TDLTE网络优化方案设计.docx

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TDLTE网络优化方案设计

四川师范大学成都学院本科毕业设计

TD-LTE网络优化方案设计

学生姓名

王明

学号

63

所在学院

通信工程学院

专业名称

通信工程

班级

2012级广播电视方向

指导教师

倪磊

四川师范大学成都学院

二○一六年五月

TD-LTE网络优化方案设计

学生：

王明指导教师：

倪磊

内容摘要：

TD-LTE无线网络优化有两个运行阶段：

一是工程优化阶段，第二,运营阶段。

本文的研究方向是工程优化阶段。

工程优化阶段分为阶段的单站优化,优化集群,整个网络优化阶段。

每个阶段的任务是不一样的,但我们的目标是一样的,两个阶段的目标都是相同的，两个阶段的目标是让用户得到最大价值,实现最佳组合的网络覆盖、容量和价值。

用户通过无线网络优化方法提高产量和节约成本。

为了达到要求的KPI指标，我们针对优化工作：

覆盖优化，切换优化，干扰优化，RR优化做出分析。

经过这些反复的优化流程以确保广大用户能正常使用LTE无线网路。

本文将重点介绍上述工程优化三个阶段的优化流程和方法，以及介绍无线网络优化主要优化任务，还有优化过程中经常遇到的问题和解决方法。

关键词：

TD-LTE覆盖优化切换优化干扰优化RP优化

DesignOfOptimizationinTheTD-LTENetwork

Abstract:

TheTD-LTEwirelessnetworkoptimization,therearetwooperationstages:

oneistheengineeringoptimizationphase,thesecond,theoperationalphase.Inthispaper,theresearchdirectionisengineeringoptimizationPhase.Engineeringoptimizationphaseisdividedintophasessinglestationoptimization,optimizationofthecluster,theentirenetworkoptimizationphase.Eachstagetaskisdifferent,butourgoalisthesame,twoGoalsarethesame,thetwostagesthegoalistoletusersgetthemostvalue,toachievethebestcombinationofnetworkcoverage,capacityandvalue.UsersviawirelessnetworkoptimizationmethodtoIncreaseproductionandsavecost.InordertosatisfythetherequirementsofKPI,weoptimizedwork:

coverageoptimization,theswitchoptimization,optimization,RRoptimizationanalysis.AftertheserepeatedoptimizationprocesstoensurethatuserscanusenormallyLTEwirelessarticlefocusesThreestagesofoptimizationinengineeringoptimizationprocessesandmethods,andintroducethewirelessnetworkoptimizationmainlyoptimizationtasks,thereareoftenencounteredintheprocessofoptimizationproblemsandsolutions.

Keywords:

TheTD-LTECoverageoptimizationSwitchtooptimizeInterferenceoptimizationTheRPoptimization

.

TD-LTE网络优化方案设计

前言

3GPPLTE推出了新一代无线通信技术,并发展成新一代移动通信技术的主流。

目前大多数的国际主流通信运营商选择LTE作为下一代移动通信的发展方向,每个人都在积极推动LTE的产业化开发。

LTE技术成为新一代的网络通信技术,网络的结构也发生了很大的改变。

此外,LTE网络应用大量的新的无线通信技术,包括正交频分复用（OFDM）,多天线技术（MIMO）,LTE网络优化的方法从一个新的解决方案和新角度来解决满足网络优化的需要。

中国据有自主知识产权的3G标准是TD-SCDMA,中国为此在世界上赢得了很多发达国家的关注,这对中国移动通信事业的开展起到了决定性的作用。

随着通信技术快速发展领域的应用程序中,用户要求的数据服务质量和传输速率增加,使得TD-SCDMA必须加快进化步伐以满足用户对数据传输速率的需求。

LTE无线网络优化涵盖了无线网络运维优化和无线网络工程优化。

两者都要求达到相应的考核标准，无线网络运维优化的时间是运维期，在网络运行正常的时候进行，其中网络的性能指标、用户满意度、网络覆盖率、设备利用率等等是其优化的重点。

无线网络优化是一个长期运行的过程，从网络优化到网路建设再到网络运维都需要它。

本篇论文中主要介绍的是无线网络优化的工程优化。

无线网络优化是建立在无线网络建设的基础上展开进行的，当一个片区的无线网络覆盖到一定范围时，就可以进行网路优化。

并确保无线网络的容量能满足用户的需求,为广大用户能感觉到真正的满意度从心理学,并通过无线网络使用户能够提高产量和节约成本,使每个用户可以使用放心,快乐和安心。

网络优化着眼于降低操作节约成本方面的进一步改善系统必须能够满足现有的无线接入网络系统,将改变宽带CDMA技术系统可以更有效的对OFDM技术的多路径干扰。

OFDM技术起源于1960年代,其后飞速发展，在短时间内成为当时通信技术的核心技术。

王志威、刘云在《LTE技术发展与研发管理》提出了4G网络优化与之前的2/3G优化相比存在的优势，以及4G网络优化在未来发展的方向[1]。

樊昌信在《通信原理》提出了通信系统的模型组成，其中包含数字通信和模拟通信，简单的阐述了通信的过程和基本原理[2]。

王映民、孙韶辉在《TD-LTE技术原理与系统设计》提出了4G网络优化的一个具体实施步骤方向，全面的讲解了4G优化的原理以及一些可能存在的故障实例[3]。

本文共分五章，第一章将对无线网络优化历程做一个大概的介绍；第二章介绍TD-LTE优化所需要用到的一些关键技术；第三章介绍网络优化的架构，实施网络优化的步骤；第四章将描述网络优化实施过程中可能遇到的问题，以及一些解决方案；最后第五章是对全文的一个总结与延伸，概括全文写作过程中遇到的问题，以及解决思路还有这项技术未来的发展前景。

1无线网络优化

通信技术简介

现代通信主要技术包含计算机通信、移动通信、卫星通信、光钎通信等。

当前无线网络优化分2/3G优化和4G优化，其测试工具存在巨大差异，2/3G设备只能测试语音、通话质量、掉话等问题而4G设备能测试数据传输速率即网速。

目前网络优化的测试工具包括诺优、鼎力、烽火等。

实现这些技术的步骤大致见图。

通信技术服务

网络建设

网络优化

增值服务

规划咨询

可行性研究

勘察设计

IT应用

内容提供

网络代维

图通信技术实现步骤

由上图可知，网络优化和网络建设都是建立在通信技术的基础之上，其中网络建设的一般步骤是先进行规划咨询了解需要建设的真实数据，然后对这些数据进行分析整理得出相应的研究报告，在确定需要建设网络之后进行实地勘察，这些都是网络建设前期需要准备的工作，在网络建设初期必然会出现网络故障问题，这是本文将重点介绍的内容。

网络优化的意义

随着网络时代的步伐，已经有越来越多的用户从之前的传呼机，小灵通转向手机电脑等新时代产物，现有的网络状况根本不能满足大部分用户的需求，大家都知道青年是接收新事物最快的人群，随着大型网络游戏、3D电影等的出现，现有的网络资源“不堪重负”

因此，网络优化这门技术“应运而生”它最终的目的是解决当前网络拥挤、网速慢、延迟高、不流畅等问题，网络优化还能应付越来越多的网络用户更多达到网络费用低运营商收益高的双赢局面。

网络优化需要具备方方面面的知识，这些的实现都需要通过相关技术来缓解并最终解决用户反馈的问题，在实践中总结经验，然后整理出一套系统化的网络优化方案其中主要技术见图所示。

开始

优化准备

参数核查

簇优化

区域优化

边界优化

全网优化

优化验收

分阶段输出优化报告

覆盖优化

业务优化

进入下一流程

图网络优化主要技术

由上图可以看出网络优化是逐步展开的，首先需要做好优化准备比如检测测试设备是否完好，测试类型的确定一般分为室分优化，城市DT，高铁，高速优化优化场景的不同决定了需要选取的设备类型计划方案；其次，需要明白我们要优化的区域，大致可以分为簇优化、区域优化、边界优化等。

然后需要对测试的参数进行核对比较，排除差距较大的参数然后取均值，经反复核查之后得出结论。

2TD-LTE基本原理

2G、3G关键技术

Rake接收技术

窄频带在蜂窝系统中,有多径衰落。

在宽带CDMA系统中,不同的路径是可以独立的,区分多路径信号可以用加权来调整,使合成后的信号增强,从而达到减少多径衰落造成负面影响的目的。

要完成相干Rake的接收,必须发射未经过调制的导频,这样接收方就能对多路信号的相位进行估计。

用以区分这两个信号的方法具体见图2.1.1-1所示。

相关器

DMUX

符号判断

LPF并内插

LPF

预测的相位和幅度结果I/Q信号

基带信号

图Rake接收技术的系统框图

上图是Rake接收技术的系统框图，首先是让基带信号进入相关器然后把该信号分别传输到数据分配器（DMUX）和低频滤波器中，经过数据分配器的判断处理之后由于数据分配器一个输入多个输出的原理，流向低频滤波器内，然后与经过符号判断最终得出预测的相位和幅度结果I/Q信号。

信道编码技术

信道编码技术是第三代移动通信系统的核心技术。

第三代的移动通信系统方案,采取的是涡轮编码的技术和RS级联卷积编码的技术。

因为卷积码具备记忆能力,所以可以用维特比来解码,具有非常高的编码增益。

信道传输的编织技术可以改进随机错误,这能够处理好突发干扰造成的信道传输和一系列的错误。

不会引入冗余,所以不会减少频谱利用率。

两个卷积编码器的输出将通过一系列的转换和穿孔技术后输出。

相应的解码器端到端,两个之间交织和解交织隔离在一个迭代的工作方式的软输出卷积译码器。

这种涡轮编码方式通常用于第三代高速数据传输系统。

具体如图2.1.2-1所示。

信源

信宿

编码器

调制器

发射设备

传输煤质

接收设备

解调器

解码器

图信道编码技术

由上图可知，信道编码技术的流程是信号源首先经过编码器编码然后经调制器调制之后传输到发射端，经过传输煤质将信号传送到接收设备经过解调器解调之后再解码，整个过程中包含了调制解调过程最后得到输出信号。

功率控制技术

常见的CDMA功控技术有三种外环、闭环和开环功率控制技术。

CDMA2000与WCDMA系统的上行信道都是使用外环、闭环和开环功率控制技术；而下行通道,利用外环与闭环功率控制技术。

这些不同的功率控制技术各有优劣，在使用这项技术的过程中还要不断总结出新的有用的效率的功控技术[4]。

多用户检测技术

多用户检测技术是用来解决干扰问题的关键技术，传统的测试技术根据以前的理论把用户的信号拿来做扩频码匹配处理,使其具有抗MAI和疲软的能力。

多用户检测技术是基于传统的测试技术,充分利用用户信号来做对比测试，从其中发现数据差异。

通信系统最传统的检测器是单用户检测器,它需要把某一用户的信号与其他用户的信号作为彼此的干扰信号来进行对比。

从信息化理论的角度来看,CDMA系统是一种多输出同时多输入的系统。

因为单用户检测器不能够充分的利用信道容量。

多用户检测系统的最初思想是把所有用户的信号看成可以使用的信号,不是干扰信号,这样可以使得你能够充分的利用用户的代码、幅值、时间和延迟信息,可以达到减少多径干扰的目的。

它的根本是消除不同用户的相关性,使得每个用户检测器检测到的信号只与自己相关。

智能天线

智能天线是由波束形成网络、天线阵组成。

然后把每个阵列信号的加权幅度和相位变化的方向阵列进行组合,提供主波束对准事件信号和目标零干扰信号、自适应实时跟踪发生在同一时间,用来抑制干扰信号从而提升信号信噪比和提升整个通信系统性能,能分辨出来自不同入射方向的反射光线和直接波。

所谓的智能天线模式是通过空分多址技术来的实现,其优点是过滤或者减少多址干扰和同信道干扰,这样可以极大地提高通信系统的存储容量。

因而在TD-SCDMA系统中,我国提出了把智能天线技术作为优先发展的技术[5]。

核心技术

OFDM技术

OFDM传输过程中,把高速数据流分配到一些传输速度低的子频道,无线信道的多路延迟传播扩散系统导致码间干扰。

此外由于保护间隔的引入,对于保护间隔大于延迟扩展的最大直径,能够最大限度地消除多路径符号间干扰[6]。

如果你使用循环前缀作为保护间隔,也为了避免干扰的多路径通道。

N点传输线操作,需要实现复杂乘法N^2次,并使用常用的传输线算法基于2,其复杂的乘法（N/2）为log2N,可以显著降低计算复杂性。

OFDM是一种高速传输技术，在通信技术中发展了近40年,尽管整个信道平坦的频率选择性信道,但对于单个通道来说是相对平坦的,每个通道带宽的信号带宽是均小于信道,所以与OFDM的多载波传输相比，不同的是,他能让副载波频谱重叠,只要满足相互之间的副载波正交;OFDM可以允许副载波频谱重叠,因此它是一种高效的调制方式。

在传统频分复用系统中,载波信号的频谱不重叠,接收者能够使用传统的提取过滤分离的方法,最大的缺点是频谱利用率低,造成过度浪费。

为了提高频谱的利用率,通常设置最小间隔等于互惠的象征。

OFDM的信号频谱如图2.1.1-1所示

图2.1.1-1OFDM的信号频谱

移动通信信道的一个突出特征通道多路延迟扩散,他限制了数据率的增加,因为如果它高于信道的相干带宽,信号会严重失真,影响信号传输质量。

因为上面的特点,是一种可能解决高速数据传输的方案,所以OFDM技术已经被认为是4G的核心技术之一。

OFDM系统结构图如图2.1.1-2,其核心是一对傅里叶变换。

S/P

QAM/PSK

P/S

IDFT/IFFT

D/A

CP插入

子载波映射

Tx

S/P

Rx

解映射

子载波解映射

DFT/FFT

S/P

CP去除

A/D

多径信道

n（x）

图2.1.1-2OFDM系统结构框图

输入数据传输的速率R,一串/并转换后,分为N并行数据流,每个数据流率R/N,在每个数据流可以调制模式不同,如相移键控、QAM,等。

N平行子数据编码交织传输线变换后,当频域、时域信号传输线的输出是N时域的样本,并将长LCP（循环前缀）添加到N样品之前OFDM细胞周期延长的形成,因此,OFDM是L+N的实际发送的长度细胞,经过转换和发射后/字符串。

接收机接收信号时域信号,后一串并转换切换回CP,如果CP长度小于信道多径时延时,只影响CP,在不影响有用的数据的前提下,删除CP是消除ISI的效果。

OFDM的优点

与传统的FDM技术相比OFDM具有高频谱利用率、抗多径干扰、高比特率和抗衰弱能力强的优点，图2.2.2-1是FDM与OFDM的频谱对比图

图2.2.2-1FDM与OFDM的频谱对比图

由上图可以看出OFDM技术采用多载波调制技术能够节省带宽，在更密集的带宽中传输数据，这样OFDM的频谱利用率跟传输效率都优于FDM技术，因此具有高频谱利用率的特性，OFDM两倍于串行系统频谱效率。

原理上OFDM子载波信号能够接近奈奎斯特频谱利用率。

。

由于FDM系统可以分散出许多子载波数据,能够极大地降低每个副载波的符号率降低多路径信号会影响系统的性能,如果利用循环前缀作为保护间隔的手段可以完全消除符号间干扰[7]。

因此具有抗多径干扰的特性。

正交频分复用技术使用“灌水原理”选择每个符号在每个通道的比特数和分配给他的权力最大总比率（或固定汇率系统使其最小功率）。

也就是利用多通道传输信息明显比单信道传输更好。

因此具有高比特率的特性。

由于OFDM技术一直在使用频率分集频道，如果没有特别严重的下降，没有必要添加时域均衡器。

但通过各种联合信道编码,可以使系统性能得到了改进。

因此具有抗衰弱能力强。

基于DFT的OFDM有快速算法

（A）同步OFDM技术

同步OFDM技术主要用于循环扩张和特殊训练序列和控制信号。

同步OFDM技术原理如图2.2.3-1所示

IFFT

D/A

载波调制

信道

FFT

A/D

载波解调

符号同步

样值同步

载波同步

图同步OFDM技术原理

（B）PAR问题

由于OFDM信号是一系列重叠信号子相结合,所以很容易引起较大的PAR。

大信号通过功率放大器,如果功率放大器的动态范围是不够的,将会有一个大范围扩张和带内失真。

但超过大功率放大器的动态范围时将降低系统的可移动性[8]。

一般通过表2.2.3-1的几种技术解决:

表OFDM关键技术

失真技术

采用峰值删除、峰值加窗技术、限幅技术,使大的峰值被抑制掉。

编码技术

通过编码手段,来降低OFDM信号PAR值。

扰码技术

扰码技术可以让OFDM信号降低相关性到最小,使得系统PAR减少。

MIMO技术

信号可以同时收发多个信号，这样可以提高通信质量此外还能更效率的使用宽带资源。

通过多个天线实现多个电荷,然后不增加天线合频谱的传动功率,可以成倍地增加信道容量,显示出明显的优势,被当成是下一代移动通信的核心技术。

通过时空传播将发送数据信号映射到多个天线发送出去,接收方时空解码将每个天线接收到的信号恢复的数据信号发送器发送。

MIMO技术的系统结构框图如图所示

S1（Nc-1）

SNt（0）

SNt（Nc-1）

串并变换

编码

交织

QAM映射

插入保护间隔

IDFT

加CP

发送端Nt

编码

交织

插入保护间隔

IDFT

QAM映射

加CP

发送端1

S1（0）

图MIMO系统结构框图

空间多样性是指使用多根发射天线发送信号时会有相同的传输信息却是通过不同的路径,而且获得相同的数据符号的同时能够在多个独立衰落信号的接收端提高可靠性。

空间分集技术是常用的MIMO系统主要部分。

它是基于传播的多样性是一个主要的编码方式,最重要的是能够让远高于天线传输信号向量相互正交,使用这种技术,可以实现频率分集的效果,为了给用户提供最大化的信号强度给用户,通常需要计算每个发射天线波束形成技术发送阶段的数据。

空间复用技术将传输的数据可以分为多个数据流,然后传播在不同的天线,以提高系统的传输速率。

3TD-LTE网络优化架构

网络优化存在的意义在于解决用户遇到的问题反馈，然后通过检查设备故障、路测系统、实地场景分析等方法来判断并得出最合适的优化方案。

当然需要优化的可能为覆盖优化、干扰优化、天线角偏移、基站功率等。

具体优化方案如图3-1所示。

优化站点及用户需求情况

容量需求

覆盖性能

干扰

TD-LTE网络优化建设模型选择

天线点位确定

系统合路方式确定

信号源选择及功率确定

分析及频率规划确定

完成TD-LTE网络优化方案设计

图3-1TD-LTE网络优化流程

由上图可知，网络优化的整体架构总体分为4个步骤，第一，了解需要优化的地点，然后分析用户的反馈意见了解用户遇到的真正困难，其中常见的情况有网速慢、掉话、手机呼叫被叫失败等；第二，需要分析造成用户投诉的原因，即造成网络问题的主要因素，有可能是周围建筑密集遮挡信号的传播导致覆盖性能较差，这就需要架高基站，扩大基站功率，如果周围存在大型工厂，该区域处于闹市区则属于干扰问题，如果用户反映网速慢，这就有可能是该区域用户超出了附近基站的承受范围，这就需要改建基站，针对人口密集的区域可以使用扇形覆盖；第三，经过第二步的分析选择合适的优化模型如果是基站发射信号或者覆盖的问题需要调整基站的方向角合理覆盖，若是人口密集情况应该检查基站的发射功率是否能满足该区域的用户日常需求；第四，分析总结这次网络优化中遇到的问题以及解决方法，最后整理出优化报告。

4网优方案设计

LTE网络优化关键步骤

单站优化后,我们根据基站优化LTE,集群基地集群优化是指一系列的几个独立基站优化的具体项目。

基地集群分区的主要依据:

地形、区域环境特征,同样的TAC信息等领域。

每个基地集群包含基站的数量不宜太多,而且每个基站覆盖簇之间应该有相应的重叠区域,从而防止站点位置的边缘集群的形成。

网络参数核查

网络参数核查：

指的是用户绑定的数据是否因工作人员认为的原因，导致数据错乱，这也是常见的网络问题。

邻区核查

邻区核查：

检测小区的各项配置是否符合网络优化规范。

数据分析

在数据分析及问题确定阶段给出了优化建议。

调整时需要注意做好记录。

调整实施后，应该马上安排路测队伍前往调整区域进行路测以验证调整效果，并输出网络调整优化报告。

网络优化的关键步骤如图所示

采集数据

数据分析优化采集数据

测试分析优化

参数调整

网络优化报告

达到网络指标？

否

是

图网络优化步骤

网络优化内容

不管是3G还是4G都有理想的传输速率与额定的通信频段，表是3G与4G信息理想传输速率对比，表是3G与4G的额定通信频段。

表3G与4G传输信息的理想速率对比

LTE与3G通信速率

通信制式

3G

LTE

移动

电信

联通

理论速率

（Mps）

下行

上行

下行

上行

下行

上行

下行

上行

100

50

表3G与4G的额定通信频段

LTE与3G通信频率

通信制式

3G

LTE

移动

电信

联通

通信频段

（MHz）

上下行

下行

上行

下行

上行

上下行

1880-1920

2010-2025

补充频段：

2300-2400

2110-2125

1920-1935

2130-2145

1940-1955

2500-2690

1755-1785

1955-1980

2145-2170

2320-2370

（室内）

由上表可知，网络优化测试后的数据需与表中数据进行对比分析然后可以得出存在差异的数据，根据这些异常的数据总结出导致该区域网络服务差的原因，最后实施优化的时候就能根据这些数据找出问题并解决。

PCI优化，PCI干扰容易下降,下载速度缓慢,PCI复用间隔必须达到4层以上，不能小于小区半径的5倍以上,所有同一个小区相邻区域列表不能有相同的PCI。

覆盖优化，常见的网络覆盖问题是由欠覆盖或覆盖导致访问成功率相对较低,成功率低。

无线覆盖的原因是多方面的,涵盖了工程质量问题相关参数设置的合理性,还有设备故障原因。

邻近地区优化，指的是增加覆盖率,减少信号指标下降率,提高通话成功率