LTE基础知识.docx
《LTE基础知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LTE基础知识.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
LTE基础知识
CQI是信道质量指示，根据理论的分析，CQI与导频Ec/Nt（UE测量得到，Nt为剔除了本小区的正交干扰）之间存在下面公式所示的关系：
CQI=Ec/Nt+10lg16+MPO+Δ。
MPO（MeasurePowerOffset）为网络侧下发，UE通过接收信令获得：
MPO=Min（13,CellMaxPower-PcpichPower-MPOConstant），MPOConstant产品默认值一般为2.5dB。
当用户处于室外宏蜂窝站点小区边缘时，非正交因子接近于1，此时Ec/Nt与EcIo基本相同。
如果小区最大发射功率配置为43dBm，导频信道功率配置为33dBm，MPOConstant取产品默认值2.5dB时，CQI与Ec/I0间的偏置约为24dB。
从实际优化的角度来讲，优化CQI的本质也就是优化Ec/I0，只是在参数配置不同的时候，目标CQI与目标Ec/I0间的偏置会有差异。
RSRP（ReferenceSignalReceivingPower，参考信号接收功率）是LTE网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层测量需求之一.
ReceivedSignalStrengthIndication接收的信号强度指示，无线发送层的可选部分，用来判定链接质量，以及是否增大广播发送强度。
对CDMA系统而言，反向链路干扰在用户接入时的影响非常明显，由于反向链路质量的下降，移动台接入过程较正常情况会显得更“漫长”甚至是造成高的接入失败，原因是正常的前向链路质量会让移动台开环功控采用较低的功率发射接入试探，而由于反向链路干扰造成BSS系统并不能正常解调接入信道消息，移动台将以PowerStep步长逐步增加接入试探功率，这就使得接入过程被延长很多甚至是造成接入失败。
所以，在判断反向链路干扰的时候，结合着接入指标来共同分析可以更快的发现问题。
RSSI接收信号强度指示异常判断
用户感受：
接入困难或者根本无发接入，语音质量不好，严重时甚至掉话;
观察终端：
发射功率持续偏高（Rx+Tx>-70dBm）以上;有信号无法打电话，经过长时间接入后（20s），掉网;
话统分析：
载频平均RSSI在正常范围【-93，-113】之外;主分集差超过6dB;FER过高，接入成功率、软切换成功率低，掉话率高，且接入失败和掉话的原因主要为空口。
RSSI异常的原因分类：
RSSI异常分3种情况，分别是过低、过高、主分级差值过大等，
常见的引起RSSI异常原因有：
工程质量问题、外界干扰、参数设置错误、设备故障和终端问题等。
测定反向干扰的一个很常用的方式就是观测系统RSSI（ReceivedSignalStrengthIndicator）值，RSSI值在反向通道基带接收滤波之后产生，在104μs内进行基带I/Q支路功率积分得到RSSI的瞬时值，并在1s内对瞬时值进行平均得到RSSI的平均值。
查看RSSI的平均值是判断干扰的重要手段，空载下RSSI值一般在-110dBm左右，在业务存在的情况下，RSSI平均值一般不会超过-95dBm，如果发现RSSI值有明显的升高，那么肯定是存在反向链路干扰。
对于Motorola无线系统而言，可以在OMC下通过“diagnose”命令来“诊断”相应扇区的BBX（宽带收发板卡）来查看RSSI值的情况。
下图是分别针对三类扇区（空载扇区、负荷一般扇区、超忙扇区）诊断其BBX板卡得到的RSSI值，从图中可以清楚对比反向链路RSSI值在不同业务状况下（亦即不同的反向链路干扰下）的具体情况，唐山地区曾经由于外部强干扰源导致大面积反向链路干扰，在干扰信号足够强的情况下RSSI值可以达到-30dBm左右。
RSSI与Rx的区别
RSSI:
ReceivedSignalStrengthIndicator Rx:
Recieivedpower 最大的区别：
Rx是手机侧指标；RSSI是基站侧指标 两者是同一概念，具体指（前向或者反向）接收机接收到信道带宽上的宽带接收功率。
实际中，前向链路接收机（指手机）接收到的通常用Rx表示，反向链路接收机（指基站侧）通常用反向RSSI表示。
前向Rx通常用作覆盖的判断依据（当然还需结合Ec/Io），反向RSSI通常作为判断系统干扰的依据。
下面以反向RSSI为例解释：
为了获取反向信号的特征，在RSSI的具体实现中做了如下处理：
在104us内进行基带IQ功率积分得到RSSI的瞬时值，即RSSI（瞬时）=sum（I^2+Q^2）；然后在约1秒内对8192个RSSI的瞬时值进行平均得到RSSI的平均值，即RSSI（平均）=sum（RSSI（瞬时））/8192，同时给出1秒内RSSI瞬时值的最大值和RSSI瞬时值大于某一门限的比率（RSSI瞬时值大于某一门限的个数/8192）。
由于RSSI是通过在数字域进行功率积分而后反推到天线口得到的，反向通道信号传输特性的不一致会影响RSSI的精度。
对于干净的无线电磁环境，电磁底噪水平可以通过一下公式进行计算：
PN=10lg（KTW），对于CDMA系统来说常温情况下的底噪水平是-113dBm/1.2288M，考虑5dB的接收机噪声系数以及2dB的无线环境底噪波动水平，所以正常情况下，RSSI的监测结果应该是-106dBm左右，对于系统负荷的影响，一般最大不超过8dB,也就是-98dBm左右，考虑3dB余量，也就是说在高负荷情况下，如果系统工作正常，RSSI平均水平最大不超过－95dBm，否则就意味着网络有严重的反向干扰。
1）其实，RSSI有其专用的单位，RSSI的单位与dBm有公式可以转换，转换公式如图1和图2所示。
2）电磁底噪水平的计算公式：
噪声基底=－174+10log（BW）+噪声指数。
其中BW为频带宽，单位为Hz;噪声系数为设备引入的热噪声。
如果要计算CDMA系统1.25MHz带宽内基站天线接收端的噪声系数，其计算公式为：
噪声基底=－174+10log（1.25*10^6）=-113dBm。
由于天线端并没有经过有源设备，因此噪声系数为0。
如果计算基站LNA噪声基底就要加LNA的增益和LNA的噪声系数。
RSSI技术
通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术 如无线传感的ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术、算法。
接收机测量电路所得到的接收机输入的平均信号强度指示。
这一测量值一般不包括天线增益或传输系统的损耗。
RSSI（ReceivedSignalStrengthIndicator）是接收信号的强度指示，它的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的。
为了获取反向信号的特征，在RSSI的具体实现中做了如下处理：
在104us内进行基带IQ功率积分得到RSSI的瞬时值，即RSSI（瞬时）=sum（I^2+Q^2）；然后在约1秒内对8192个RSSI的瞬时值进行平均得到RSSI的平均值，即RSSI（平均）=sum（RSSI（瞬时））/8192，同时给出1秒内RSSI瞬时值的最大值和RSSI瞬时值大于某一门限时的比率（RSSI瞬时值大于某一门限的个数/8192）。
由于RSSI是通过在数字域进行功率积分而后反推到天线口得到的，反向通道信号传输特性的不一致会影响RSSI的精度。
在空载下看RSSI的平均值是判断干扰的最主要手段。
对于新开局，用户很少，空载下的RSSI电平一般小于-105dBm。
在业务存在的情况下，有多个业务时RSSI平均值一般不会超过-95dBm。
从接收质量FER上也可以参考判断是否有干扰存在。
通过以发现是否存在越区覆盖而造成干扰，也可以从Ec/Io与手机接收功率来判断是否有干扰。
对于外界干扰，通过频谱仪分析进一步查出是否存在干扰源。
SINR：
信号与干扰加噪声比（SignaltoInterferenceplusNoiseRatio）是指:
信号与干扰加噪声比（SINR）是接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度的比值；可以简单的理解为“信干噪比”。
信号与干扰加噪声比最初出现在多用户检测。
假设有两个用户1，2，发射天线两路信号（cdma里采用码正交，ofdm里采用频谱正交，这样用来区分发给两个用户的不同数据）；接收端，用户1接收到发射天线发给1的数据，这是有用的信号signal，也接收到发射天线发给用户2的数据，这是干扰interference，当然还有噪声。
现在，SINR经常出现还因为很多译码采用了干扰抵消技术，如BLAST空时结构。
在V-BLAST中译码时，先将信干噪比比较大的数据（分层）译码，后面译码时将已经译码的数据减去（抵消），依次类推，直到所有数据译码完毕。
这里，SINR是个重要的参数。
在3GPP的提案中很多MIMO技术，如PARC（perantennaratecontrol），PGRA（pergroupratecontrol）等，需要用信道质量指示器（CQI：
channelqualityindicator）来反馈信道特征给发射机，用于调整发射天线的数据速率，实现自适应调制。
如果我们能估计并反馈信道的完全特征，即信道矩阵H当然最好。
但在实际系统中，尤其是MIMO系统中，准确及时估计信道矩阵H是不现实的，并且受反馈信道的限制，反馈信息也不可能太多。
因此，在3GPP的提案中大多采用SINR作为反馈信息，用于自适应调制的控制参数。
不同系统中，SINR的计算有不同的方法。
大家可以看看相关的提案和文章。
这里给大家介绍一个简单的方法，虽不准确但便于理解和编程。
假设有两个发射天线1和2，接收端需要接收天线1的数据，天线2是干扰则SINR1=P1/（P2+2PN），P1和P2分别代表发射天线1和2的功率，PN代表噪声功率。
SINR成为接收机的一个重要的指标，对设备的灵敏度和抗干扰能力提出更高的要求。
CDMA系统就是一个干扰受限的系统，系统中的多用户干扰对系统影响比较大，在具体设计时要考虑SINR。
这是由于CDMA系统的扩频码不是完全正交的，具有一定的相关值，当多个用户的终端位置比较近时，终端间的干扰就会比较大。
同时，由于CDMA基站采用的频率是相同的，不同的基站之间也会存在干扰。
通常，在CDMA系统中采用一个叫ROT（=（噪声+干扰）/噪声）的量来表征。
BLER:
BlockErrorRatio块误码率，误块率。
误比特率、误码率、误帧率和误块率：
误比特率（BER）是在数据传输过程中比特被传错的概率。
误码率（Pe）是在数据传输系统中码元被传错的概率。
误帧率（FER）是数据传输过程中帧传错的概率。
误块率（BLER）传输块经过CRC校验后的错误概率。
这四个值都是统计值，即是在相对长的一段时间内的统计平均值。
BLER有上行和下行之分，可以从一些设备的计数器统计指标中通过公式计算得到。
BLER:
有差错的块与数字电路接收的总块数之比。
块差错率（BLER）用于W-CDMA的性能测试（在多径条件下的解调测试等）。
BLER是在信道解交织错和解码后，由评价各传输块上的循环冗余检验（CRC）度量。
BER和BLER（BlockErrorRatio）测试原理基本相同，都可以用上面提到的基带BER和环回BER测试方法，但是它们的用途和测量点不同。
在用途上，BER是用来衡量接收机特性的指标，而BLER是用来衡量系统性能测试的。
对于TD-SCDMA系统来说，BLER测试对于衡量系统性能更有用，然而BER却被用于评估射频接收机指标和仿真参考测量信道。
在实现上，两者的测量都要经过解交织、速率匹配和维特比解码等一系列的信道解码过程，但是BLER是在CRC之后测量，每发生一个需要丢掉的误码块就记一个错误，而BER是在CRC之前测量，每发生一个比特错误就记一个错误。
由此可见，BLER不但测量信道解码后的数据块的错误，而且还检查CRC的错误。
严重信元误块率（SECBR）是在传输中与全部信元块有关的错误信元块的比率，发送在传输中与一个给定的通信负载，方位和分发有关，也和综和周期有关等。
SECBR=严重错误信元块/全部传输信元块。
SECBR可能引起SUT丢弃信元，其可能包括一个IP数据报的一部分。
这个可能引起IpheTCP分组丢失。
HARQ（HybridAutomaticRepeatRequest）混合自动重传请求。
数据通信最初是在有线网上发展起来的，通常要求较大的带宽和较高的传输质量。
对于有线连接，数据传输的可靠性是通过重传来实现的。
当前一次尝试传输失败时，就要求重传数据分组，这样的传输机制就称之为ARQ（自动请求重传）。
在无线传输环境下，信道噪声和由于移动性带来的衰落以及其他用户带来的干扰使得信道传输质量很差，所以应该对数据分组加以保护来抑制各种干扰。
这种保护主要是采用前向纠错编码（FEC），在分组中传输额外的比特。
然而，过多的前向纠错编码会使传输效率变低。
因此，一种混合方案HARQ，即ARQ和FEC相结合的方案被提出了。
信道类型：
LTE的信道类型和映射关系从传输信道的设计方面来看，LTE的信道数量将比WCDMA系统有所减少。
最大的变化是将取消专用信道，在上行和下行都采用共享信道（SCH）。
LTE的逻辑信道可以分为控制信道和业务信道两类来描述，控制信道包括有广播控制信道BCCH、寻呼控制信道PCCH、公共控制信道CCCH、多播控制信道MCCH和专用控制信道DCCH几类；业务信道分为专用业务信道DTCH和多播业务信道MTCH两类。
LTE的传输信道按照上下行区分，下行传输信道有寻呼信道PCH、广播信道BCH、多播信道MCH和下行链路共享信道DL-SCH，上行传输信道有随机接入信道RACH和上行链路共享信道UL-SCH。
LTE的物理信道按照上下行区分，下行物理信道有公共控制物理信道CCPCH、物理数据共享信道PDSCH和物理数据控制信道PDCCH，上行物理信道有物理随机接入信道PRACH、物理上行控制信道PUCCH、物理上行共享信道PUSCH。
下行传输信道和物理信道的映射：
上行传输信道和物理信道的映射：
下行逻辑信道和传输信道的映射：
上行逻辑信道和传输信道的映射：
eNB功能：
无线接纳控制RAC：
主要任务是接纳或拒绝新的无线承载的建立请求。
无线承载控制RBC：
主要用于建立维护和释放无线承载包括配置与其关联的无线资源。
连接移动性控制CMC：
主要用于管理在空闲模式或激活模式移动性时连接的无线资源。
分组调度PS-动态资源分配DRA：
动态资源分配或分组调度用于给用户和控制面包分配资源，或取消分配资源，也包括对资源块的缓冲和处理资源。
小区间干扰协调ICIC：
ICIC用于管理无线资源特别是无线资源块，以便于小区间的干扰可以被控制。
负载均衡LB：
负责处理多个小区上业务负荷的不均匀分布。
内部的移动性过程包括小区选择过程、小区重选过程、切换、数据前向、无线链路失败以及无线接入网共享等。
小区搜索的信道包括同步信道（SCH）和广播信道（BCH），SCH用来取得下行系统时钟和频率同步，而BCH则用来取得小区的特定信息。
总的来说，UE在小区搜索过程中需要获得的信息包括：
符号时钟和频率信息、小区带宽、小区ID、帧时钟信息、小区多天线配置、BCH带宽以及SCH和BCH所在的子帧的CP长度。
下行方向的干扰抑制有三类：
随机的小区间干扰、小区间干扰取消、小区间干扰协调与避免。
上行方向的干扰抑制方法有四种方式：
协调和避免（例如通过时频资源的分片和重用）、随机的小区间干扰、小区间干扰取消和功率控制。
LTE的下行采用OFDM技术提供增强的频谱效率和能力，上行基于SC-FDMA（单载波频分多址接入）。
LTE上行采用的SC-FDMA具体采用DFT-S-OFDM技术来实现。
参考信号（即，导频）设计分为上行和下行导频设计两类。
下行导频设计：
系统采用TDM（时分复用）的导频插入方式。
在一个小区内，多天线之间主要采用FDM（频分复用）方式的正交导频。
在不同的小区之间，正交导频在码域实现（CDM）。
上行导频设计：
上行参考符号位于两个SC-FDMA短块中，用于eNodeB的信道估计和信道质量（CQI）估计。
空间复用方式并非总是优于空间分集方式：
在信噪比较高时，空间复用方式优于空间分集方式；而在信噪比较低时，空间分集方式优于空间复用方式。
LTE覆盖能力:
LTE小区的覆盖与设备性能、系统带宽、每小区用户数、天线模式，调度算法、边缘用户所分配到的RB数、小区间干扰协调算法、多天线技术选取等都有关系
LTE小区的容量:
与信道配置和参数配置，调度算法、小区间干扰协调算法、多天线技术选取等都有关系。
LTE基本配置：
20MHz带宽RB总数为100个，考虑同时调度10个用户，边缘用户分配RB数为10个。
发射功率：
下行方向，，在系统带宽为20MHz情况下取46dBm（主要有两类产品2通道20W和8通道5W），上行方向，终端功率可取23dBm。
天线增益：
根据目前情况，8天线D频段产品通常其增益为15～17dBi。
接头及馈线损耗：
对于BBU+RRU产品，通常损耗在0.5～1dB之间；
多天线分集增益、波束赋形增益：
选择不同的发射模式，如发射分集或波束赋形，其增益有一些差异：
接收侧：
基站为8天线取7dB，终端为2天线取3dB。
发送侧：
终端为单天线发送，因此无发送分集增益；基站业务信道：
8天线，为波束赋形方式，增益取7dB；基站控制信道：
8天线和2天线相同，为发送分集方式，增益取3dB；
热噪声密度：
取－117dBm/Hz；
接收机噪声系数：
基站侧通常取2～3dB，终端侧通常为7～9dB；
干扰余量：
干扰余量可分为上行干扰余量和下行干扰余量，要明确给出干扰余量的大小比较困难，通常要借助干扰公式和系统仿真平台得到。
人体损耗（dB）：
对于数据业务移动台，可以不考虑人体损耗影响，即0dB。
目标SINR：
根据边缘速率，可以推导出数据块数量，然后找到承载的RB数量，就可以方便的查找出对应的MCS，并根据具体MCS和SINR对应表格得到SINR，MCS和SINR对应关系需根据链路仿真得到。
通常市区建筑物穿透损耗典型值可取15～20dB。
城区环境下，8dB的阴影标准差，95%的区域覆盖率和85%的边缘覆盖概率对应的阴影余量为8.3dB。
TD-LTE调度用户数主要取决于上、下行控制信道的容量。
上行调度用户数主要受限于PRACH（物理随机接入信道）、PUCCH（物理上行控制信道）、SRS（探测用参考信号），
下行调度用户数主要受限于PCFICH信道、PHICH信道和PDCCH信道容量，
综合各个控制信道容量分析结果，TD-LTE在20MHz带宽下，最大可支持的调度用户数约为80个，但考虑到初期单用户速率需求较高且用户数不多，初期网络实际调度用户数在10～20个较为合适。
2天线情况下，小区平均吞吐量为7.8Mbps/16.4Mbps（上行/下行），边缘用户吞吐量为0.2Mbps/0.4Mbps（上行/下行）；
8天线情况下，容量性能有所提升，小区平均吞吐量为11.7Mbps/21.4Mbps（上行/下行），边缘用户吞吐量为0.5Mbps/0.7Mbps（上行/下行）。
LTE采用由NodeB构成的单层结构，这种结构有利于简化网络和减小延迟，实现了低时延，低复杂度和低成本的要求。
与传统的3GPP接入网相比，LTE减少了RNC节点。
名义上LTE是对3G的演进，但事实上它对3GPP的整个体系架构作了革命性的变革，逐步趋近于典型的IP宽带网结构。
3GPP初步确定LTE的架构如图1所示，也叫演进型UTRAN结构（E-UTRAN）[3]。
接入网主要由演进型NodeB（eNB）和接入网关（aGW）两部分构成。
aGW是一个边界节点，若将其视为核心网的一部分，则接入网主要由eNB一层构成。
eNB不仅具有原来NodeB的功能外，还能完成原来RNC的大部分功能，包括物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、接入移动性管理和Inter-cellRRM等。
eNB和NodeB之间将采用网格（Mesh）方式直接互连，这也是对原有UTRAN结构的重大修改。
LTE系统的主要技术指标与HSPA系统的对比参见表1。
为了达到高数据速率和高频谱利用率，LTE系统在上下行分别利用了SC-FDMA和OFDM调制技术。
它们将整个系统带宽分裂为大量子载波，并支持多种调制方式如QPSK，16QAM及64QAM。
LTE系统同时指定了MIMO技术的不同模式，适应于不同的信噪比条件。
LTE工作频率从700MHz到3GHz，信道带宽从1.5MHz到20MHz，为网络运营商提供了灵活的频带配置方式。
LTE系统引入的核心新技术总结如下：
2.1 OFDM/OFDMA
LTE中传输技术采用OFDM调制技术，其原理是将高速数据流通过串并变换，分配到传输速率较低的若干个相互正交的子信道中进行并行传输。
由于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多径时延扩展产生的时间弥散性对系统造成的影响。
在OFDM符号之间插入保护间隔，使保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，从而最大限度地消除由多径引起的符号间干扰（ISI）。
在LTE系统中采用循环前缀CP（CyclicPrefix）作为保护间隔，CP的长度决定了OFDM系统的抗多径能力和覆盖能力。
长CP利于克服多径干扰，支持大范围覆盖，但系统开销会相应增加，导致数据传输能力下降。
3GPP定义了长短两套循环前缀方案，根据具体的使用场景进行选择；短CP方案为基本项，长CP方案用于支持LTE系统中大范围覆盖和多小区广播业务。
LTE规定了下行采用OFDMA，上行采用SC-FDMA的多址方案，这保证了使用不同频谱资源用户间的正交性。
OFDMA中一个传输符号包括并行传输的M个正交的子载波，而在SC-FDMA机制中M个正交子载波以串行方式进行传输，降低了信号较大的幅度波动，降低了峰功比。
此外，为了保证上行多用户之间的正交性，要求各用户的上行信号在CP长度的误差范围之内同时到达eNodeB，因此eNodeB需要根据用户远近位置来调整各用户的发射时间。
LTE系统对OFDM子载波的调度方式也更加灵活，具有集中式和分布式两种，并灵活地在这两种方式间相互转化。
上行除了采用这种调度机制之外，还可以采用竞争（Contention）机制。
2.2 MIMO
所谓的MIMO，就字面上看到的意思，是MultipleInputMultipleOutput的缩写，大部分您所看到的说法，都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，所以可以增加资料传输率。
然而比较正确的解释，应该是说，网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。
2.3 E-MBMS
3GPP提出的广播组播业务不仅实现了网络资源的共享，还提高了空中接口资源的利用率。
LTE系统的增强型广播组播业务E-MBMS（EnhancedMultimediaBroadcast/MulticastService）不仅实现了纯文本低速率的消息类组播和广播，更重要的是实现了高速多媒体业务的组播和广播。
为此，对UTRA做出了相应的改动：
增加了广播组播业务中心网元（BM-SC），主要负责建立、控制核心网中的MBMS的传输承载，MBMS传输的调度和传送，向终端设备提供业务通知；定义了相关逻辑信道用于支持E-MBMS。
从业务模式上，MBMS定义了两种模式，即广播模式和组播模式。
这两种模式在业务需求上不同，导致其业务建立的流程也不同。
从操作方式上，单频网（SFN，SameFrequencyNetwork）和非单频网操作共存于同一小区，其中单频网操作将支持多小区传送；非单频网操作只支持单小区传送。
在网络规划上，3GPP定义了两种网络部署
升级会员 