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【摘要】LTE试验和部署正在全球范围展开，本文探讨LTE这一新技术在网络规划和优化上特点，重点分析了路测系统中特性参数，用于衡量LTE网络性能KPI。
【关键词】LTE网络；规划路测
【Abstract】LTE test and deployment are being carried out on a global scale. This paper discusses the characteristics of LTE， a new technology in network planning and optimization. It focuses on analyzing the characteristic parameters of road test system and measuring KPI of LTE network performance.
【Key words】LTE network；Planning road test
1. 引言
（1）LTE作为新一代移动通信技术已经在全球范围内开始进入实际部署阶段。目前并存的多种3G技术都在向LTE逐步演进。比如北美的运营商正在积极部署LTE-FDD网络，而中国的3大运营商也都在进行各自的LTE试验。因为LTE标准较好地融合了TDD和FDD技术，采用了相同的帧结构，终端可以同时支持TDD和FDD技术，无论运营商采用哪一种技术，都可以实现真正的LTE全球漫游。中国的移动设备厂商和运营商共同努力，有望在创新技术应用和部署上走在世界前列。
（2）LTE作为下一代接入技术具有高数据速率，短时延和按照分组数据优化的基本特点。同时，它还提供比3G技术更好的演进能力和建网和运行的经济性。
（3）LTE在下行选用了OFDM，在上行选用了SC-FDMA空中接口传输技术，可以把工作频谱分成成百上千个正交的窄带承载信号，在获得更高频谱利用率的同时还实现了可变带宽，为LTE在新频段部署和现有频段上演进都提供了便利。为了提高频谱效率，LTE还采用多种调制方案，可达64QAM的高阶调制。在无线技术方面，移动通信网络标准首次引入了MINO技术，可以在移动无线传播环境下提供更高的信号质量。在20MHz带宽下，使用MIMO4×4配置LTE理论上可以提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。
（4）所有这些新技术的引进，都给LTE网络的规划和优化带来了新的内容。在路测系统中必须引入新的参数集和更高效的记录手段，才能全面记录网络性能参数，客观评估网络状态，为网络优化提供可靠依据和建议。
2. LTE网络路测及优化新指标
2.1 可变时域及频率带宽。
在3G及2G技术中，载波的频率带宽都是固定的，系统容量的提升要靠物理增加载波设备数目实现。如果在某个无线信道出现衰落，则不可避免地造成信号质量恶化引起性能损伤。在HSPA中，引进了时域因子，系统可以根据无线信道的时域变量在最佳时刻来传输数据，在时域和码域进行调度。LTE采用OFDM可以灵活的进行时間域和频率域的资源调度，从而避免受到选频深衰落的严重损伤。相应地，在测试中也要监视频率及带宽因子的变化，进行优化设置。由于各个厂家的调度算法各有不同，需要在不同的无线环境下进行实测，评估网络性能和用户体验，以确定最佳的算法和参数设置。
2.2 TDD和FDD融合的多用户接入技术。
在3G技术上，TD-SCDMA和WCDMA采用了不同的接入技术，不仅在终端上难以实现双模，在网络规划和优化上也提出了不同的理念和实施原则。LTE因为采用了共同的接入技术，在TDD和FDD在实施上有更多的共性。方便统一规划设计和优化实施。
2.3 没有软切换和更软切换。
LTE使用共享信道，而不是专用信道，不需要软切换。在3G中软切换功能是由RNC控制实现的，LTE取消了RNC，也节省了宏分集所产生的额外的Iub流量。相关的参数也就不需要了。LTE的移动性是由S1和X2接口实现的。
2.4 不需要邻小区配置。
当服务小区低于预定门限时，LTE终端将搜索备选邻小区。按照特定的顺序，备选邻小区可以是同频、异频，或是其它无线接入技术的系统间切换。也就是说由LTE终端确定邻小区，而不是有系统提供邻小区表。网络通过提供邻小区偏置来改变优选邻小区排序。相应地，LTE邻小区切换实现更加可靠，规划和优化工作也更加有效。
2.5 主服务小区。
LTE网络一般采取同频复用，和3G技术一样，好的网络覆盖是容量的保证。优化的主要工作是突出主服务信号，降低干扰信号。同时也就减少了不必要的乒乓切换。因为LTE的初期部署往往在新的专用频段上，采用扫频仪路测优化网络覆盖仍是LTE达到最佳覆盖和容量的必备手段。
2.6 MIMO提高接收性能。
根据标准，LTE可以在上行和下行采用MIMO。但是在路测过程应当实地采用不同MIMO的UE，以衡量比较MIMO对性能的改善以及相应的用户体验。比如，理论上，2×2MIMO可以提升2倍的吞吐率，4×4MINO则提供4倍的增益。图1用一个实例显示了信噪比与吞吐率的统计相关性（信噪比与吞吐率的统计相关性见图1）。
2.7 可变信号调制。
LTE网络的数据速率和吞吐率直接和无线环境相关。接收机在好的无线环境下提供高信噪比，系统可以采用高阶调制（如16QAM和64QAM），在系统设置和终端都支持高阶调制的前提下，高阶调制的使用率也是网络性能优化的一个重要指标。图2是一个实际LTE路测报告，给出了各种调制方式的比率。
2.8 抗干扰。
与WCDMA不同，OFDMA无法通过扩频方式降低小区间的干扰。对于OFDMA来说，多普勒频移、多径传输、时域抖动引起的频域重叠以及收发机事实上存在的非线性差异等原因都会产生系统干扰。因此，在LTE中，非常关注小区间干扰消减技术。小区间干扰消减途径有3种，即在时域增加保护带、可变循环前缀和接收机可变频均衡技术。 2.9 传输模式。
根据无线环境、设备能力和用户场景等因素，LTE系统在数据传输中主要分为7种模式。
模式1：单天线无MIMO。用于单天线传输场景。
模式2：分集传输，通过分集发送接收来增加信噪比，无吞吐量增益。用于强干扰场景。
模式3：开环MIMO，增加吞吐量。用于信道质量较好但终端反馈不可靠的高速场景。
模式4：闭环MIMO，增加吞吐量。用于信道质量较好的场景。
模式5：多用户MIMO，通过空间复用提高小区容量。非单用户接入场景。
模式6：多用户单层传输。和模式5相似，但是只使用一个传输层，小区边缘场景。
模式7：波束成形。小区边缘场景，可有效对抗干扰。
3. LTE网络的KPI
3.1 网络性能关键指标KPI是一组网络指标，常常用来衡量网络优化的效果，并衡量比较不同网络的性能。尽管随网络技术不同而有不同实测参数集。但是一般会用以下主要通用KPI来度量网络的服务质量。
（1）覆盖类。接收功率RSRP，接收质量RSRQ，场强指示RSSI，发射功率TXPower。
（2）物理层类。误码率BLER，信噪比SNR，时间提前量TA。
（3）吞吐率类。PHY/MAC/APPThroughputUL/DL。
（4）链路配置：信道质量CQI，分组调制方式。
（5）回传时延。
（6）分组连接建立时延。
（7）呼叫建立成功率。
（8）掉话率。
（9）切换成功率和时间。
（10）传输模式。
3.2 在图3实测案例中，各种数据吞吐率信息包括上、下行应用层数据吞吐率，平均吞吐率，扫频仪测试接收电平，信噪比（SNR），发射功率PUSCH等。
3.3 具体到LTE网络优化工作，主要关注的测试参数有覆盖类参数（如RSRP，發射功率等），系统质量参数（如RSRQ，SNR，BLER，CQI等），应用质量参数（Ap-plicationQualityMeasurements），FTPUL/DL吞吐率，VoIP测试（如抖动、时延、丢包率、业务统计），IPERFUL/DL（如吞吐率），HTTP测试，Ping/PingTraceRoute（如回传时延），视频流质量（如MOS，丢包率等）
E-mail（SMTP，POP3）测试和外挂应用测试。
3.4 图4给出了一个实测案例，显示了在路测过程中观测到的一些主要LTE链路参数，包括CQI信息，上、下行分组链路适配性、调制、调度等，物理资源块PRB信息，上、下行应用数据吞吐率和信噪比（SNR）。
4. 结束语
（1）LTE已经成为下一代移动通信的主要标准，很快就要进入规模商用阶段。随着网络试验和部署的开展，应用无线路测系统和相应的优化工作将迅速铺开，为建设一个高性能的移动LTE网络，必须针对LTE的技术特点，掌握LTE网络测试和优化的特有方法。
（2）作为先进的移动通信技术，LTE除了提供更高的频谱效率和传输速率，也为网络规划和优化带来新的内容。本文简要介绍了LTE与3G的不同之处。通过实测案例，展示了LTE路测系统的新要求和实现方法。
参考文献
[1] 支润，LTE的网络规划策略 [J].中国科技投资，2014.
[2] 郜周军， 崔雁松，LTE无线网络优化关键性能指标的分析与研究[J].中国新通信，2015.
[3] 郑国惠.TD-LTE无线网络规划设计与优化方法分析[J].互联网天地，2015.
[4] 孙宇，TD-LTE无线网络规划设计与优化方法分析[J].中国新通信，2016.
[文章编号]1619-2737（2017）07-20-664
【关键词】LTE网络；规划路测
【Abstract】LTE test and deployment are being carried out on a global scale. This paper discusses the characteristics of LTE， a new technology in network planning and optimization. It focuses on analyzing the characteristic parameters of road test system and measuring KPI of LTE network performance.
【Key words】LTE network；Planning road test
1. 引言
（1）LTE作为新一代移动通信技术已经在全球范围内开始进入实际部署阶段。目前并存的多种3G技术都在向LTE逐步演进。比如北美的运营商正在积极部署LTE-FDD网络，而中国的3大运营商也都在进行各自的LTE试验。因为LTE标准较好地融合了TDD和FDD技术，采用了相同的帧结构，终端可以同时支持TDD和FDD技术，无论运营商采用哪一种技术，都可以实现真正的LTE全球漫游。中国的移动设备厂商和运营商共同努力，有望在创新技术应用和部署上走在世界前列。
（2）LTE作为下一代接入技术具有高数据速率，短时延和按照分组数据优化的基本特点。同时，它还提供比3G技术更好的演进能力和建网和运行的经济性。
（3）LTE在下行选用了OFDM，在上行选用了SC-FDMA空中接口传输技术，可以把工作频谱分成成百上千个正交的窄带承载信号，在获得更高频谱利用率的同时还实现了可变带宽，为LTE在新频段部署和现有频段上演进都提供了便利。为了提高频谱效率，LTE还采用多种调制方案，可达64QAM的高阶调制。在无线技术方面，移动通信网络标准首次引入了MINO技术，可以在移动无线传播环境下提供更高的信号质量。在20MHz带宽下，使用MIMO4×4配置LTE理论上可以提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。
（4）所有这些新技术的引进，都给LTE网络的规划和优化带来了新的内容。在路测系统中必须引入新的参数集和更高效的记录手段，才能全面记录网络性能参数，客观评估网络状态，为网络优化提供可靠依据和建议。
2. LTE网络路测及优化新指标
2.1 可变时域及频率带宽。
在3G及2G技术中，载波的频率带宽都是固定的，系统容量的提升要靠物理增加载波设备数目实现。如果在某个无线信道出现衰落，则不可避免地造成信号质量恶化引起性能损伤。在HSPA中，引进了时域因子，系统可以根据无线信道的时域变量在最佳时刻来传输数据，在时域和码域进行调度。LTE采用OFDM可以灵活的进行时間域和频率域的资源调度，从而避免受到选频深衰落的严重损伤。相应地，在测试中也要监视频率及带宽因子的变化，进行优化设置。由于各个厂家的调度算法各有不同，需要在不同的无线环境下进行实测，评估网络性能和用户体验，以确定最佳的算法和参数设置。
2.2 TDD和FDD融合的多用户接入技术。
在3G技术上，TD-SCDMA和WCDMA采用了不同的接入技术，不仅在终端上难以实现双模，在网络规划和优化上也提出了不同的理念和实施原则。LTE因为采用了共同的接入技术，在TDD和FDD在实施上有更多的共性。方便统一规划设计和优化实施。
2.3 没有软切换和更软切换。
LTE使用共享信道，而不是专用信道，不需要软切换。在3G中软切换功能是由RNC控制实现的，LTE取消了RNC，也节省了宏分集所产生的额外的Iub流量。相关的参数也就不需要了。LTE的移动性是由S1和X2接口实现的。
2.4 不需要邻小区配置。
当服务小区低于预定门限时，LTE终端将搜索备选邻小区。按照特定的顺序，备选邻小区可以是同频、异频，或是其它无线接入技术的系统间切换。也就是说由LTE终端确定邻小区，而不是有系统提供邻小区表。网络通过提供邻小区偏置来改变优选邻小区排序。相应地，LTE邻小区切换实现更加可靠，规划和优化工作也更加有效。
2.5 主服务小区。
LTE网络一般采取同频复用，和3G技术一样，好的网络覆盖是容量的保证。优化的主要工作是突出主服务信号，降低干扰信号。同时也就减少了不必要的乒乓切换。因为LTE的初期部署往往在新的专用频段上，采用扫频仪路测优化网络覆盖仍是LTE达到最佳覆盖和容量的必备手段。
2.6 MIMO提高接收性能。
根据标准，LTE可以在上行和下行采用MIMO。但是在路测过程应当实地采用不同MIMO的UE，以衡量比较MIMO对性能的改善以及相应的用户体验。比如，理论上，2×2MIMO可以提升2倍的吞吐率，4×4MINO则提供4倍的增益。图1用一个实例显示了信噪比与吞吐率的统计相关性（信噪比与吞吐率的统计相关性见图1）。
2.7 可变信号调制。
LTE网络的数据速率和吞吐率直接和无线环境相关。接收机在好的无线环境下提供高信噪比，系统可以采用高阶调制（如16QAM和64QAM），在系统设置和终端都支持高阶调制的前提下，高阶调制的使用率也是网络性能优化的一个重要指标。图2是一个实际LTE路测报告，给出了各种调制方式的比率。
2.8 抗干扰。
与WCDMA不同，OFDMA无法通过扩频方式降低小区间的干扰。对于OFDMA来说，多普勒频移、多径传输、时域抖动引起的频域重叠以及收发机事实上存在的非线性差异等原因都会产生系统干扰。因此，在LTE中，非常关注小区间干扰消减技术。小区间干扰消减途径有3种，即在时域增加保护带、可变循环前缀和接收机可变频均衡技术。 2.9 传输模式。
根据无线环境、设备能力和用户场景等因素，LTE系统在数据传输中主要分为7种模式。
模式1：单天线无MIMO。用于单天线传输场景。
模式2：分集传输，通过分集发送接收来增加信噪比，无吞吐量增益。用于强干扰场景。
模式3：开环MIMO，增加吞吐量。用于信道质量较好但终端反馈不可靠的高速场景。
模式4：闭环MIMO，增加吞吐量。用于信道质量较好的场景。
模式5：多用户MIMO，通过空间复用提高小区容量。非单用户接入场景。
模式6：多用户单层传输。和模式5相似，但是只使用一个传输层，小区边缘场景。
模式7：波束成形。小区边缘场景，可有效对抗干扰。
3. LTE网络的KPI
3.1 网络性能关键指标KPI是一组网络指标，常常用来衡量网络优化的效果，并衡量比较不同网络的性能。尽管随网络技术不同而有不同实测参数集。但是一般会用以下主要通用KPI来度量网络的服务质量。
（1）覆盖类。接收功率RSRP，接收质量RSRQ，场强指示RSSI，发射功率TXPower。
（2）物理层类。误码率BLER，信噪比SNR，时间提前量TA。
（3）吞吐率类。PHY/MAC/APPThroughputUL/DL。
（4）链路配置：信道质量CQI，分组调制方式。
（5）回传时延。
（6）分组连接建立时延。
（7）呼叫建立成功率。
（8）掉话率。
（9）切换成功率和时间。
（10）传输模式。
3.2 在图3实测案例中，各种数据吞吐率信息包括上、下行应用层数据吞吐率，平均吞吐率，扫频仪测试接收电平，信噪比（SNR），发射功率PUSCH等。
3.3 具体到LTE网络优化工作，主要关注的测试参数有覆盖类参数（如RSRP，發射功率等），系统质量参数（如RSRQ，SNR，BLER，CQI等），应用质量参数（Ap-plicationQualityMeasurements），FTPUL/DL吞吐率，VoIP测试（如抖动、时延、丢包率、业务统计），IPERFUL/DL（如吞吐率），HTTP测试，Ping/PingTraceRoute（如回传时延），视频流质量（如MOS，丢包率等）
E-mail（SMTP，POP3）测试和外挂应用测试。
3.4 图4给出了一个实测案例，显示了在路测过程中观测到的一些主要LTE链路参数，包括CQI信息，上、下行分组链路适配性、调制、调度等，物理资源块PRB信息，上、下行应用数据吞吐率和信噪比（SNR）。
4. 结束语
（1）LTE已经成为下一代移动通信的主要标准，很快就要进入规模商用阶段。随着网络试验和部署的开展，应用无线路测系统和相应的优化工作将迅速铺开，为建设一个高性能的移动LTE网络，必须针对LTE的技术特点，掌握LTE网络测试和优化的特有方法。
（2）作为先进的移动通信技术，LTE除了提供更高的频谱效率和传输速率，也为网络规划和优化带来新的内容。本文简要介绍了LTE与3G的不同之处。通过实测案例，展示了LTE路测系统的新要求和实现方法。
参考文献
[1] 支润，LTE的网络规划策略 [J].中国科技投资，2014.
[2] 郜周军， 崔雁松，LTE无线网络优化关键性能指标的分析与研究[J].中国新通信，2015.
[3] 郑国惠.TD-LTE无线网络规划设计与优化方法分析[J].互联网天地，2015.
[4] 孙宇，TD-LTE无线网络规划设计与优化方法分析[J].中国新通信，2016.
[文章编号]1619-2737（2017）07-20-664