TD-LTE无线性能分析与优化

目 录

第1章 TD-LTE性能需求与关键技术 1

1.1 LTE系统标准化 2

1.2 LTE性能要求 5

1.3 TD-LTE网络架构 6

1.4 E-UTRAN协议模型和接口 8

1.4.1 S1接口 9

1.4.2 X2接口 10

1.5 TD-LTE物理层特性 11

1.5.1 TD-LTE无线帧结构 11

1.5.2 TD-LTE信道及特性 15

1.6 TD-LTE无线资源管理算法概述 26

1.7 TD-LTE关键技术简介 28

1.7.1 OFDM技术 28

1.7.2 MIMO技术 29

1.7.3 功率控制和分配 30

1.7.4 调度机制 31

1.7.5 上行跳频技术 33

1.7.6 小区间干扰协调 34

1.7.7 TD-LTE与FDD-LTE物理层对比 36

第2章 TD-LTE无线性能影响因素分析 42

2.1 LTE系统性能需求 43

2.2 LTE性能影响因素综述 44

第3章 随机接入过程分析与优化 53

3.1 基本原理 54

3.2 前导序列产生 54

3.3 基本流程 57

3.3.1 竞争性随机接入过程 57

3.3.2 非竞争性随机接入过程 60

3.4 参数意义及优化 61

3.4.1 PRACH配置参数 61

3.4.2 随机接入参数 65

3.5 PRACH规划 71

3.5.1 PRACH配置索引 71

3.5.2 PRACH循环移位 73

3.5.3 RACH 根序列 73

3.6 Log举例 74

第4章 上行功率控制分析与优化 75

4.1 PUSCH功控 76

4.1.1 上行资源块M的影响 78

4.1.2 功率基准值（P0）设定 78

4.1.3 功率补偿分析 79

4.2 功率余量（PHR） 85

4.3 PUCCH功控 87

4.4 SRS信道功控 90

4.5 信令消息举例 91

4.6 下行功率分配 91

4.6.1 下行功率分配原理 91

4.6.2 RS功率提升（Power Boosting） 95

4.6.3 RS功率提升对性能的影响 95

4.7 下行功率控制参数 96

4.8 上行功率控制参数 98

4.9 参数举例 102

4.10 α参数优化 102

第5章 多天线特性及应用分析 105

5.1 LTE中的MIMO及特性 106

5.1.1 LTE上/下行MIMO模式 106

5.1.2 LTE上/下行MIMO分类 107

5.1.3 LTE中MIMO处理过程 108

5.2 LTE下行MIMO模式详解 112

5.3 MIMO模式的适用场景 114

5.4 MIMO优化 116

第6章 TD-LTE呼叫建立流程分析 118

6.1 TD-LTE信令过程纵览 119

6.1.1 同步与小区搜索过程 120

6.1.2 附着过程 120

6.1.3 业务建立过程 121

6.2 TD-LTE业务建立相关信令过程 121

6.2.1 小区搜索过程 121

6.2.2 系统广播信息读取过程 122

6.2.3 PLMN和小区选择过程 126

6.2.4 附着过程及关键流程 126

6.2.5 业务请求和建立流程 133

第7章 LTE切换与系统间互操作 136

7.1 移动性管理的分类 137

7.1.1 小区选择和重选 137

7.1.2 LTE系统内切换 137

7.1.3 数据业务互操作 138

7.1.4 语音业务互操作 139

7.2 小区重选过程详述 139

7.2.1 重选测量启动准则 140

7.2.2 同频小区及同优先级异频小区重选判决 140

7.2.3 优先级不同的异频小区重选判决 141

7.3 LTE系统内同/异频切换 141

7.3.1 测量过程 141

7.3.2 测量事件详述 142

7.4 LTE内部切换信令与过程 145

7.4.1 eNodeB内部同频切换 145

7.4.2 基于X2的eNodeB之间的同频切换 146

7.4.3 基于S1接口的切换 147

7.5 移动性管理参数 149

7.6 切换分析和优化 164

第8章 TD-LTE吞吐量性能分析与优化 167

8.1 空口开销分析 168

8.1.1 下行链路开销分析 169

8.1.2 上行链路开销分析 172

8.2 TD-LTE物理层理论峰值速率 174

8.2.1 下行峰值速率计算方法 174

8.2.2 上行峰值速率计算方法 176

8.3 TD-LTE MAC层理论峰值速率 177

8.3.1 实际网络中下行吞吐量调度和计算思路 177

8.3.2 TD-LTE下行单用户峰值吞吐量估算举例 187

8.4 LTE小区吞吐量估算 190

8.4.1 LTE小区吞吐量影响因素 190

8.4.2 小区吞吐量仿真结果 191

8.5 TD-LTE吞吐量优化 192

8.5.1 参数优化 192

8.5.2 其他优化思路 197

第9章 LTE容量与覆盖性能分析和优化 198

9.1 TD-LTE容量分析 199

9.1.1 PDCCH信道对用户容量的影响 199

9.1.2 PUCCH信道对用户容量的影响 202

9.1.3 VoIP业务容量分析 206

9.2 TD-LTE覆盖分析 209

9.2.1 TD-LTE覆盖特性 209

9.2.2 TD-LTE覆盖影响因素 213

9.2.3 TD-LTE覆盖优化 215

9.3 容量和覆盖联合优化 216

第10章 LTE关键性能指标（KPI）分析 218

10.1 LTE系统覆盖类关键性能指标 219

10.2 LTE系统业务质量类关键性能指标 226

10.3 LTE系统资源类关键性能指标 234

第11章 LTE性能优化思路与案例分析 237

11.1 TD-LTE系统性能优化方向和思路 238

11.2 TD-LTE性能优化方法 238

11.2.1 信令分析思路 238

10.2.2 参数分析思路 241

10.2.3 网络KPI分析思路 246

11.3 TD-LTE性能优化案例 247

11.3.1 PCI冲突产生干扰 247

11.3.2 MSG3消息发送失败 248

11.3.3 T300超时导致接入失败 249

11.3.4 邻区丢失导致切换失败 250

11.3.5 T304超时导致切换失败 250

11.4 SON在无线系统自动优化中的应用 252

11.4.1 SON概述 252

11.4.2 SON的主要功能 253

11.4.3 SON的具体应用举例 255

附录A 缩略语 263

参考文献 268

本书立足于TD-LTE系统原理以及技术特点，从基本功能、信令流程和参数等方面入手，针对网络接入、功率控制、移动性管理、容量以及覆盖等性能需求和算法特点，提供了综合性的优化思路以及面向各个模块的性能分析和优化方案，有助于读者了解和学习TD-LTE性能分析和优化方面的要点和思路，并作为TD-LTE原理、算法和关键技术学习方面的参考资料。安晓东，男，毕业于山东大学，高级工程师，现工作于诺基亚西门子通信网络。多年来一直从事售前、项目执行、优化、产品售后支持等工作，具有丰富的移动网络产品的演进、优化解决方案技术经验，目前在NOKIA从事R4软交换、FDD LTE 项目的测试工作。前 言TD-LTE系统采用了诸多关键技术，以保证网络质量，提升客户感知。在网元功能增强化、网络结构简单化以及优化工作自动化的同时，也带来了无线资源管理算法复杂化和优化工作艰难化的一些挑战。在TD-LTE中，空中接口采用了OFDMA以及SC-FDMA方式，小区内干扰得到有效的抑制，但是小区间干扰对性能的影响依然很大，因此LTE中采用小区间干扰、上行跳频以及上行功率控制等手段来降低干扰，提升网络性能。同时LTE中还采用了多种MIMO技术，以改善不同无线环境下的业务性能和业务容量。在移动性管理方面，LTE也引入了系统间优先级等机制，有效保证用户移动性需求和性能需求之间的均衡。同时，LTE还提出了SON功能，以提供复杂网络结构和无线环境下的自动化优化方案。因此，在TD-LTE网络建设过程中，如何利用原有优化经验和思路，更好地服务于LTE网络建设，是LTE技术人员面临的一大挑战。鉴于此，本书作者结合LTE基本原理、性能需求、算法特点以及优化经验，对LTE系统中一些关键技术进行了深入分析，面向用户接入、业务建立、功率控制、移动性管理、容量和覆盖等模块，提供了优化原则和思路、参数优化分析和总体优化方案等内容，希望能有助于提高TD-LTE相关的性能分析和优化知识，解决优化工作中的实际问题。本书共11章：第1章是TD-LTE性能需求与关键技术，简单介绍3GPP对LTE系统的性能预期以及TD-LTE的关键技术；第2章简单分析LTE无线性能的各种影响因素，有助于对测试和性能优化工作的全面认识；第3章到第5章分别讲述随机接入过程、上行功率控制以及MIMO等关键技术，对其工作原理、参数设置以及应用场景等方面进行了全面探讨，并对优化相关的参数的功能、定义、性能影响以及优化思路等内容做了详细分析，同时综合性地提供了算法优化方面的关键知识点；第6章是呼叫建立方面的主要流程，分析了从网络搜索到RRC建立连接建立、附着以及业务请求等过程中的关键信令流程，以便读者全面了解LTE呼叫建立方面相关的知识；对于切换相关的流程及优化知识，在第7章中给予了详细分析和陈述，包括小区选择和重选原理、同异频切换流程、关键参数分析以及优化方法等方面的内容；第8章是TD-LTE吞吐量方面的深入分析，包括上下行峰值吞吐量以及扇区吞吐量的影响因素、估算方法、优化原则和思路等内容；第9章分析了覆盖和容量等方面性能优化相关的内容，针对上下行的特点，分别结合参数和业务特性进行了分析，并提供了覆盖和容量独立优化以及联合优化的思路；第10章对TD-LTE关键性能指标（KPI）进行了详细分析和说明，包括定义、计算方法以及优化思路；第11章是本书的结尾部分，结合前面各章的相关内容，全面深入地分析了TD-LTE优化工作的方法和思路，并采用案例分析法对优化要点进行了分析，同时对SON进行了简单说明，有助于读者全面了解TD-LTE性能分析和优化工作的相关内容。本书由朱雪田、安晓东、高羽、马云飞和文志成共同编写，编写过程中借鉴了业内专家的一些技术思想，在此谨表衷心感谢。同时，也感谢默默支持我们的家人，感谢电子工业出版社各位同仁的高效工作，使得本书能够尽早与读者见面。另外，由于TD-LTE尚处于规模建设和测试阶段，性能优化方面的诸多知识还有待后续验证和提炼，希望本书能够起到一个抛砖引玉的作用，也欢迎大家批评指正。作 者2014年3月