TD-LTE基础无线网络容量规划

TD-LTE基础无线网络容量规划22授课老师-“个人简介”》基本资料姓名：林凤城工作单位：福建移动泉州分公司手机号码：[phone]电子邮箱：[e-mail]》教育及培训经历毕业院校：电子科技大学学历：大学本科专业培训经历：2009年参加参加福建移动TD-SCDMA精英人才培养项目2013年参加总部组织的LTE定制培训》专业特长先后从事基站维护、无线网络优化、规划工作。熟悉GSM华为、诺西，TDS中兴、LTE中兴无线设备。具备丰富的2/3/4G无线网络规划优化经验。33规划类课程--《TD-LTE基础无线网络容量规划》课件简介课件名称TD-LTE基础无线网络容量规划适用专业及等级LTE无线网优L1级内容简介本课程主要介绍了LTE网络小区容量、传输带宽的规划方法以及影响LTE无线网络容量的关键要素大纲1、eNodeB设备基础2、小区容量计算3、功率控制及干扰分析4、传输配置计算5、TD-LTE室分系统改造版本V1.1日期2015.1.19主要更新内容负责人福建林凤城遗留问题44课程内容eNodeB设备基础1小区容量计算2传输配置计算4TD-LTE室分系统改造5功率控制及干扰分析355eNodeB的系统架构：BBU+RRUeNodeB硬件系统按照基带、射频分离的分布式基站架构设计，分BBU、RRU两个功能模块，既可以射频模块拉远的方式部署，也可以将射频模块，基带部分放置在同一个机柜内组成宏基站的方式部署。BBU与RRU之间通过CPRI/IR接口连接。eNodeBMME/S-GWMME/S-GWS1-MMES1-UX2LMTANTOMCCPRIorOBRIIu-antBBURRUeNodeB无线资源管理(无线承载控制、准入控制、移动性管理和动态资源分配)无线承载控制包括无线承载的建立、保持、释放，对无线承载相关的资源进行配置。准入控制包括允许和拒绝建立新的无线承载请求移动性管理包括对空闲模式和连接模式下的无线资源进行管理。动态资源分配包括分配和释放控制面和用户面数据包所使用的无线资源，如缓冲区、进程资源数据包压缩与加密(采用压缩和加密算法)用户面数据包路由eNodeB提供到S-GW的用户面数据包的路由MME选择UE初始接入网络和连接期间，eNodeB为UE选择一个MME进行附着和MME选择。在无路由信息利用时，eNodeB根据UE提供的信息来间接确定到达MME的路径。消息调度和传输接收到来自MME的寻呼消息、系统广播消息以及OMC的操作维护消息。l根据一定的调度原则向Uu接口发送寻呼消息、系统广播消息和操作维护消息。66BBU功能BBU采用模块化设计，包括四个子系统：控制系统、传输系统、基带系统、电源和环境监控系统。BBU在eNB中的位置77BBU逻辑结构传输子系统提供与EPC通信的物理接口，完成eNodeB与EPC之间的信息交互。提供与LMT或M2000的操作维护通道提供与2G/3G基站通信的物理接口，实现eNodeB与2G/3G基站共享传输资源基带子系统上行处理模块：包括解调和解码模块下行处理模块：包括编码和调制模块，并将信号送至SFP接口模块。控制子系统(集中管理整个分布式基站系统，包括操作维护和信令处理，并提供系统时钟)操作维护功能：包括配置管理、故障管理、性能管理、安全管理、开站等。信令处理功能：如Uu接口的PDCP信令处理时钟模块功能：包括锁相GPS时钟，进行分频、锁相和相位调整，并为整个NodeB提供符合要求的时钟电源模块电源模块将-48VDC转换为单板需要的电源，并提供外部监控接口BBU功能模块88RRU功能RRU/RFU设备是集成了数字预失真(DPD)、高效率功放、SDR技术的新型射频收发信机单元RRU/RFU逻辑结构包括CPRI/IR接口处理单元、TRX、供电单元、PA、LNA、滤波器、收发切换开关等逻辑单元。RFU是宏基站的射频部分。RFU主要完成基带信号和射频信号的调制解调、数据处理、功率放大、驻波检测等功能。RRU是射频拉远单元，是分布式基站的射频部分。RRU主要完成基带信号和射频信号的调制解调、数据处理、功率放大、驻波检测等功能。室外RRU模块室内机柜内的RFU模块99RRU逻辑结构CPRI接口处理单元接收来自BBU3900的下行基带数据。发送上行基带数据到BBU3900。转发级联RRU数据TRX接收通道的主要功能将接收信号下变频至中频信号，将中频信号进行放大处理，模数转换，数字下变频，匹配滤波，自动增益控制发射通道的主要功能提供CPRI接口的IQ信号解帧功能。提供对下行IQ信号的滤波、D/A变换、上变频、功率放大、射频滤波功能，提供发射功率上报功能，提供功放的过载保护功能，提供发射通道关断和开启功能，提供闭环功率控制功能，扩频信号的成形滤波。供电单元将输入的直流电源转换为RRU/RFU需要的电源电压。PA&LNAPA(PowerAmplifier)对来自TRX的小功率射频信号进行放大。LNA(LowNoiseAmplifier)将来自天线的接收信号进行放大。滤波器滤波器提供射频通道接收信号和发射信号复用功能，可使接收信号与发射信号共用一个天线通道，并对接收信号和发射信号提供滤波RRU/RFU功能模块1010课程内容eNodeB设备基础1小区容量计算2传输配置计算4TD-LTE室分系统改造5功率控制及干扰分析3112.1TD-LTE系统容量计算系统容量容量——控制信道、业务信道可用的RB资源数目将限制TTI内最大调度用户数目；硬件资源限制将决定小区内的最大激活用户数目；系统流量（系统频谱效率SE、边缘频谱效率ESE）带宽、时隙配比；干扰——载波间干扰、符号间干扰、序列间干扰、小区间同频干扰等干扰都会带来流量的下降，需要考虑规避措施来降低干扰；多天线技术的使用——多天线收发分集技术、波束赋形技术、双流空分复用技术的使用将带来系统流量上的增益；调度、功控技术——算法优劣将直接影响流量性能多天线技术调度、功控ICIC系统带宽子帧配比3GLTE系统容量、频谱效率12理论容量TD-LTE系统中，多用户调度共享上下行业务信道进行传输，因此对于不要求GBR（保证比特速率）和延迟性能的数据业务，理论上系统所支持的用户数目是不受限制的，受限制的是一个TTI内同时得到调度的用户数目。但VOIP业务由于对GBR和延迟参数的要求，因此系统所能够支持的VOIP用户总数受限。同时能够得到调度的用户数目受限于控制信道的可用资源数目，即PDCCH（包含PHICH、PCFICH）信道可用的CCE（控制信道元）个数。PHICH，每条占用3个REG，最多复用8个UE，；PCFICH，指明给定带宽和天线配置下可用的PDCCH符号数，固定占用4个REGPDCCH，一个对称业务的用户需要2条PDCCH，传输上下行调度控制信息在实现中，设备硬件资源、处理能力限制了单小区能够支持的激活用户数。协议要求，在5MHz~20MHz的带宽配置下，要求支持激活用户数=400/Sector。2.1TD-LTE系统容量计算13最大同时调度用户数设系统最大同时调度的对称业务用户数为N，以2天线、20M带宽为例，解方程可以计算得到N，如下解方程，取整数得到：N=40个用户；最大40个用户可以同时得到调度。最大VOLTE用户数系统支持的VOIP用户数与其占用的RB数目、重传率、激活因子等相关。（N/8）+1+N×２=88每PHICH支持最大8用户，占用一个CCE，计算出需要的PHICH条数以及占用的CCE个数一条PCFICH占用一个CCE对称业务，每用户占用2条PDCCH，至少占用2CCE2天线，20M带宽，最多88CCE2.1TD-LTE系统容量计算14Uplink-downlinkconfigurationDownlink-to-UplinkSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD理论峰值流量估算DL速率=流数*（（配置i的下行子帧数*每子帧传输比特数+Dwpts承载的比特数）/配置i无线帧长）；每子帧传输比特数=带宽内RB数*（每RB子载波数*（14-控制符号数）-RS数）*调制阶次*编码率Dwpts承载比特数=带宽内RB数*（每RB子载波数*（特殊子帧承载的下行符号数-控制符号数）-RS数）*调制阶次*编码率UL速率=配置i上行子帧数*（带宽内RB数*每RB子载波数*（14-RS数）*调制阶次*编码率）/配置i无线帧长；说明：配置i=0，1，…6；调制阶次：2——QPSK4——16QAM6——64QAM2.1TD-LTE系统容量计算15理论峰值吞吐量计算（以配置1为例）DL2x2SM速率=流数x（2x71280+47520）bit/5ms=2x（2x71280+47520）bit/5ms=76.032MbpsTD-LTE系统不同配置下的峰值吞吐量表格RBRBSCRS100121421260.971280bit总数每的数子帧内符号数控制符号数数调制阶数码率=RBRBSCDwPTSRS100121442860.947520bit总数每的数内符号数控制符号数数调制阶数码率=2.1TD-LTE系统容量计算16爱尔兰法、坎贝尔法由背包模型衍生出的各种算法LTE容量估算的方法不能按照R4业务容量估算的方法进行。由于影响容量估算的因素太多，因此不能简单的利用公式来进行计算。通过系统仿真和实测统计数据，可以得到各种无线场景下、网络和UE各种配置下的小区吞吐量和小区边缘吞吐量；在实际规划时，根据规划地的具体情况，查表确定LTE的容量。影响容量的因素BECDA设备性能环境多天线技术调度算法干扰消除2.1TD-LTE系统容量计算-仿真17小区频谱效率、边缘频谱效率vs站间距小区频谱效率、边缘频谱效率vs用户数(ISD=500m)2.1TD-LTE系统容量计算-仿真18干扰随机化技术ICIC技术BeamForming、分集调度、HARQSM双流传输高阶调制功率配置、功控系统流量（频谱效率）性能提升的两个主要方向第一，降低系统同频干扰；第二，提升传输的信源数据数两个方向互相联系2.2TD-LTE系统容量提升19-50510152010-310-210-1100SNRBLERAWGN-ideal-1T1R-6RB(MCS0-MCS27)调度：UE根据收到信号的SINR、信道的秩RI、子带/宽带配置来报告CQI.根据CQI指示选择发送使用的MCS格式，适配信道变化调度与HARQ过程配合，进行良好的无线链路速率匹配，达到每个瞬时的流量最大化！2.2TD-LTE系统容量提升-调度20不同调度算法对系统频谱效率（系统流量）有影响MaxCI算法能使系统频谱效率达到最大化，但会令系统边缘流量为0。PF算法将综合考虑系统流量和边缘流量，实际应用中需要合理配置算法参数，以达到最优性能。根据不同的QOS等级指示（QCI）值，真实的调度算法将引入保证GBR的调度算法，来保证ESE。而PF、MaxCI等基本调度算法可以结合应用场景来设置。2.2TD-LTE系统容量提升-调度21eNB采用双极化8天线阵列单流下行UE2天线接收，上行轮流发射上行eNB8天线接收，下行采用EBB算法实现波束赋形(Ant1,Ant5)(Ant4,Ant8)...方案一8x2Beamforming(Ant1,Ant5)(Ant4,Ant8)...方案二2x2MIMO同极化的4天线组成某一子阵，即Ant1~Ant4和Ant5~Ant8分别构成两个子阵子阵内采用广播波束赋形两个子阵间实现MIMO抗干扰