《移动网络规划与优化》课件 项目二 了解无线网络优化的对象 任务4 关键技术

项目二了解无线网络优化的对象任务4关键技术目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式OFDM技术常规频分复用与OFDM的信道分配OFDM基本原理OFDM基本原理OFDM的主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。OFDM原理调制和解调过程OFDM利用快速傅立叶反变换（IFFT）和快速傅立叶变换（FFT）来实现调制和解调。OFDM的优点OFDM系统可以有效地减小无线信道的时间弥散所带来的ISI。OFDM系统可以最大限度地利用频谱资源。各个子信道中正交调制和解调可以采用快速傅立叶变换（FFT）和快速傅立叶反变换（IFF）来实现。OFDM系统可以很容易地通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率。OFDM系统可以通过动态比特分配以及动态子信道的分配方法，充分利用信噪比较高的子信道，从而提高系统的性能。OFDM系统容易与其他多种接入方法相结合使用，构成OFDMA系统，其中包括多载波码分多址MC-CDMA、跳频OFDM以及OFDM-TDMA等等，使得多个用户可以同时利用OFDM技术进行信息的传递。因为窄带干扰只能影响一小部分的子载波，因此OFDM系统可以在某种程度上抵抗这种窄带干扰。OFDM的缺点易受频率偏差的影响。

由于子信道的频谱相互覆盖，这就对它们之间的正交性提出了严格的要求，然而由于无线信道存在时变性，在传输过程中会出现无线信号的频率偏移或者由于发射机载波频率与接收机本地振荡器之间存在的频率偏差，都会使得OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，从而导致子信道间的信号相互干扰，这种对频率偏差敏感是OFDM系统的主要缺点之一。存在较高的峰值平均功率比。与单载波系统相比，由于多载波调制系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此如果多个信号的香味一致时，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远大于信号的平均功率，导致出现较大的峰值平均功率比（PAPR）。这就对发射机内放大器的线性提出了很高的要求，如果放大器的动态范围不能满足信号的变化，则会为信号带来畸变，使叠加信号的频谱发生变化，从而导致各个子信道信号之间的正交性遭到破坏，产生相互干扰，使系统性能恶化。目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式MIMO技术MIMO(MultipleInputMultipleoutput：多输入多输出)技术利用空间中的多径因素，在发送端和接收端采用多个天线，如图2-37所示，通过空时处理技术实现分集增益或复用增益，充分利用空间资源，提高频谱利用率。MIMO系统模型MIMO技术多天线技术分类：多输入多输出单输入单输出单输入多输出多输入单输出MIMO技术下行MIMOSU-MIMO:空分复用两个数据流在一个TTI中传送给UESU-MIMO:发射分集只传给UE一个数据流MU-MIMO结合SDM.给每个UE传送两个数据流.MU-MIMO结合发射分集.给每个UE传送一个数据流.上行支持MU-MIMO目前支持的配置是1x2或1x4将来支持2x2或4x4MIMO技术LTE现网8种下行MIMO传输模式（由高层通过传输模式通知UE）

提高用户峰值速率提高小区吞吐量增强小区覆盖兼容单发射天线1单天线端口，端口0

2发射分集

3开环空分复用457闭环空分复用多用户MIMO波束赋形，端口5

6闭环Rank=1预编码

8双流波束赋形，端口7，8提高下行信号信噪比目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式高阶调制技术高阶调制可以提高峰值速率LTE支持BPSK、QPSK、16QAM和64QAM高阶调制受信道变化的影响很大16QAM和64QAM调制AMC技术AMC是基于信道质量的信息反馈，选择最合适的调制方式，数据块大小和数据速率。自适应调制编码可以通过信道质量估计选择信号的处理方式，克服资源浪费现象。其核心思想是在一个TTI内动态地选择调制和编码方式来适应信道条件的变化。当终端信道质量好（如靠近基站或存在视距链路）时，采用高阶调制编码方式，来获得高的吞吐量；而当终端信道质量差（如位于小区边缘或者信道深衰落）时，选取低阶调制编码方式，来保证通信质量。信道条件则可以通过发送反馈回来的CQI来估计；在时分双工系统中，可以通过互易性来得到CQI等信道质量信息。LTE上行方向的链路自适应技术基于基站测量的上行信道质量，直接确定具体的调制与编码方式；LTE下行方向的链路自适应技术基于UE反馈的CQI，从预定义的CQI表格中选择具体的调制与编码方式。OFDM的优点CQIindexmodulationCodingrate×1024efficiency0outofrange1QPSK780.15232QPSK1200.23443QPSK1930.37704QPSK3080.60165QPSK4490.87706QPSK6021.1758716QAM3781.4766816QAM4901.9141916QAM6162.40631064QAM4662.73051164QAM5673.32231264QAM6663.90231364QAM7724.52341464QAM8735.11521564QAM9485.5547CQI与调制编码方式的对应关系目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式小区干扰协调技术小区间干扰协调（InterCellInterferenceCoordination，ICIC）是用来解决同频组网时，小区间干扰的技术。ICIC的基本思想是通过管理无线资源使得小区间干扰得到控制，是一种考虑多个小区中资源使用和负载等情况而进行的多小区无线资源管理方案。ICIC可以分为部分频率复用、软频率复用、全频率复用三种。部分频率复用部分频率复用（FractionalFrequencyReuse：FFR）的思想是系统将频率资源分为两个复用集，一个频率复用因子为1的频率集合，应用于中心用户调度，另一个频率复用因子大于1的频率集合，应用于边缘用户调度。FFR示意图FFR在小区不同位置频率软频率复用软频率复用（SoftFrequencyReuse）的思想是系统将带宽分三份，如图2-44所示。三个小区，小区边缘分别使用1份，小区中心使用剩下的2份。小区中心频率复用因子为3/2，小区边缘频率复用因子为3。SFR示意图SFR在小区不同位置频率全频率复用全频率复用（FullFrequencyReuse：FFR）与SFR和FFR中对一组连续的PRB采用统一的资源使用和发射功率限制不同，全频率复用对时频资源的使用和发射功率的限制以PRB为单位，可以单独对某个PRB进行调度和功率限制，以避免高功率干扰对边缘用户产生严重影响。在全频率复用方案中，利用测量到高干扰PRB资源指示，eNodeB端进行PRB协调调度，系统可以使用小区内频谱资源，即频率复用因子为1。ICIC技术的优点：降低邻区干扰；提升小区边缘数据吞吐量，改善小区边缘用户体验。ICIC技术的缺点：以牺牲系统容量为代价，降低干扰水平的。目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式混合自动重传技术自动重传请求（AutomaticRepeat-reQuest，ARQ）是OSI模型中数据链路层的错误纠正协议之一。发送方在准备下一个数据项目之前先等待一个肯定的确认，则这样的协议称为ARQ。前向纠错编码（FEC）是当传输出现错误时，接收方进行纠错，冗余度大，但提高了传输的可靠性。但当信道情况较好时，由于过多纠错比特，反而降低了吞吐量。将FEC和ARQ相结合就形成了HARQ。根据重传数据包包含信息量的不同，目前一般有两种方式实现很合自动重传：就是所谓的CC（ChaseCombining）和IR（IncrementalRedundancy）。在CC的方式中，重新传送的数据是第一次传送的数据的简单重复。在IR的方式中，每次重传的数据不是前一次的简单重复，而是增加了冗余编码信息。FEC通信系统劣势:

可靠性较低;

对信道的自适应能力较低为保证更高的可靠性需要较长的码，因此编码效率较低，复杂度和成本较高优势:

更高的系统传输效率;

自动错误纠正，无需反馈及重传;

低时延.ARQ通信系统劣势:

连续性和实时性较低;

传输效率较低;优势:

复杂性较低;

可靠性较高;

适应性较高;HARQ机制HARQ实际上整合了ARQ的高可靠性和FEC的高效率

自适应HARQ：自适应HARQ是指重传时可以改变初传的一部分或者全部属性，比如调制方式，资源分配等，这些属性的改变需要信令额外通知。非自适应HARQ：非自适应的HARQ是指重传时改变的属性是发射机与接收机实现协商好的，不需要额外的信令通知。

LTE下行采用自适应的HARQLTE上行同时支持自适应HARQ和非自适应的HARQ

非自适应的HARQ仅仅由PHICH信道中承载的NACK应答信息来触发自适应的HARQ通过PDCCH调度来实现，即基站发现接收输出错误之后，不反馈NACK，而是通过调度器调度其重传所使用的参数HARQ——自适应/非自适应HARQ目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式自组织网络自组织网络（Self-OrganizingNetwork，SON）主要由运营商提出，其主要思路是实现无线网络的一些自主功能，减少人工参与，降低运营成本。SON的功能主要可以归纳为：自配置自优化自愈目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式载波聚合载波聚合是LTE-Advanced系统大带宽运行的基础，它可以很好地将多个载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的频谱碎片聚合到一起，真正利用不同频带的传输特性，最大聚合带宽为100MHz。载波聚合技术示意图目录知识点1OFDM技术知识点2MIMO技术知识点3高阶调制和AMC知识点4小区干扰协调技术知识点5混合自动重传技术知识点6自组织网络知识点7载波聚合实训任务MIMO天线的工作模式任务目标及任务要求※任务目标※掌握MIMO天线的9种不同工作模式的区别，能够对比分析典型的天线工作模式对网络覆盖的影响。※任务要求※（1）能够完成“UltraRFLTE网络优化仿真实训平台”的基本操作；（2）通过观察仿真平台特定场景中的MIMO天线的工作模式；（3）能够通过选择MIMO天线的合适工作模式实现网络覆盖的优化。任务实施（1）打开UltraRFLTE网络优化仿真实训平台软件。（2）选择“重叠覆盖导致质差”场景。重叠覆盖导致质差场景任务实施（3）点击手机图标，在场景中添加手机，参数默认，不修改，点击“确定”。在场景的左下侧可以看到添加的手机的实时状态。（4）启动仿真，启动路测端软件。启动系统路测端启动系统路测端任务实施（5）在路测端软件中，添加仿真手机，连接设备。（6）点击“开始记录”，软件开始记录所有的信令数据，生成一个以系统时间命名的uod文件，在左侧的测试数据中可以看到本次测试的以及之前保存的测试数据。连接设备任务实施（7）开始移动手机，在测试场景中，可以实时看到手机连接的基站，以及信号的RSRP值、SINR值。（8）测试完成后，停止记录，断开手机，停止仿真。测试场景任务实施（9）将场景中的基站信息导出到桌面上，并保存成CSV