)據(jù)到達(dá)的情況。 干擾優(yōu)化無線電波的特性決定了其在空中的傳播會(huì)受到多種因素的干擾,在通信系統(tǒng)中因?yàn)楦蓴_的存在會(huì)極大的影響通話的質(zhì)量、及網(wǎng)絡(luò)的掉線率和接通成功率等指標(biāo)。干

34、擾優(yōu)化也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化比較重要的工作之一。干擾根據(jù)不同的來源一般可分為系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)外干擾。在TD-LTE系統(tǒng)干擾可以分為系統(tǒng)內(nèi)干擾和系統(tǒng)外干擾。TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾根據(jù)方向的不同可分為上行干擾和下行干擾,根據(jù)干擾的來源可以分為小區(qū)內(nèi)干擾和小區(qū)間干擾。TD-LTE系統(tǒng)由于采用OFDMA的接入技術(shù),小區(qū)內(nèi)的的干擾很小,干擾的主要來源是其它小區(qū)。系統(tǒng)內(nèi)干擾分類如下表所示:TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾分類方向類型影響大小下行小區(qū)間干擾終端端接收的非理想同步引起子載波的非理想正交一般小區(qū)間干擾不同小區(qū)釆用相同的子載波嚴(yán)重下行小區(qū)間干擾不同終端的時(shí)延頻偏等引起的非理想正交一般小區(qū)間干擾不同小區(qū)采用相同的子載波

35、嚴(yán)重TDD系統(tǒng)的特殊干擾在上下的時(shí)隙轉(zhuǎn)移附近的干擾，與UE距離小區(qū)的遠(yuǎn)近相關(guān)不確定TD-LTE系統(tǒng)內(nèi)干擾的解決辦法主要有:1、 通過調(diào)整工程參數(shù)提升SINR;2、 采用主要抗干擾算法以緩解干擾的影響。TD-LTE的系統(tǒng)外干擾與WCDMA系統(tǒng)的異常干擾來源類似也包括雜散干擾、阻塞干擾和互調(diào)干擾等。對(duì)TD-LTE系統(tǒng)的F頻段而言干擾的來源主要包括GSM1800引起的雜散、互調(diào)和阻塞干擾,GSM900的二次諧波和小靈通的帶內(nèi)雜散與阻塞干擾等。對(duì)TD-LTE系統(tǒng)的D頻段而言目前存在的干擾來源主要是廣電系統(tǒng)使用的MMDS系統(tǒng)。目前可以通過系統(tǒng)級(jí)的仿真來判斷TD-LTE系統(tǒng)外干擾的影響,其原理是評(píng)估在允許

36、系統(tǒng)損失一定容量的情況下,系統(tǒng)可承受的系統(tǒng)外干擾功率,目的是為現(xiàn)網(wǎng)的TD-LTE系統(tǒng)干擾等級(jí)判定提供參考。聯(lián)合優(yōu)化聯(lián)合優(yōu)化的目的是為了彌補(bǔ)2G、3G或4G網(wǎng)絡(luò)在本身覆蓋或信號(hào)存在問題時(shí),通過切換與重選來選擇其他網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù),已提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和保障用戶通信的暢通。聯(lián)合優(yōu)化具有兩方面目的:覆蓋擴(kuò)展和容量優(yōu)化。對(duì)于中國聯(lián)通的3G用戶,GSM/WCDMA系統(tǒng)間互操作主要是指當(dāng)UE位于WCDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋較差或無覆蓋的區(qū)域時(shí),UE切換或重選至GSM網(wǎng)絡(luò),以保障UE的業(yè)務(wù)暢通;當(dāng)UE重新進(jìn)入WCDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域、并滿足切換或重選條件時(shí),UE可切換或重選返回WCDMA系統(tǒng)。 3G2G移動(dòng)性策略: 一、電路域

37、3G至2G單向切換:語音業(yè)務(wù)在3G網(wǎng)絡(luò)接入后,因覆蓋問題切換至2G網(wǎng)絡(luò),通話結(jié)束前不允許返回3G網(wǎng)絡(luò);通話結(jié)束后再通過小區(qū)重選或PLMN重選返回3G網(wǎng)絡(luò);2G網(wǎng)絡(luò)不影響語音業(yè)務(wù)的質(zhì)量,避免3G網(wǎng)絡(luò)與2G網(wǎng)絡(luò)間的兵兵切換。 二、分組域雙向重選:當(dāng)存在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)允許用戶在2G網(wǎng)絡(luò)與3G網(wǎng)絡(luò)間重選,存在3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)優(yōu)先選擇3G網(wǎng)絡(luò)。 三、空閑態(tài)雙向重選:空閑狀態(tài)下,允許用戶在2G網(wǎng)絡(luò)與3G網(wǎng)絡(luò)間重選,存在3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)盡量駐留在3G網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)于中國移動(dòng)的4G用戶,系統(tǒng)間的互操作如下表所示：狀態(tài)方式配置要求TD-LTE空閑態(tài)TD-LTE至TD-SCDMA重選3G/4GG核心網(wǎng)支持3G/4G互通配置3

38、G鄰區(qū)，廣播3G鄰區(qū)及重選相關(guān)參數(shù)TD-LTE至GSM配置2G鄰區(qū)，廣播2G鄰區(qū)及重選相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接態(tài)TD-LTE至TD-SCDMA重定向4G開通4G至3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接重定向功能TD-LTE至GSM4G開通4G至2G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接重定向功能TD-SCDMA空閑態(tài)TD-SCDMA至TD-LTE重選3G開通至4G的空閑態(tài)重選功能，配置4G鄰區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接態(tài)TD-SCDMA至TD-LTE重定向3G開通至3G的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接態(tài)重定向功能區(qū)GSM空閑態(tài)GSM至TD-LTE重選2G開通2G至4G的重選功能，配置4G鄰區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接態(tài)GSM至TD-LTE重選2G開通2G至4G的重選功能，配置4G鄰區(qū)系統(tǒng)間互操作的原則:影響最小,切換最少,體驗(yàn)最優(yōu)。即盡量減少對(duì)其他系統(tǒng)的沖擊,盡量減