1、兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕 业 论 文题 目 ： LTE基 站 上 下 行 速 率 优 化 方 案 LTE Base Station Downlink Rate Optimization Program兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计摘 要LTE(Long Term Evolution)是指 3GPP 组织推行的蜂窝技术在无线接入方面的最新演进，对应核心网的演进就是 SAE（System Architecture Evolution） 。由于移动用户数目的惊人发展和用户的高要求，如何使网络达到最佳的运行状态，如
2、何提高通信质量，提高网络的平均服务水平以及提高系统设备利用率，已经成为网络运营商的首要任务。特别是我国 LTE 网络在扩容时普遍存在周期短，速度快的情况，导致工程中留下很多质量问题，需要在后期的网络优化中解决。本文主要针对 LTE 基站优化进行说明，包括单站优化，分簇优化，分区优化，全网优化，全网的高质量是优化目的，而单站的高质量优化是基础，只有做好每一个站点的优化，才能保证全网的网络质量，所以单站优化很重要，单站验证能发现其问题所在，然后分析原因以及提出解决办法。关键词：LTE；速率；网络优化兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计AbstractLTE (Long Term Evolutio
3、n) is the latest evolution of the 3GPP cellular organization implementing the wireless access technology, the core network is evolved corresponding to SAE (System Architecture Evolution). Due to the amazing growth and high demand for the number of users of mobile users, and how to make the network t
4、o achieve the best run state, how to improve communication quality, raising the average level of service networks and improve system utilization, network operators have become the primary task. Especially in the expansion of LTE networks ubiquitous cycle is short, fast, the lead project left many qu
5、ality issues need to be addressed in the latter part of network optimization. This paper mainly explains the LTE station optimization, including single station optimization, optimization clustering, partitioning to optimize the whole network optimization, optimization of the whole network quality is
6、 the goal, while the single-station quality optimization is the foundation, only to every site optimization, in order to ensure the quality of the whole network of networks, it is very important to optimize the single-station, single station can be found to verify the problem, and then analyze the c
7、auses and propose solutions.Key words: LTE，speed，network optimization兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计目录第一章 前言 .1第二章 系统网络结构 .22.1 网络结构 .22.2 核心网（EPC）主要逻辑网络实体 .22.3 UE 的状态 .22.4 LTE 的关键技术 .4第三章 LTE 网络优化工作流程 .63.1 单站优化 .63.2 分簇优化 .63.3 分区优化 .83.4 全网优化 .8第四章 单站验证 .94.1 宏站的单站验证步骤 .94.1.1 上下行速率测试 .94.1.2 覆盖测试 .134.1.3
8、 站内切换测试: .134.2 室分系统的单站验证步骤 .144.3 单站验证主要测试指标 .164.4 网络性能优化目标 .184.5 单站验证注意事项 .19第五章 单站验证问题定位与优化 .215.1 覆盖问题 .215.1.1 RSRP 异常 .215.1.2 SINR 异常 .215.2 传输模式异常 .225.3 调度不足 .225.4MCS 与 IBLER 异常 .235.5 通道不平衡 .235.6 Ping 业务功能测试 .245.7 接反现象 .25总结 .27参考文献 .28附录一 外文文献原文 .29附录二 外文文献译文 .38致谢 .51兰 州 理 工 大 学 毕 业
9、 设 计1第一章 前言LTE 是 Long Term Evolution（长期演进）的缩写。3GPP 标准化组织最初制定 LTE 标准时，定位为 3G 技术的演进升级。后来 LTE 技术的发展远远超出了最初的预期，无论是系统架构还是传输技术，相对原来的 3G 系统均有较大的革新。严格来说， LTE 基础版本Release8/9 仅属于 3G 增强范畴，也称为 3.9G；按照国际电联的定义，LTE 后续演进版本Release10/11（即 LTEAdvanced）才是真正意义的 4G。但从市场推广的角度说，目前全球运营商已普遍将 LTE 各种版本通称为 “4G”。LTE 标准由国际标准化组织 3
10、GPP（third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）制定，包括 TDLTE 和 LTE FDD 两种制式。根据频率使用方式（双工方式）不同，LTE 可分为 LTE TDD 和 LTE FDD 两种，其中 LTE TDD 又被称为 TDLTE。TDLTE 由中国企业主导并被全球广泛认可。TDLTE 是 TDSCDMA 的后续演进技术，可大幅提升上网速率，增强用户的数据业务体验。TDLTE 的设计目标可以概括为三大特点：（1） “高速率 ”：更高的频率带宽和更先进的技术，提供真正的移动宽带业务。TDLTE系统设计要求 20MHz 带宽内实现下行峰值
11、速率超过 100Mbps，上行峰值速率超过 50Mbps。（2） “低时延 ”：大幅降低接入时延和端到端业务时延，以支持实时交互类业务。TDLTE 系统要求其业务传输的单向时延低于 5ms，接入时延低于 50ms，从空闲状态到激活状态的迁移时间小于 100ms。（3） “永远在线 ”：用户注册后，核心网一直保持连接，用户感觉“永远在线”，业务体验更好。兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计2第二章 系统网络结构2.1 网络结构LTE 系统的总体网络包括三个部分，UE （用户设备） 、eNodeB （演进型接入网） 、EPC（演进型核心网） ，总体结构图 2-1 所示：图 2-1 LTE 系统网
12、络结构2.2 核心网（EPC）主要逻辑网络实体核心网主要包括 MME、S-GW、P-GW、HSS、PCRF 四种网络实体，每种实体对应不同的功能和业务类型：MME：是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW 和PGW 的选择等功能。S-GW：主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持 3GPP 不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点。PDN-GW：EPS 锚点，即是 3GPP 与 non-3GPP 网络间的用户面数据链路的锚点，负责管理数据路由，管理接入间的移动，还负责 DHCP、策略执行、计费等功能。HSS(归属用户服务器) ：核心网主要数据库，
13、包括用户相关信息； HLR(归属位置寄存器) ，是 HSS 的一部分。PCRF(策略和计费规则功能) ：业务流检测、策略实施、基于流付费的功能实体。2.3 UE 的状态UE 有两种基本运行模式：空闲模式与连接模式。UE 开机后停留在空闲模式下，通过非接入层表示，如 IMSI,P-TMSI,TMSI 等标识来区分。UTRAN 不保留空闲模式下的 UE 信兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计3息，仅能够寻呼 LAC 区中的所有 UE 或同一寻呼时刻的所有 UE。当 UE 完成 RRC 连接建立后，才会从空闲模式转移到连接模式，当 RRC 连接释放后 UE 从连接模式转移到空闲模式。UE 连接模式
14、下共有四种状态：CELL_PCH,URA_PCH,CELL_FACH,CELL_DCH 。四种状态转移如图 2-2 所示：图 2-2 UE 状态转移NAS 层的终端也有三种状态，LTE-DETACHED、LTE-IDLE、LTE-ACTIVE。LTE-DETACHED：网络和 UE 侧均没有 RRC 实体，此时 UE 通常处于关机、去附着、UE 开机但没有向网络注册，可能因为没注册或无适合可用的网络下注册失败等状态；LTE-IDLE：对应 RRC 的 IDLE 状态，UE 已注册到网络，但未激活，处于低功耗模式下。分组核心域已经了解到 UE 的位置，如有服务建立，UE 能在非常短时间内切换到A
15、CTIVE 模式，继续先前激活的数据会话；LTE-ACTIVE：对应 RRC 的 connected 状态，UE 和网络实际交换数据和信令的惟一一个激活状态；网络可以向空闲状态和连接状态的 UE 发送寻呼，寻呼过程可以由核心网触发，用于通知某个 UE 接收寻呼请求，或者由 eNodeB 触发，用于通知系统信息更新，以及通知 UE 接收 ETWS 以及 CMAS 等信息。兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计42.4 LTE 的关键技术(1)采用 OFDM 技术OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）属于调制复用技术，它把系统带宽分成多个
16、的相互正交的子载波，在多个子载波上并行数据传输。各个子载波的正交性是由基带 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)实现的。由于子载波带宽较小（15kHz ） ，多径时延将导致符号间干扰 ISI，破坏子载波之间的正交性。为此，在OFDM 符号间插入保护间隔，通常采用循环前缀 CP 来实现。下行多址接入技术 OFDMA，上行多址接入技术 SC-FDMA(Single Carrier-FDMA)。(2)采用 MIMO(Multiple-Input Multiple Output)技术LTE 下行支持 MIMO 技术进行空间维度的复用。空间复用支持单用户 SU-MIM
17、O (Single-U ser-MIMO)模式或者多用户 MU-MIMO (Multiple-User-MIMO)模式。SU-MIMO 和MU-MIMO 都支持通过 Pre-coding 的方法来降低或者控制空间复用数据流之间的干扰，从而改善 MIMO 技术的性能。SU-MIMO 中，空间复用的数据流调度给一个单独的用户，提升该用户的传输速率和频谱效率。MU-MIMO 中，空间复用的数据流调度给多个用户，多个用户通过空分方式共享同一时频资源，系统可以通过空间维度的多用户调度获得额外的多用户分集增益。受限于终端的成本和功耗，实现单个终端上行多路射频发射和功放的难度较大。因此，LTE 正研究在上行
18、采用多个单天线用户联合进行 MIMO 传输的方法，称为 Virtual-MIMO。调度器将相同的时频资源调度给若干个不同的用户，每个用户都采用单天线方式发送数据，系统采用一定的 MIMO 解调方法进行数据分离。采用 Virtual-MIMO 方式能同时获得 MIMO增益以及功率增益（相同的时频资源允许更高的功率发送） ，而且调度器可以控制多用户数据之间的干扰。同时，通过用户选择可以获得多用户分集增益。 (3)调度和链路自适应LTE 支持时间和频率两个维度的链路自适应，根据时频域信道质量信息对不同的时频资源选择不同的调制编码方式。功率控制在 CDMA 系统中是一项重要的链路自适应技术，可以避免远
19、近效应带来的多址干扰。在 LTE 系统中，上下行均采用正交的 OFDM 技术对多用户进行复用。因此，功控主要用来降低对邻小区上行的干扰，补偿链路损耗，也是一种慢速的链路自适应机制。(4)小区干扰控制LTE 系统中，系统中各小区采用相同的频率进行发送和接收。与 CDMA 系统不同的是，LTE 系统并不能通过合并不同小区的信号来降低邻小区信号的影响。因此必将在小区间产生兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计5干扰，小区边缘干扰尤为严重。为了改善小区边缘的性能，系统上下行都需要采用一定的方法进行小区干扰控制。目前正在研究方法有：干扰随机化：被动的干扰控制方法。目的是使系统在时频域受到的干扰尽可能平均
20、，可通过加扰，交织，跳频等方法实现。干扰对消：终端解调邻小区信息，对消邻小区信息后再解调本小区信息；或利用交织多址 IDMA 进行多小区信息联合解调。干扰抑制：通过终端多个天线对空间有色干扰特性进行估计和抑制，可以分为空间维度和频率维度进行抑制。系统复杂度较大，可通过上下行的干扰抑制合并 IRC 实现。干扰协调：主动的干扰控制技术。对小区边缘可用的时频资源做一定的限制。这是一种比较常见的小区干扰抑制方法。兰 州 理 工 大 学 毕 业 设 计6第三章 LTE 网络优化工作流程为了保障无线网络设备开通、入网及覆盖性能而进行的优化测试活动。室外宏站初始调整服务可分为四个阶段：单站优化、分簇优化、分
21、区优化和全网优化。室内站点初始网络优化服务为：信源测试优化、切换带的设置及优化。网络优化流程如图 3-1 所示：图 3-1 LTE 网络优化工作流程3.1 单站优化单站优化主要针对新开站点进行工程网络参数一致性检查、单站优化测试（含室内站点信源测试） 、RF 问题处理（含室内站点切换带设置及优化） 。网络参数一致性检查 ：检查开通站点的频点、邻区、功率、切换等网络参数与规划参数是否一致，对不一致的参数进行修正。对开通站点采取随机抽查 5%的站点，进行工程参数实际安装与规划的工程参数进行的检查，对不合理的地方结合单站验证环节提出整改建议。TD-LTE 单站点优化测试：采用 DT 或 CQT 测试对 TD-LTE 站点覆盖进行测试，对站点的覆盖性能问题提出调整建议。RF 问题处理： 对单站点优化测试过程中的发现的问题，制定调整措施，调整完成后进行验证。以及对室内站点切换带设置及优化。
