FDDLTE下载速率提升的研究.docx

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FDDLTE下载速率提升的研究

本科生毕业论文

毕业设计题FDD-LTE下载速率提升的研究

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完成日期2015年5月20日

FDD-LTE下载速率提升的研究

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摘要

本文主要研究的重点是怎么提升FDD的下载速率。

分别系统介绍了FDD-LTE产生的具体背景，以及FDD-LTE相关的基本知识，影响FDD-LTE下载速率的几个因素，下载速率低及下载的其他问题由哪些方面引起的，吞吐率低及吞吐率波动的具体表现。

对FDD-LTE网络进行优化的各种方法。

如何改善网络覆盖，如何解决弱覆盖，以及最后结合具体案例提升。

关键字：

FDD-LET，优化，电平值，下行吞吐率；

Abstract

ThemainfocusofthispaperishowtoimprovethedownloadspeedofFDD.Respectively,thesystemintroducesfdd-ltespecificbackgroundandfdd-lterelatedbasicknowledge,theimpactoffdd-ltedownloadratesofseveralfactors,thedownloadrateislowanddownloadotherproblemscausedbywhat,throughputandlowthroughputratefluctuationsofspecificperformance.VariousmethodsfortheoptimizationofFDD-LTEnetwork.Howtoimprovethenetworkcoverage,howtosolvetheweakcoverage,andfinallyimprove.

Keywords:

FDD-LET，optimal，levelvalue,downlinkthroughput；

目录

一、FDD-LTE产生背景的以及他的意义3

（一）FDD-LTE是什么3

（二）FDD-LTE产生的现实需求4

（三）FDD-LTE产生的现实意义4

二、FDD-LTE相关的基本知识4

（一）FDD-LTE的基本概念4

1.吞吐量的相关概念4

2.FDD的双工模式，以及与TDD双工模式的对比5

三、影响下载速率的主要因素7

1：

RSRP对下载速率的影7

2：

RS-SINR及IBLER对下载速率的影响7

四、如何提升下载速率8

（一）改善网络覆盖8

1：

如何获知弱覆盖所在区域？

8

（二） 降低干扰，提升SINR值10

（三）提高基站双流占比12

（四）减少控制信道所占用的开销12

（五）提升用户实际分配到的PRB数13

（六）降低切换对下载速率的影响13

五、提升FDD-LTE具体案例14

结束语15

参考文献15

致谢16

一、FDD-LTE产生背景的以及他的意义

（一）FDD-LTE是什么

FDD-LTE是经过很长的时间发展才得到的。

他是4G的其中一个制式，其他三个分别是3GPP2的超行动宽带，WIMAX和LTE，这四种技术合起来共同称为4G。

4G技术有更多的优点相比较过去3G技术来说。

这些点主要体现在他的下载和上传速率都非常高，例如下载可以达到一百五十Mbps，上传可以到达五十Mbps。

这要比过去3G时代使用的一些技术快更多倍。

4G网络时代所有的带宽全部用来传送数据，而3G时代带宽可以用来加载语音和数据，并且是在同一网络下进行的。

DFT是WiFi、WiMAX和LTE下下行链路的核心算法，现实中均采用快速傅立叶变换算法[2]。

WiMAX技术和LTE组成了现在的两种移动宽带的主要形式，WIMAX用了的是IP技术发送的是数据包，LTE运用了复用（OFDM）技术的去传输数据的，LTE更稳定，速度更快，Viterbi和Turbo加速器得到了运用，。

我们知道，WiMAX运用的是IP技术，而LTE是从无线电通信技术发展过来的，上行链路采用SC-FDMA（单载波FDMA，也称为“DFT扩展OFDM”）。

LTE技术更先进，他能随着不同情况分配不同的频率，使得网络更为稳定。

因此LTE的移动能力比WiMAX先进。

FDD（频分双工）和TDD是现在国际上普遍运用的两种4G制式。

TDD和FDD几乎是同步发展的，大多数国家都采用的是FDD，

我们知道无线技术发展的特别迅速同时也是极其复杂的、因为各个国家建设LTE网络时使用了不同的频段的，特别是以高通为代表的通信公司为了自身的经济利益，其他的一些国家，组织和科研机构，对FDD的支持力度更大，也就造就了FDD-LTE在各个方面领先于TDD-LTE。

FDD-LTE已成为当今世界上的主流4G制式，同时支持的手机终端最多。

（二）FDD-LTE产生的现实需求

进入21世纪，手机大力发展，智能手机更是人人一部，以及互联网普及到人民生活的各个方面，传统的3G网络已经不能满足人们现实生活对网络速率的需求。

国际科研机构也早于2006年7月，NTTDoCoMo和NEC、富士通等设备伙伴开始研发LTE。

2008年4月，摩托罗拉（Motorola）展示首位EV-DO到LTE-影像流从LTE到商业EV-DO网络，并回到LTE。

2009年2月，高通推出世界上第一款多模3G/LTEMSM8960高性能的解决方案，针对近年来迅速发展而来的智能手机，支持CDMA20001xEV-DO和SV-DO以及多载波HSPA+和LTE的芯片组的方案。

2013年，华为和中东的一家通信公司完成了具体的合作意向，商定共同参与LTEFDD800MHz/1800MHz载波聚合（CA）技术完美实验，圆满实现了峰值为250Mbps的下载吞吐量。

FDD-LTE对解决3G时代网络时延长，网速慢起到了非常关键的作用。

（三）FDD-LTE产生的现实意义

随着几年来互联网的蓬勃发展，人们对移动网络速度有了较高的要求，FDD-LTE作为世界通用的4G主流技术之一，使人民的网速体验得到大量提高，多数国家对FDD技术对提升移动宽带速率表示认可，在我国，联通和电信主要采用的就是FDD-LTE.FDD-LTE比3G时代大大降低了时延，提升了网速。

二、FDD-LTE相关的基本知识

（一）FDD-LTE的基本概念

1.吞吐量的相关概念

定义：

吞吐量是指对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量。

1：

吞吐量的高低直接决定FDD的下载速率，设备配置越高，吞吐量也就越大，同时FDD-LTE运用的正交频分复用技术也提高了数据的吞吐量，想要提高FDD-LTE下载速率，必须从各个方面提高数据的吞吐量

2：

除了吞吐量，还有一个指标就是数据转发率，通常用FDT（FullDuplexThroughput）来测量。

3：

吞吐量的测试方法是：

首先发送定数的帧，并且设置一定的速率，然后进行计算，假如发送的帧与接收的帧数量大致相等，那么从新提高发送速率提高并重新多次认真的测试；如果接收到得帧少于发送过的帧则降低发送的速率然后重新测试，直至得出最终的结果。

2.FDD的双工模式，以及与TDD双工模式的对比

FDD有两个对称的而有相互分离的信道，分别用来接收和传送数据。

FDD采用的方式主要是数据包交换方式，这种基于IP技术的数据传输方式可以超越原来的峰值，实现数据的高速传输并且能最大化的把频谱利用起来。

但FDD必须采用成对的相对衬的频率，TDD模式有着FDD无法超越的得天独厚的优势。

移动设备通信会有两个不同的频率，一个用来发送数据包，一个用来接收数据包：

上行链路的传输信道，以及一个反方向（下行链路）的信道。

双工是指可以两个方向同时传输，打电话就是一个额很好的例子。

当在半双工方式下工作时，在任何时间能发送或者接收，两者不能同时进行。

一台机器正在发送数据，那么你必须等待到发送结束，才能进行下一步传输。

这还意味着：

冲突的概率很大。

全双工通信不能够在物理总线拓扑上实现FDD、TDD频分双工FDD（FrequencyDivisionDuplexing）：

也称为全双工，需要俩个相互独立又相互对称的信道。

一个上传，另一个信道下载。

两个信道之间有一个间隙，以免发生串扰或者干扰。

FDD双工其具体的特征是：

1.FDD采用的是两个对称的频率信道来分别发射和接收信号数据，发射和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。

2.TDD运用相同的频率，使用不同的时隙进行数据传输，之间有时间空隙。

FDD相对于TDD的特点

目前国际上使用的大部分是TDD和FDD两种模式，两者各有优势，而我国这两种制式都有用到，其中中国移动主要使用的是TDD，他的优点是适合在人口密集度十分大的地区使用，并且他的非对称业务的特点非常适合现在无所不在的互联网，因为现在人们使用互联网，往往对下载速率要求更高，TDD的非对称功能非常适合，但他的缺点是他们没有使用固定的频率，而是通过不同的时隙进行传输数据，所以他的传输速率也就没有那么高。

而FDD在这点上正好弥补了TDD得缺失，FDD使用固定的频率双向传输，传输速率更加高，但频带的利用率不高，不适合在人口密集度特别大的城市。

现在国际上流行TDD和FDD融合使用，既能保证下载速率，也能充分的利用频带。

1.FDD双向信道必须同时使用。

在对称业务上频谱利用率较高，在非对称业务上频谱利用率较低，而TDD则不需要成对的频率，更为灵活，频谱利用率更高。

2.FDD具有更高的移动速率而TDD移动方面的传输速率更低，FDD具有优势。

　　3.由于技术特点，FDD只能采用大功率及其，而TDD可以使用多功能自能天线，从而更加节能。

4.FDD具有较强的抗干扰能力，使用FDD消除相邻俩个基站之间的干扰。

但仍存在邻区基站对本区移动机的干扰及邻区移动机对本区基站的干扰。

而TDD着不行，存在四个方面的干扰。

综比两者，可见FDD有着比TDD强的抗干扰能力。

通过近年的TDD各个方面的完善，TDD系统的抗干扰能力有了大幅的提升。

三、影响下载速率的主要因素

在无线接入网方面，与下载速率有关的主要有RSRP（ReferenceSignalReceivingPower，参考信号接收功率）、RS-SINR（关系到手机上报的CQI）、IBLER（InitialBlockErrorRate，初始误块率）（基站根据手机上报的ACK/NACK信息统计出业务RE上的IBLER）、RI（RankIndication，秩指示）值（手机上报的RI值，关系到基站下行单、双流）、频域资源、时域资源及功率资源等主要因素。

1：

RSRP对下载速率的影响

UE接收到的RSRP与UE下载速率并无正相关性，但从公式RS-SINR=RSRP/（RS-RSSI-RSRP）来看，RSRP作为公式中的一个因子，从一个方面影响着RS-SINR值，进而从一个方面影响着下载速率。

2：

RS-SINR及IBLER对下载速率的影响

从一个方面，LTE接收到的RS-SINR值选择LTE送传输包的大小，，另一方面根据接收数据的实际BLER（BlockErrorRate，误块率）与设定的BLER（10%）间的差距，计算出CQI修正值，BLER大于10%时将CQI调小，BLER小于10%时将CQI调大，使BLER收敛于10%。

然后计算出将要下发的传输块大小，再根据该Symbol中是否含有PBCH、SCH及PDCCH最终决定下发数据块的MCS（ModulationandCodingScheme，调制与编码策略），对应相应的下行吞吐率。

基站侧计算MCS的方法如图1所示：

图1  基站侧计算MCS的方法

3：

RI值对下载速率的影响

4G网络采用了MIMO技术。

DT测试下载速率有两个方面影响，1：

单向流通数据或双向流通数据。

对双向流通数据进行设置，R1值可以影响下行速率。

4：

PDCCH等控制信道占用的开销对下载速率的影响

联通FDD-LTE网络上下行20M带宽，在带宽一定的情况下，RE总数是固定的，PDCCH、PCFICH、PHICH等控制信道若占用过多的RE，会影响业务信道占用的RE资源，从而影响到下载速率。

5：

实际分配的PRB资源对下载速率的影响

用户的下载峰值速率与用户使用的SB调度块有关，一个调度块代表时频网格中一个子帧上12个子载波的资源，在基站调度下，用户分配到数量不等的调度块及各个调度块上承载的数据量就决定了用户下行峰值速率。

6：

切换对下载速率的影响

FDD-LTE网络中采用的是硬切换，先断后连，在切换过程中，将中断用户数据下载。

四、如何提升下载速率

（一）改善网络覆盖

1：

如何获知弱覆盖所在区域？

（1）路测：

采用测试工具进行现场测试。

其为发现弱覆盖最直接、最有效的方法。

分DT、CQT两种。

DT主要以道路为对象，“线”的连续覆盖具体情况；CQT主要是测量室内网络优化情况的数据指标，下图是“点”的深度覆盖情况。

路测覆盖图所如下图所示：

（2）KPI指标统计。

主要对重定向次数及4G向2\3G

高倒流比例进行统计。

对于4G小区向2G小区的重定向，当前事件判决的RSRP门限为-122dBm。

因此，若4G小区向2G小区发起重定向，一般认为是LTE网络弱覆盖所致。

高倒流小区为4G用户占用2\3G网络的产生数据流量较高。

高倒流可由弱覆盖引起。

统计指标如下图所示

（2）：

MR数分析据，通过对MR数据的采集解析，可栅格化的显示全网弱覆盖区域，MR数扰栅格化显示如下图所示

（3）、站点覆盖仿真。

结合基站站高、方位角、下倾角、地理环境等，应用仿真工具，可仿真出现网可能存在弱覆盖的区域。

仿真弱覆盖区域如下图所示：

各判断手法如下

（二） 降低干扰，提升SINR值 

从上文的分析可以看出，要提高MCS最根本有两点：

一是提高手机上报的RS-SINR值；二是降低基站侧接收数据的IBLER。

若在RS-SINR好的情况下IBLER高，主要是数据RE上的SINR差所致，数据信道受到干扰，而干扰主要来自同频干扰的邻小区和部分频段的外部干扰。

（1）通过网络结构性优化，降低重叠覆盖率

网络结构性优化主要针对超高站点（挂高大于50m）、超低站点（挂高小于10m）、扇区与扇区之间夹角小于60°、天线安装位置不合理、隔离度不够（如水平隔离度不足40cm）等结构性问题进行优化，降低重叠覆盖率。

具体如图2所示：

（2）通过PCI优化，降低模三干扰

模三干扰会影响到SINR值，随着模三余数相同邻区信号的增强，SINR值会随之下降。

在工程初期应合理规划扇区PCI（PhysicalCellIdentifier，物理小区标识），保证一定的PCI复用距离，避免同模三余数的扇区对打。

对存在四个扇区的基站，扇区PCI的模三余数应按“0102”的方式设置，同模三余数的扇区尽量背向设置，也可适当对四扇区基站进行逻辑小区合并。

调整或变化基站天线方位角、俯仰角或RS信号的功率，严格控制基站的覆盖范围，避免信号过覆盖。

（3）通过功率参数优化，减少邻区信号干扰

LTE网络采用OFDM技术，小区内不存在相互干扰，但小区间的干扰是存在的。

LTE网络通过RS功率以及Pa、Pb对不同类型的RE的功率进行设置。

◆RS功率调整

针对个别扇区提高RS功率，可以改善扇区的RSRP值，间接改善本小区的RS-SINR值。

◆Pa、Pb参数调整（对业务RE的干扰）

针对不同Pa、Pb的组合，选取新罗城区，使用同款终端测试得到RSRP、SINR、下载速率的变化情况，挑选适合本地网络的Pa、Pb组合。

具体如表1所示：

从测试结果中可以看到，组合（Pa=0，Pb=0）的下载速率最高，组合（Pa=0，Pb=1）下可以得到优秀的覆盖及良好的下载速率，最适合新罗城区，故采用组合（Pa=0，Pb=1）设置方案。

（4）避免基站上行干扰

基站存在上行干扰（一般要求RSSI=-100dBm以下）时，会对基站接收上行反馈信息（如ACK/NACK/CQI等）造成影响，从而间接对下载速率造成影响。

（3）提高基站双流占比 

按中兴厂家的定义，基站考虑UE上报的RI为1或2的概率，再根据MCS值进行自适应。

若RI为2的概率>X且MCS>Y，则基站侧判决切至双流；若RI为1的概率>Z且MCS

（1）提高手机上报的RI为2的概率

RI体现的是多径信号在无线环境中传输的自相关，如果自相关性呈现弱态，则RI值为2。

多径得传输都没法进行具体的人为控制，从测试后统计看，当两路接收信号的RSRP大于5dB时，RI为1的概率明显上升。

在单站优化时，应检查两个发射通路是否平衡。

（2）提高MCS值

上面我们讲到的，MCS值有两个条件决定其一是手机RS-SINR其二是IBLER值，降低干扰可以提高MCS值，我们也才艺运用上面的方法。

（4）减少控制信道所占用的开销  

PDCCH等控制信道放在控制域内，控制域的大小由CFI（ChannelFormatIndicator，信道格式指示）值决定。

CFI用来指示物理控制信道放置在每个子帧中的前n个OFDM符号，CFI的数值可以为1、2、3。

在用户数较多时，PDCCH占有的OFDM符号数目多，CFI数值也要相应变大；即使在用户数相同情况下，如果信道条件不同，PDCCH信道的CCE长度也不同，则PDCCH所占用的OFDM符号数也可能不同。

建议CFI采用自适应的方式（CFI=0），实现CFI的数值随着用户数目以及链路状态进行改变，根据具体所需的PDCCH的OFDM符号数来确定CFI的取值。

网络初期由于在网业务不多，CFI=0和CFI=1没有太大的差异，但CFI=2相对于CFI=0，则下载速率会有所下降。

如表2所示：

未来随着数据量的增大及大型文体活动等突发4G大流量场景的出现，CFI采用自适应的方式更能满足业务在控制信道与业务信道上的供需平衡。

（五）提升用户实际分配到的PRB数 

统计网管上单位时段RRC和E-RAB的占用次数，在网管上实时查询并发用户数，排除是否是多用户在做数据业务，导致分配PRB（PhysicalResourceBlock，物理资源块）偏少、下载速率低的问题。

若不是，则采取以下措施：

（1）参数核查：

核查上下行系统带宽、最大/最小MCS值、最大/最小可分配的RB值、以太网口配置的传输带宽等参数是否正确。

（2）通过网管远程CC板灌包的方式来排查PRB无法满配或低配的问题：

如果CC板灌包下，UE分配的PRB正常，则排除基站-UE侧问题的可能性，将问题提交传输或核心网人员处理。

如图3所示：

（六）降低切换对下载速率的影响

从下面三个方面着手分别是：

降低切换次数，避免频繁启动，降低S1切换。

FDD-LTE网络影响下载速率有几个方面，FDD-LTE采用的是硬交换，切换速度慢，切换次数多，所以要从以下几个方面着手

（1）切换次数降低

如果想要把切换次数降低，第一步先把切换参数设置好，RF优化优化也要做好，降低重复覆盖率，把无覆盖地区进行网络强化。

（2）减少S1切换占比

S1切换复杂，X2更为简单，S1切换用到的节点也更多，S1切换时间也更长（S1切换加上执行时间大致耗时1s，而X2时间仅为大致100ms），S1切换更容易失败，降低S1切换占比可以提高切换的程度，就能把降低切换时间，提高下载速率。

如果S1切换比较高时，注意下面参数，应重点关注远端IP地址是否正确，，应重点是否和X2数据匹配、邻接小区和邻接关系两者之间的数据设置是否正确。

具体如图4所示

（3）尽量不要过早启动异频异系统测量

设置不同点的A1门限来验证不同的频谱不同的系统对下载速率的影响。

在同等条件下（RSRP=-104dBm），设置不同的A1门限，延缓了触发异频异系统测量，下载速率出现明显变化。

在修改A1门限前，记录下载峰值X1，修改后，记录下载峰值X2，分别记录各个数值，可以得知x2比x1高百分之40.说明启动不同的频率不同的系统可以提高网络下载速率。

随着市区4G网络建设的改善，可以考虑适当降低A1门限值，避免过早启动异频异系统测试，提升下载速率。

五、提升FDD-LTE具体案例

国内某通信运营商于2015年上半年在河南某城区4G网络DT测试的下载速率专项方案，下图是得出的数据以实施的方案。

通过以上具体的优化方案的实施，大幅度提升了河南某城区4G网络DT测试下载的平均速率，平均下载速率从活动前的40.89Mbps提升到活动后的62.54Mbps，取得不错的效果。

结束语

本文通过分析介绍FDD-LTE产生的背景，发展历程。

介绍了FDD网络的相关优缺点，

相关的基础知识及影响FDD测试下载速率的6个方面，分别为RSRP对下载速率的影响，RS-SINR及IBLER对下载速率的影响，RI值对下载速率的影响，PDCCH等控制信道占用的开销对下载速率的影响；实际分配的PRB资源对下载速率的影响；切换对下载速率的影响。

也着重从改善网络覆盖；降低干扰，提升SINR值 ；减少控制信道所占用的开销 ；提升用户实际分配到的PRB数 ；降低切换对下载速率的影响等6个方面进行了全面的介绍，最后结合某运营商在河南某区域提升FDD网络的具体案例进行了介绍。

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[10]陈汉彬.LTE无线网络指标对用户下载速率影响探讨[J].通讯世界,2015（4）:

90-

致谢

时光飞逝，我的大学生活也将在近年七月份结束。

本篇文章作为自己的毕业论文，是对自己过去四年学习生涯的一次检验。

在此要特别感谢，我的论文指导老师xxx.回顾大学四年生活，学校的学习对我的人生观和世界观都产生了一定的影响。

在本次论文设计过程中，感谢我的学校，给了我学习的机会，经过数月的努力，我的毕业论文终于完成了，这也标志着我的大学生活涯即将画上一个圆满的句号。

在本文的写作过程中，我的导师XXX副教授从选题指导、论文框架到对细节的修改，都给予了细心的指导，提出了很多宝贵的意见与建