FDD-LTE下载速率提升的研究修改

1、 本科生毕业论文 毕业设计题 FDD-LTE下载速率提升的研究 学 生 姓 名 专 业 班 级 指 导 教 师 完 成 日 期 2021年5月20日 FDD-LTE下载速率提升的研究班级： ： 指导老师： 摘 要 本文主要研究的重点是怎么提升FDD的下载速率。分别系统介绍了FDD-LTE产生的具体背景，以及FDD-LTE相关的根本知识，影响FDD-LTE下载速率的几个因素，下载速率低及下载的其他问题由哪些方面引起的，吞吐率低及吞吐率波动的具体表现。对FDD-LTE网络进行优化的各种方法。如何改善网络覆盖，如何解决弱覆盖，以及最后结合具体案例提升。关键字： FDD-LET， 优化， 电平值， 下

2、行吞吐率； Abstract The main focus of this paper is how to improve the download speed of FDD. Respectively, the system introduces fdd-lte specific background and fdd-lte related basic knowledge, the impact of fdd-lte download rates of several factors, the download rate is low and download other problems

3、caused by what, throughput and low throughput rate fluctuations of specific performance. Various methods for the optimization of FDD-LTE network. How to improve the network coverage,how to solve the weak coverage, and finally improve.Key words: FDD-LET，optimal，level value, downlink throughput；目录一、FD

4、D-LTE产生背景的以及他的意义3一FDD-LTE是什么3二FDD-LTE产生的现实需求4三FDD-LTE产生的现实意义4二、FDD-LTE相关的根本知识4一FDD-LTE的根本概念41.吞吐量的相关概念42. FDD的双工模式，以及与TDD双工模式的比照5三、影响下载速率的主要因素71：RSRP对下载速率的影72：RS-SINR及IBLER对下载速率的影响7四、在切换策略下提升LTE系统下载速率8一切换过程811：切换算法81.2：实现网实施算法9二 同异频切换对下载速度的影响921： SINR 对下载速率影响92.2： GAP 对异频切换影响92.3：同/异频切换性能比照10(三

5、) 下载速率提升方法13五、提升FDD-LTE具体案例13结束语14参考文献14致谢15一、 FDD-LTE产生背景的以及他的意义一FDD-LTE是什么 FDD-LTE是经过很长的时间开展才得到的。他是4G的其中一个制式，其他三个分别是3GPP2的超行动宽带，WIMAX和LTE，这四种技术合起来共同称为4G。4G技术有更多的优点相比较过去3G技术来说。这些点主要表达在他的下载和上传速率都非常高，例如下载可以到达一百五十Mbps，上传可以到达五十Mbps。这要比过去3G时代使用的一些技术快更多倍。4G网络时代所有的带宽全部用来传送数据，而3G时代带宽可以用来加载语音和数据，并且是在同一网络下进行

6、的。DFT是WiFi、WiMAX和LTE下下行链路的核心算法，现实中均采用快速傅立叶变换算法2 。 WiMAX技术和LTE组成了现在的两种移动宽带的主要形式，WIMAX用了的是IP技术发送的是数据包，LTE运用了复用 (OFDM) 技术的去传输数据的，LTE更稳定，速度更快，Viterbi和Turbo加速器得到了运用，。我们知道，WiMAX运用的是IP技术，而LTE是从无线电通信技术开展过来的，上行链路采用SC-FDMA单载波FDMA，也称为“DFT扩展OFDM。LTE技术更先进，他能随着不同情况分配不同的频率，使得网络更为稳定。因此LTE的移动能力比WiMAX先进。FDD频分双工和TDD是现

7、在国际上普遍运用的两种4G制式。TDD和FDD几乎是同步开展的，大多数国家都采用的是FDD，我们知道无线技术开展的特别迅速同时也是极其复杂的、因为各个国家建设LTE网络时使用了不同的频段的，特别是以高通为代表的通信公司为了自身的经济利益，其他的一些国家，组织和科研机构，对FDD的支持力度更大，也就造就了FDD-LTE在各个方面领先于TDD-LTE。FDD-LTE已成为当今世界上的主流4G制式，同时支持的 终端最多。二FDD-LTE产生的现实需求 进入21世纪， 大力开展，智能 更是人人一部，以及互联网普及到人民生活的各个方面，传统的3G网络已经不能满足人们现实生活对网络速率的需求。国际科研机构

8、也早于2006年7月，NTT DoCoMo和NEC、富士通等设备伙伴开始研发LTE。 2021年4月，摩托罗拉Motorola展示首位 EV-DO 到 LTE - 影像流从 LTE 到商业 EV-DO 网络，并回到 LTE。 2021年2月，高通推出世界上第一款多模3G/LTEMSM8960高性能的解决方案，针对近年来迅速开展而来的智能 ，支持CDMA2000 1xEV-DO和SV-DO以及多载波HSPA+和LTE的芯片组的方案。2021年，华为和中东的一家通信公司完成了具体的合作意向，商定共同参与LTEFDD800MHz/1800MHz载波聚合(CA)技术完美实验，圆满实现了峰值为250Mb

9、ps的下载吞吐量。 FDD-LTE对解决3G时代网络时延长，网速慢起到了非常关键的作用。三FDD-LTE产生的现实意义 随着几年来互联网的蓬勃开展，人们对移动网络速度有了较高的要求，FDD-LTE作为世界通用的4G主流技术之一，使人民的网速体验得到大量提高，多数国家对FDD技术对提升移动宽带速率表示认可，在我国，联通和电信主要采用的就是FDD-LTE.FDD-LTE比3G时代大大降低了时延，提升了网速。二、FDD-LTE相关的根本知识一FDD-LTE的根本概念1.吞吐量的相关概念 定义：吞吐量是指对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量。 1：吞吐量的上下直接决定F

10、DD的下载速率，设备配置越高，吞吐量也就越大，同时FDD-LTE运用的正交频分复用技术也提高了数据的吞吐量，想要提高FDD-LTE下载速率，必须从各个方面提高数据的吞吐量 2：除了吞吐量，还有一个指标就是数据转发率，通常用FDT(Full Duplex Throughput)来测量。 3：吞吐量的测试方法是：首先发送定数的帧，并且设置一定的速率，然后进行计算，假设发送的帧与接收的帧数量大致相等，那么从新提高发送速率提高并重新屡次认真的测试；如果接收到得帧少于发送过的帧那么降低发送的速率然后重新测试，直至得出最终的结果。2. FDD的双工模式，以及与TDD双工模式的比照 FDD有两个对称的而有相

11、互别离的信道，分别用来接收和传送数据。 FDD采用的方式主要是数据包交换方式，这种基于IP技术的数据传输方式可以超越原来的峰值，实现数据的高速传输并且能最大化的把频谱利用起来。但FDD必须采用成对的相对衬的频率，TDD模式有着FDD无法超越的得天独厚的优势。移动设备通信会有两个不同的频率，一个用来发送数据包，一个用来接收数据包：上行链路的传输信道，以及一个反方向下行链路的信道。双工是指可以两个方向同时传输，打 就是一个额很好的例子。当在半双工方式下工作时，在任何时间能发送或者接收，两者不能同时进行。一台机器正在发送数据，那么你必须等待到发送结束，才能进行下一步传输。这还意味着：冲突的概率很大。

12、全双工通信不能够在物理总线拓扑上实现FDD、TDD频分双工 FDDFrequency Division Duplexing：也称为全双工，需要俩个相互独立又相互对称的信道。一个上传，另一个信道下载。两个信道之间有一个间隙，以免发生串扰或者干扰。FDD双工其具体的特征是： 1.FDD采用的是两个对称的频率信道来分别发射和接收信号数据，发射和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。 2.TDD运用相同的频率，使用不同的时隙进行数据传输，之间有时间空隙。FDD相对于TDD的特点 目前国际上使用的大局部是TDD和FDD两种模式，两者各有优势，而我国这两种制式都有用到，其中中国移动主要使用的是TDD，他的

13、优点是适合在人口密集度十分大的地区使用，并且他的非对称业务的特点非常适合现在无所不在的互联网，因为现在人们使用互联网，往往对下载速率要求更高，TDD的非对称功能非常适合，但他的缺点是他们没有使用固定的频率，而是通过不同的时隙进行传输数据，所以他的传输速率也就没有那么高。而FDD在这点上正好弥补了TDD得缺失，FDD使用固定的频率双向传输，传输速率更加高，但频带的利用率不高，不适合在人口密集度特别大的城市。现在国际上流行TDD和FDD融合使用，既能保证下载速率，也能充分的利用频带。 1.FDD双向信道必须同时使用。在对称业务上频谱利用率较高，在非对称业务上频谱利用率较低，而TDD那么不需要成对的

14、频率，更为灵活，频谱利用率更高。2. FDD具有更高的移动速率而TDD移动方面的传输速率更低，FDD具有优势。3.由于技术特点，FDD只能采用大功率及其，而TDD可以使用多功能自能天线，从而更加节能。4.FDD具有较强的抗干扰能力，使用FDD消除相邻俩个基站之间的干扰。但仍存在邻区基站对本区移动机的干扰及邻区移动机对本区基站的干扰。而TDD着不行，存在四个方面的干扰。综比两者，可见FDD有着比TDD强的抗干扰能力。通过近年的TDD各个方面的完善，TDD系统的抗干扰能力有了大幅的提升。三、影响下载速率的主要因素 在无线接入网方面，与下载速率有关的主要有RSRPReference Signal R

15、eceiving Power，参考信号接收功率、RS-SINR关系到 上报的CQI、IBLERInitial Block Error Rate，初始误块率基站根据 上报的ACK/NACK信息统计出业务RE上的IBLER、RIRank Indication，秩指示值 上报的RI值，关系到基站下行单、双流、频域资源、时域资源及功率资源等主要因素。1：RSRP对下载速率的影响 UE接收到的RSRP与UE下载速率并无正相关性，但从公式RS-SINR=RSRP/(RS-RSSI-RSRP)来看，RSRP作为公式中的一个因子，从一个方面影响着RS-SINR值，进而从一个方面影响着下载速率。2：RS-SIN

16、R及IBLER对下载速率的影响 从一个方面， LTE接收到的RS-SINR值选择LTE送传输包的大小，另一方面根据接收数据的实际BLERBlock Error Rate，误块率与设定的BLER10%间的差距，计算出CQI修正值，BLER大于10%时将CQI调小，BLER小于10%时将CQI调大，使BLER收敛于10%。然后计算出将要下发的传输块大小，再根据该Symbol中是否含有PBCH、SCH及PDCCH最终决定下发数据块的MCSModulation and Coding Scheme，调制与编码策略，对应相应的下行吞吐率。基站侧计算MCS的方法如图1所示：图1    基

17、站侧计算MCS的方法3：RI值对下载速率的影响 4G 网络采用了MIMO技术。DT测试下载速率有两个方面影响，1：单向流通数据或双向流通数据。对双向流通数据进行设置，R1值可以影响下行速率。 4：PDCCH等控制信道占用的开销对下载速率的影响 联通FDD-LTE网络上下行20M带宽，在带宽一定的情况下，RE总数是固定的，PDCCH、PCFICH、PHICH等控制信道假设占用过多的RE，会影响业务信道占用的RE资源，从而影响到下载速率。5：实际分配的PRB资源对下载速率的影响 用户的下载峰值速率与用户使用的SB调度块有关，一个调度块代表时频网格中一个子帧上12个子载波的资源，在基站调度下，用户分

18、配到数量不等的调度块及各个调度块上承载的数据量就决定了用户下行峰值速率。6：切换对下载速率的影响 FDD-LTE网络中采用的是硬切换，先断后连，在切换过程中，将中断用户数据下载。四、在切换策略下提升LTE系统下载速率通过上节我们知道了影响LTE下载的一些因素，在这一节中，主要分析影响的具体过程以及在这些过程的根底上如何提上下载速率。一切换过程 11：切换算法td_lte的切换包括3个步骤，其中第一个是切换测量，他主要有两局部实现的，即在ue和eNodeB 一起工作下实现这局部功能。第二个过程是切换决策，这个过程的实现，主要是由eNodeB单独来实现的，这一点与第一个过程不同。第三个步骤是叫做切

19、换执行的过程，他主要有三局部一起工作才能实现，分别是mme，eNodeB和u共同的作用下。接下来分析他们各局部的具体实现过程，第一步骤，也即切换测量，它是在eNodeB发的一些信息，这些信息主要是配置方面的，然后在由ue对这些信息进行测量，然后把这些检测的信息上传上去即可。第二步中，因为ue已经在第一步中把测量报揭发了上去，然后eNodeB会根据一些算法分析这个报告，分析的主要目的是判断他是否应该切换，然后根据结果进行一些估测，估测所要进行的小区，最后筛选出最好的小区切换。LTE系统定义了五类系统内测量报告，其中A1、A2 启动或停止频率间/系统间测量，A3为频率相同/不同频率切换请求，A4、

20、A5为频率间切换请求。1.2：实现网实施算法在现在，a3算法主要在现网同频切换上发挥很大的作用，在切换算法的步骤二中，主要测量的是一些相邻区域内的。由于现在的技术还不是很成熟，在构建网络的现阶段，不仅现网同频切换用于区域的广覆盖，异频基站也实现同样的功能。即他也用经典的a3算法，测量转变是由a1停止，再经过a2开始的。在当前的网络中，特定的小区偏置OCN，特定频率的相邻区域偏移OFS和邻近地区悬浮频偏OFN配置都为0，因此a3可以简化为下式：A 3触发条件：mn - HYS> MS+OFF; A3取消条件：MN+ HYS> MS - OFF相同的频率现在切换网络配置HYS，OFF都

21、是1分贝和A3timetotrigger为三百二十毫秒ms;不同的运营商之间的切换现在网络配置HYS，OFF均是2分贝，A3timeto触发六百四十毫秒。 A2 isofrequency测量启动阈值负九十六dBm。二 同异频切换对下载速度的影响  21： SINR 对下载速率影响TD-LTE系统， rs-sinr收到UE的有用信号功率除以噪声的信号功率，信噪比因此能够反映网络的真实质量。通过对TD-LTE上行反响信道资源分配方案，直接决定了秩RI，CQI和HARQ技术参数。外表上，CQI和SINR成正相关， CQI改变一节，信噪比改变四分贝，MCS和CQI成正相关关系。在相

22、同的频率切换，目标小区的RSRP值高于效劳小区二分贝，满足timetotrigger，可以切换，根据信噪比的定义，不考虑背景噪声时，改变信噪比大约只有负一点六分贝上下，从现场测试情况看，信噪比值一分贝，下载速度只有两兆比特每秒上下浮动。不同频率的切换时在隔离频率的作用下，UE在信噪比值的计算时，目标小区信号不干扰信号的信噪比值具有相同的高频切换相关。因此信噪比值低是影响之前和之后下载速度的最关键的因素。2.2： GAP 对异频切换影响当不同频率间切换，需要停止当前的gap然后测量不同频率的频点，协议gap有两种模式，第一种模式的gap时间是六毫秒，循环时间为四十毫秒40，第二种模式的间隔时间也

23、为六毫秒，循环时间为80ms，当前网络是使用gap的第二种模式。由于TDD系统的特殊子帧的下行子帧普通用的数量比上行子帧的数量的存在，所以一个上行子帧与需要反响多个下行子帧HARQ，当gap占据一个上行子帧影响测量在上行子帧提前四个或更多的上下行子帧的差距比。当前网络TD-LTE下行子帧的比例为1：3，9：3：2比例的特殊子帧，在这种情况下有五种测量gap，gap会影响当k = 8，7，4，6共四个下行子帧，如在场景一下，第二个上行子帧gap被占用，这样就会造成一些影响。如在k分别等于四，六，七，八的情况下，他们对应八，六，五，四的的子帧导会受到很大的影响。五种场景下的下行调度次数影响比例如表

24、1所示，gap下行调度在模式一的平均次数损失百分之二十八点七五，下行调度在gap模式二平均损失数为百分之十四点三三。2.3：同/异频切换性能比照功率裕量的切换包括相同频率的切换，在还没有切换之前，效劳小区的RSRP不是很好，落后于目标小区的，这样就导致了在还没有切换时，信噪比会变得越来越不好。但是在转变结束后，由于效劳小区的RSRP慢慢好转，但是有一个小区的RSRP就会消减，这样就会使信噪比有很大的提高。不同频率在切换的时候，由于频率之间的相互隔离的作用，还没有改变之前，信噪比相对来说比较稳定，但是在切换之后，就会慢慢变好，这样就会是信噪比也会越来越好。他们之间的信噪比和RSRP图的比照方以下

25、图1.在转换的五秒之间，相同频率的信噪比比不同频率的小三点三六分贝，但是相同频率的RSRP会比不同频率的大四点三二。在相同频率切换之前，一些参数会在时间的变化下不断变化，例如mcs的阶数，会随时间减少。但是，在切换后，这种情况刚好相反。在切换之前，不同频率的调度不好，次于相同频率的切换次数。但是伴着转变的继续，调度次数会逐渐降低，最后恢复在切换以后。在不同频率的切换之前和之后，在mcs方面，都要比相同频率的好，并且还都比较稳定。但是也有一个缺点，就是他的调度次数会低于同屏的，这主要是由于cap引起的，但是不用担忧，在切换完成后，会逐步恢复到原来。如以下图2所示通过测试我们发现，切换时间的不同，

26、不同频率和相同频率的下降速率有很大的差异。例如，在五秒前，不同频率的速度下降了百分之二十八点七九，而相同频率的速率效率百分之四十一点二六；在一秒前，不同频率的速度下降了百分之十六点五一，而相同频率的速率效率百分之二十二点四一。然而，在切换一秒后，不同频率的速度上升了百分之三十五点六二，而相同频率的速率上升百分之七点五七。在切换两秒时，不同频率的速度上升了百分之六十九点七六，而相同频率的速率上升百分之四十二点三三。所以我们可以看出，在相同频率切换的时候，下载速度下降的非常快，而在不同频率切换后，下载速度又上升的非常快。Pdcp层的比照图如3 在分析以上的数据之后，我们可以看到，信噪比的值如果低的

27、话，就会对同频率切换之前和之后的下载的速度影响非常大。这主要是比照不同频率的切换且在cap之下而言的。相同频率改变前后的五秒内，只有rsrp和调度次数比较好，而不同频率切换后，信噪比等都要比相同频率的切换好。所以我们可以得出结论，在一些网络下，如插花组网等，如果在异频差不多的情况下，我们要尽量用异频的方法来减少对下载速度的影响。(3) 下载速率提升方法 在上面的分析中我们可以看到，相同频率的切换要次于不同频率进行切换的，主要表达在信噪比的大小，下载速率的大小等，而且主要表达在切换的五秒前后。所以，我们可以通过一个方法来提高转变前后的下载速度。当然必须的有一个前提，那就是必须满足用户在

28、转变前后的感知度。增加下载速度的方法是增加不同频率的切换次数。增加不同频率的切换次数有多个方法，第一要加快切换的速度，这主要是通过调整一些参数来实现的。这些参数包括修改a2的开始运行的一些门槛，例如原来的是九十六分贝我们可以降低一点，降到九十二分贝；触发时间由原来的六百四十毫秒降低一半，到三百二十毫秒等，白其他的一些参数也降低，如off等降低到一分贝等。第二个方法是增加不同频率的小区的覆盖范围，可以加强不同频率小区的rs功率来加强覆盖等。如果按照上面的方法进行修改的话，即不同频率的切换速度增加，就能看到切换前后的下载速度的增加效果是非常好的，如以前的下载速度只有二十二点五一兆比特每秒，现在可以

29、到达二十六点八九兆比特每秒。这样就大大增加了下载速度。五、提升FDD-LTE具体案例 国内某通信运营商于2021年上半年在河南某城区4G网络DT测试的下载速率专项方案，以下图是得出的数据以实施的方案。 通过以上具体的优化方案的实施，大幅度提升了河南某城区4G网络DT测试下载的平均速率，平均下载速率从活动前的40.89Mbps提升到活动后的62.54Mbps，取得不错的效果。结束语本文通过分析介绍FDD-LTE产生的背景，开展历程。介绍了FDD网络的相关优缺点，相关的根底知识 及影响FDD测试下载速率的6个方面，分别为RSRP对下载速率的影响，RS-SINR及IBLER对下载速率的影响，RI值对下载速率的影响，PDCCH等控制信道占用的开销对下载速率的影响；实际分配的PRB资源对下载速率的影响；切换对下载速率的影响。也着重从改善网络覆盖 ；降低干扰，提升SINR值 ；减少控制信道所占用的开销 ；提升用户实际分配到的PRB数 ；降低切换对下载速率的影响等6个方面进行了全面的介绍，最后结合某运营商在河南某区域提升FDD网络的具体案例进行了介绍。参考文献1 孙宇彤. LTE教程：原理与实现M. 北京: 电子工业出版社, 2021: 176-180.2 孙宇彤. LTE教程：结构与实施M. 北京: 电子工业出版社, 2021: 85-86.3 王映民,孙