LTE網(wǎng)絡(luò)下載速率的提升辦法

1、蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 摘要近年來移動用戶對高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求，LTE系統(tǒng)設(shè)計之初，其目標(biāo)和需求就非常明確：降低時延、提高用戶傳輸數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量和覆蓋范圍、降低運營成本。LTE(Long Term Evolution)是指3GPP組織推行的蜂窩技術(shù)在無線接入方面的最新演進，對應(yīng)核心網(wǎng)的演進就是SAE（System Architecture Evolution）。本文主要分析如何提高LTE網(wǎng)絡(luò)下載速率。下載率異常主要有吞吐率偏低和吞吐率波動（掉坑、裂縫）兩種表現(xiàn)。解決辦法主要是進行LTE速率優(yōu)化。關(guān)鍵詞：長期演進；下行吞吐率；優(yōu)化；電平值A(chǔ)bstractIn recent years,

2、users of high-speed mobile data services requirements, LTE system design at the beginning, its goals and needs is very clear: to reduce latency and improve the user data transfer rate, improve system capacity and coverage and reduce operating costs. LTE (Long Term Evolution) is the latest evolution

3、of the 3GPP cellular organization implementing the wireless access technology, the core network is evolved corresponding to SAE (System Architecture Evolution).This paper mainly analyzes how to improve LTE network download speeds. Download anomalies are mainly low throughput and throughput fluctuati

4、ons (out pits, cracks) in two forms. The main solution is optimized.Key words:LTE ;DL Throughput ;Optimization;RSRP目錄第1章 LTE產(chǎn)生的背景與技術(shù)支持11.1 LTE所產(chǎn)生的市場背景11.2 LTE所采用關(guān)鍵技術(shù)21.2.1 采用OFDM技術(shù)21.2.2 采用MIMO(MultipleInput Multiple Output)技術(shù)31.2.3調(diào)度和鏈路自適應(yīng)41.2.4小區(qū)干擾控制41.3 基本物理層技術(shù)4第2章 基礎(chǔ)知識62.1 基本概念62.1.1 吞吐量相關(guān)指標(biāo)定義62

5、.1.2各層開銷分析62.1.3吞吐量計算82.1.4 單UE理論峰值吞吐量92.2 影響吞吐量的相關(guān)因素102.2.1 下行吞吐率基本影響因素102.3 工具簡介11第3章 基本分析方法123.1 下行吞吐量基本分析方法12第4章LTE網(wǎng)絡(luò)工程優(yōu)化測量指標(biāo)及常見問題匯總144.1 測試指標(biāo)144.2 單小區(qū)性能測試部分內(nèi)容154.2.1 單小區(qū)性能測試154.2.2 全網(wǎng)覆蓋測試154.2.3 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試154.3 測試標(biāo)準和方法164.3.1 空口參數(shù)查看164.3.2 網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)164.4 吞吐率問題空口側(cè)定位方法164.5 常見優(yōu)化方法194.5.1 優(yōu)化覆蓋194.5.2 MSG

6、3受限的優(yōu)化方法194.5.3 Preamble的優(yōu)化19第5章 深入分析方法205.1 下行吞吐量深入分析205.1.1 下行吞吐量205.1.2 單用戶峰值吞吐率205.1.3 分配RB數(shù)少/DL Grant不足215.1.4 MCS偏低/波動225.1.5 多用戶小區(qū)吞吐率低問題23第6章 優(yōu)化256.1 下行吞吐量256.1.1 問題分析256.1.2 解決措施256.1.3 Probe使用過程266.1.4 后臺Assistant使用教程306.2 優(yōu)化案例356.2.1 在排洪南路南面路段無主服務(wù)小區(qū)存在弱覆蓋現(xiàn)象，SINR偏低356.2.2 在洪山根東路西北路段MOD3干擾切換不

7、及時，導(dǎo)致SINR偏低。36總結(jié)40參考文獻41附錄外文文獻原文42Downlink Scheduling and Rate Capping for LTE-Advanced Carrier Aggregation42附錄II外文文獻譯文46下行鏈路調(diào)度和速率旋蓋針對LTE-Advanced的載波聚合46致謝49第1章 LTE產(chǎn)生的背景與技術(shù)支持1.1 LTE所產(chǎn)生的市場背景隨著GSM等移動網(wǎng)絡(luò)在過去的20年中的廣泛普及，全球語言通信業(yè)務(wù)獲得了巨大的成就，目前，全球的語音用戶已超過了18億。同時，我們的通信習(xí)慣也從以往的點到點（Place to Place）演進到人與人。由于CDMA通信系統(tǒng)形

8、成的特定歷史背景，3G 所涉及的核心專利被少數(shù)公司持有，在IPR上形成了一家獨大的局面。專利授權(quán)費用已成為廠家承重負擔(dān)?？梢哉f，3G廠商和運營商在專利問題上處處受到制肘，業(yè)界迫切需要改變這種不利局面。是由于近年來移動用戶對高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求，同時新型無線寬帶接入系統(tǒng)的快速發(fā)展，如WiMax的出現(xiàn)，給3G系統(tǒng)設(shè)備商和運營商造成了很大的壓力。面對高速發(fā)展的移動通信市場的巨大誘惑和大量低成本，高帶寬的無線技術(shù)快速普及，眾多非傳統(tǒng)移動運營商也紛紛加入了移動通信市場，并引進了新的商業(yè)運營模式。大量的酒店、度假村、咖啡廳和飯館等，由于本身業(yè)務(wù)激烈競爭的原因，提供免費WiFi 無線接入方式，通過因特網(wǎng)可以

9、輕易的查詢到這類信息。最近，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商“SKYPE”更在這些免費的無線寬帶接入基礎(chǔ)上，新增了幾乎免費的語音及視頻通信業(yè)務(wù)。這些新興力量給傳統(tǒng)移動運營商帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，加快現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)演進，滿足用戶需求，提供新型業(yè)務(wù)成為在激烈的競爭中處于不敗之地的唯一選擇。與此同時，用戶期望運營商提供任何時間任何地點不低于1Mbps的無線接入速度，小于20ms 的低系統(tǒng)傳輸延遲，在高移動速率環(huán)境下的全網(wǎng)無縫覆蓋。而最重要的一點是能被廣大用戶負擔(dān)得起的廉價終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這些要求已遠遠超出了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的能力，尋找突破性的空中接口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看來是勢在必行。與WiFi 和WiMAX 等無線接入方案相比，W

10、CDMA/HSDPA 空中接口和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，雖然在支持移動性和QoS 方面有較大優(yōu)勢，但在每比特成本、無線頻譜利用率和傳輸時延等能力方面明顯落后。根據(jù)3GPP 標(biāo)準組織原先的時間表，4G 最早要在2015 年才能正式商用，在這期間傳統(tǒng)電信設(shè)備商和運營商將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。用戶的需求、市場的挑戰(zhàn)和IPR 的制肘共同推動了3GPP 組織在4G 出現(xiàn)之前加速制定新的空中接口和無線接入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準。2004 年11 月，3GPP 加拿大多倫多“UTRAN演進”會議收集了無線接入網(wǎng)R6版本之后的演進意見，在隨后的全體會議上，“UTRA 和UTRAN 演進”研究項目得到了二十六個組織的支持，并最終獲得

11、通過。這也表明了3GPP 組織運營商和設(shè)備商成員共同研究3G 技術(shù)演進版本的強烈愿望。顯著的提高峰值傳輸數(shù)據(jù)速率，下行鏈路達到100Mb/s，上行鏈路達到50Mb/s；在保持目前基站位置不變的情況下，提高小區(qū)邊緣比特速率；顯著的提高頻譜效率，例如達到3GPP R6版本的24倍；無線接入網(wǎng)的時延低于10ms；顯著的降低控制面時延（從空閑態(tài)躍遷到激活態(tài)時延小于100ms（不包括尋呼時間）；支持靈活的系統(tǒng)帶寬配置，支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz帶寬，支持成對和非成對頻譜；支持現(xiàn)有3G系統(tǒng)和非3G系統(tǒng)與LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)間的互連互通；   更好

12、的支持增強型MBMS；系統(tǒng)不僅能為低速移動終端提供最優(yōu)服務(wù)，并且也應(yīng)支持高速移動終端，能為速度>350km/h的用戶提供100kbps的接入服務(wù)；實現(xiàn)合理的終端復(fù)雜度、成本、功耗；取消CS域，CS域業(yè)務(wù)在PS域?qū)崿F(xiàn)，如VOIP。1.2 LTE所采用關(guān)鍵技術(shù)1.2.1 采用OFDM技術(shù)OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）屬于調(diào)制復(fù)用技術(shù)，它把系統(tǒng)帶寬分成多個的相互正交的子載波，在多個子載波上并行數(shù)據(jù)傳輸；各個子載波的正交性是由基帶IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)實現(xiàn)的。由于子載波帶寬較?。?/p>

13、15kHz），多徑時延將導(dǎo)致符號間干擾ISI，破壞子載波之間的正交性。為此，在OFDM符號間插入保護間隔，通常采用循環(huán)前綴CP來實現(xiàn)；下行多址接入技術(shù)OFDMA，上行多址接入技術(shù)SC-FDMA(Single Carrier-FDMA)。OFDM也是一種頻分復(fù)用的多載波傳輸方式，只是復(fù)用的各路信號(各路載波)是正交的。OFDM技術(shù)也是通過串/并轉(zhuǎn)換將高速的數(shù)據(jù)流變成多路并行的低速數(shù)據(jù)流，再將它們分配到若干個不同頻率的子載波上的子信道中傳輸。不同的是OFDM技術(shù)利用了相互正交的子載波，從而子載波的頻譜是重疊的，而傳統(tǒng)的FDM多載波調(diào)制系統(tǒng)中子載波間需要保護間隔，從而OFDM技術(shù)大大的提高了頻譜利用

14、率。OFDM系統(tǒng)優(yōu)點：（1）通過把高速率數(shù)據(jù)流進行串并轉(zhuǎn)換，使得每個子載波上的數(shù)據(jù)符號持續(xù)長度相對增加，從而有效地減少由于無線信道時間彌散所帶來地ISI，進而減少了接收機內(nèi)均衡器地復(fù)雜度，有時甚至可以不采用均衡器，而僅僅通過插入循環(huán)前綴地方法消除ISI的不利影響。（2）OFDM技術(shù)可用有效的抑制無線多徑信道的頻率選擇性衰落。因為OFDM的子載波間隔比較小，一般的都會小于多徑信道的相關(guān)帶寬，這樣在一個子載波內(nèi)，衰落是平坦的。進一步，通過合理的子載波分配方案，可以將衰落特性不同的子載波分配給同一個用戶，這樣可以獲取頻率分集增益，從而有效的克服了頻率選擇性衰落。（3）傳統(tǒng)的頻分多路傳輸方法是將頻帶分

15、為若干個不相交的子頻帶來并行傳輸數(shù)據(jù)流，各個子信道之間要保留足夠的保護頻帶。而OFDM系統(tǒng)由于各個子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，因此于常規(guī)的頻分復(fù)用系統(tǒng)相比，OFDM系統(tǒng)可以最大限度的利用頻譜資源。（4）各個子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可以分別通過采用IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)和DFT實現(xiàn)，在子載波數(shù)很大的系統(tǒng)中，可以通過采用IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)和FFT實現(xiàn)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和DSP技術(shù)的發(fā)展，IFFT和FFT都是非常容易實現(xiàn)的。（5）無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般存在非對稱性，即下行

16、鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量大于上行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量，這就要求物理層支持非對稱的高速率數(shù)據(jù)傳輸，OFDM系統(tǒng)可以通過使用不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。 OFDM系統(tǒng)缺點：（1）易受頻率偏差的影響。由于子信道的頻譜相互覆蓋，這就對他們之間的正交性提出了嚴格的要求，無線信道的時變性在傳輸過程中造成了無線信號頻譜偏移，或發(fā)射機與接收機本地振蕩器之間存在頻率偏差，都會使OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，導(dǎo)致子信道間干擾（ICI，Inter-Channel Interference），這種對頻率偏差的敏感性是OFDM系統(tǒng)的主要缺點之一。（2）存在較高的峰值平均功率比。多載

17、波系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號的相位一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠遠高于信號的平均功率，導(dǎo)致較大的峰值平均功率比（PAPR，Peak-to-Average power Ratio），這就對發(fā)射機內(nèi)放大器的線性度提出了很高的要求，因此可能帶來信號畸變，使信號的頻譜發(fā)生變化，從而導(dǎo)致各個子信道間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生干擾，使系統(tǒng)的性能惡化。1.2.2 采用MIMO(MultipleInput Multiple Output)技術(shù)LTE下行支持MIMO技術(shù)進行空間維度的復(fù)用。空間復(fù)用支持單用戶SU-MIMO(Single-User-MIMO)模式或者多用戶MU-MIM

18、O (Multiple-User-MIMO)模式。SU-MIMO和MU-MIMO都支持通過Pre-coding的方法來降低或者控制空間復(fù)用數(shù)據(jù)流之間的干擾，從而改善MIMO技術(shù)的性能。SU-MIMO中，空間復(fù)用的數(shù)據(jù)流調(diào)度給一個單獨的用戶，提升該用戶的傳輸速率和頻譜效率。MU-MIMO中，空間復(fù)用的數(shù)據(jù)流調(diào)度給多個用戶，多個用戶通過空分方式共享同一時頻資源，系統(tǒng)可以通過空間維度的多用戶調(diào)度獲得額外的多用戶分集增益。受限于終端的成本和功耗，實現(xiàn)單個終端上行多路射頻發(fā)射和功放的難度較大。因此，LTE正研究在上行采用多個單天線用戶聯(lián)合進行MIMO傳輸?shù)姆椒ǎQ為Virtual-MIMO。調(diào)度器將相同

19、的時頻資源調(diào)度給若干個不同的用戶，每個用戶都采用單天線方式發(fā)送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用一定的MIMO解調(diào)方法進行數(shù)據(jù)分離。采用Virtual-MIMO方式能同時獲得MIMO增益以及功率增益（相同的時頻資源允許更高的功率發(fā)送），而且調(diào)度器可以控制多用戶數(shù)據(jù)之間的干擾。同時，通過用戶選擇可以獲得多用戶分集增益。1.2.3調(diào)度和鏈路自適應(yīng)LTE支持時間和頻率兩個維度的鏈路自適應(yīng)，根據(jù)時頻域信道質(zhì)量信息對不同的時頻資源選擇不同的調(diào)制編碼方式。功率控制在CDMA系統(tǒng)中是一項重要的鏈路自適應(yīng)技術(shù)，可以避免遠近效應(yīng)帶來的多址干擾。在LTE系統(tǒng)中，上下行均采用正交的OFDM技術(shù)對多用戶進行復(fù)用。因此，功控主要用來降低對

20、鄰小區(qū)上行的干擾，補償鏈路損耗，也是一種慢速的鏈路自適應(yīng)機制。1.2.4小區(qū)干擾控制  LTE系統(tǒng)中，系統(tǒng)中各小區(qū)采用相同的頻率進行發(fā)送和接收。與CDMA系統(tǒng)不同的是，LTE系統(tǒng)并不能通過合并不同小區(qū)的信號來降低鄰小區(qū)信號的影響。因此必將在小區(qū)間產(chǎn)生干擾，小區(qū)邊緣干擾尤為嚴重。  為了改善小區(qū)邊緣的性能，系統(tǒng)上下行都需要采用一定的方法進行小區(qū)干擾控制。目前正在研究方法有：（1）干擾隨機化：被動的干擾控制方法。目的是使系統(tǒng)在時頻域受到的干擾盡可能平均，可通過加擾，交織，跳頻等方法實現(xiàn)；（2）干擾對消：終端解調(diào)鄰小區(qū)信息，對消鄰小區(qū)信息后再解調(diào)本小區(qū)信息，或利用交織多址IDMA

21、進行多小區(qū)信息聯(lián)合解調(diào)；（3）干擾抑制：通過終端多個天線對空間有色干擾特性進行估計和抑制，可以分為空間維度和頻率維度進行抑制。系統(tǒng)復(fù)雜度較大，可通過上下行的干擾抑制合并IRC實現(xiàn)；（4）干擾協(xié)調(diào)：主動的干擾控制技術(shù)。對小區(qū)邊緣可用的時頻資源做一定的限制。這是一種比較常見的小區(qū)干擾抑制方法。1.3 基本物理層技術(shù)在基本的物理層技術(shù)中，E-NodeB 調(diào)度、鏈路自適應(yīng)和混合ARQ（HARQ）繼承了HSDPA 的策略，以適應(yīng)基于數(shù)據(jù)包的快速數(shù)據(jù)傳輸。對于下行的非MBMS 業(yè)務(wù)，E-NodeB 調(diào)度器在特定時刻給特定UE 動態(tài)地分配特定的時頻域資源。下行控制信令通知分配給UE 何種資源及其對應(yīng)的傳輸格

22、式。調(diào)度器可以即時地從多個可選方案中選擇最好的復(fù)用策略，例如子載波資源的分配和復(fù)用。這種選擇資源塊和確定如何復(fù)用UE 的靈活性，可以極大地影響可獲得的調(diào)度性能。調(diào)度和鏈路自適應(yīng)以及HARQ 的關(guān)系非常密切，因為這3 者的操作是在一起進行的。決定如何分配和復(fù)用方式的依據(jù)包括以下一些：QoS 參數(shù)、在E-NodeB 中準備調(diào)度的數(shù)據(jù)量、UE報告的信道質(zhì)量指示（CQI）、UE 能力、系統(tǒng)參數(shù)如帶寬和干擾水平，等等。鏈路自適應(yīng)即自適應(yīng)調(diào)制編碼，可以在共享信道上應(yīng)用不同的調(diào)制編碼方式適應(yīng)不同的信道變化，獲得最大的傳輸效率。將編碼和調(diào)制方式變化組合成一個列表，E-NodeB 根據(jù)UE 的反饋和其他一些參考

23、數(shù)據(jù)，在列表中選擇一個調(diào)制速率和編碼方式，應(yīng)于層2 的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，并映射到調(diào)度分配的資源塊上。上行鏈路自適應(yīng)用于保證每個UE 的最小傳輸性能，如數(shù)據(jù)速率、誤包率和響應(yīng)時間，而獲得最大化的系統(tǒng)吞吐量。上行鏈路自適應(yīng)可以結(jié)合自適應(yīng)傳輸帶寬、功率控制和自適應(yīng)調(diào)制編碼的應(yīng)用，分別對頻率資源、干擾水平和頻譜效率這3 個性能指標(biāo)做出最佳調(diào)整。為了獲得正確無誤的數(shù)據(jù)傳輸，LTE 仍采用前向糾錯編碼（FEC）和自動重復(fù)請求（ARQ）結(jié)合的差錯控制，即混合ARQ（HARQ）。HARQ 應(yīng)用增量冗余（IR）的重傳策略，而chase 合并（CC）實際上是IR 的一種特例。為了易于實現(xiàn)和避免浪費等待反饋消息的時間，

24、LTE 仍然選擇N 進程并行的停等協(xié)議（SAW），在接收端通過重排序功能對多個進程接收的數(shù)據(jù)進行整理。HARQ 在重傳時刻上可以分為同步HARQ 和異步HARQ。同步HARQ意味著重傳數(shù)據(jù)必須在UE 確知的時間即刻發(fā)送，這樣就不需要附帶HARQ 處理序列號，比如子幀號。而異步HARQ 則可以在任何時刻重傳數(shù)據(jù)塊。從是否改變傳輸特征來分，HARQ 又可以分為自適應(yīng)和非自適應(yīng)兩種。目前來看，LTE 傾向于采用自適應(yīng)的、異步HARQ 方案。與CDMA 不同，OFDMA 無法通過擴頻方式消除小區(qū)間的干擾。為了提高頻譜效率，也不能簡單地采用如GSM 中復(fù)用因子為3 或7 的頻率復(fù)用方式。因此，在LTE

25、中，非常關(guān)注小區(qū)間干擾消減技術(shù)。小區(qū)間干擾消減途徑有3 種，即干擾隨機化、干擾消除和干擾協(xié)調(diào)/避免。另外，在基站采用波束成形天線的解決方案也可以看成是下行小區(qū)間干擾消減的通用方法。干擾隨機化可以采用如小區(qū)專屬的加擾和小區(qū)專屬的交織，后者即為大家所知的交織多址（IDMA）；此外，還可采用跳頻方式。干擾消除則討論了采取如依靠UE 多天線接收的空間抑制和基于檢測/相減的消除方法。而干擾協(xié)調(diào)/避免則普遍采取一種在小區(qū)間以相互協(xié)調(diào)來限制下行資源的分配方法，如通過對相鄰小區(qū)的時頻域資源和發(fā)射功率分配的限制，獲得在信噪比、小區(qū)邊界數(shù)據(jù)速率和覆蓋方面的性能提升。第2章 基礎(chǔ)知識2.1 基本概念2.1.1 吞吐

26、量相關(guān)指標(biāo)定義吞吐率定義：單位時間內(nèi)下載或者上傳的數(shù)據(jù)量；吞吐率公式：吞吐率= 下載上傳數(shù)據(jù)量 / 統(tǒng)計時長；吞吐率主要通過如下指標(biāo)衡量，不同指標(biāo)的觀測方法一致，測試場景選擇和限制條件有所不同：（1）單用戶峰值吞吐率：單用戶峰值吞吐率以近點靜止測試，信道條件滿足達到MCS最高階以及IBLER為0，進行UDP/TCP灌包，使用RLC層平均吞吐率進行評價。（2）單用戶平均吞吐率：單用戶平均吞吐率以移動測試(DT)時，進行UDP/TCP灌包，使用RLC層平均吞吐率進行評價。移動區(qū)域包含近點、中點、遠點區(qū)域，移動速度最好30km/h以內(nèi)。（3）單用戶邊緣吞吐率：單用戶邊緣吞吐率是指移動測試，進行UDP

27、/TCP灌包，對RLC吞吐率進行地理平均，以兩種定義分別記錄邊緣吞吐率。定義1）以CDF曲線(Throughput vs. SINR ) 5的點為邊緣吞吐率，此一般使用在連續(xù)覆蓋下路測場景；定義2）以PL為120定義為小區(qū)邊緣，此時的吞吐率為邊緣吞吐率；此處只定義RSRP邊緣覆蓋的場景，假定此時的干擾接近白噪聲，此種場景類似于單小區(qū)測試。（4）小區(qū)峰值吞吐率：小區(qū)峰值吞吐率測試時，用戶均在近點，信道質(zhì)量滿足達到最高階MCS，IBLER為0，采用UDP/TCP灌包；通過小區(qū)級RLC平均吞吐率觀測。（5）小區(qū)平均吞吐率：小區(qū)平均吞吐率測試時，用戶分布一般類似1:2:1分布（備注：用戶分布根據(jù)運營商

28、要求而不同），即近點1 UE、中點2UE、遠點1UE，其中近點/中點/遠點定義為RSRP-85dbm/-95dbm/-105dbm。采用UDP/TCP灌包，通過M2000跟蹤的小區(qū)RLC吞吐率觀測得到。2.1.2各層開銷分析從協(xié)議棧的不同層上進行定義，相應(yīng)就體現(xiàn)了不同層的吞吐率，從高層到底層主要的有：應(yīng)用層速率、IP層速率、PDCP層速率、RLC層速率、MAC層速率、物理層速率。高層速率和底層速率之間，主要差別在于頭開銷、以及重傳的差異，比如說TCP層的重傳數(shù)據(jù)不會體現(xiàn)在應(yīng)用層吞吐率上，但是會體現(xiàn)在底層的如物理層吞吐率上。用戶面的協(xié)議棧參考圖2-1：圖2-1 上行用戶面協(xié)議棧上層的數(shù)據(jù)到了底層

29、之后，都會進行一層封裝，從而增加了頭開銷，而在本層增加的頭開銷到了更底層的時候就又體現(xiàn)為數(shù)據(jù)量，應(yīng)該計算入該層的吞吐量中，其各層吞吐率中包含的開銷可以參考圖2-2：圖 2-2 各層吞吐率示意圖開銷的比例和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)包大小相關(guān)的，應(yīng)用層包字節(jié)越大，則頭開銷比例越?。〞翰辉敿毞治鯮LC層、MAC層都可能存在的分片和級聯(lián)），另外，在LTE中，MAC層的傳輸塊的大小是由MCS以及所分配的RB個數(shù)決定的，其變化的范圍非常大:表 2-1各層吞吐率示意圖AMUMApplication package sizeXXTCP header size2020IP header size2020IP package

30、 SizeX+40X+40PDCP header size22 or 1RLC header size2 or more1 or 2 or moreMAC header size2 or 3 or more2 or 3 or moreL1 package sizeX+46 (X+47 or more)X+45 (X+47 or more)Overhead (1 - app/L1)= 1- X/(X+46)= 1- X/(X+45)以下表格給出了，當(dāng)各個協(xié)議層的包都是一一對應(yīng)的情況下的頭開銷估計，即一個RLC SDU對應(yīng)一個RLC PDU，一個MAC SDU對應(yīng)一個MAC PDU，另外PDCP/

31、RLC/MAC的頭部都為2個字節(jié)時的開銷計算，可以看到當(dāng)應(yīng)用層采用最大字節(jié)1460的包時，協(xié)議棧的開銷在3.05%。當(dāng)然在峰值測試時，RLC層會做級聯(lián)，多個RLC包映射為一個MAC包，開銷有所降低。表2-2各個協(xié)議層一一對應(yīng)的情況下的頭開銷估計App package sizeIP package sizeProtocol OverheadEfficiencyL1 throughput6010043.40%56.60%10616020022.33%77.67%20636040011.33%88.67%4065606007.59%92.41%60696010004.57%95.43%1006146

32、015003.05%96.95%15062.1.3吞吐量計算峰值吞吐量計算方法。吞吐量取決于MAC層調(diào)度選擇的TBS，理論峰值吞吐量就是在一定條件下計算可以選擇的最大TBS，TBS由RB數(shù)和MCS階數(shù)查表得到，具體計算思路如下：（1）計算每個子幀最大可用的RE數(shù)。根據(jù)協(xié)議物理層時頻資源分布，扣除每個子幀里PDCCH/PUCCH/PRACH、PBCH，SSS，PSS，CRS（對于BF還有DRS）等開銷。這些開銷中，PBCH，SSS，PSS是固定的；其它的開銷要考慮具體的參數(shù)設(shè)置，比如PDCCH符號數(shù)，特殊子幀配比，CRS映射到2端口還是4端口等。（2）計算每個子幀可攜帶比特(bit)數(shù)：計算每個

33、子幀可攜帶的比特數(shù)，可攜帶比特數(shù)可用RE×調(diào)制系數(shù)（QPSK為2，16QAM為4，64QAM為6）。（3）選擇合適的TBS：依據(jù)可用的RB數(shù)選擇滿足CR(碼率)不超過0.93的最大的TBS，CR = (TBS+CRC)/可攜帶比特數(shù)；如果CR超過0.93，MCS就要降階。根據(jù)協(xié)議，PHY層會把超過6144bits的TBS進行分塊，給每塊加上24bits的CRC，最后整個TBS還要加上一個TB CRC。（4）PHY層吞吐量的計算：計算出每個子幀選擇的TBS后，根據(jù)幀配比和特殊子幀配比累加各個子幀的TBS+CRC，如果是雙碼字還要乘以2，從而計算出最終PHY層吞吐量。2.1.4 單UE理

34、論峰值吞吐量表2-3上行峰值吞吐量上行峰值速率PUCCH RBCat3單用戶峰值Cat5單用戶峰值10M小區(qū)配比0414.386419.3576配比168.323211.4304配比284.04645.5712配比581.9082.641620M小區(qū)配比0628.849636.0536配比1819.062424.0024配比2168.439211.4312配比5144.38165.9256表2-4特殊子幀配比下行理論峰值(Mbps)UE能力Cat1Cat2Cat3Cat4Cat5帶寬10M20M10M20M10M20M10M20M10M20M配比02.0592.05910.18210.1821

35、4.67820.4114.67830.15014.67830.150配比14.1184.11820.36520.36529.35740.81929.35660.30129.35660.301配比26.1786.17830.54730.54744.03561.22944.03690.45144.03690.451配比58.2378.23740.7340.7358.71481.63858.714120.60258.714120.602上行峰值吞吐量（以CFI=3，2T2R為例），見表2-3、2-4。2.2 影響吞吐量的相關(guān)因素2.2.1 下行吞吐率基本影響因素 1下行調(diào)度基本過程:圖2-3 下行調(diào)

36、度基本過程UE在規(guī)定的上行CQI、RI反饋周期時，上報CQI、RI（僅復(fù)用模式需上報）、PMI（僅閉環(huán)時需上報）。且在下行有PDSCH時，反饋ACK/NACK。eNB側(cè)根據(jù)實際資源情況和調(diào)度算法，給UE分配相應(yīng)的上行資源，在PDCCH上下發(fā)DL Grant和PDSCH給UE。2影響下行吞吐率的基本因素（1）系統(tǒng)的不同帶寬決定了系統(tǒng)的總RB數(shù)。帶寬有1.4MHZ、3 MHZ、5 MHZ、10 MHZ、15 MHZ、20 MHZ。表2-5 系統(tǒng)帶寬Channel bandwidth BWChannelMHz1.435101520Transmission bandwidth configuratio

37、n NRB615255075100（2） 數(shù)據(jù)信道可用帶寬：公共信道的開銷進一步?jīng)Q定了用戶可以實際使用的資源，其中下行主要包括PDCCH和系統(tǒng)消息；（3）在計算單用戶峰值時，在考慮用戶可用帶寬時，還需要考慮UE能力的限制，不同類型UE具備不同的上下行峰值速率。表2-6 UE能力限制UE CategoryMaximum number of DL-SCH TBsizes within a TTIMaximum number a DL-SCH TB sizes within a TTITotal number of soft channel bitsMaximum number of support

38、ed layers for spatial multiplexing in DLCategory 110296102962503681Category 2510245102412372482Category 31020487537612372482Category 41507527537618270722Category 530275215137636672004（4）編碼速率限制：傳輸塊的編碼速率不能超過0.93，這一點實際上限制了在某些場景下能夠調(diào)度的最高MCS階數(shù)。（5）信道條件：信道條件主要包含RSRP，AVG SINR，信道相關(guān)性等參數(shù)，這些都會對實際的信號解調(diào)性能造成影響。如果RS

39、RP過低，則可使用的有用信號的越低；如果AVG SINR過低，則干擾信號強度較有用信號越大；而信道相關(guān)性會對RANK值計算造成影響：一般MIMO模式要求信道相關(guān)性低，而BF模式則要求信道相關(guān)性高，這些都將對解調(diào)性能造成較大影響。2.3 工具簡介（1）Probe：可以統(tǒng)計空口傳輸各層的速率，如PHY、MAC、RLC等。其中PHY層統(tǒng)計的是UE側(cè)PHY層的流量，包含了MAC頭、RLC頭等，并且還包含了MAC層重傳包；MAC層統(tǒng)計的MAC層流量，但不包含MAC層重傳；RLC層統(tǒng)計的是RLC層流量，包含RLC和PDCP頭以及RLC重傳包；（2）Netmeter/DumeterDumeter：統(tǒng)計了以太

40、網(wǎng)MAC層的流量，但只包含MAC頭的14Byte和凈荷，不包含CRC校驗；Netmeter：上行統(tǒng)計IP層的流量，包含了IP頭；下行統(tǒng)計網(wǎng)卡端口的流量，包含了ETH頭；（3）TTI跟蹤解釋工具myLDT（研發(fā)內(nèi)部工具）：用來分析TTI跟蹤數(shù)據(jù)?？捎^察每個TTI的調(diào)度情況和功控算法等相關(guān)信息，用于分析MAC吞吐率問題。第3章 基本分析方法3.1 下行吞吐量基本分析方法圖3-1 下行吞吐量流程圖流程圖中，基本觀察、判斷問題手段如下：（1）統(tǒng)計UE側(cè)SINR vs THP：定點統(tǒng)計AVG SINR和吞吐率平均值，移動SINR以1dB為區(qū)間畫出AVG SINR vs MAC THP的曲線，和機關(guān)各種信

41、道的基線相比，是否處于中間值狀態(tài)。（2）判斷用戶的RB數(shù)和DL Grant是否調(diào)度充足，如果不充足，首先判斷上層數(shù)據(jù)源是否充足，可采用MML命令DSP ETHPORT查看：a、對于單用戶來說，可以通過M2000信令跟蹤管理-小區(qū)性能監(jiān)測-空口DCI狀態(tài)監(jiān)控當(dāng)前調(diào)度的DL Grant次數(shù)，該值取決于TDD上下行配比，配比1時滿調(diào)度為600次/s。其中DCI0是UL Grant，SIB消息通過DCI1C/DCI1A下發(fā)，DCI1/1A（TM2）/DCI2（TM4）/DCI2A（TM3）/DCI1B（TM6）分別對應(yīng)不同的MIMO模式下發(fā)；b、對于多用戶來說，CHR可以跟蹤到在一段時間內(nèi)小區(qū)內(nèi)QCI

42、分布情況，以及該用戶的QCI等級，可以計算得到該用戶在某段時間內(nèi)理論上被調(diào)度的概率（調(diào)度次數(shù)*RB總數(shù)）。如果該用戶調(diào)度次數(shù)*RB總數(shù)小于理論10%，認為異常，需要定位。eNB側(cè)觀察小區(qū)分配RB數(shù)方法：通過M2000信令跟蹤管理-小區(qū)性能監(jiān)測-RB使用情況監(jiān)控當(dāng)前的RB利用率，下行分集調(diào)度分配的RB數(shù)+下行頻選調(diào)度分配的RB數(shù)+下行HARQ重傳分配的RB數(shù)之和，是否接近于每個TTI該下行帶寬所能支持的RB數(shù)。如果RB利用率不足98%，則認為異常，需要定位。（3）如果DL Grant和RB數(shù)都是調(diào)度充足的場景下，判斷IBLER是否收斂到目標(biāo)值。目前下行的IBLER目標(biāo)值一般為10%，即5%15%

43、即認為IBLER收斂。（4）如果IBLER收斂，可判斷是否使用了雙碼字，可通過M2000信令跟蹤管理-用戶性能監(jiān)測-信道質(zhì)量查看UE上報的Rank值和調(diào)度的CQI。（5）上述OK，需要定位a、 UE，需要記錄Probe，主要關(guān)注字段如下，表3-1基本定位需要，表3-2深入定位需要（部分路測終端，有些字段不上報）：表3-1基本定位需要MAC THP DL(Mbps)AVG SINR(dB)RANK1 SINR(dB)RANK2 SINR1(dB)RANK2 SINR2(dB)SFBC CountOL-MCW CountCL-MCW CountCL-Rank1 CountDL GrantDL Co

44、de0RBRxChCorFactorTxChCorFactorCODE0 IBLERCODE1 IBLERPMI0 CountPMI1 CountPMI2 CountPMI3 Count表3-2深入定位需要DL WideBand CQIDL SubBand Sub0DL SubBand Sub1DL SubBand Sub2DL SubBand Sub3DL SubBand Sub4DL SubBand Sub5DL SubBand Sub6DL SubBand Sub7DL SubBand Sub8DL SubBand Sub9DL SubBand Sub10DL SubBand Sub11

45、DL SubBand Sub12第4章LTE網(wǎng)絡(luò)工程優(yōu)化測量指標(biāo)及常見問題匯總4.1 測試指標(biāo)（1）下行吞吐量：下行吞吐量下載應(yīng)用層總數(shù)據(jù)量/總下載時間。（2）上行吞吐量：上行吞吐量上載應(yīng)用層總數(shù)據(jù)量/總下載時間。（3）下行邊緣速率：統(tǒng)計業(yè)務(wù)下載時間內(nèi)，用戶下行吞吐量 CDF （累計概率分布） 5%對應(yīng)的值。（4）上行邊緣速率：統(tǒng)計業(yè)務(wù)上載時間內(nèi)，用戶上行吞吐量 CDF （累計概率分布） 5%對應(yīng)的值。（5）RSRP：是測量頻帶內(nèi)的攜帶小區(qū)特定參考信號的資源單元的線性平均功率，是衡量 LTE 無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的重要指標(biāo)。RSRP 是一個表示接收信號強度的絕對值，一定程度上可反映移動臺距離基站的遠

46、近，因此該值可以用來度量小區(qū)覆蓋范圍大小。（6）RS-SINR：表示是有用信號相對干擾+底噪的比值，對于測量覆蓋的情況下，表示為導(dǎo)頻的 SINR，反映了用戶信道環(huán)境，和用戶速率存在一定相關(guān)性，RS-SINR 值越高，傳輸效率越高。（7）覆蓋率：覆蓋率(RSRPR& RS-SINRS)的采樣點數(shù)/采樣點總數(shù)×100，其中，R 和 S 是 RSRP 和 RS-SINR 在計算中的閾值，該公式表示如果某一采樣點接收信號功率超過某一門限，同時信號質(zhì)量超過某一門限則表示該采樣點被覆蓋，計算被覆蓋的采樣點和總采樣點的百分比，表示區(qū)域的覆蓋率。連接建立成功率： 連接建立成功率=成功完成連接

47、建立次數(shù)/終端發(fā)起分組數(shù)據(jù)連接建立請求總次數(shù)×100%。連接建立過程包括了終端的隨機接入、 RRC 連接的建立、 DRB 建立三個過程，連接建立成功率包含了這三個過程的成功率。（8）連接建立時延：連接建立時延=終端發(fā)出 RRC Connection Reconfiguration Complete 的時間至終端發(fā)出第一條 RACH preamble 的時間間隔。（9）切換成功率：切換成功率= （eNB 內(nèi)切換成功次數(shù)+ X2 切換成功次數(shù)+ S1 切換出成功次數(shù)）/（eNB 內(nèi)切換請求次數(shù)+ X2 切換嘗試次數(shù)+ S1 切換出嘗試次數(shù)）×100%。其中，eNB 內(nèi)切換請求為

48、 E-NodeB 發(fā)出 RRC Connection Reconfiguration/ Handover Command，eNB 內(nèi)切換成功為接收到 RRC Connection Reconfiguration Complete/ Handover Comfirm。X2 切換嘗試為源 eNB 向目標(biāo) eNB 發(fā)送 Handover Required 消息， X2 切換成功為源 eNB 收到目標(biāo) eNB 發(fā)送 X2: RRC Connection Reconfiguration Complete/ Handover Comfirm 消息。S1 切換嘗試為源 eNB 向 MME 發(fā)送 S1: Ha

49、ndover Required 消息，S1 切換成功為源 eNB 收到 MME 發(fā)送的 RRC Connection Reconfiguration Complete/ Handover Comfirm 消息。（10）掉線率：掉線率=掉線次數(shù)/成功完成連接建立次數(shù)×100%。其中，當(dāng)空口 RRC 連接釋放視作掉線。當(dāng) RRC IDLE 狀態(tài)的終端通過“隨機接入-RRC 連接建立-DRB 建立” 空口過程完成與無線網(wǎng)的連接并開始上、下行數(shù)據(jù)傳送，視作成功完成連接建立。（11）主叫控制面時延：UE 開始“RANDOM ACCESS PREAMBLE”調(diào)度，到 UE 發(fā)起“RRC CONN

50、ECTION RECONFIGURATION COMPLETE”的時間間隔。（12）被叫控制面板時延： eNB 發(fā)出“ Paging ”消息，到 eNB 收到“ RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE”的時間間隔；用戶 ping 包時延：向連接 P-GW 的服務(wù)器進行 Ping 測試所得到的 RTT 時間。（13）切換控制面時延：E-NodeB 發(fā)出 RRCConnectionReconfiguration/Handover Command 到接收到 RRCConnectionReconfigurationComplete/Handover Comfir

51、m 之間的時間差。（14）切換業(yè)務(wù)面時延：UE 最后一個從源小區(qū)接收到 PDU 到第一個從目標(biāo)小區(qū)接收到 PDU 的時間差。4.2 單小區(qū)性能測試部分內(nèi)容4.2.1 單小區(qū)性能測試（1）單用戶多點吞吐量和小區(qū)平均吞吐量；（2）單用戶峰值吞吐量；（3）單用戶 Ping包時延；（4）主叫控制面時延和被叫控制面時延。4.2.2 全網(wǎng)覆蓋測試（1）RSRP；（2）RS-SINR;（3）下行邊緣速率；（4）上行邊緣速率。4.2.3 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測試（1） 連接建立成功率與連接建立時延測試；（2） 掉線率測試；（3） 切換成功率和切換時延測試；（4） 用戶平均吞吐量測試。4.3 測試標(biāo)準和方法4.3.1 空口

52、參數(shù)查看測試空口重點關(guān)注指標(biāo)：RSRP、SINR、TM、RI、流數(shù)、PDCCH DL 、PDSCH RB number、MCS、IBLER、通道的平衡。4.3.2 網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)表4-1 網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)表指標(biāo)名稱指標(biāo)取值單小區(qū)性能單用戶多點吞吐量和小區(qū)平均吞吐量TDD:單用戶多點吞吐量：下行吞吐量：好點60Mbps，中點20Mbps ，遠點1Mbps上行吞吐量：近點9Mbps，中點4Mbps ，遠點512kbps小區(qū)平均吞吐量：下行20Mbps 、上行5Mbps單戶峰值吞吐量TDD：上行10Mbps； 下行80Mbps單用戶Pin包時延32byte 小包：平均時延小于 30ms，成功率95%150

53、0byte 大包：平均時延小于 40ms，成功率95%控制面時延最大主叫控制面時延<100 ms ，最大被叫控制面時延<100ms全網(wǎng)覆蓋指標(biāo)（僅對FDD做）密集城區(qū)：應(yīng)滿足 RSRP-105dBm 且 RS-SINR-3dB 的概率95%；下行速率10Mbps且上行速率512kbps的概率95%；一般城區(qū)：應(yīng)滿足RSRP -105dBm且RS-SINR-3dB的概率90；下行速率10Mbps，上行速率512kbps的概率90%；網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)（僅對FDD做）連接建立成功率與主叫控制面時延用戶連接建立成功率95%用戶連接建立平均時延<80ms掉線率掉線率4%切換成功率切換成功率

54、95 %切換時延切換控制面平均時延<100ms切換業(yè)務(wù)面平均時延<50ms用戶吞吐量優(yōu)良比上行吞吐量5Mbps的優(yōu)良比70%下行吞吐量12Mbps的優(yōu)良比70%4.4 吞吐率問題空口側(cè)定位方法端到端的排查思路在定位吞吐率問題時候首先要建立端到端的整體性排查意識。當(dāng)然，我們的重點還是在Uu口和UE方面。圖4-1端到端的數(shù)據(jù)通道（1）RSRP異常：定點測試時，建議選擇好點，-65dBm >= RSRP >= -85dBm。如果距離天線很近（小于100m) 的地方（宏小區(qū)場景：可以直視天線，或室分在天線下方）RSRP達不到-80dBm，需要進行如下核查：a.確認小區(qū)狀態(tài)是否正

55、常？告警or 閉塞小區(qū) b.確認小區(qū)功率參數(shù)配置正確（LST PDSCHCFG）c.宏站場景：確認天線是否存在問題，是否天線存在接反、天線的下傾角是否設(shè)置合理？ d.室分場景：確認分布系統(tǒng)是否存在問題，可以采取斷開分布系統(tǒng)直接在RRU端口連小天線進行測試；（2）SINR異常：定點測試時，建議選擇好點，選擇SINR 大于20以上的地方進行測試，在RSRP較好但是SINR異常的時，需要如下核查：a.閉塞鄰區(qū)，看SINR的變化，如果閉塞鄰區(qū)SINR變好，可以證明是同頻干擾，需要MOD3干擾、重疊覆蓋是不是過大，賦形參數(shù)設(shè)置存在問題？b.外部干擾查詢，可以通過監(jiān)控空閑狀態(tài)RSSI和掃頻進行問題定位；

56、（3）傳輸模式異常：查看在好點時終端是否可以工作在TM3模式，RANK2條件下。正常情況下，在兩天線RSRP相差不大于3dB、收發(fā)相關(guān)性小于0.5、AvgSINR大于15dB時，系統(tǒng)可以使用雙碼字。如果異?？梢?a.查看小區(qū)算法開關(guān)中BF算法開關(guān)，命令如下LST CELLALGOSWITCH，當(dāng)BF算法開關(guān)打開時，查詢BFMIMO配置，LST BFMIMOADAPTIVEPARACFG，推薦配置為MIMO_BF_ADAPTIVE(全自適應(yīng))；當(dāng)BF算法關(guān)閉時，查詢MIMO配置，LST MIMOADAPTIVEPARACFG，推薦配置為OL_ADAPTIVE(開環(huán)自適應(yīng))；b. 查看Probe->Radio Parameters->Rank Indicator是否上報2，如果不是，從以下幾個維度進行排查；c. probe->Antenna Measurement->