3GPP长期演进技术(LTE)空中接口的关键技术

LTE网规网优基础知识问答目录一、LTE概述与基本原理 (2)1. LTE基本概念及发展历程 (3)2. LTE网络架构与主要组件 (4)3. LTE关键技术及特点 (5)二、网规基础知识 (7)1. 网规概述及重要性 (8)2. 网络规划目标与原则 (10)3. 网络规划流程 (10)4. 基站选址与布局规划 (11)5. 频率规划与干扰协调 (12)三、网优基础知识 (14)1. 网络优化概述及目的 (15)2. 网络优化流程与方法 (16)3. 无线网络性能评估指标 (18)4. 容量优化与负载均衡技术 (19)5. 覆盖优化与信号增强措施 (20)四、LTE系统性能参数与配置优化 (22)1. 系统性能参数介绍 (24)2. 性能参数配置与优化策略 (25)3. 小区间干扰协调与优化方法 (27)4. 基站设备配置与优化建议 (28)五、LTE网络故障排查与处理 (30)1. 网络故障分类与识别方法 (31)2. 常见故障原因分析及处理措施 (32)3. 故障处理流程与案例分析 (32)4. 网络维护与管理技巧分享 (34)六、案例分析与实践经验分享 (35)1. 成功案例介绍与分析角度 (36)2. 实践中的经验教训总结 (38)3. 案例中的优化策略与实施效果评估 (39)七、LTE发展趋势与展望 (40)1. LTE技术发展趋势分析 (42)2. 新技术在LTE网络中的应用前景探讨 (43)一、LTE概述与基本原理LTE（Long Term Evolution，长期演进）是一种标准的无线宽带通信，主要用于移动设备和数据终端，其设计目标是提供一种高速、低延迟、高连接性的无线通信服务。

LTE的发展是为了满足移动通信市场的需求，特别是在3GPP的长期演进计划中，旨在解决3G网络中的瓶颈问题，提高无线通信的速度和质量。

LTE的关键技术包括正交频分复用（OFDM）、多输入多输出（MIMO）、密集波分复用（Dense WDM）、链路自适应技术等。

3gpp长期演进（lte）技术原理与系统设计第5 章 LTE 无线传输系统设计一个无线系统的成形固然取决于选择合适的空中接口传输技术但系统的具体设计也同样重要第4 章介绍的LTE 传输技术为LTE 系统实现优异的性能提供了潜在的能力但这距离要形成一个完整的LTE 传输系统还相去甚远要将众多的关键技术集成在一起形成一个有机的架构使各种技术协同工作相得益彰充分发挥它们的性能优势实现一个高效均衡经济可以实现高性能而又简洁实用的系统仍需要依赖缜密细致的系统设计工作LTE 采用的OFDMMIMO 等先进的传输技术为系统提供了大量的时域频域空域资源但如何用好这些资源管好这些资源则需要帧结构参数设计和资源分配技术的支持要想适应多径无线信道的变化保证数据的可靠传输则需要依靠精巧实用的参考信号设计而要实现网络和终端之间的默契配合步调一致则离不开高效完善的控制信令设计本章将针对这些重要的系统设计环节进行介绍帮助读者建立起对LTE 空中接口系统结构和功能的基本认识需要说明的是虽然关键技术的选择和系统设计分别在第 4 5 章介绍但并不意味着技术的选择过程和系统的设计过程是截然分开先后进行的相反它们是两个密不可分的过程很多关键技术从理论分析上虽然具有很好的先进性但在实际系统设计中却难以看到预期的性能增益例如那些带来大量信令开销和软硬件复杂度的技术即使理论上性能优异在实际标准化中也经常被弃用因此标准化中的关键技术筛选和系统设计不是孤立进行的也不可能先完成技术筛选再进行系统设计而往往是技术选择和系统设计交互进行相互影响的也就是说评估选择每一项技术都必须放在一个完整的系统中去考察而不能孤立地去评判只有那些适合这个系统服务于这个系统可以很好地提升整体系统性能的技术才是对这个系统有价值的技术最终才会被选用E-UTRA 系统的特点是除了系统信息物理层信令寻呼MBMS 等以外所有单播数据均通过共享信道传送共享信道也是功能最全的信道因此这里可以以共享信道为例说明E-UTRA 系统的结构其他广播控制寻呼多播等信道可以看作是共享信道的简化只实现共享信道的一部分功能[5-92]E-UTRA 下行共享信道DL-SCH 的物理模型如图 5-1 所示这个模型集中体现了E-UTRA 的系统结构物理层的功能和数据处理流程eNode B 端的信号处理流程包括CRC 处理com 节所述信道编码和速率匹配如48 节所述交织调制如47 节所述资源映射Resource Mappingcom 节所述和天线映射Antenna Mapping如45 节所述等UE 端的信号处理流程包括天线逆映射Antenna Demapping 资源逆映射Resource Demapping解调解交织解码和CRC 校验等DL-SCH 具有最完全的功能支持多层SU-MIMO 传输MAC 层调度和HARQ 如62 节所述等各种功能系统可以根据反馈的信道状态信息CSI等通过MAC 层调度动态配置eNode B 发射信号的调制编码方式资源映射和天线映射方式基于UE 反馈的ACKNACK 信息eNode B 可以进行HARQ 重传同时HARQ 操作也通过冗–207 –3GPP 长期演进LTE 技术原理与系统设计余版本RV 控制信道编码冗余比特的产生在这个模型中上层协议可以对编码与速率匹配调制资源映射和天线映射进行灵活的配置从而获得DL-SCH 的最大容量图5-1 下行共享信道DL-SCH物理模型上行共享信道UL-SCH的物理模型如图5-2 所示UL-SCH 包含的功能和DL-SCH 相比略有不同首先R8 LTE 暂不支持上行SU-MIMO只支持开环的天线选择因此UE 不需要支持天线映射功能但是LTE 上行支持MU-MIMO 操作因此两个UE 可以配对进行MU-MIMO 传输这种情况下eNode B 需要支持天线逆映射以正确接收两个UE 的MU-MIMO 信号其次由于LTE 上行采用同步HARQ重传的信息是固定的因此UE 也不需要在上行传送HARQ 信息–208 –第5 章 LTE 无线传输系统设计图5-2 上行共享信道UL-SCH物理模型根据DL-SCH 和UL-SCH 的物理模型就可以理解第4 56 章介绍的部分关键技术和系统设计是如何相互配合形成一个有机的整体的用于承载MBMS 业务的多播信道MCH 可以看做DL-SCH 信道的一种简化其物理模型如图5-3 所示虽然仍然可以支持多层MIMO 操作但由于原则上没有上行反馈因此只能进行开环的MIMO 操作另外由于MBMS 系统是一个没有上行反馈的系统因此不必要也无法对调制资源映射和天线映射进行动态调整只需进行半静态semi-static的配置同样由于缺乏上行反馈MCH 也不可能支持HARQ 操作因此编码和速率匹配也不需要通过上层协议配置图5-3 多播信道MCH 物理模型可以以寻呼信道PCH 为例说明某些控制信道的物理功能如图5-4 所示PCH 仍然–209 –3GPP 长期演进LTE 技术原理与系统设计图5-4 寻呼信道PCH 物理模型可以通过 MAC 层调度来选择调制方式分配资源进行天线映射但这样的信道通常要求有较高的可靠性对频率效率的要求不高因此不采用多层MIMO 传输另外这一类信道通常也不采用HARQ 操作不支持RV 的控制广播信道BCH 对可靠性的要求最高其物理模型如图5-5 所示因此其支持的物理层功能反而最少BCH 总是采取最可靠的调制仅使用 QPSK 编码和多天线分集发送物理层配置是完全静态的因此不需要支持任何自适应功能–210 –第5 章 LTE 无线传输系统设计图5-5 广播信道BCH 物理模型从上面几种信道的物理模型可以看到只有将各种关键技术根据不同的需要有机地结合在一起才能形成一个完整的系统提供各种所需的功能51 帧结构设计帧结构Frame Structure FS 定义了系统最基本的传输时序是整个空中接口系统设计的基础几乎所有的传输技术参数设计资源分配和物理过程设计都基于这个基本时序结构在帧结构设计中可以采用两种思路一种思路是设计一个带有特殊时隙的帧结构即在正常长度的数据时隙之外专门为公共控制信道分配特殊长度的时隙另一种思路是设计一个包含完全等长时隙的帧结构带有特殊时隙的帧结构例如Wi 帧结构和TD-SCDMA 帧结构已经将控制信道的部分设计思想融合其中因此可以在标准化伊始很快地形成公共控制信道的基本架构有利于快速推进系统设计而不包含特殊时隙的帧结构则没有对公共控制信道的设计附加任何限制和导向公共信道和控制信道的设计完全取决于后期标准化过程中的研究讨论和融合在LTE 技术规范中FDD 帧结构称为第1 种帧结构Frame Structure Type 1FS1TDD 帧结构称为第2 种帧结构Frame Structure Type 2 FS2 FS1 采用没有特殊时隙的帧结构在3GPP 这样一个包含大量公司的不同观点的标准化组织中这种帧结构可以在标准化初期避免卷入控制信道的具体设计问题快速确立最基本的工作假设更好地推进关键技术的标准化FS2 由于是在TD-SCDMA 帧结构的基础上改进而成的因此与TD-SCDMA帧结构一样包含。

LteLTE是英文Long Term Evolution的缩写。

LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。

它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。

在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。

基本简介LTE是英文Long Term Evolution的缩写。

LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。

LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。

3GPP长期演进(LTE)项目是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/MIMO 为核心的技术可以被看作“准4G”技术。

3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供>100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。

FDD-LTE 已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种4G标准。

技术特征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R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。

■文/郑茂宽 张舜卿夯实智慧道路数字底座，构建车路协同新体系车路协同时代的智慧道路数字底座是一种新型的交通信息基础设施，新基建政策的出台对实现国家生态化、数字化、智能化和高速化转型有着极为重要的意义，对夯实智慧道路数字底座、构建车路协同新体系也有着深远的影响。

中美自动驾驶的路线之争自动驾驶汽车通常是指一种通过计算机及自动控制系统实现无人驾驶的智能汽车，也被称为无人驾驶汽车或者轮式移动机器人。

尽管早在20世纪60年代人们就已经提出自动驾驶汽车的概念，但是真正将自动驾驶技术推进到汽车工业无法忽视地步的还是要归功于谷歌公司2009年启动的自动驾驶汽车项目。

为了更加有序地推进自动驾驶汽车的实用化，美国高速公路安全管理局(NHTSA)和国际自动机工程师学会(SAE)分别提出了自动驾驶的不同等级，并获得了全球汽车行业的公认（见表1）。

实现自动驾驶汽车的技术路径主要有2条，即单车智能和车路协同。

单车智能主要是指通过高清摄像头、激光雷达等车载传感器和智能化的决策算法来提供自动驾驶的能力，具有对道路依赖性弱、车辆升级改装容易的特点。

这是美国在人工智能领域，特别是智能化决策算法方面技术优势的集中体现。

同时，单车智能也催生了一批提供该技术的美国企业，如Waymo、优步、特斯拉等。

车路协同主要是指利用5G 等车载网络传感器配合高精地图来感知路况，从而表 1 自动驾驶技术分级说明自动驾驶分级名称定义驾驶操作周边监控接管应用场景NHTSA SAE L0L0人工驾驶由人类驾驶者全权驾驶汽车人类驾驶员人类驾驶员人类驾驶员无L1L1辅助驾驶车辆对方向盘和加减速中的一项操作提供驾驶，人类驾驶员负责其余的驾驶动作人类驾驶员和车辆人类驾驶员人类驾驶员限定场景L2L2部分自动驾驶车辆对方向盘和加减速中的多项操作提供驾驶，人类驾驶员负责其余的驾驶动作车辆人类驾驶员人类驾驶员L3L3条件自动驾驶由车辆完成绝大部分驾驶操作，人类驾驶员须保持注意力以备不时之需车辆车辆人类驾驶员L4L4高度自动驾驶由车辆完成所有驾驶操作，人类驾驶员无须保持注意力，但限定道路和环境条件车辆车辆车辆L4完全自动驾驶由车辆完成所有驾驶操作，人类驾驶员无须保持注意力车辆车辆车辆所有场景封面文章COVER STORY注：NHTSA 为美国高速公路安全管理局；SAE 为国际自动机工程师学会。

《第三代移动通信》综合练习题(ver1 2007-9-15)一、填空题1. 3GPP（3rd Generation Partnership Project），即第三代合作伙伴计划，是3G （技术规范）的重要制定者。

目前负责WCDMA 和TD-SCDMA 标准的制定和维护。

2. 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中进行（信息）传输和交换。

3. 在3GPP，E3G的正式名称为（长期演进LTE, ）。

在3GPP2，E3G的正式名称为（空中接口演进AIE ）。

4. 当3G开发和商用正在进行时，移动通信业界有关后IMT-2000（Beyond IMT-2000）的研究已经开始了。

后IMT-2000曾被称为第四代移动通信（4G），现在被称为（后3G（B3G））。

5. 1999年11月5日在芬兰赫尔辛基召开的ITU TG8/1第18次会议上最终确定了三类第三代移动通信的主流标准，分别是WCDMA、cdma2000、( TD-SCDMA )。

6. 3GPP和3GPP2都是IMT-2000（标准化，）组织。

也就是制定（3G标准）的组织。

7. CWTS是指（中国无线通信标准组织）。

8. 第三代移动通信最早是由ITU在1985年提出的，考虑到该系统于2000年左右进入商用，并且其工作频段在（2000 ）MHz附近，因此1996年第三代移动通信系统正式更名为（国际移动通信2000（即IMT-2000））。

9. 同一小区中，多个移动用户可以同时发送不同的多媒体业务，为了防止多个用户不同业务之间的干扰，需要一种可满足不同速率业务和不同扩频比的( 正交码 )，OVSF码是其中一种。

10. Gold码序列的互相关特性（优于，）m序列，但是Gold码序列的自相关性（不如）m序列。

11. （伪随机序列）具有两个功能：1）目标接收端能识别并易于同步产生此序列；2）对于非目标接收端而言该序列是不可识别的。

12. m序列在一个周期为“1”码和“0”码元的的个数（大致相等），这个特性保证了在扩频时有较高的（载频）抑制度。

第5章LTE无线传输系统设计一个无线系统的成形，固然取决于选择合适的空中接口传输技术，但系统的具体设计也同样重要。

第4章介绍的LTE传输技术为LTE系统实现优异的性能提供了潜在的能力，但这距离要形成一个完整的LTE传输系统还相去甚远。

要将众多的关键技术集成在一起，形成一个有机的架构，使各种技术协同工作，相得益彰，充分发挥它们的性能优势，实现一个高效、均衡、经济、可以实现高性能而又简洁实用的系统，仍需要依赖缜密细致的系统设计工作。

LTE采用的OFDM、MIMO等先进的传输技术为系统提供了大量的时域、频域、空域资源，但如何用好这些资源、管好这些资源，则需要帧结构、参数设计和资源分配技术的支持。

要想适应多径无线信道的变化，保证数据的可靠传输，则需要依靠精巧实用的参考信号设计。

而要实现网络和终端之间的默契配合、步调一致，则离不开高效、完善的控制信令设计。

本章将针对这些重要的系统设计环节进行介绍，帮助读者建立起对LTE空中接口系统结构和功能的基本认识。

需要说明的是，虽然关键技术的选择和系统设计分别在第4、5章介绍，但并不意味着技术的选择过程和系统的设计过程是截然分开、先后进行的。

相反，它们是两个密不可分的过程。

很多关键技术从理论分析上虽然具有很好的先进性，但在实际系统设计中却难以看到预期的性能增益。

例如，那些带来大量信令开销和软硬件复杂度的技术，即使理论上性能优异，在实际标准化中也经常被弃用。

因此，标准化中的关键技术筛选和系统设计不是孤立进行的，也不可能先完成技术筛选，再进行系统设计，而往往是技术选择和系统设计交互进行、相互影响的。

也就是说，评估、选择每一项技术，都必须放在一个完整的系统中去考察，而不能孤立地去评判。

只有那些适合这个系统、服务于这个系统、可以很好地提升整体系统性能的技术，才是对这个系统有价值的技术，最终才会被选用。

E-UTRA系统的特点是除了系统信息、物理层信令、寻呼、MBMS等以外，所有单播数据均通过共享信道传送，共享信道也是功能最全的信道。

3G、B3G技术介绍研发中心2010-11-16主要内容1.3GPP组织、三种技术体制2.3G组网架构3.3G关键技术4.3G视频应用5.三种制式优缺点比较6.B3G介绍33GPP组织u3GPP—the 3rd Generation Partnership Project，是一个以欧洲为主体的3G标准化组织；3GPP2—the 3rd Generation Partnership Project 2，是一个一美国为主体的3G标准化组织；在标准的制定过程中，ITU主要起领导和组织作用。

u3GPP主要以GSM MAP核心网为基础，以WCDMA为无线接口制定第三代移动通信标准——通用移动电话系统（UMTS—Universal Mobile Telephone System)，同时负责在无线接口上定义与ANSI-41核心网兼容的协议。

3GPP于1998年底成立，其技术规范组TSG有：无线接入网（RAN）TSG、核心网TSG、业务和系统TSG、终端TSG。

u3GPP2主要以ANSI-41核心网为基础，以CDMA2000为空中接口制定第三代移动通信标准，并负责在无线接口上定义与GSM MAP核心网相兼容的协议。

3GPP2于1999.1月成立，其技术规范组有：TSG-A负责接入网接口规范、TSG-C负责无线部分的标准、TSG-N负责ANSI-41核心网和无线智能网的规范。

4u3GPP制定标准是：WCDMA、TD-SCDMA，其中，WCDMA 的主要参与者是：ARIB（日本）、ETSI（欧洲）、TTA（韩国）、T1P1（美国）、相关的制造商和运营商，TD-SCDMA由中国无线通信标准研究组（CWTS）提出。

u3GPP2制定的标准是：CDMA2000，主要参加者是：TIA（美国）、ARIB（日本）、TTA（韩国）、相关的制造商和运营商。

51.Release 99，1999年12月发布，是3GPP发布的第一个WCDMA版本，核心网以GSM移动交换中心和分组交换网络为基础，便于2G网络向3G网络的平滑演进。

4G移动通信与技术-LTE空中接口4G 移动通信与技术——LTE 空中接口在当今这个信息高速发展的时代，移动通信技术的不断进步为人们的生活带来了翻天覆地的变化。

其中，4G 移动通信技术中的 LTE 空中接口更是扮演了至关重要的角色。

LTE 即 Long Term Evolution，长期演进技术，它是 3GPP 组织制定的 UMTS 技术标准的长期演进。

而空中接口则是移动通信系统中，基站和移动终端之间的无线接口，它负责传输用户数据和控制信息。

LTE 空中接口采用了一系列先进的技术，以实现更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的频谱效率。

其中，正交频分复用（OFDM）技术是 LTE 空中接口的核心技术之一。

OFDM 将可用的频谱资源划分成多个正交的子载波，每个子载波可以独立地进行调制和解调。

这种方式有效地对抗了多径衰落，提高了频谱利用率，同时降低了符号间干扰。

与传统的单载波传输方式相比，OFDM 技术具有许多优势。

首先，它能够在宽带信道中实现高速的数据传输，适应了 4G 时代对大带宽的需求。

其次，由于子载波之间的正交性，不同子载波之间的干扰可以忽略不计，从而提高了系统的抗干扰能力。

此外，OFDM 还便于实现动态频谱分配和自适应调制解调，进一步提高了频谱效率。

多输入多输出（MIMO）技术也是 LTE 空中接口的重要组成部分。

MIMO 利用多个发射和接收天线，通过空间复用和空间分集等方式，显著提高了系统的容量和可靠性。

在空间复用模式下，多个数据流可以同时在不同的天线上传输，从而增加了数据传输速率。

而在空间分集模式下，通过在多个天线上发送相同的数据，可以提高信号的可靠性，降低误码率。

LTE 空中接口还引入了自适应调制编码（AMC）技术。

根据无线信道的质量状况，系统可以动态地选择合适的调制方式（如 QPSK、16QAM、64QAM 等）和编码速率，以在保证传输质量的前提下，最大限度地提高数据传输速率。

当信道条件较好时，采用高阶调制和高编码速率，以提高传输效率；当信道条件较差时，则采用低阶调制和低编码速率，保证数据的可靠传输。