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发表于 2015-3-27 15:10:15 |只看该作者 |正序浏览
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(Measure Power Offset)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 (Reference Signal Receiving Power,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.
Received Signal Strength Indication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Power Step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(Received Signal Strength Indicator)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:Received Signal Strength Indicator   Rx: Recieived power   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+10 log(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(Received Signal Strength Indicator)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 (Signal to Interference plus Noise Ratio)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(per antenna rate control),PGRA(per group rate control)等,需要用信道质量指示器(CQI:channel quality indicator)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: Block Error Ratio 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(Hybrid Automatic Repeat Request ) 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0 dB。
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7.8 Mbps /16.4 Mbps(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11.7 Mbps /21.4 Mbps(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Node B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 (Cyclic Prefix)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Multiple Input Multiple Output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(Enhanced Multimedia Broadcast/Multicast Service)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,Same Frequency Network)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:一种是LTE E-MBMS与LTE 单播系统共用载波;另一种部署方式是LTE E-MBMS 采用专用下行载波。专用载波方式将以5MHz带宽为基本项,也将支持其他带宽的专用载波的能力,但不能支持多种带宽共存的模式。在广播模式下,5MHz的带宽至少支持16个频道,每频道达300kbit/s的速率,小区边缘的频谱效率为1bit/s/Hz。
2.4  网络结构及协议
LTE系统的网络结构与UTRAN相比,去掉了RNC,而只由若干个eNodeB组成,简化网络并减少时延。多个eNodeB通过X2接口相互连接,eNodeB通过S1接口连接到演进型分组核心EPC(EvolvedPocket Core)。具体来讲, S1-MME接口连接到移动性管理实体MME(Mobile Management Entity),S1-U接口连接到SAE网关,其中S1接口支持eNodeB和MME/SAE网关之间多对多链接(见图1)。eNodeB的功能在原有NodeB功能的基础上,增加了RNC物理层,MAC层,RRC,调度,接入控制,承载控制,移动性管理和inter-cell RRM等功能。 图1  LTE系统的网络结构

LTE系统的协议栈结构与URTAN同样分为用户面(PDCP/RLC/MAC/ PHY)和控制面(RRC)协议。层2包括媒体接入控制协议(MAC)、无线链路控制协议(RLC),以及分组数据汇聚协议(PDCP);层3包括无线资源控制协议(RRC)。空中接口的层1和层2协议在用户设备和eNodeB中终止;控制平面中的层3协议也在用户设备和eNodeB中终止;控制平面的非接入层(NAS)协议在用户设备和核心网的移动管理实体(MME)中终止(见图2)。 图2  LTE系统协议栈结构

LTE系统中的无线资源控制(RRC)状态相比于UTRA系统也简化了许多,只包含RRC_IDLE,RRC_ACTIVE和RRC_DETACHED 3种。在aGW网元中,UE的上下文必须区分这3种状态,而在E-Node B中合并了原先的多种状态只保留RRC_ACTIVE状态的UE上下文。
2.5  其他
为了提高小区容量及边缘的传输速率,LTE系统提出了小区间干扰协调机制,并设计了静态干扰协调以及动态干扰协调技术。在功率控制机制上,设定小区边缘用户的目标SINR(信噪比)低于小区中心的目标SINR,进一步减少对相邻小区边缘用户干扰,从而获得更大的系统容量。为了实现低时延的目标,LTE系统大的小区搜索过程和随机接入过程做了相应的简化,并提供了更加灵活的形式。为了实现与现有3GPP和非3GPP的兼容,LTE系统采用快速小区选择(即快速硬切换)方法实现不同频段之间各系统间的切换,实现更好的地域覆盖和无缝切换;此外,核心网的设计也发生了相应的改变,增加了SAE和3GPP模块,实现了LTE系统与3GPP和非3GPP系统的兼容。LTE系统提出了上下行多种不同的参考信号RS (Reference signal),不同的参考信号在子帧中有不同的位置和配置,实现不同的导频功能,以及不同模式下的信道质量测量。3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比,LTE具有如下技术特征[2][3]:
(1)        通信速率有了提高,下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。
(2)        提高了频谱效率,下行链路5(bit/s)/Hz,(3--4倍于R6HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz,是R6HSU-PA2--3倍。
(3)        以分组域业务为主要目标,系统在整体架构上将基于分组交换。
(4)        QoS保证,通过系统设计和严格的QoS机制,保证实时业务(如VoIP)的服务质量。
(5)        系统部署灵活,能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽,并支持“paired”和“unpaired”的频谱分配。保证了将来在系统部署上的灵活性。
(6)        降低无线网络时延:子帧长度0.5ms和0.675ms,解决了向下兼容的问题并降低了网络时延,时延可达U-plan<5ms,C-plan<100ms。
(7)        增加了小区边界比特速率,在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供1bit/s/Hz的数据速率。
(8)        强调向下兼容,支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。
与3G相比,LTE更具技术优势,具体体现在:高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。综上所述,LTE系统相比于UTRA系统引进了多项核心新技术,发生了根本性的变革,因此对LTE系统中eNodeB设备的测试也将面临着很多新的挑战。在测试用例方面,将增加很多新的用例用于覆盖并验证LTE系统中新的技术及配置;相应地,测试方法也将发生新的变化。
3  LTE系统中eNodeB测试关注点
(1)        LTE系统中子载波之间的正交性是高速率性能得以实现的前提,也是接收端正确接收的根本保证。因此,LTE系统中必须要保证OFDM子载波之间的正交性以及上行各用户所占用子载波之间的正交性,这也将是eNodeB的测试重点之一。
(2)        MIMO各种模式分别保证了LTE高峰值速率和小区边缘的覆盖及小区边缘用户的吞吐量。因此,对eNodeB设备中MIMO不同模式的测试也将是保证LTE系统的性能优势的必要测试。
(3)        LTE系统引入了多载波技术,LTE系统对信道带宽内子载波的灵活调度及分配是保证多用户宽带接入的前提。因此,OFDM子载波的灵活调度及在多用户之间的分配也是eNodeB设备的关键测试项之一。
(4)        LTE系统小区间干扰协调机制也是LTE系统的显著技术特征,因此验证多个eNodeB设备之间干扰协调的测试也是必须的。
(5)        对eNodeB测试还将包括验证E-MBMS的实现及其在各个小区之间的切换。eNodeB必须支持与GSM(全球移动通信系统)/EDGE(增强型数据速率GSM演进技术),TD-SCDMA,WCDMA/HSPA,cdma2000,1×RTT/EV-DO等相互之间的切换。这就必然要求测试环境能够利用或完全模拟这些网络间的漫游切换以实现对eNodeB的测试。此外,LTE是一个全IP核心网,需要端到端应用程序测试,并且由于LTE系统将支持更丰富的业务应用,例如VoIP,FTP或多媒体数据流等,因此对于业务应用的测试也较以前更加重要、复杂。
eNodeB具备的测试环境及测试内容将包括:
(1)连接所有的网络单元并验证所有的接口。
  ●eNodeB设备测试:eNodeB作为被测设备,利用真实的eNodeB,MMEs,aGW 和UE或采用模拟的设备。
  ●互操作性测试:LTE MME 与UTRAN 和GERAN 网络。
(2)语音、多媒体和数据业务综合的实际网络环境。
  ●语音业务AMR NB/WB,G.711,G.723,G.726,G.729。
  ●视频业务 H.261,H.263,MPEG-2,MPEG-4。
  ●IPv4,IPv6,IPSec。
  ●QoS (quality of service)分析。
  ●QoE (quality of equipment) 测量。
(3)对eNodeB设备的软件、硬件及无线指标测试。
(4)负面测试:验证系统在错误条件下的行为。
(5)安全性验证。
无线接入承载E-RAB的建立,通过E-RAB Setup Request消息和E-RAB Setup Response消息实现。
E-RAB建立成功率的影响因素:
1、无线环境的优劣,包括干扰、前反向平衡等;
2、智能天线的性能;
3、相关参数的设置合理性;
LTE Bearer
Default bearer 是每个UE一个还是每个PDN一个?答案是每个PDN一个。所以一个UE如果连到多个PDN,就要给每个PDN建一个default bearer。然后每个default bearer上可以建多个dedicated bearer。当然了标准限定最多只能建11个。
P-GW可以给一个UE分配多少个TFT。极端的情况是一个UE只建了一个default bearer,剩下的10个都是dedicated bearer。这样的话P-GW需要给这个UE分配10个TFT,因为每个dedicated bearer需要不同的TFT。
盲切换是指在没有测量信息的情况下,直接由eNodeB下发切换命令,指示UE切换到指定邻区。
QCI(QoS Class Identifier)Qos类别标识:QCI是一个标度值,用于衡量特定的提供给SDF(服务数据流)的包转发行为(如丢包率,包延迟预算),它同时应用于GBR和Non-GBR承载,用于指定访问节点内定义的控制承载级分组转发方式(如调度权重、接纳门限、队列管理门限、链路层协议配置等),这些都由运营商预先配置到接入网节点中。在接入网中,空口上承载的QoS是由eNodeB来控制的, 每个承载都有相应的QoS参数QCI(QoS Class Identifier)和ARP (Allocation And Retention Priority)。QCI同时应用于GBR和Non-GBR承载。一个QCI是一个值,包含优先级,包延迟,以及可接受的误包率等指标,每个QCI都与一个优先级相关联,优先级1是最高的优先级别。承载QCI的值决定了其在eNodeB的处理策略。例如,对于误包率要求比较严格的Bearer,ENodeB一般通过配置RLC成AM模式来提高空口传输的准确率。标准中(23。203)定义了九种不同的QCI的值,在接口上传输的是QCI的值而不是其对应的QoS属性。通过对QCI的标准化,可以规范不同的厂家对于相应的QoS业务的理解和处理,方便在多厂商互连环境和漫游环境中不同设备/系统间的互连互通。
Table 6.1.7: Standardized QCI characteristics
QCI        Resource Type        Priority        Packet Delay Budget (NOTE 1)        Packet Error Loss
Rate (NOTE 2)        Example Services
1
(NOTE 3)                 2        100 ms        10-2        Conversational Voice
2
(NOTE 3)       
GBR        4        150 ms        10-3        Conversational Video (Live Streaming)
3
(NOTE 3)                 3        50 ms        10-3        Real Time Gaming
4
(NOTE 3)                 5        300 ms        10-6        Non-Conversational Video (Buffered Streaming)
5
(NOTE 3)                 1        100 ms        10-6        IMS Signalling
6
(NOTE 4)                
6       
300 ms       
10-6        Video (Buffered Streaming)
TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video, etc.)
7
(NOTE 3)        Non-GBR       
7       
100 ms       
10-3        Voice,
Video (Live Streaming)
Interactive Gaming
8
(NOTE 5)                
8       

300 ms       

10-6       
Video (Buffered Streaming)
TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file
9
(NOTE 6)                 9                          sharing, progressive video, etc.)


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