LTE移动通信系统实训

摘要

LTE(Long

Term

Evolution)是3GPP长期演进项目，兼容目前的3G通信系统并对3G演进。它具有高传输速率、高传输质量和高移动性的特性。3GPP在工作计划中写入了长期演进(LongTerm．Evolution)的研究框架，并提出了未来在20MHz带宽上达到瞬时峰值下行100Mbps以及上行50Mbps的目标。通过LTE网络规划实训实训项目、基站概预算设计实训、LTE基站单站硬件配置与组网实训、LTE全网规划与组网实训、LTE单站配置实训、LTE规划模式多基站组网实训掌握LTE基站的规划。关键词：长期演进，OFDM，基站目录1LTE简介 11.1LTE无线络系统结构 11.2LTE主要技术特点 21.3LTE中的无线接入技术 32LTE网络规划实训 72.1实验目的 72.2实验内容 72.3实验过程 72.4数据配置 73LTE基站概预算设计实训 93.1实验目的 93.2实验内容 93.3实验过程 93.4数据配置 94LTE基站单站硬件配置与组网 104.1实验目的 104.2实验内容 104.3实验过程 104.4数据配置 115LTE全网规划与组网实训 125.1实验目的 125.2实验内容 125.3实验过程 125.4数据配置 136LTE单站配置实训 156.1实验目的 156.2实验内容 156.3实验过程 156.4数据配置 16结语 18参考文献 191LTE简介1.1LTE无线络系统结构LTE：Longtermevolution意即长期演进。3GPP的无线接入技术，如HSDPA和增强上行等技术将在几年内具有非常高的竞争力；但为了在更长的一个时间，比如10年甚至更长的时间，保持这种竞争力，需要考虑无线接入技术的一个长期的演进。包括无线接口和无线网络系统结构两个方面的演进。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/FDMA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：支持1.25MHz-20MHz带宽；峰值数据率：上行50Mbps，下行100Mbps。频谱效率达到3GPPR6的2-4倍；提高小区边缘的比特率；用户面延迟（单向）小于5ms，控制面延迟小于1OOms；支持与现有3GPP和非3GPP系统的互操作；支持增强型的广播多播业务；降低建网成本，实现从R6的低成本演进；实现合理的终端复杂度、成本和耗电；支持增强的IMS（IP多媒体子系统）和核心网；追求后向兼容，但应该仔细考虑性能改进和向后兼容之间的平衡；取消CS（电路交换）域，CS域业务在PS（包交换）域实现，如采用VoIP；对低速移动优化系统，同时支持高速移动；以尽可能相似的技术同时支持成对（paired）和非成对（unpaired）频段；尽可能支持简单的临频共存。3GPP毫不讳言LTE项目的启动是为了应对“其他无线通信标准”的竞争。针对WiMAX“低移动性宽带IP接入”的定位，LTE提出了相对应的需求，如相似的带宽、数据率和频谱效率指标、对低移动性进行优化、只支持PS域，强调广播多播业务等。同时，出于对VoIP和在线游戏的重视，LTE对用户面延迟的要求近乎苛刻。关于向后兼容的要求似乎模棱两可，从目前的情况看，由于选择了大量的新技术，至少在物理层已难以保持从UMTS的平滑过渡 SAEarchitectureUTRANE-UTRAN图1LTE无线网络结构1.2LTE主要技术特点LTE有如下几个主要技术特点：显著提高峰值传输速率:下行：100Mbps，20M带宽，5bps/Hz；上行：50Mbps，20M带宽，2.5bps/Hz；HSDPA：10Mbps、2bps/Hz；HSUPA：2Mbps、0.1bps/Hz；显著提高频谱利用率，是HSDPA的3-4倍，是HSUPA的2-3倍图2带宽速率灵活可变的带宽：1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz：可变带宽设计：不同系列的基站设备其射频、基带部分要适应从1.25M、2.5M、5M、10M、15M、20M的可变带宽，以满足运营商多样化需求。考虑不同带宽能力的UE和不同带宽的eNB，如最大带宽20M的UE必须能够于一个可变带宽从1.25M到20M的eNB进行无线连接；反之，也是；尽可能降低无线接入网络延迟（用户面UE-RNC-UE）低于10ms显著降低控制面网络延迟：提高“小区边界传输速率”，同时保证和目前网络相同的站点分布1.3LTE中的无线接入技术(1)上行接入方式:SC-FDMA(FDD/TDD)调制方案:（QPSK，16QAM或8PSK）数字基带调制技术：QAM:正交振幅调制(QAM–QuatratureAmplitudeModulation)是一种振幅和相位联合键控QPSK:（四相相移键控）8PSK:（八进制移相键控）LTE在上行链路采用SC-FDMA，可以降低发射终端的峰均功率比，减小终端的体积和成本；由于OFDM有比较大的PARP问题,上行一般都是SC-FDMA,减小用户端的RF复杂度,只进行单载波频域均衡.下图是采用SC-FDMA的发射图。LTEULSC-FDMAParameters:BandWidth1.25M2.5M5M10M15M20MSamplingFrequency1.92M3.84M7.68M15.36M23.04M30.72MFFTSize128256512102415362048Numberofusesub-carriers751503006009001200表一SC-FDMA发射图图2SC-FDMA的发射(2)下行接入方式:OFDM(FDD/TDD)调制方案:QPSK，16QAM，64QAM，OFDM/OQAMOFDM是一种多载波调制技术，QAM/QPSK等调制方案是针对它的每一路载波的调制方法LTEDLOFDMAParameters:BandWidth1.25M2.5M5M10M15M20MSub-frameduration0.5msSub-carrierspacing15KHzSamplingFrequency1.92M3.84M7.68M15.36M23.04M30.72MFFTSize128256512102415362048Numberofusesub-carriers751503006009001200NumberofOFDMSymbolspersubframe(CP)7/6表1OFDMA发射图(3)OFDM技术简介目前使用一些调制系统，ASK,FSK,QPSK,8PSK,QAM,GMSK都是采用一个正弦波形振荡作为载波，将基带信号调制到此载波上。若信道不理想，在已调信号频带上很难保持理想传输特性时，会造成信号的严重失真和码间串扰。例如，在具有多径衰落的短波无线电信道上，即使传输低速（1200波特）的数字信号，也会产生严重的码间串扰。为了解决这个问题，除了采用均衡器外，途径之一就是采用多个载波，将信道分成许多子信道。将基带码元均匀分散地对每个子信道的载波调制。假设有10个子信道，则每个载波的调制码元速率将降低至1/10，每个子信道的带宽也随之减小为1/10。若子信道的带宽足够小，则可以认为信道特性接近理想信道特性，码间串扰可以得到有效的克服。在下图中画出了单载波调制和多载波调制特性的比较。在单载波体制的情况下，码元持续时间Ts短，但占用带宽B大；由于信道特性|C(f)|不理想，产生码间串扰。采用多载波后，将得到改善。早在1957年出现的Kineplex系统就是著名的这样一种系统[8.5]，它采用了20个正弦子载波并行传输低速率（150波特）的码元，使系统总信息传输速率达到3kb/s，从而克服了短波信道上严重多径效应的影响。随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽。今日多媒体通信的信息传输速率要求已经达到若干Mb/s。并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的无线信道。为了解决这个问题，并行调制的体制再次受到重视。图3OFDM载波调制OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)即正交频分复用技术，是一类多载波并行调制的体制。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。OFDM和以前的多载波并行调制相比有如下不同：为了提高频率利用率和增大传输速率，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠；各路已调信号是严格正交的，以便接收端能完全地分离各路信号；每路子载波的调制是多进制调制；每路子载波的调制制度可以不同，根据各个子载波处信道特性的优劣不同采用不同的体制。例如，将2DPSK和256QAM用于不同的子信道，从而得到不同的信息传输速率。并且可以自适应地改变调制体制以适应信道特性的变化。OFDM的缺点主要有两个：对信道产生的频率偏移和相位噪声很敏感；频率偏差影响正交性，丧失正交性致ICI(码间干扰)峰均功率比(PAPR)较大，这将会降低射频功率放大器的效率,同时高的PAPR需放大器有高的动态范围，否则也会导致ICI，同时成本也上去了OFDM的优点：OFDM系统把高速的数据流分成多个平行的低速数据流，把每个低速的数据流分到每个单子载波上,在每个子载波上进行FSKFDM高速数据流进行串并转换，每个子载波上的符号长度相对增加，能减少ISI；OFDM的每个子载波间可以重叠，大大提高了频谱利用率OFDM采用FFT实现，复杂度低，可以抗频率选择性衰落OFDM和其他接入方法结合,如MIMO图4多载波调制载波间隔图5OFDM调制载波2LTE网络规划实训2.1实验目的了解LTE基站在不同场景下的规划要点；掌握不同场景下规划设计等方法；掌握不同场景下基站小区设置及配置等；2.2实验内容在规划模式下，选择合适的网络场景进行网络规划根据场景进行基站和小区的选择，选择合适的位置创建基站根据场景进行基站和小区的选择，根据场景模型，进行合理的小区覆盖配置2.3实验过程实验网络拓扑如图所示图6实验网络拓扑图启动软件进入规划模式下场景，选择密集城区，选择合适位置创建基站要求基站能够满足覆盖图上所示范围，可以适当有空档，根据场景模型，配置各基站及小区属性等。2.4数据配置密集城区基站的添加图7密集城区基站添加编号基站名称基站类型基站小区站型小区数量小区下倾角小区方位角基站高度2BS1DBS3900_LTE全向3312025.0412051203BS2DBS3900_LTE全向3312025.0412051204BS3DBS3900_LTE全向3312025.041205120表2网元信息3LTE基站概预算设计实训3.1实验目的1）了解完整基站配置与配套，增强工程实际掌握；2）掌握基站的相关配套的概预算基础，能够独立设计一个基站的全部需求；3.2实验内容按照选定的场景，进行相关场景下基站概预算内容的配置。比如，选择了2个基站，那么概预算就要配套2个基站的内容。3.3实验过程实验网络拓扑如下图：图8实验网络拓扑图选定合适的场景进行相关的概预算配置。3.4数据配置数据配置参数如下表：基站工程概预算编号名称设置单价数量小计1PDH光端机(个)11200.0333600.02交流配电箱(个)1110.033330.03NodeB主设备(台)111110.03333330.04馈线跳线(米)110.0758250.05防雷箱(个)222.03666.06NodeB射频RRU单元(个111110.03333330.07光纤跳线(米)400.01400.08机房内走线架(套)700.032100.09高频开关电源(台)5100.0315300.010ODF(32端子)3100.039300.011SDH光端机111600.04446400.0合计1186006.0表3基站工程概预算表4LTE基站单站硬件配置与组网4.1实验目的1)了解LTE基站的硬件配置方法和具体步骤;2)掌握LTE的详细组网方法,并能够动手进行相关的连接和组网；4.2实验内容在单站模式下,进行相应的硬件配置;在单站模式下,完成组网连接等步骤,实现LTE的组网.4.3实验过程实验网络拓扑如图所示：图9实验网络拓扑图单站硬件规划，规划一个LTE基站,配置为S3x1.单站硬件配置与组网，登陆单站模式,进入单站配置场景图,根据组网要求进展硬件配置单站单板配置光模块配置，按照标准需要选择6.1G速率的光模块，选择光模块类型和速率，一般要求选择9.8及自适应等模式.配置RRU参数，根据组网规划,配置RRU的相关参数，主要是频带号/频点/上下行带宽等。选择组网参数进行配置.配置RRU参数情况，该参数需要和网络规划一致,需要和RRU型号一致，不得随意配置。频点号需要根据公式进行计算，并且符合RRU型号的频带区间。配置RRU与BBU的光纤连接，选择单模光纤CPRI接口，在BBU侧,要求进行0/2/4接口的配置，在RRU侧需要配置到CPRI0口.。然后点击BBU设备,在单板位置选择LBBP板的相关端口，不能重复。4.4数据配置线缆连接关系编号类型名称源设备宿设备源设备端口宿设备端口1直通网线Line(6-8)CE-1MME-1122直通网线Line(6-7)CE-1SGW-1343直通网线Line(6-9)CE-1HSS-1564直通网线Line(6-10)CE-1OMC-1785直通网线Line(6-5)CE-1PTN-19106单模光纤Line(1-2)BBU-1RRU3151-fa-115187单模光纤Line(1-3)BBU-1RRU3151-fa-216198单模光纤Line(1-4)BBU-1RRU3151-fa-317209单模光纤Line(5-1)PTN-1BBU-12221表4线缆连接关系网元信息所属基站名称IP地址掩码RRU频带号下行频点上行带宽下行带宽enodebRRU3151-fa-139.038350.020.020.0enodebRRU3151-fa-239.038350.020.020.0enodebRRU3151-fa-339.038350.020.020.0PTN-10.00.00.00.0CE-1SGW-10.00.00.00.0MME-10.00.00.00.0HSS-1OMC-10.00.00.00.0enodebUPEUenodebUPEUenodebLBBPenodebUMPT表5网元信息5LTE全网规划与组网实训5.1实验目的（1）了解LTE基站在规划模式下的网络参数规划和组网;（2）掌握规划模式下的组网连接等;5.2实验内容按照既定的目标实现网络的组网规划和拓扑结构连接等.5.3实验过程实验网络拓扑图10实验网络拓扑图登陆规划模式选择场景地图，在场景地图中选择合适的基站位置增加基站配置基站属性，每个基站均进行相关的配置,具体配置方法需要参考相关规划文档切换到逻辑场景配置BBU的各种参数，配置3个基站的DEVIP地址以及S1端口号和X2端口号配置RRU的参数，每个基站按照3个RRU3个小区来配置,每个基站用一个独立的频点号。按照要求配置完成3个LTE基站的共9个RRU的配置配置PTN的参数，注意PTN的参数需要和相邻的LTE基站的网段地址同一个网段进行核心网的参数配置，核心网包含HSS/SGW/MME,其中需要配置SGW/MME的相关参数。进行OMC网管配置连接所有的线缆,形成组网5.4数据配置网元信息所属基站名称IP地址掩码RRU频带号下行频点上行带宽下行带宽S1端口号X2端口号EnodebUMPT192.168100.10255.255.255.0300036540EnodebUMPT192.168.150.10255.255.255.0300036000EnodebUMPT192.168.200.10255.255.255.0300036000PTN-1192.168.100.254255.255.255.00.00.00.00.000PTN-2192.168.150.254255.255.255.00.00.00.00.000PTN-3192.168.200.254255.255.255.00.00.00.00.000SGW-1135.135.135.10255.255.255.00.00.00.00.000MME-1134.134.134.10255.255.255.00.00.00.00.030000OMC-1172.116.100.10255.255.255.00.00.00.00.000BS1RRU3233-138.037850.020.020.0BS1RRU3233-238.037850.020.020.0BS1RRU3233-338.037850.020.020.0BS2RRU3233-438.037950.020.020.0BS2RRU3233-538.037950.020.020.0BS2RRU3233-638.037950.020.020.0BS3RRU3233-738.038050.020.020.0BS3RRU3233-838.038050.020.020.0BS3RRU3233-938.038050.020.020.0表6网元信息编号基站名称基站类型基站小区站型小区数量小区下倾角小区方位角基站高度2BS1DBS3900_LTE定向3512045.0524053603BS2DBS3900_LTE定向33040.0210032204BS3DBS3900_LTE定向34042.041204240网元信息表7网元信息6LTE单站配置实训6.1实验目的（1）进一步掌握场景配置过程。（2）掌握单站LTE的正确的MML数据配置过程。6.2实验内容给定组网参数配置，根据老师制定的参数进行场景数据设定。给定组网参数配置，根据场景数据配置,进行相应的MML数据配置,实现物理和数据额统一。6.3实验过程实验网络拓扑图11实验网络拓扑图启动软件，切换MML界面进行数据配置，开始MML数据配置。1)修改基站参数此命令主要用于修改enodeb的默认参数,并修改基站的ID,基站的ID和上报的位置区有关系.基站类型,一般选择DBS3900_LTE(分布式基站)；协议类型主要是定义RRU连接的协议类型，选择CPRI2)添加运营商定义运营商索引，关键索引值后面会N次索引使用；运营商类型，一般国内无共享，均选择主运营商；移动国家码，中国460，其他国家可任意填写，主要用于网络搜索和入网，以及漫游切换时使用。移动网号：移动0002联通01电信03等3）增加RRUCHAIN链环在增加RRU之前必须先增加RRUCHAIN，定义RRU所在的链或者环；在本配置中，链环槽位一定是LBBP板所在的槽位（顺序是3-0-1-2），链环的光口号0~5，一定要和实际连接位置相关联。CPRI线速率是定义CPRI光纤的速率，一般可选6.1、9.8、自适应三种模式，但是不同的速率，光纤的连接可能有关联。一般选择9.8或者自适应比较好。该命令配合场景图所示，所以有几个RRU，则需增加几个RRUCHAIN.4）修改RRUCHAIN环链RRU组网有几种模式，一个是链，一个环，那么不同的组网，RRU在物理位置是不同的，华为DBS3900中，允许RRU有4级组网，因此需要通过参数定义RRU位置；断点位置1填写为0，表示该链上接的RRU是第一个；断点位置2填写为255，表示链上无其他RRU。同样和ADDRRUCHAIN一样修改三次。5）增加RRURRU框号从60开始排，主要是根据槽位的框号确认的。工作制式要特别小心，这里是LTE-TDD。接受通道数量，需要和场景中设备选型一致，后续配置也要用到此处的通道数量，请保持前后一致。注意使用的链环编号不要混乱。需要连续增加三次6）增加DEVIPDEVIP实际上就是UMPT单板对外的通信地址，该地址主要用于和MME/SGW/OMCH等核心网和网管设备连接使用；端口类型要选择“ETH”，端口号请注意选择前面ADDETHPORT所定义的端口；IP地址需要使用场景配置中的相应地址，否则告警；子网掩