LTE網絡規劃和優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這一新技術在網絡規劃和優化上特點，重點分析了路測系統中特性參數，用于衡量LTE網絡性能KPI。

【關鍵詞】LTE網絡；規劃路測

【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已經在全球范圍內開始進入實際部署階段。目前并存的多種3G技術都在向LTE逐步演進。比如北美的運營商正在積極部署LTE-FDD網絡，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，采用了相同的幀結構，終端可以同時支持TDD和FDD技術，無論運營商采用哪一種技術，都可以實現真正的LTE全球漫游。中國的移動設備廠商和運營商共同努力，有望在創新技術應用和部署上走在世界前列。

（2）LTE作為下一代接入技術具有高數據速率，短時延和按照分組數據優化的基本特點。同時，它還提供比3G技術更好的演進能力和建網和運行的經濟性。

（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，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了可變帶寬，為LTE在新頻段部署和現有頻段上演進都提供了便利。為了提高頻譜效率，LTE還采用多種調制方案，可達64QAM的高階調制。在無線技術方面，移動通信網絡標準首次引入了MINO技術，可以在移動無線傳播環境下提供更高的信號質量。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）所有這些新技術的引進，都給LTE網絡的規劃和優化帶來了新的內容。在路測系統中必須引入新的參數集和更高效的記錄手段，才能全面記錄網絡性能參數，客觀評估網絡狀態，為網絡優化提供可靠依據和建議。

2. LTE網絡路測及優化新指標

2.1 可變時域及頻率帶寬。

在3G及2G技術中，載波的頻率帶寬都是固定的，系統容量的提升要靠物理增加載波設備數目實現。如果在某個無線信道出現衰落，則不可避免地造成信號質量惡化引起性能損傷。在HSPA中，引進了時域因子，系統可以根據無線信道的時域變量在最佳時刻來傳輸數據，在時域和碼域進行調度。LTE采用OFDM可以靈活的進行時間域和頻率域的資源調度，從而避免受到選頻深衰落的嚴重損傷。相應地，在測試中也要監視頻率及帶寬因子的變化，進行優化設置。由于各個廠家的調度算法各有不同，需要在不同的無線環境下進行實測，評估網絡性能和用戶體驗，以確定最佳的算法和參數設置。

2.2 TDD和FDD融合的多用戶接入技術。

在3G技術上，TD-SCDMA和WCDMA采用了不同的接入技術，不僅在終端上難以實現雙模，在網絡規劃和優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，在TDD和FDD在實施上有更多的共性。方便統一規劃設計和優化實施。

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控制實現的，LTE取消了RNC，也節省了宏分集所產生的額外的Iub流量。相關的參數也就不需要了。LTE的移動性是由S1和X2接口實現的。

2.4 不需要鄰小區配置。

當服務小區低于預定門限時，LTE終端將搜索備選鄰小區。按照特定的順序，備選鄰小區可以是同頻、異頻，或是其它無線接入技術的系統間切換。也就是說由LTE終端確定鄰小區，而不是有系統提供鄰小區表。網絡通過提供鄰小區偏置來改變優選鄰小區排序。相應地，LTE鄰小區切換實現更加可靠，規劃和優化工作也更加有效。

2.5 主服務小區。

LTE網絡一般采取同頻復用，和3G技術一樣，好的網絡覆蓋是容量的保證。優化的主要工作是突出主服務信號，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，采用掃頻儀路測優化網絡覆蓋仍是LTE達到最佳覆蓋和容量的必備手段。

2.6 MIMO提高接收性能。

根據標準，LTE可以在上行和下行采用MIMO。但是在路測過程應當實地采用不同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計相關性（信噪比與吞吐率的統計相關性見圖1）。

2.7 可變信號調制。

LTE網絡的數據速率和吞吐率直接和無線環境相關。接收機在好的無線環境下提供高信噪比，系統可以采用高階調制（如16QAM和64QAM），在系統設置和終端都支持高階調制的前提下，高階調制的使用率也是網絡性能優化的一個重要指標。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機事實上存在的非線性差異等原因都會產生系統干擾。因此，在LTE中，非常關注小區間干擾消減技術。小區間干擾消減途徑有3種，即在時域增加保護帶、可變循環前綴和接收機可變頻均衡技術。endprint

2.9 傳輸模式。

根據無線環境、設備能力和用戶場景等因素，LTE系統在數據傳輸中主要分為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MIMO，增加吞吐量。用于信道質量較好但終端反饋不可靠的高速場景。

模式4：閉環MIMO，增加吞吐量。用于信道質量較好的場景。

模式5：多用戶MIMO，通過空間復用提高小區容量。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，小區邊緣場景。

模式7：波束成形。小區邊緣場景，可有效對抗干擾。

3. LTE網絡的KPI

3.1 網絡性能關鍵指標KPI是一組網絡指標，常常用來衡量網絡優化的效果，并衡量比較不同網絡的性能。盡管隨網絡技術不同而有不同實測參數集。但是一般會用以下主要通用KPI來度量網絡的服務質量。

（1）覆蓋類。接收功率RSRP，接收質量RSRQ，場強指示RSSI，發射功率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：信道質量CQI，分組調制方式。

（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，各種數據吞吐率信息包括上、下行應用層數據吞吐率，平均吞吐率，掃頻儀測試接收電平，信噪比（SNR），發射功率PUSCH等。

3.3 具體到LTE網絡優化工作，主要關注的測試參數有覆蓋類參數（如RSRP，發射功率等），系統質量參數（如RSRQ，SNR，BLER，CQI等），應用質量參數（Ap-plicationQualityMeasurements），FTPUL/DL吞吐率，VoIP測試（如抖動、時延、丟包率、業務統計），IPERFUL/DL（如吞吐率），HTTP測試，Ping/PingTraceRoute（如回傳時延），視頻流質量（如MOS，丟包率等）

E-mail（SMTP，POP3）測試和外掛應用測試。

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，包括CQI信息，上、下行分組鏈路適配性、調制、調度等，物理資源塊PRB信息，上、下行應用數據吞吐率和信噪比（SNR）。

4. 結束語

（1）LTE已經成為下一代移動通信的主要標準，很快就要進入規模商用階段。隨著網絡試驗和部署的開展，應用無線路測系統和相應的優化工作將迅速鋪開，為建設一個高性能的移動LTE網絡，必須針對LTE的技術特點，掌握LTE網絡測試和優化的特有方法。

（2）作為先進的移動通信技術，LTE除了提供更高的頻譜效率和傳輸速率，也為網絡規劃和優化帶來新的內容。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路測系統的新要求和實現方法。

參考文獻

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