《移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》課件 項目二 了解無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的對象 任務(wù)4 關(guān)鍵技術(shù)

項目二了解無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的對象任務(wù)4關(guān)鍵技術(shù)目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式OFDM技術(shù)常規(guī)頻分復(fù)用與OFDM的信道分配OFDM基本原理OFDM基本原理OFDM的主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個子信道上進(jìn)行傳輸。OFDM原理調(diào)制和解調(diào)過程OFDM利用快速傅立葉反變換（IFFT）和快速傅立葉變換（FFT）來實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)。OFDM的優(yōu)點OFDM系統(tǒng)可以有效地減小無線信道的時間彌散所帶來的ISI。OFDM系統(tǒng)可以最大限度地利用頻譜資源。各個子信道中正交調(diào)制和解調(diào)可以采用快速傅立葉變換（FFT）和快速傅立葉反變換（IFF）來實現(xiàn)。OFDM系統(tǒng)可以很容易地通過使用不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。OFDM系統(tǒng)可以通過動態(tài)比特分配以及動態(tài)子信道的分配方法，充分利用信噪比較高的子信道，從而提高系統(tǒng)的性能。OFDM系統(tǒng)容易與其他多種接入方法相結(jié)合使用，構(gòu)成OFDMA系統(tǒng)，其中包括多載波碼分多址MC-CDMA、跳頻OFDM以及OFDM-TDMA等等，使得多個用戶可以同時利用OFDM技術(shù)進(jìn)行信息的傳遞。因為窄帶干擾只能影響一小部分的子載波，因此OFDM系統(tǒng)可以在某種程度上抵抗這種窄帶干擾。OFDM的缺點易受頻率偏差的影響。

由于子信道的頻譜相互覆蓋，這就對它們之間的正交性提出了嚴(yán)格的要求，然而由于無線信道存在時變性，在傳輸過程中會出現(xiàn)無線信號的頻率偏移或者由于發(fā)射機(jī)載波頻率與接收機(jī)本地振蕩器之間存在的頻率偏差，都會使得OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，從而導(dǎo)致子信道間的信號相互干擾，這種對頻率偏差敏感是OFDM系統(tǒng)的主要缺點之一。存在較高的峰值平均功率比。與單載波系統(tǒng)相比，由于多載波調(diào)制系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號的香味一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號的平均功率，導(dǎo)致出現(xiàn)較大的峰值平均功率比（PAPR）。這就對發(fā)射機(jī)內(nèi)放大器的線性提出了很高的要求，如果放大器的動態(tài)范圍不能滿足信號的變化，則會為信號帶來畸變，使疊加信號的頻譜發(fā)生變化，從而導(dǎo)致各個子信道信號之間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生相互干擾，使系統(tǒng)性能惡化。目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式MIMO技術(shù)MIMO(MultipleInputMultipleoutput：多輸入多輸出)技術(shù)利用空間中的多徑因素，在發(fā)送端和接收端采用多個天線，如圖2-37所示，通過空時處理技術(shù)實現(xiàn)分集增益或復(fù)用增益，充分利用空間資源，提高頻譜利用率。MIMO系統(tǒng)模型MIMO技術(shù)多天線技術(shù)分類：多輸入多輸出單輸入單輸出單輸入多輸出多輸入單輸出MIMO技術(shù)下行MIMOSU-MIMO:空分復(fù)用兩個數(shù)據(jù)流在一個TTI中傳送給UESU-MIMO:發(fā)射分集只傳給UE一個數(shù)據(jù)流MU-MIMO結(jié)合SDM.給每個UE傳送兩個數(shù)據(jù)流.MU-MIMO結(jié)合發(fā)射分集.給每個UE傳送一個數(shù)據(jù)流.上行支持MU-MIMO目前支持的配置是1x2或1x4將來支持2x2或4x4MIMO技術(shù)LTE現(xiàn)網(wǎng)8種下行MIMO傳輸模式（由高層通過傳輸模式通知UE）

提高用戶峰值速率提高小區(qū)吞吐量增強(qiáng)小區(qū)覆蓋兼容單發(fā)射天線1單天線端口，端口0

2發(fā)射分集

3開環(huán)空分復(fù)用457閉環(huán)空分復(fù)用多用戶MIMO波束賦形，端口5

6閉環(huán)Rank=1預(yù)編碼

8雙流波束賦形，端口7，8提高下行信號信噪比目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式高階調(diào)制技術(shù)高階調(diào)制可以提高峰值速率LTE支持BPSK、QPSK、16QAM和64QAM高階調(diào)制受信道變化的影響很大16QAM和64QAM調(diào)制AMC技術(shù)AMC是基于信道質(zhì)量的信息反饋，選擇最合適的調(diào)制方式，數(shù)據(jù)塊大小和數(shù)據(jù)速率。自適應(yīng)調(diào)制編碼可以通過信道質(zhì)量估計選擇信號的處理方式，克服資源浪費現(xiàn)象。其核心思想是在一個TTI內(nèi)動態(tài)地選擇調(diào)制和編碼方式來適應(yīng)信道條件的變化。當(dāng)終端信道質(zhì)量好（如靠近基站或存在視距鏈路）時，采用高階調(diào)制編碼方式，來獲得高的吞吐量；而當(dāng)終端信道質(zhì)量差（如位于小區(qū)邊緣或者信道深衰落）時，選取低階調(diào)制編碼方式，來保證通信質(zhì)量。信道條件則可以通過發(fā)送反饋回來的CQI來估計；在時分雙工系統(tǒng)中，可以通過互易性來得到CQI等信道質(zhì)量信息。LTE上行方向的鏈路自適應(yīng)技術(shù)基于基站測量的上行信道質(zhì)量，直接確定具體的調(diào)制與編碼方式；LTE下行方向的鏈路自適應(yīng)技術(shù)基于UE反饋的CQI，從預(yù)定義的CQI表格中選擇具體的調(diào)制與編碼方式。OFDM的優(yōu)點CQIindexmodulationCodingrate×1024efficiency0outofrange1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547CQI與調(diào)制編碼方式的對應(yīng)關(guān)系目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（InterCellInterferenceCoordination，ICIC）是用來解決同頻組網(wǎng)時，小區(qū)間干擾的技術(shù)。ICIC的基本思想是通過管理無線資源使得小區(qū)間干擾得到控制，是一種考慮多個小區(qū)中資源使用和負(fù)載等情況而進(jìn)行的多小區(qū)無線資源管理方案。ICIC可以分為部分頻率復(fù)用、軟頻率復(fù)用、全頻率復(fù)用三種。部分頻率復(fù)用部分頻率復(fù)用（FractionalFrequencyReuse：FFR）的思想是系統(tǒng)將頻率資源分為兩個復(fù)用集，一個頻率復(fù)用因子為1的頻率集合，應(yīng)用于中心用戶調(diào)度，另一個頻率復(fù)用因子大于1的頻率集合，應(yīng)用于邊緣用戶調(diào)度。FFR示意圖FFR在小區(qū)不同位置頻率軟頻率復(fù)用軟頻率復(fù)用（SoftFrequencyReuse）的思想是系統(tǒng)將帶寬分三份，如圖2-44所示。三個小區(qū)，小區(qū)邊緣分別使用1份，小區(qū)中心使用剩下的2份。小區(qū)中心頻率復(fù)用因子為3/2，小區(qū)邊緣頻率復(fù)用因子為3。SFR示意圖SFR在小區(qū)不同位置頻率全頻率復(fù)用全頻率復(fù)用（FullFrequencyReuse：FFR）與SFR和FFR中對一組連續(xù)的PRB采用統(tǒng)一的資源使用和發(fā)射功率限制不同，全頻率復(fù)用對時頻資源的使用和發(fā)射功率的限制以PRB為單位，可以單獨對某個PRB進(jìn)行調(diào)度和功率限制，以避免高功率干擾對邊緣用戶產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在全頻率復(fù)用方案中，利用測量到高干擾PRB資源指示，eNodeB端進(jìn)行PRB協(xié)調(diào)調(diào)度，系統(tǒng)可以使用小區(qū)內(nèi)頻譜資源，即頻率復(fù)用因子為1。ICIC技術(shù)的優(yōu)點：降低鄰區(qū)干擾；提升小區(qū)邊緣數(shù)據(jù)吞吐量，改善小區(qū)邊緣用戶體驗。ICIC技術(shù)的缺點：以犧牲系統(tǒng)容量為代價，降低干擾水平的。目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式混合自動重傳技術(shù)自動重傳請求（AutomaticRepeat-reQuest，ARQ）是OSI模型中數(shù)據(jù)鏈路層的錯誤糾正協(xié)議之一。發(fā)送方在準(zhǔn)備下一個數(shù)據(jù)項目之前先等待一個肯定的確認(rèn)，則這樣的協(xié)議稱為ARQ。前向糾錯編碼（FEC）是當(dāng)傳輸出現(xiàn)錯誤時，接收方進(jìn)行糾錯，冗余度大，但提高了傳輸?shù)目煽啃浴５?dāng)信道情況較好時，由于過多糾錯比特，反而降低了吞吐量。將FEC和ARQ相結(jié)合就形成了HARQ。根據(jù)重傳數(shù)據(jù)包包含信息量的不同，目前一般有兩種方式實現(xiàn)很合自動重傳：就是所謂的CC（ChaseCombining）和IR（IncrementalRedundancy）。在CC的方式中，重新傳送的數(shù)據(jù)是第一次傳送的數(shù)據(jù)的簡單重復(fù)。在IR的方式中，每次重傳的數(shù)據(jù)不是前一次的簡單重復(fù)，而是增加了冗余編碼信息。FEC通信系統(tǒng)劣勢:

可靠性較低;

對信道的自適應(yīng)能力較低為保證更高的可靠性需要較長的碼，因此編碼效率較低，復(fù)雜度和成本較高優(yōu)勢:

更高的系統(tǒng)傳輸效率;

自動錯誤糾正，無需反饋及重傳;

低時延.ARQ通信系統(tǒng)劣勢:

連續(xù)性和實時性較低;

傳輸效率較低;優(yōu)勢:

復(fù)雜性較低;

可靠性較高;

適應(yīng)性較高;HARQ機(jī)制HARQ實際上整合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率

自適應(yīng)HARQ：自適應(yīng)HARQ是指重傳時可以改變初傳的一部分或者全部屬性，比如調(diào)制方式，資源分配等，這些屬性的改變需要信令額外通知。非自適應(yīng)HARQ：非自適應(yīng)的HARQ是指重傳時改變的屬性是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)實現(xiàn)協(xié)商好的，不需要額外的信令通知。

LTE下行采用自適應(yīng)的HARQLTE上行同時支持自適應(yīng)HARQ和非自適應(yīng)的HARQ

非自適應(yīng)的HARQ僅僅由PHICH信道中承載的NACK應(yīng)答信息來觸發(fā)自適應(yīng)的HARQ通過PDCCH調(diào)度來實現(xiàn)，即基站發(fā)現(xiàn)接收輸出錯誤之后，不反饋NACK，而是通過調(diào)度器調(diào)度其重傳所使用的參數(shù)HARQ——自適應(yīng)/非自適應(yīng)HARQ目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式自組織網(wǎng)絡(luò)自組織網(wǎng)絡(luò)（Self-OrganizingNetwork，SON）主要由運營商提出，其主要思路是實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的一些自主功能，減少人工參與，降低運營成本。SON的功能主要可以歸納為：自配置自優(yōu)化自愈目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式載波聚合載波聚合是LTE-Advanced系統(tǒng)大帶寬運行的基礎(chǔ)，它可以很好地將多個載波聚合成一個更寬的頻譜，同時也可以把一些不連續(xù)的頻譜碎片聚合到一起，真正利用不同頻帶的傳輸特性，最大聚合帶寬為100MHz。載波聚合技術(shù)示意圖目錄知識點1OFDM技術(shù)知識點2MIMO技術(shù)知識點3高階調(diào)制和AMC知識點4小區(qū)干擾協(xié)調(diào)技術(shù)知識點5混合自動重傳技術(shù)知識點6自組織網(wǎng)絡(luò)知識點7載波聚合實訓(xùn)任務(wù)MIMO天線的工作模式任務(wù)目標(biāo)及任務(wù)要求※任務(wù)目標(biāo)※掌握MIMO天線的9種不同工作模式的區(qū)別，能夠?qū)Ρ确治龅湫偷奶炀€工作模式對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響。※任務(wù)要求※（1）能夠完成“UltraRFLTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仿真實訓(xùn)平臺”的基本操作；（2）通過觀察仿真平臺特定場景中的MIMO天線的工作模式；（3）能夠通過選擇MIMO天線的合適工作模式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的優(yōu)化。任務(wù)實施（1）打開UltraRFLTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仿真實訓(xùn)平臺軟件。（2）選擇“重疊覆蓋導(dǎo)致質(zhì)差”場景。重疊覆蓋導(dǎo)致質(zhì)差場景任務(wù)實施（3）點擊手機(jī)圖標(biāo)，在場景中添加手機(jī)，參數(shù)默認(rèn)，不修改，點擊“確定”。在場景的左下側(cè)可以看到添加的手機(jī)的實時狀態(tài)。（4）啟動仿真，啟動路測端軟件。啟動系統(tǒng)路測端啟動系統(tǒng)路測端任務(wù)實施（5）在路測端軟件中，添加仿真手機(jī)，連接設(shè)備。（6）點擊“開始記錄”，軟件開始記錄所有的信令數(shù)據(jù)，生成一個以系統(tǒng)時間命名的uod文件，在左側(cè)的測試數(shù)據(jù)中可以看到本次測試的以及之前保存的測試數(shù)據(jù)。連接設(shè)備任務(wù)實施（7）開始移動手機(jī)，在測試場景中，可以實時看到手機(jī)連接的基站，以及信號的RSRP值、SINR值。（8）測試完成后，停止記錄，斷開手機(jī)，停止仿真。測試場景任務(wù)實施（9）將場景中的基站信息導(dǎo)出到桌面上，并保存成CSV