LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的特點及路測實例

王斌

【摘要】LTE試驗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，重點分析了路測系統(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

【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作為新一代移動通信技術(shù)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)開始進入實際部署階段。目前并存的多種3G技術(shù)都在向LTE逐步演進。比如北美的運營商正在積極部署LTE-FDD網(wǎng)絡(luò)，而中國的3大運營商也都在進行各自的LTE試驗。因為LTE標準較好地融合了TDD和FDD技術(shù)，采用了相同的幀結(jié)構(gòu)，終端可以同時支持TDD和FDD技術(shù)，無論運營商采用哪一種技術(shù)，都可以實現(xiàn)真正的LTE全球漫游。中國的移動設(shè)備廠商和運營商共同努力，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，短時延和按照分組數(shù)據(jù)優(yōu)化的基本特點。同時，它還提供比3G技術(shù)更好的演進能力和建網(wǎng)和運行的經(jīng)濟性。

（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正交的窄帶承載信號，在獲得更高頻譜利用率的同時還實現(xiàn)了可變帶寬，為LTE在新頻段部署和現(xiàn)有頻段上演進都提供了便利。為了提高頻譜效率，LTE還采用多種調(diào)制方案，可達64QAM的高階調(diào)制。在無線技術(shù)方面，移動通信網(wǎng)絡(luò)標準首次引入了MINO技術(shù)，可以在移動無線傳播環(huán)境下提供更高的信號質(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，都給LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化帶來了新的內(nèi)容。在路測系統(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)路測及優(yōu)化新指標

2.1 可變時域及頻率帶寬。

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)目實現(xiàn)。如果在某個無線信道出現(xiàn)衰落，則不可避免地造成信號質(zhì)量惡化引起性能損傷。在HSPA中，引進了時域因子，系統(tǒng)可以根據(jù)無線信道的時域變量在最佳時刻來傳輸數(shù)據(jù)，在時域和碼域進行調(diào)度。LTE采用OFDM可以靈活的進行時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重損傷。相應(yīng)地，在測試中也要監(jiān)視頻率及帶寬因子的變化，進行優(yōu)化設(shè)置。由于各個廠家的調(diào)度算法各有不同，需要在不同的無線環(huán)境下進行實測，評估網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗，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施原則。LTE因為采用了共同的接入技術(shù)，在TDD和FDD在實施上有更多的共性。方便統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計和優(yōu)化實施。

2.3 沒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的移動性是由S1和X2接口實現(xiàn)的。

2.4 不需要鄰小區(qū)配置。

當服務(wù)小區(qū)低于預(yù)定門限時，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，或是其它無線接入技術(shù)的系統(tǒng)間切換。也就是說由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)通過提供鄰小區(qū)偏置來改變優(yōu)選鄰小區(qū)排序。相應(yīng)地，LTE鄰小區(qū)切換實現(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，降低干擾信號。同時也就減少了不必要的乒乓切換。因為LTE的初期部署往往在新的專用頻段上，采用掃頻儀路測優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋仍是LTE達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)標準，LTE可以在上行和下行采用MIMO。但是在路測過程應(yīng)當實地采用不同MIMO的UE，以衡量比較MIMO對性能的改善以及相應(yīng)的用戶體驗。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用一個實例顯示了信噪比與吞吐率的統(tǒng)計相關(guān)性（信噪比與吞吐率的統(tǒng)計相關(guān)性見圖1）。

2.7 可變信號調(diào)制。

LTE網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率和吞吐率直接和無線環(huán)境相關(guān)。接收機在好的無線環(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)化的一個重要指標。圖2是一個實際LTE路測報告，給出了各種調(diào)制方式的比率。

2.8 抗干擾。

與WCDMA不同，OFDMA無法通過擴頻方式降低小區(qū)間的干擾。對于OFDMA來說，多普勒頻移、多徑傳輸、時域抖動引起的頻域重疊以及收發(fā)機事實上存在的非線性差異等原因都會產(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，即在時域增加保護帶、可變循環(huán)前綴和接收機可變頻均衡技術(shù)。endprint

2.9 傳輸模式。

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

模式1：單天線無MIMO。用于單天線傳輸場景。

模式2：分集傳輸，通過分集發(fā)送接收來增加信噪比，無吞吐量增益。用于強干擾場景。

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景。

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

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

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

模式7：波束成形。小區(qū)邊緣場景，可有效對抗干擾。

3. LTE網(wǎng)絡(luò)的KPI

3.1 網(wǎng)絡(luò)性能關(guān)鍵指標KPI是一組網(wǎng)絡(luò)指標，常常用來衡量網(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)不同而有不同實測參數(shù)集。但是一般會用以下主要通用KPI來度量網(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，場強指示RSSI，發(fā)射功率TXPower。

（2）物理層類。誤碼率BLER，信噪比SNR，時間提前量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）回傳時延。

（6）分組連接建立時延。

（7）呼叫建立成功率。

（8）掉話率。

（9）切換成功率和時間。

（10）傳輸模式。

3.2 在圖3實測案例中，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測試（如抖動、時延、丟包率、業(yè)務(wù)統(tǒng)計），IPERFUL/DL（如吞吐率），HTTP測試，Ping/PingTraceRoute（如回傳時延），視頻流質(zhì)量（如MOS，丟包率等）

E-mail（SMTP，POP3）測試和外掛應(yīng)用測試。

3.4 圖4給出了一個實測案例，顯示了在路測過程中觀測到的一些主要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

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

（2）作為先進的移動通信技術(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)化帶來新的內(nèi)容。本文簡要介紹了LTE與3G的不同之處。通過實測案例，展示了LTE路測系統(tǒng)的新要求和實現(xiàn)方法。

參考文獻

[1] 支潤，LTE的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略 [J].中國科技投資，2014.

[2] 郜周軍， 崔雁松，LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化關(guān)鍵性能指標的分析與研究[J].中國新通信，2015.

[3] 鄭國惠.TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化方法分析[J].互聯(lián)網(wǎng)天地，2015.

[4] 孫宇，TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化方法分析[J].中國新通信，2016.

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