朱躍進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)課程設(shè)計(jì)

教學(xué)單位電子電氣工程系教學(xué)單位電子電氣工程系學(xué)生學(xué)號201195094069編號69LTE移動(dòng)通信實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)習(xí)內(nèi)容LTE移動(dòng)通信技術(shù)專業(yè)名稱2011級通信工程學(xué)生姓名朱岳見實(shí)習(xí)單位大唐移動(dòng)-博納通信技術(shù)2014年8月20日前言

從模擬到數(shù)字，從2G到3G、4G，移動(dòng)通信技術(shù)開展極為迅速，目前，全球用戶已超60億，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量已達(dá)互聯(lián)網(wǎng)總流量的10%，移動(dòng)通信和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速開展，正在對我們的生產(chǎn)和生活方式帶來深刻變化。

在過去的二十年，我國移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)取得了舉世矚目的成就。2000年我國主導(dǎo)的TD-SCDMA成為三個(gè)國際主流3G標(biāo)準(zhǔn)之一，2012年我國主導(dǎo)的TD-LTE-Advanced技術(shù)成為國際上二個(gè)4G主流標(biāo)準(zhǔn)之一，我國實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信技術(shù)從追趕到引領(lǐng)的跨越開展，已經(jīng)成為世界上移動(dòng)通信領(lǐng)域有重要話語權(quán)的國家；以華為、中興等為代表的我國的移動(dòng)通信企業(yè)，已經(jīng)形成了移動(dòng)通信設(shè)備和系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品在全球的市場份額已位居世界最前列，我國移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具有較強(qiáng)的國際競爭力。

第一代移動(dòng)通信技術(shù)(1G)主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)。由于受到傳輸帶寬的限制，不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信有多種制式，我國主要采用的是TACS〔TotalAccessCommunicationsSystem〕。第一代移動(dòng)通信有很多缺乏之處，比方容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、不能提供自動(dòng)漫游等。第二代移動(dòng)通信技術(shù)(2G)主要采用的是數(shù)字的時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)和碼分多址(CDMA)技術(shù)，與之對應(yīng)的是全球主要有GSM和CDMA兩種體制。GSM技術(shù)用的是窄帶TDMA，允許在一個(gè)射頻(即‘蜂窩’)同時(shí)進(jìn)行8組通話。它是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)而確定的頻率范圍在900～1800MHz之間的數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)，頻率為1800MHz的系統(tǒng)也被美國采納。GSM是1991年開始投入使用的。到1997年底，已經(jīng)在100多個(gè)國家運(yùn)營，成為歐洲和亞洲實(shí)際上的標(biāo)準(zhǔn)。GSM數(shù)字網(wǎng)也具有較強(qiáng)的保密性和抗干擾性，音質(zhì)清晰，通話穩(wěn)定，并具備容量大，頻率資源利用率高，接口開放，功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。不過它能提供的數(shù)據(jù)傳輸率僅為9.6kbit/s，值得一提的是QUALCOMM的2GCDMA技術(shù)的美國和亞洲也取得了成功。中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)用的就是這種技術(shù)。CDMA的意思就是CodeDivisionMultipleAccess〔碼分多址〕，這種通信系統(tǒng)的容量大，通信質(zhì)量高，抗干擾，但是技術(shù)上稍微復(fù)雜些。CDMA就是說，系統(tǒng)給每個(gè)用戶分配了一個(gè)“Code〔代碼〕”，系統(tǒng)根據(jù)不同的代碼來識別不同的用戶，而所有的用戶共用相同的頻率。CDMA系統(tǒng)的容量理論上是無限的，但是由于物理硬件及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上的限制等，系統(tǒng)的容量總是有限的，但是一般來說，是TDMA容量的6倍以上。2.5G移動(dòng)通信：針對GSM通信出現(xiàn)的缺陷，人們在2000年又推出了一種新的通信技術(shù)GPRS，該技術(shù)是在GSM的根底上的一種過渡技術(shù)。GPRS的推出標(biāo)志著人們在GSM的開展史上邁出了意義最重大的一步，GPRS在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入效勞。在這之后，通信運(yùn)營商們又推出EDGE技術(shù)，這種通信技術(shù)是一種介于2G和3G之間的過渡技術(shù)，因此也有人稱它為“2.5G”技術(shù)，它有效提高了GPRS信道編碼效率的高速移動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，它允許高達(dá)384KbPs的數(shù)據(jù)傳輸速率。第三代移動(dòng)通信技術(shù)：目前全球有三大標(biāo)準(zhǔn)，分別是歐洲提出的WCDMA、美國提出的CDMA2000和我國提出的TD-SCDMA。3G根本是以CDMA為技術(shù)核心，開始是只有美國和歐洲兩大陣營的較量。美國的3G標(biāo)準(zhǔn)〔CDMA2000〕就是在QUALCOMM的2GCDMA〔IS95〕根底上開展而來的，歐洲的3G標(biāo)準(zhǔn)是在其GSM網(wǎng)絡(luò)的根底上結(jié)合寬帶CDMA〔WCDMA〕技術(shù)而形成。后來，半路上殺出個(gè)程咬金，西門子和中國的大唐搞出了個(gè)中國的標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA〔時(shí)分-同步CDMA〕。與之前的1G和2G相比，3G擁有更寬的帶寬，其傳輸速度最低為384K，最高為2M，帶寬可達(dá)5MHz以上。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體效勞是第三代移動(dòng)通信的一個(gè)主要特點(diǎn)。3G的開展也可分為兩個(gè)階段，3G的早期階段，語音傳輸在原有的以“電路交換”為根底的網(wǎng)絡(luò)上繼續(xù)運(yùn)行，而數(shù)據(jù)傳輸在新部署的以“IP分組交換”為核心網(wǎng)上傳輸。而真正的3G網(wǎng)絡(luò)或者說下一代網(wǎng)絡(luò)〔NextGenerationNetwork-NGN〕階段應(yīng)該完全基于IP分組交換。這樣一來，電路交換網(wǎng)絡(luò)可以完全淘汰，而基于IP的語音傳輸可以完全實(shí)現(xiàn)免費(fèi)，運(yùn)營商的主要收入來自數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的效勞，而不是象現(xiàn)在這樣收入主要來自語音效勞。不管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如何競爭，市場如何開展，根本的開展方向是“無線”+“IP”+“高速”+“無縫漫游”。第四代移動(dòng)通信技術(shù)TD-LTE：4G是集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能到達(dá)20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線效勞的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng)，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的效勞。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比較的優(yōu)越性。目前4G的主要標(biāo)準(zhǔn)有WiMax和LTE。在這次課程設(shè)計(jì)中主要簡單介紹3G，LTE原理及關(guān)鍵技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化根本操作流程。目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章LTE概述11．1移動(dòng)通信開展?fàn)顩r-----------------------------------------------------------------11．2我國移動(dòng)通信開展歷程51．3移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)及系統(tǒng)構(gòu)成5第二章移動(dòng)通信技術(shù)在未來的開展與應(yīng)用72．14G技術(shù)的無線接入72．2光通信技術(shù)82．3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)8第三章LTE關(guān)鍵技術(shù)93.1無線信道的特點(diǎn)103.2MIMO與OFDM系統(tǒng)地根本原理123.3分布式天線系統(tǒng)143.4多用戶分集技術(shù)143.5分層覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-------------------------------------------------------------------------------15第四章網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化根本流程154.1網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法154.2優(yōu)化根本流程17實(shí)習(xí)心得----------------------------------------------------------------------------------------19第一章LTE的概述1．1移動(dòng)通信開展?fàn)顩rLTE與現(xiàn)有3GPP的R6、R7系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上有很大不同，E-UTRAN在整個(gè)體系上趨于扁平化，減少了中間節(jié)點(diǎn)數(shù)量。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和體系的改變使得LTE較現(xiàn)有UTRAN結(jié)構(gòu)接口減少同時(shí)降低了本錢，并且更易于對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理；在性能上便于減少數(shù)據(jù)傳輸延遲的實(shí)現(xiàn)。LTE主要實(shí)現(xiàn)的目的是提供用戶：更高的數(shù)據(jù)速率、更高的小區(qū)容量、更低的延遲時(shí)間、降低用戶以及運(yùn)營商的本錢。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了模擬調(diào)制技術(shù)和FDMA接入方式，在使用中暴露出了很多缺點(diǎn)，例如設(shè)備體積大本錢高，頻譜利用率低，保密性差，只能提供低速語音業(yè)務(wù)等第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了數(shù)字調(diào)制技術(shù)以及TDMA或CDMA接入方式，具有頻譜利用率較高、保密性好、系統(tǒng)容量大、接口標(biāo)準(zhǔn)明確等優(yōu)點(diǎn)。很好地滿足了人們對語音業(yè)務(wù)以及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，因此在世界范圍內(nèi)得以廣泛應(yīng)用。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是寬帶數(shù)字通信系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)144Kbps的車載通信速率、384Kbps的步行通信速率和2Mbps的室內(nèi)通信速率；在業(yè)務(wù)上更加重視移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，能提供多種類型的高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，語音業(yè)務(wù)占的比重越來越小；能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力并與固定網(wǎng)絡(luò)相互兼容。第三代移動(dòng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作由3GPP和3GPP2兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織來推動(dòng)和實(shí)施。目前在世界范圍內(nèi)影響最廣泛的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)為WCDMA和CDMA2000以及TD-SCDMA1.2我國移動(dòng)通信開展歷程1．3移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)及系統(tǒng)構(gòu)成▲與固定通信相比，移動(dòng)通信主要存在以下幾方面的特點(diǎn)：1.必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸移動(dòng)通信是借助無線電波進(jìn)行信息傳輸?shù)?，通信中的用戶可以在一定范圍?nèi)自由活動(dòng)，其位置不受束縛，但無線電波的傳播特性在一些情況下很差。一方面，電波傳播的環(huán)境十分復(fù)雜，會(huì)遭受到各種衰落的影響，電波不僅會(huì)隨著傳播距離的增加而發(fā)生傳播損耗，并且會(huì)受到地形、地物的遮蔽而發(fā)生陰影衰落，而且電波在傳播時(shí)會(huì)存在反射、繞射、衍射等，將從多條路徑到達(dá)接收端，這種多徑信號的幅度、相位和到達(dá)時(shí)間都不一樣，它們相互疊加會(huì)產(chǎn)生多徑衰落；另一方面，移動(dòng)用戶的快速移動(dòng)會(huì)使其接受信號中含有附加頻率的變化，產(chǎn)生隨機(jī)調(diào)頻，即發(fā)生了所謂的多普勒效應(yīng)，從而影響通信質(zhì)量。2通信環(huán)境存在十分復(fù)雜的干擾在移動(dòng)通信系統(tǒng)工作于一個(gè)多頻率、多電臺同時(shí)工作的開放環(huán)境中，會(huì)受到各種各樣的干擾。這些干擾中有常見的外部干擾，如天線干擾、工業(yè)干擾、信道噪聲等，也有來自系統(tǒng)本身的內(nèi)部干擾，如鄰頻道干擾、同頻干擾、互調(diào)干擾等。因此，抗干擾措施在移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中顯得尤為重要。3.可利用的頻率資源有限在移動(dòng)通信中，隨著移動(dòng)用戶數(shù)的不斷增加，可利用的頻率資源將十分有限。為解決這一矛盾，一方面要開發(fā)新的頻段，另一方面要采用各種新技術(shù)和新措施，縮小頻道間隔、提高頻率復(fù)用等，以提高頻率譜利用率?！苿?dòng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成移動(dòng)通信系統(tǒng)是移動(dòng)用戶之間、移動(dòng)用戶與固定用戶之間，以及固定用戶與移動(dòng)用戶之間，能夠建立許多信息傳輸通道的傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)中主要包括無限收發(fā)信機(jī)、交換控制設(shè)備等。第二章移動(dòng)通信技術(shù)在未來的開展與應(yīng)用縱觀目前的移動(dòng)通信狀況，在未來移動(dòng)通信至少在此三個(gè)領(lǐng)域有很大的開展與廣闊的應(yīng)用。即4G技術(shù)的無線接入、光通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。2.1.4G技術(shù)的無線接入4G的定義就目前來說沒有確切定義,但比較認(rèn)同的解釋是“第四代移動(dòng)通信可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò),具有非對稱的和超過2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力.它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動(dòng)寬帶系統(tǒng)、互操作的播送網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星系統(tǒng)等。此外，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)將是多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，可以提供的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100Mbit/s，甚至更高，也是寬帶接入ip系統(tǒng)”。簡單而言，4G是一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級高速公路。這樣，在有限的頻率資源上實(shí)現(xiàn)搞速率和大容量，需要頻譜效率極高的技術(shù)。基于IPv6的核心網(wǎng)基于IPv6的核心網(wǎng)多媒體接入系統(tǒng)效勞于應(yīng)用3G的無線空中接口XDSL互操作的管波網(wǎng)絡(luò)WLAN2G的無線空中接口2.4G的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3.4G的關(guān)鍵技術(shù)第四代移動(dòng)通信(4G)系統(tǒng)的無線接入網(wǎng)如果沿用傳統(tǒng)蜂窩結(jié)構(gòu),很難滿足設(shè)計(jì)要求,以后可能用于4G系統(tǒng)的改良蜂窩結(jié)構(gòu),如光纖無線電(RoF)、分布式接收站、多跳無線接入蜂窩、簇-蜂窩,以及全新設(shè)計(jì)的非蜂窩結(jié)構(gòu),如Adhoc和分布無線通信系統(tǒng).并且普遍認(rèn)為采用分布式處理/控制和多跳技術(shù)的無線接入網(wǎng)比傳統(tǒng)蜂窩接入網(wǎng)更符合4G系統(tǒng)的要求。2．2光通信技術(shù)1.光通信的特點(diǎn)通信系統(tǒng)的傳輸容量取決于對載波調(diào)制的頻帶寬度，載波頻率越高，頻帶寬度越寬。通信技術(shù)開展的歷史就是一個(gè)不斷提高載波頻率，增加傳輸容量和傳輸距離的歷史。電纜通信和微波通信的載波是電波，光纖通信的載波是光波。雖然光波和點(diǎn)播都是電磁波，但是頻率差異很大。在電磁波譜中，傳輸?shù)慕橘|(zhì)有毫米波、微波波導(dǎo)、金屬導(dǎo)線及無線電波的大氣,且使用的頻率數(shù)量級范圍為：109~1011。而現(xiàn)在的光纖使用的頻率數(shù)量級范圍為:1014~1015.綜上所述,光纖與傳統(tǒng)的金屬同軸電纜相比具有不可比較的優(yōu)越性:巨大的傳輸容量這是光纖通信優(yōu)于其它通信的最顯著的特點(diǎn),光纖使用的頻率數(shù)量級范圍是常用微波的104~105.極低的傳輸損耗光纖的傳輸損耗比電纜的低得多,因此光纖傳輸比電纜傳輸?shù)闹欣^距離長得多.抗電磁干擾光纖是由電絕緣的石英材料制成的,它不怕電磁干擾,也不受外界光的影響.在核輻射的環(huán)境中,光纖通信也能正常進(jìn)行.信道串?dāng)_小,保密性好光纖的結(jié)構(gòu)保證了光在傳輸中很少向外泄露,因而在光線中傳輸?shù)男盘栔g不會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_,更不易被竊聽,保密性由于傳統(tǒng)的電通信方式.尺寸小、重量輕，平安、易敷設(shè)壽命長由于光纜具有更強(qiáng)烈的適應(yīng)環(huán)境變化和抗腐蝕的能力，光纖通信系統(tǒng)遠(yuǎn)比金屬設(shè)施的使用壽命長。2．3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)通俗點(diǎn)來說，物聯(lián)網(wǎng)是“實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)”的簡稱。實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)一步詮釋為利用互聯(lián)網(wǎng)根底設(shè)施構(gòu)架物聯(lián)網(wǎng)體系，實(shí)現(xiàn)對入網(wǎng)物品的感知、傳輸與應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)有3種應(yīng)用架構(gòu)模型一是基于RFID的應(yīng)用架構(gòu)，電子標(biāo)簽可能是3類技術(shù)體系中最靈活的能夠把“物”改變成為智能物件的，它的主要應(yīng)用是把移動(dòng)和非移動(dòng)資產(chǎn)貼上標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)各種跟蹤和管理。二是基于傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的架構(gòu)，一般主要是指無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)，此外還有視覺傳感網(wǎng)(VSN)、人體傳感網(wǎng)(BSN)等其他傳感網(wǎng)三是基于M2M應(yīng)用架構(gòu)，業(yè)界認(rèn)同的M2M理念和技術(shù)架構(gòu)覆蓋的范圍應(yīng)該是最廣泛的，包含了EPCGlobal和WSN的局部內(nèi)容，也覆蓋了有線和無線兩種通信方式;M2M也覆蓋和拓展了工業(yè)信息化(兩化融合)中傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)框架中EPCglobal提出了Auto-ID系統(tǒng)的5大技術(shù)組成，分別是EPC(電子產(chǎn)品碼)標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽閱讀器、ALE中間件實(shí)現(xiàn)信息的過濾和采集、EPCIS信息效勞系統(tǒng)、信息發(fā)現(xiàn)效勞(包括ONS和PML)；其他技術(shù)還包括射頻識別技術(shù)(RFID)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WSN)、微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)、專用集成電路與嵌入式軟件技術(shù)(SOC)等。第三章LTE關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信的開展是龐大的，它需要多項(xiàng)高新技術(shù)的支持，未來移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)可能主要有信道建模理論、調(diào)制編碼技術(shù)、分集接收技術(shù)、信道均衡技術(shù)、多用戶檢測技術(shù)、智能天線技術(shù)、功率控制技術(shù)、切換技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高速分組接入技術(shù)等。在其中最主要的知識點(diǎn)有：無線信道特點(diǎn)MIMO系統(tǒng)的根本原理OFDM系統(tǒng)地根本原理分布式天線系統(tǒng)多用戶分集技術(shù)分層覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.1無線信道的特點(diǎn)移動(dòng)信道是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)信道，取決于用戶所在地點(diǎn)環(huán)境條件，其信道參數(shù)是時(shí)變的。利用這類復(fù)雜的移動(dòng)信道進(jìn)行通信，首先必須分析和掌握信道的根本特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)，然后才能針對存在的問題一一對癥下藥給出相應(yīng)技術(shù)解決方案,任何一種通信系統(tǒng)都是圍繞著如何完成通信的三項(xiàng)根本指標(biāo)——有效性，可靠性和平安性進(jìn)行不斷的優(yōu)化。1.移動(dòng)通信信道的主要三個(gè)特點(diǎn)1)傳播的開放性〔直射波、反射波、繞射波〕2)接收地點(diǎn)地理環(huán)境的復(fù)雜性與多樣性3)通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性2.三類不同層次的損耗1)路徑傳播損耗2)慢衰落損耗空間選擇性快衰落3)快衰落頻率選擇性快衰落時(shí)間選擇性快衰落3.移動(dòng)通信四種主要效應(yīng)1)陰影效應(yīng)由大型建筑物和其它物體的阻擋，在電波傳播的接收區(qū)域中產(chǎn)生傳播半盲區(qū)。它類似于太陽光受阻擋后可產(chǎn)生的陰影，光波的波長較短，因此陰影可見，電磁波波長較長，陰影不可見，但是接收終端與專用儀表可以測試出來2)多普勒效應(yīng)它是由于接收用戶處于高速移動(dòng)中比方車載通信時(shí)傳播頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度與用戶運(yùn)動(dòng)速度成正比。這一現(xiàn)象只產(chǎn)生在高速(≥70km/h)車載通信時(shí)，而對于通常慢速移動(dòng)的步行和準(zhǔn)靜態(tài)的室內(nèi)通信，那么不予考慮3)遠(yuǎn)近效應(yīng)由于接收用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶與基站之間的距離也是在隨機(jī)變化，假設(shè)各移動(dòng)用戶發(fā)射信號功率一樣，那么到達(dá)基站時(shí)信號的強(qiáng)弱將不同，離基站近者信號強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)者信號弱。通信系統(tǒng)中的非線性將進(jìn)一步加重信號強(qiáng)弱的不平衡性，甚至出現(xiàn)了以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，并使弱者，即離基站較遠(yuǎn)的用戶產(chǎn)生掉話(通信中斷)現(xiàn)象，通常稱這一現(xiàn)象為遠(yuǎn)近效應(yīng)。4)多徑效應(yīng)由于接收者所處地理環(huán)境的復(fù)雜性、使得接收到的信號不僅有直射波的主徑信號，還有從不同建筑物反射過來以及繞射過來的多條不同路徑信號。而且它們到達(dá)時(shí)的信號強(qiáng)度，到達(dá)時(shí)間以及到達(dá)時(shí)的載波相位都是不一樣的。所接收到的信號是上述各路徑信號的矢量和，也就是說各徑之間可能產(chǎn)生自干擾，稱這類自干擾為多徑干擾或多徑效應(yīng)。這類多徑干擾是非常復(fù)雜的，有時(shí)根本收不到主徑直射波，收到的是一些連續(xù)反射波等等。4.三類多徑干擾第一類多徑干擾：是由于快速移動(dòng)用戶附近的物體的反射而形成的干擾信號，其特點(diǎn)是由于用戶的快速移動(dòng)因此在信號的頻域上產(chǎn)生了多普勒(Doppler)頻移擴(kuò)散，而引起信號在時(shí)域上時(shí)間選擇性衰落。第二類多徑干擾：用戶信號由于遠(yuǎn)處的高大建筑物與山丘的反射而形成的干擾信號。其特點(diǎn)是傳送的信號在空間與時(shí)間上產(chǎn)生了擴(kuò)散。空域上波束角度的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號產(chǎn)生空間選擇性衰落，時(shí)域上的擴(kuò)散將引起接收點(diǎn)信號產(chǎn)生頻率選擇性衰落。3)第三類多徑干擾：它是由于接收信號受基站附近建筑物和其它物體的反射而引起的干擾。其特點(diǎn)是嚴(yán)重影響到達(dá)天線的信號入射角分布，從而引起信號在空間的選擇性衰落。三類多徑干擾的示意圖3.2MIMO與OFDM系統(tǒng)地根本原理MIMO全稱為MultipleInputMultipleOutput，即多輸入多輸出。MIMO技術(shù)就是在無線發(fā)射端和接收端均采用多個(gè)天線或者天線陣列，利用多天線進(jìn)行多點(diǎn)傳輸，來抑制信道衰落和信號干擾。1.MIMO的技術(shù)原理假設(shè)在無線發(fā)射端和接收端都安裝了三根無線天線，那么通過MIMO技術(shù)的多入多出原理，在發(fā)送端，傳輸?shù)男畔⒘鹘?jīng)過MIMO信號處理〔比方空時(shí)編碼，這樣可以降低信道誤碼率〕之后形成三個(gè)信息子流，這三個(gè)子流由三根發(fā)送天線發(fā)射出去；在接收端，由三根接收天線接收。在發(fā)射端的三個(gè)子流同時(shí)發(fā)送到信道，各發(fā)射信號占用同一頻帶，并未增加帶寬。天線的數(shù)量越多，信道容量也將隨之增大，這樣在不增加帶寬和無線發(fā)射功率的情況下，頻譜利用率將成倍提高。2.MIMO的優(yōu)勢歸納起來，MIMO主要有三大技術(shù)優(yōu)勢：高速無線傳輸：采用MIMO技術(shù)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)傳輸速度是IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的20倍，是IEEE802.11a/g的4倍。在下一代無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11n中將采用MIMO技術(shù)，傳輸速率高達(dá)320Mbps，凈傳輸速率為108Mbps。強(qiáng)抗干擾能力：MIMO技術(shù)是通過空間分集技術(shù)來克服無線傳輸中的信道衰落，該空間分集又分為接收分集〔SIMO系統(tǒng)〕和發(fā)射分集〔MISO系統(tǒng)〕。高頻譜利用率：通過MIMO技術(shù)可以在不增加帶寬和無線發(fā)射功率的情況下，成倍提高頻譜利用率，比方在室內(nèi)環(huán)境下的頻譜利用率可以到達(dá)20～40bps/Hz；而傳統(tǒng)無線通信技術(shù)在移動(dòng)蜂窩中的頻譜利用率為1～5bps/HZ。3.OFDM的根本原理將高速的數(shù)據(jù)流分解為多路并行的低速數(shù)據(jù)流，在多個(gè)載波上同時(shí)進(jìn)行傳輸。對于低速并行的子載波而言，由于符號周期展寬，多徑效應(yīng)造成的時(shí)延擴(kuò)展相對變小。當(dāng)每個(gè)OFDM符號中插入一定的保護(hù)時(shí)間后，碼間干擾幾乎就可以忽略O(shè)FDM的優(yōu)點(diǎn)抗衰落能力強(qiáng)頻率利用率高適合高速數(shù)據(jù)傳輸抗碼間干擾能力強(qiáng)MIMO系統(tǒng)可以抗多徑衰落，但對于頻率選擇性衰落，MIMO仍是無能為力，現(xiàn)在一般采用均衡技術(shù)來解決MIMO系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落。OFDM被認(rèn)為是下一代移動(dòng)通信中的核心技術(shù)。4G需要高的頻譜利用率的技術(shù)，但OFDM提高頻譜利用率的能力畢竟有限。如果結(jié)合MIMO技術(shù)，可以在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提高頻譜效率。OFDM技術(shù)的開展及應(yīng)用OFDM源于多載波調(diào)制(MCM)技術(shù)，其應(yīng)用主要有：數(shù)字音頻播送(DAB)，數(shù)字用戶環(huán)路(xDSL)，陸地?cái)?shù)字視頻播送系統(tǒng)(DVB)，無線局域網(wǎng)(WLAN)——IEEE802.11,802.163.3分布式天線系統(tǒng)1.分布式天線結(jié)構(gòu)2.分布式移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)擴(kuò)大了覆蓋面積，有利于空間資源的充分利用,適合于未來移動(dòng)通信較高工作頻點(diǎn)的要求,提高了信號的傳輸質(zhì)量,提高了系統(tǒng)的工作效率3.分布式移動(dòng)通信系統(tǒng)中的切換類型支持用戶漫游是移動(dòng)通信的主要特征之一，蜂窩結(jié)構(gòu)提高系統(tǒng)的業(yè)務(wù)容量的同時(shí)也產(chǎn)生了切換管理的任務(wù)。為確保連接的連續(xù)性，當(dāng)移動(dòng)臺穿越小區(qū)邊界時(shí)，需要將鏈接從當(dāng)前效勞基站切換到新的目標(biāo)基站。切換是任何移動(dòng)通信系統(tǒng)都不可或缺的功能，也是無線資源管理的一項(xiàng)重要組成局部，對系統(tǒng)資源的優(yōu)化和管理起著極為重要的作用3.4多用戶分集技術(shù)多用戶分集技術(shù)在僅需反應(yīng)子信道信噪比的條件下,最大化系統(tǒng)的總比特率。即在發(fā)射端利用隨機(jī)波束成形矩陣對發(fā)射信號進(jìn)行波束成形,并根據(jù)‘灌水原理’對不同天線的發(fā)射信號進(jìn)行功率分配;接受端對接收信號進(jìn)行相應(yīng)的線性處理后,估計(jì)出子信道的有效信噪比并將其反應(yīng)回發(fā)射端。發(fā)射端根據(jù)反應(yīng)的信噪比,采用比例調(diào)度算法選出期望用戶。最后,在滿足一定誤碼率的條件下,對期望用戶的子信道進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)制。仿真結(jié)果說明,當(dāng)小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)足夠多時(shí),所提出的方案獲得的系統(tǒng)吞吐量將收斂于在發(fā)射端使用特征波束成形矩陣的吞吐量3.5分層覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通信中很多區(qū)域無法覆蓋但是衛(wèi)星波束那么可以實(shí)現(xiàn)更大面積的覆蓋，眾所周知三顆靜止軌道〔GEO:GeostationaryEarthOrbit〕衛(wèi)星即可根本實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)無線信號的收發(fā)，且?guī)缀醪恍枰袚Q，但是GEO衛(wèi)星通信超長的傳輸距離導(dǎo)致了較大的傳輸延時(shí)。低軌道〔LEO:LowEarthOrbit〕衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠較好的保證對延時(shí)敏感的業(yè)務(wù)的效勞質(zhì)量，同時(shí)由于對地面用戶而言，LEO衛(wèi)星可見時(shí)間一般僅為幾分鐘，故需要星際切換來保證通信的連續(xù)性，事實(shí)上對于規(guī)定軌道的衛(wèi)星，星際切換控制并不復(fù)雜。和蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以為任何移動(dòng)用戶提供高速的數(shù)據(jù)效勞，而不必考慮其移動(dòng)速度的大小。第四章網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法及根本流程4.1網(wǎng)路優(yōu)化方法隨著移動(dòng)通信用戶的迅猛增長，終端用戶對網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的要求越來越高，移動(dòng)運(yùn)營商也都大規(guī)模開展了以提高用戶感知度為目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作，并提出了對各項(xiàng)主要指標(biāo)的考核標(biāo)準(zhǔn)。GSM無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的常規(guī)方法，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的初期，常通過對OMC-R數(shù)據(jù)的分析和路測的結(jié)果，制定網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的方案。通常會(huì)結(jié)合用戶投訴和CQT測試方法來發(fā)現(xiàn)問題，結(jié)合信令跟蹤分析法、話務(wù)統(tǒng)計(jì)分析法及路測分析法，分析查找問題的根源。在實(shí)際優(yōu)化中，尤其以分析OMC-R話務(wù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并輔以七號信令儀表進(jìn)行A接口或Abis接口跟蹤分析，作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化最常用的手段。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化最重要的一步是如何發(fā)現(xiàn)問題，下面就是幾種常用的方法：話務(wù)統(tǒng)計(jì)OMC話務(wù)統(tǒng)計(jì)是了解網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的一個(gè)重要途徑，它反映了無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。通過對采集到的參數(shù)分類處理，形成便于分析網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的報(bào)告。通過話務(wù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告中的各項(xiàng)指標(biāo)(呼叫成功率、掉話率、切換成功率、每時(shí)隙話務(wù)量、無線信道可用率、話音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉話率及阻塞率等)，可以了解到無線基站的話務(wù)分布及變化情況，從而發(fā)現(xiàn)異常，并結(jié)合其它手段，可分析出網(wǎng)絡(luò)邏輯或物理參數(shù)設(shè)置的不合理、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理、話務(wù)量不均、頻率干擾及硬件故障等問題。使系統(tǒng)各小區(qū)的各項(xiàng)指標(biāo)得到提高，從而提高全網(wǎng)的系統(tǒng)指標(biāo)。DT在汽車以一定速度行駛的過程中,借助測試儀表、測試，對車內(nèi)信號強(qiáng)度是否滿足正常通話要求，是否存在擁塞、干擾、掉話等現(xiàn)象進(jìn)行測試。通常在DT中根據(jù)需要設(shè)定每次呼叫的時(shí)長，分為長呼〔時(shí)長不限,直到掉話為止〕和短呼〔一般取60秒左右,根據(jù)平均用戶呼叫時(shí)長定〕兩種〔可視情況調(diào)節(jié)時(shí)長〕，為保證測試的真實(shí)性，一般車速不應(yīng)超過40公里/小時(shí)。路測分析法主要是分析空中接口的數(shù)據(jù)及測量覆蓋，通過DT測試，可以了解：基站分布、覆蓋情況，是否存在盲區(qū)；切換關(guān)系、切換次數(shù)、切換電平是否正常；下行鏈路是否有同頻、鄰頻干擾；是否有孤島效應(yīng)；扇區(qū)是否錯(cuò)位；天線下傾角、方位角及天線高度是否合理；分析呼叫接通情況，找出呼叫不通及掉話的原因，為制定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案和實(shí)施網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供依據(jù)。CQT〔呼叫質(zhì)量測試或定點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試〕：在效勞區(qū)中選取多個(gè)測試點(diǎn)，進(jìn)行一定數(shù)量的撥打呼叫，以用戶的角度反映網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。測試點(diǎn)一般選擇在通信比較集中的場合，如酒店、機(jī)場、車站、重要部門、寫字樓、集會(huì)場所等。它是DT測試的重要補(bǔ)充手段。通常還可完成DT所無法測試的深度室內(nèi)覆蓋及高樓等無線信號較復(fù)雜地區(qū)的測試，是場強(qiáng)測試方法的一種簡單形式。用戶投訴通過用戶投訴了解網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。尤其在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行到一定階段時(shí)，通過路測或數(shù)據(jù)分析已較難發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的個(gè)別問題，此時(shí)通過可能無處不在的用戶通話所發(fā)現(xiàn)的問題，使我們進(jìn)一步了解網(wǎng)絡(luò)效勞狀況。結(jié)合場強(qiáng)測試或簡單的CQT測試，我們就可以發(fā)現(xiàn)問題的根源。該方法具有發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)，針對性強(qiáng)等特點(diǎn)。信令分析法信令分析主要是對有疑問的站點(diǎn)的A接口、Abis接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析。通過對A接口采集數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)切換局?jǐn)?shù)據(jù)不全(遺漏切換關(guān)系)、信令負(fù)荷、硬件故障(找出有問題的中繼或時(shí)隙)及話務(wù)量不均(局部數(shù)據(jù)定義錯(cuò)誤、鏈路不暢等原因)等問題。通過對Abis接口數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析，主要是對測量儀表記錄的LAY3信令進(jìn)行分析，同時(shí)根據(jù)信號質(zhì)量分布圖、頻率干擾檢測圖、接收電平分布圖，結(jié)合對信令信道或話音信道占用時(shí)長等的分析，可以找出上、下行鏈路路徑損耗過大的問題，還可以發(fā)現(xiàn)小區(qū)覆蓋情況、一些無線干擾及隱性硬件故障等問題。自動(dòng)路測系統(tǒng)分析采用安裝于移動(dòng)車輛上的自動(dòng)路測終端，可以全程監(jiān)測道路覆蓋及通信質(zhì)量。由于該終端能夠?qū)⒋罅康男帕钕⒑蜏y量報(bào)告自動(dòng)傳回監(jiān)控中心，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并對出現(xiàn)問題的地點(diǎn)進(jìn)行分析，具有很強(qiáng)的時(shí)效性。4.2優(yōu)化根本流程優(yōu)化內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的工作流程具體包括五個(gè)方面：系統(tǒng)性能收集、數(shù)據(jù)分析及處理、制定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案、系統(tǒng)調(diào)整、重新制定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)首先要通過OMC-R采集系統(tǒng)信息，還可通過用戶申告、日常CQT測試和DT測試等信息完善問題的采集，了解用戶對網(wǎng)絡(luò)的意見及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)存在的缺陷，并對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試，收集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的數(shù)據(jù)；然后對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理，找出問題發(fā)生的根源；根據(jù)數(shù)據(jù)分析處理的結(jié)果制定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，并對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。調(diào)整后再對系統(tǒng)進(jìn)行信息收集，確定新的優(yōu)化目標(biāo)，周而復(fù)始直到問題解決，使網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步完善。原因分析通過前述的幾種系統(tǒng)性收集的方法，一般均能發(fā)現(xiàn)問題的表象及大局部問題產(chǎn)生的原因。數(shù)據(jù)分析與處理是指對系統(tǒng)收集的信息進(jìn)行全面的分析與處理，主要對電測結(jié)果結(jié)合小區(qū)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫資料，包括基站設(shè)計(jì)資料、天線資料、頻率規(guī)劃表等。通過對數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在的影響運(yùn)行質(zhì)量的問題。如頻率干擾、軟硬件故障、天線方向角和俯仰角存在問題、小區(qū)參數(shù)設(shè)置不合理、無線覆蓋不好、環(huán)境干擾、系統(tǒng)忙等。數(shù)據(jù)分析與處理的結(jié)果直接影響到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的質(zhì)量和下一步將采取的措施，因此是非常重要的一步。當(dāng)然可以看出，它與第一步相輔相成，難以嚴(yán)格區(qū)分界限。實(shí)施方案制定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案是根據(jù)分析結(jié)果提出改善網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量的具體實(shí)施方案。系統(tǒng)調(diào)整即實(shí)施網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，其根本內(nèi)容包括設(shè)備的硬件調(diào)整〔如天線的方位、俯仰調(diào)整，旁路合路器等〕、小區(qū)參數(shù)調(diào)整、相鄰小區(qū)切換參數(shù)調(diào)整、頻率規(guī)劃調(diào)整、話務(wù)量調(diào)整、天饋線參數(shù)調(diào)整、覆蓋調(diào)整等或采用某些技術(shù)手段(更先進(jìn)的功率控制算法、跳頻技術(shù)、天線分集、更換電調(diào)或特型天線、新增微蜂窩、采用雙層網(wǎng)結(jié)構(gòu)、增加塔放等)。測試網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后的結(jié)果。主要包括場強(qiáng)覆蓋測試、干擾測試、呼叫測試和話務(wù)統(tǒng)計(jì)。根據(jù)測試結(jié)果，重新制定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量已處于穩(wěn)定、良好的階段，需進(jìn)一步提高指標(biāo)，改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的深層次優(yōu)化中出現(xiàn)的問題(用戶投訴的處理，解決局部地區(qū)話音質(zhì)量差的問題，具體事件的優(yōu)化等等)或因新一輪建設(shè)所引發(fā)的問題。一、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是一個(gè)長期的過程，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的前提是做好數(shù)據(jù)的采集和分析工作，數(shù)據(jù)采集包括話統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和路測數(shù)據(jù)采集兩局部。優(yōu)化中評判網(wǎng)絡(luò)性能的主要指標(biāo)項(xiàng)包括網(wǎng)絡(luò)接入性能數(shù)據(jù)、信道可用率、掉話率、接通率、擁塞率、話務(wù)量和切換成功率以及話統(tǒng)報(bào)告圖表等，這些也是話統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的重點(diǎn)。路測數(shù)據(jù)的采集主要通過路測設(shè)備，定性、定量、定位地測出網(wǎng)絡(luò)無線下行的覆蓋切換、質(zhì)量現(xiàn)狀等，通過對無線資源的地理化普查，確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀與規(guī)劃的差異，找出網(wǎng)絡(luò)干擾、盲區(qū)地段，掉話和切換失敗地段。然后，對路測采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如測試路線的地理位置信息、測試路線區(qū)域內(nèi)各個(gè)基站的位置及基站間的距離等、各頻點(diǎn)的場強(qiáng)分布、覆蓋情況、接收信號電平和質(zhì)量、6個(gè)鄰小區(qū)狀況、切換情況及Layer3消息的解碼數(shù)據(jù)等，找出問題的所在從而解決方案。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的關(guān)鍵是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析與問題定位，網(wǎng)絡(luò)問題主要從干擾、掉話、話務(wù)均衡和切換四個(gè)方面來進(jìn)行分析。干擾分析：GSM系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，干擾會(huì)使誤碼率增加，降低話音質(zhì)量甚至發(fā)生掉話。一般規(guī)定誤碼率在3%左右，當(dāng)誤碼率達(dá)8%~10%時(shí)話音質(zhì)量就比較差了，如果誤碼率超出10%那么話音質(zhì)量不可容忍，無法聽清。因此，通常對載波干擾設(shè)置了一定的門限，規(guī)定同頻道載干比C/I≥9dB，鄰頻道載干比C/A≥-9dB〔工程中另加3dB的余量〕。通話干擾的定位手段包括話統(tǒng)數(shù)據(jù)、話音質(zhì)量差引起的掉話率、干擾帶分布、用戶反映、路測(RxQual)及CQT呼叫質(zhì)量撥打測試。掉話分析：掉話問題的定位主要通過話統(tǒng)數(shù)據(jù)、用戶反映、路測、無線場強(qiáng)測試、CQT呼叫質(zhì)量撥打測試等方法，然后通