LTE无线网关键技术及规划设计流程

LTE无线网关键技术及规划设计流程目录vLTE概述vLTE关键技术vLTE信道结构vLTE无线网规划流程及方法v站点查勘及设计要点LTE概述-全球商用情况LTE作为下一代移动通信的标准，全球已有101个国家的338个运营商正在投资LTE，其中：●90个国家的280个运营商已承诺部署LTE；●11个国家的58个前期承诺部署LTE的运营商已开始试验；●共有45个国家开通了89张LTE商用网，这其中共有80张采用了FDD制式；●GSA预测，截止至今年年底将有64个国家的150张商用网投入运营。LTE概述-系统设计目标LTE概述-网络架构特点：1、网络架构更趋扁平化和简单化；2、减少网络节点，降低系统复杂度以及传输和无线接入时延；3、减少网络部署和维护成本。LTE采用由NodeB构成的单层结构，如下图所示：LTE概述-主要网元基本功能1、MME、servingGW、PDNGW组成EPC（核心网）；2、EPC与eNodeB之间通过S1接口（包括控制面的S1-MME接口和用户面的S1-U接口）连接，eNodeB之间通过X2接口相互连接，支持数据和信令的直接传输。3、原来BSC的功能划分由eNodeB和MME来承担，eNodeB承担了绝大部分，包括资源调度和无线资源管理、无线接入控制、移动性管理等。LTE概述-接口协议的分层：“三层”“三层”和OSI七层模型的对应关系：RRC（无线资源控制）-------网络层PDCP、RLC、MAC-------数据链路层物理层-------物理层LTE概述-LTE标准化进展Rel-8形成了完善的LTE系统网络架构；形成了以OFDM和多天线技术为核心的物理层结构；形成了一个以连续覆盖为主要特征的、具有强竞争力的蜂窝系统标准。Rel-9物理层多天线传输性能增强；初步引入对局部覆盖的优化设计。引入的技术：支持单用户双流BF（没有实现）；定位业务（LBS）；广播多播（MBMS）（没有实现）。目前基本都是基于R9版本。Rel-10、Rel-11目前并没有应用,从R10开始，进入增强版本。LTE概述-全球相关频段的频谱资源概况●1.8G频段的使用授权在青奥会方案中没有争取到。●2.1G作为备选频率。优势：未用的自有频段，不需授权；处于现网室分系统频段内，改造量小。劣势：覆盖性能差、频带窄。目录vLTE概述vLTE关键技术vLTE信道结构vLTE无线网规划流程及方法v站点查勘及设计要点LTE系统的关键技术1、帧结构2、双工技术3、OFDM技术4、MIMO技术5、ICIC技术主要包括以下几种技术：LTE系统的关键技术—帧结构LTEFDD:帧长10ms，包括20个时隙(slot)和10个子帧(subframe);每个子帧包括2个时隙。LTE系统的关键技术—帧结构从频域上来看：RB由12个连续的子载波组成，带宽为180kHz，持续时间为0.5ms（相当于0.5个子帧，1个时隙）。RB的数量与频点带宽相关，20MHz的带宽有100个RB，10MHz带宽有50个RB。LTE系统的关键技术-双工技术TDD：发射和接收信号是在同一频率信道的不同时隙中进行的，彼此之间采用一定的保证时间予以分离。FDD：采用两个对称的频率信道（上下行频率间隔190MHz）来分别发射和接收信号，发射和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。FDD优缺点：1、FDD必须使用成对的收发频率。在进行非对称的数据交换业务时，频谱的利用率大为降低，约为对称业务时的60%。2、FDD模式的系统的最高移动速度可达500KM/h，而采用TDD模式的系统的最高移动速度只有120KM/h。主要是因为目前TDD系统在芯片处理速度和算法上还达不到更高的标准。3、FDD系统的基站设备成本比TDD系统的基站成本高约20%~50%。因为TDD上、下行工作于同一频率，其电波传输的一致性使之很适于运用智能天线技术，智能天线技术要求采用多个小功率的线性功率放大器代替单一的大功率线性放大器，其价格远低于单一大功率线性放大器。4、FDD系统的抗干扰性能要好于TDD系统。LTE系统的关键技术-OFDM技术复用：强调复用的多个数据流是用于1个还是多个用户。多址：强调如何复用多个用户的数据。单载波系统：LTE系统的关键技术-OFDM技术多载波系统：LTE系统的关键技术-OFDM技术接收端同时收到前一个符号的多径延迟信号和下一个符号的正常信号，影响了接收。CP(循环前缀)中的信号与该符号尾部相同，使一个符号周期内因多径产生的波形为完整的正弦波。LTE系统的关键技术-OFDM技术LTE系统的关键技术-OFDM技术CP的选取原则：CP的长度应该足够大，以保证子载波间的ISI降到足够低的水平；CP占用的比例应尽可能小，以保证一定的频谱效率；这两个准则互相影响，应综合考虑。LTE系统的关键技术-OFDM技术Ts=1/(15000*2048)CP值参考：OFDM系统的高峰均比现象：LTE系统的关键技术-OFDM技术放大器特点：有限动态范围、非线性放大。危害：高峰均比会造成OFDM系统严重的失真,并导致放大器功率效率很低,在极端的情况下可能完全无法正确传输信号LTE系统的关键技术-MIMO技术LTE系统的关键技术-MIMO技术传输模式是针对单个终端的，同一小区的不同终端可以有不同的传输模式；eNodeB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端；模式3到模式8均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNodeB可以快速切换到模式内发射分集模式。LTE系统的关键技术-MIMO技术LTE系统的关键技术-MIMO技术LTE系统的关键技术-ICIC技术小区间干扰协调按照资源分配：小区间干扰协调中的频率复用方式：LTE系统的关键技术-ICIC技术目录vLTE概述vLTE关键技术vLTE信道结构vLTE无线网规划流程及方法v站点查勘及设计要点LTE信道结构-信道与信号区别物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、PDSCH等。物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息，如参考信号(RS)，同步信号。LTE信道结构-下行下行物理信道：PDSCH：(物理下行共享信道)。主要用于传输业务数据，也可以传输信令。UE之间通过频分进行调度，PDCCH:(物理下行控制信道)。承载导呼和用户数据的资源分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。PBCH:(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息，用于小区搜索过程。PHICH:(物理HARP指示信道)，用于承载HARP的ACK/NACK反馈。PCFICH:(物理控制格式指示信道)，用于承载控制信息所在的OFDM符号的位置信息。PMCH:(物理多播信道)，用于承载多播信息。下行物理信号：RS：参考信号，通常也称为导频信号；SCH：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号。LTE信道结构-上行上行物理信道：PRACH:(物理随机接入信道)承载随机接入前导PUSCH:(物理上行共享信道)承载上行用户数据。PUCCH:(物理上行共享信道)承载HARQ的ACK/NACK，调度请求，信道质量指示等信息。上行物理信号：RS：参考信号。目录vLTE概述vLTE关键技术vLTE信道结构vLTE无线网规划流程及方法v站点查勘及设计要点LTE无线网规划流程及方法FDDLTE与CDMA在网络规划流程上基本一致：预规划是对基站数量、容量配置、传输要求的粗略估计，其结果是候选站址选择和详细规划的重要依据。场景选取：LTE无线网规划流程及方法-预规划1、链路预算是通信系统用来评估网络覆盖的主要手段。2、链路预算通过对搜集到的发射机和接收机之间的设备参数、系统参数及各种余量进行处理，得到满足系统性能要求时允许的最大允许路径损耗。3、利用链路预算得出的最大路径损耗和相应的传播模型（结合具体实际无线环境对传播模型进行校正，分区域），可以计算出特定区域下的覆盖半径，从而初步估算出网络规模。MAPL=发送端EIRP-最小接收信号电平+其它增益-其它损耗-其它余量覆盖规划：LTE无线网规划流程及方法-预规划链路预算（参数）：LTE无线网规划流程及方法-预规划项目下行上行下行2048k下行1024k上行512k上行256k系统参数频段2120212019301930小区边缘速率20481024512256BLER目标值10%10%10%10%MIMO模式值1111需RB数201084MCS效率0.860.870.470.49SINR门限1.51.52-3-2.96发射设备参数最大发射功率43432323发射天线增益181800发射分集增益2.52.500EIRP（不含馈损）63.563.52323接收设备参数接收天线增益001818噪声系数772.32.3热噪声-174.00-174.00-174.00-174.00接收机灵敏度-99.83-102.82-113.01-115.98分集接收增益2.52.5附加损益干扰余量2222负荷因子0000切换增益0000场景参数-密集市区发射天线高度25252525阴影衰落（95%）11.711.711.711.7馈线接头损耗3333穿透损耗20202020链路预算（参数）：LTE无线网规划流程及方法-预规划场景参数-一般市区发射天线高度25252525阴影衰落（95%）9.49.49.49.4馈线接头损耗3333穿透损耗16161616场景参数-郊区发射天线高度30303030阴影衰落（90%）7.27.27.27.2馈线接头损耗4444穿透损耗12121212场景参数-农村发射天线高度45454545阴影衰落（90%）6.26.26.26.2馈线接头损耗5555穿透损耗8888MAPL密集市区126.63129.62119.81122.78一般市区132.93135.92126.11129.08郊区138.13141.12131.31134.28农村142.13145.12135.31138.28传播模型移动台高度1.501.501.501.50密集市区：Cm3.003.003.003.00一般市区：Cm0.000.000.000.00郊区：Cm-12.28-12.28-12.28-12.28农村：Cm-22.52-22.52-22.52-22.521）话务模型及需求分析：针对客户需求及话务模型进行分析。2）每用户吞吐量：基于话务模型及一定假设进行计算得出。3）整网需求容量：网络整体容量需求，等于每用户吞吐量*用户数。4）网络配置分析：包括频率复用模式、带宽、站间距、MIMO模式等考虑因素。5）网络能够支撑的用户数目：举例：单用户忙时下行吞吐率手机40k，数据卡200k，比例是8:2，单个用户=40*0.8+200*0.2=72市场部预测用户数=100万整网需求容量=100万*72k=72G小区需求数=72G/20M(单小区平均吞吐量，与带宽有关)=3600个，考虑75%的冗余，即需要规划4800个小区。容量规划：LTE无线网规划流程及方法-预规划详细规划是在预规划的基础上，对初步布置的站点进行勘察落实，设置基站参数。详细规划是一个“勘察---仿真---调整”反复循环的过程。主要包括以下几个方面：1、邻区规划；2、跟踪区规划；3、码资源规划；4、隔离度计算。LTE无线网规划流程及方法-详细规划邻区规划是无线网络规划中重要的一环，其好坏直接影响到网络性能。对于LTE网络，由于是快速硬切换网络，邻区规划尤为重要，因此，好的邻区规划是保证LTE网络性能的基本要求。对于LTE邻区规划，有以下几个基本原则：1、地理位置上直接相邻的小区一般要作为邻区；2、邻区一般都要求互为邻区，即A扇区把B作为邻区，B也要把A作为邻区。如果在某些场景下，如高速覆盖，需要设单向邻区，如A扇区可以切换到B扇区而不希望B扇区切换到A扇区，那么可以通过将A扇区加入到B扇区的Blacklist中实现。3、对于密集城区和普通城区，由于站间距比较近（0.3至1.0公里），邻区应该多做。4、对于市郊和郊县的基站，虽然站间距很大