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LTE基础知识

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-05 22:21
tags:

-

2021年2月5日发(作者:cleavage)


CQI


是信道质量指示,


根据理论的分析,


CQI


与导频


Ec/Nt(UE

< p>
测量得到,


Nt


为剔除了本小区的正交干扰


)


之间存在下面公式所示


< br>关




CQI=


Ec/Nt+10lg16+MPO+


Δ



MPO(Measure


Power


Off set)









U E





收< /p>







MPO=Min(13,CellMaxPower- PcpichPower-MPOConstant)



MPO Constant


产品默认值一般为


2.5dB


。当用户处于室外宏蜂窝站点小


区边缘时,


非正交因子 接近于


1



此时


Ec/Nt



EcIo


基本相同。< /p>


如果小区最大发射功率配置为


43dBm



导频信道功率配置为


33dBm


,< /p>


MPOConstant


取产品默认值


2 .5dB


时,


CQI



Ec/I0


间的偏置约为


24dB

。从实际优化的角度来讲,优化


CQI


的本质也就是优化< /p>


Ec/I0


,只是在参数配置不同的时候,目标

< br>CQI


与目标


Ec/I0


间的偏 置会有差异。



RSRP


(Reference Signal Receiving Power


,参考信号接收功率


)



LTE


网络中可以代表无线信号强度的关键参数以及物理层


测量需求之一


.


R


eceived


S


ignal


S


trength


I


ndicati on


接收的信号强度指示,无线发送层的可选部分,用来判定链接质量,以及是否增大广 播


发送强度。



CDMA


系统而言,反向链路干扰在用户接入时的影响非常明显,由于反向链路质量 的下降,移动台接入过程较正常情况会显得


更“漫长”甚至是造成高的接入失败,原因是 正常的


前向链路


质量会让移动台


开环功 控


采用较低的功率发射接入试探,而由于


反向链路干扰造成


BSS


系统并不能正常解调接入信道消息,移动台将以


Power


Step


步长逐步增加接入试探功率, 这就使得接入


过程被延长很多甚至是造成接入失败。所以,在判断


反向链路干扰


的时候,结合着接入指标来共同分析可以更快的发现问题。



RSSI


接收信号强度指示


异常判断



用户感受:接入困难或者根本无发接入,语音质量 不好,严重时甚至掉话


;


观察终端:发射功率持续偏高


(Rx+Tx>-70dBm)


以上


;


有信号无法打电话,经过长时间接入后


(20s)

< br>,掉网


;


话统分析:载频平均


RSSI



正常范围【


-93



-113



之外


;


主分集差超过


6dB;FER

< p>
过高,接入成功率、软切换成功率低,掉


话率高,且接入失败和掉话的原因 主要为空口。



RSSI


异常的原因分 类



RSSI


异常分


3


种情况,分别是过低、过高、主分级差值过大等,



常见的引起


RSSI


异常原因有:


工程质量问题、外界干扰、参数设置错误、设备故障和终端问题


等。



测定反向干扰的一个很常用的方式就是观测系统


RSSI



Received Signal Strength Indicator


)值,


RSSI


值在反向通道基


带接收滤波之后产生,在


10 4


μ


s


内进行基带

I/Q


支路功率积分得到


RSSI


的瞬时值,并在


1s


内对瞬时值进行平均得到

< br>RSSI



平均值。


查看


RSSI


的平均值是判断干扰的重要手段


,< /p>


空载下


RSSI


值一般在


-110dBm


左右,在业务存在的情况下,


RSSI


平均值


一般不会超过


-95dBm


,如果发现


RSSI


值有明显的升高,那么 肯定是存在反向链路干扰。


对于


Motorola


无线系统而言,可以在


OMC


下通过“diagno se”命令来“诊断”相应扇区的


BBX


(宽带收发板卡)


来查看


RSSI


值的情况。


下图是分别针对三类扇区


(空


载扇区、负荷一般扇区、 超忙扇区)诊断其


BBX


板卡得到的


R SSI


值,从图中可以清楚对比反向链路


RSSI


值在不同业务状况下


(亦即不同的反向链路干扰下)的具体情况,唐山地区曾 经由于外部强干扰源导致大面积反向链路干扰,在干扰信号足够强的


情况下


RSSI


值可以达到


-30dBm

< br>左右。



RSSI


< p>
Rx


的区别



RSSI:Received Signal Strength Indicator



Rx: Recieived power



最大的区别:


Rx

< br>是手机侧指标;


RSSI


是基站


侧指标




两者是同一概念,


具体指


(前向或者反向)


接收机接收到信道带 宽上的


宽带接收功率



实际中,


前向链路接收机


(指


手机)

< br>接收到的通常用


Rx


表示,


反向 链路接收机(指基站侧)


通常用反向


RSSI

< br>表示。前向


Rx


通常用作覆盖的判断依据(当然


还需结合


Ec/Io



,反向


RSSI


通常作为判断系统干扰的依据。下面以反向


RSSI


为例解释:




为了获取反向信号的特征,在


RSS I


的具体实现中做了如下处理:在


104us

< br>内进行基带


IQ


功率积分得到


R SSI


的瞬时值,即


RSSI


(瞬时)


=sum



I^2+Q^2

< p>


;然


后在约


1


秒内对


8192



RS SI


的瞬时值进行平均得到


RSSI


的 平均值,即


RSSI


(平均)


=sum



RSSI


(瞬时)

< br>)


/8192


,同时给出


1


秒内


RSSI


瞬时值的最大值和

< p>
RSSI


瞬时值大于某一门限的比率


< p>
RSSI


瞬时值大于某一门限的个数


/8192< /p>




由于


RSS I


是通过在数


字域进行功率积分而后反推到天线口得到的,反向 通道信号传输特性的不一致会影响


RSSI


的精度。

< p>



对于干净的无线电磁


环境,电磁底噪水平可以通过一下公式进行计算:


PN = 10lg(KTW)




对于


CDMA




来说常温 情况下的底噪水平是


-113dBm/1.2288M


,考虑< /p>


5dB


的接收机噪声系数以及


2dB


的无线环境底噪波动水平,所以正常情况下,


RSSI


的监测结果应该是


-106dBm


左右,对于系统负 荷的影响,一般最大不超过


8dB,


也就是

-98dBm


左右,考虑


3dB


余 量,也就是说在高负荷情况下,



果系统工作正常,

< p>
RSSI


平均水平最大不超过-


95dBm


,否则就意味着网络有严重的反向干扰。




1


)其实,


RSSI

< br>有其专用的


单位,


RSSI


的单 位与


dBm


有公式可以转换,


转换公式 如图


1


和图


2


所示。




2



电磁底噪水平的计算公式:


噪声基底


=



174+10


log(BW)


+


噪声指数。其中


BW


为频带宽,单位为


Hz;


噪声系数为设备引入的热噪 声。如果要计算


CDMA


系统


1.25 MHz


带宽内基站


天线接收端的噪声系数,其计算公式为:噪声 基底


=



174+10log(1.2 5*10^6)=-113dBm


。由于天线端并没有经过有源设备,因此


噪声系数为


0


。如果计算基站


LNA


噪声基底就要加


LNA


的增益 和


LNA


的噪声系数。



RSSI


技术


通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离,进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术




如无线传感的


Z igBee


网络


CC2431


芯片的定 位引擎就采用的这种技术、


算法。




接收机测量电路所得到的接收机输入的平均信号强度指示。


这一 测量值一般不包括天线增益或传输系统的损耗。




RSSI



Received Signal Strength Indicator


)是接收信号的强度指


示,


它的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的。




为了获取反向信号的特征,


RSSI


的具体实现中做了如下处理:

< br>在


104us


内进行基带


IQ< /p>


功率积分得到


RSSI


的瞬时值,即


RSSI


(瞬时)


=sum



I^2+Q^2



;然后在 约


1


秒内对


8192

< br>个


RSSI


的瞬


时值进行平均得 到


RSSI


的平均值,即


RSSI


(平均)


=sum



RSSI(


瞬时)


)/8192


,同 时给出


1


秒内


RSSI


瞬时值的最大值和


RSSI


瞬时值大于某一门限时的比 率(


RSSI


瞬时值大于某一门限的个数


/8192



。由于


RSSI


是通过在数字域进行功率积分而后反推到


天线口得到的,

< p>
反向通道信号传输特性的不一致会影响


RSSI


的 精度。




在空载下看


RSSI


的平均值是判断干扰的最主要手段。


对于新 开局,用户很少,空载下的


RSSI


电平一般小于


-105dBm


。在业务存在的情况下,有多个业务时


RSSI


平均值一般不会超过


-95dBm

< br>。从接收质量


FER


上也可以参考判断是否有干扰存在。 通过以发现是否存在越区覆盖而造成干扰,也可以从


Ec/Io


与手


机接收功率来判断是否有干扰。对于外界干扰,通过频谱仪分析进一步查出是否存 在干扰源。



SINR


:信号与干扰加噪声比




Signal to Interference plus Noise Ratio


)是指


:


信号 与干扰加噪声比(


SINR


)是接收到


的有用信号的强度与接收到的干扰信号(噪声和干扰)的强度的比值;可以简单的理解为“信干噪比”。




信号与干扰加噪声比最初出现在多用户检测 。假设有两个用户


1



2


,发射天线两路信号(


cdma


里采用码正交,


ofdm


里采用频


谱正交,这样用来区分发 给两个用户的不同数据)


;接收端,用户


1

接收到发射天线发给


1


的数据,这是有用的信号

< p>
signal


,也


接收到发射天线发给用户


2


的数据,这是干扰


interferenc e


,当然还有噪声。



现在,


SINR


经常出现还因为很多译码采用了干扰抵消技术,如


BLAST


空时结构。在


V-BLAST

< p>
中译码时,先将信干噪比比较大的


数据(分层)译码,后面译码时将已经译 码的数据减去(抵消)


,依次类推,直到所有数据译码完毕。这里,

SINR


是个重要的参


数。




3GPP


的提案中很多

< br>MIMO


技术,如


PARC


(< /p>


per antenna rate control




PGRA



per group rate control


)等,


需要用信道质< /p>


量指示器(


CQI


channel quality indicator


)来反馈信道特征


给发射机,


用于调整发射天线的数据速率,实现自适应调制



如果我们能估计并反馈信道的完全特征,即


信道矩 阵


H


当然最好。但在实际系统中,尤其是


MIMO


系统中,准确及时估计信道矩


H


是不现实的,并且受反馈信道的限制,反馈信息也不可能太多。因此,在


3GPP


的提案中大多


采用

SINR


作为反馈信息,用


于自适应调制的控制参数。



不同系统中,


SINR

< br>的计算有不同的方法。大家可以看看相关的提案和文章。这里给大家介绍一个简单的方法,虽不准确但便于


理解和编程。假设有两个发射天线


1



2


,接收端需要接收天线


1

< p>
的数据,天线


2


是干扰则


SINR1=P1/(P2+2PN)



P1

< br>和


P2


分别


代表发射天线


1



2


的功率,


PN


代表噪声功率。


SINR


成为接收机的一个重要的指标,对设备的灵敏度和抗干扰能力提出更高的要 求。


CDMA


系统就是一个干扰受限的系统,

< br>系统


中的多用户干扰对系统影响比较大,


在具体设计时要 考虑


SINR



这是由于


CDMA


系统的扩频码不是完全正交的,


具有一定的 相关


值,当多个用户的终端位置比较近时,终端间的干扰就会比较大。同时,由于


CDMA


基站采用的频率是相同的,不同的基站之间

< br>也会存在干扰。通常,在


CDMA


系统中采用一个叫


ROT



=


(噪声


+


干扰)


/


噪 声)的量来表征。



BLER: Block Error Ratio


块误码率


,误块率。误比特率、误码率、误帧率和 误块率:



误比特率


(BER)


是在数据传输过程中比特被传错的概率



误码 率


(Pe)


是在数据传输系统中码元被传错的概率。误帧率


(FER)


是数


据传输过程中帧传错的概率 。误块率


(BLER)


传输块经过


CR C


校验后的错误概率。


这四个值都是统计值,即是在相对长的一 段时


间内的统计平均值





BLER


有上行和下行之分,


可以从一些设备的计数器统计指标中通过公式计算得到。

< p>


BLER:


有差错的块与数字电路接收的总块 数


之比。


块差错率(


BLER


)用于


W-CDMA


的性能测试(在多径条件下 的解调测试等)



BLER


是在信道解 交织错和解码后,由评价各


传输块上的循环冗余检验(


CRC< /p>


)度量。


BER



BLER



BlockErrorRatio


)测试原理基本相同,都可以用上面提到的基带


BER



环回


BER


测试方法,但是它们的用 途和测量点不同。


在用途上,


BER


是 用来衡量接收机特性的指标,而


BLER


是用来衡量系统性


能测试的。


对于


TD-SCDMA


系统来说,


BLER


测试对于衡量


系统


性能更有用,然而


BER


却被用于评估射频接收机指标和仿真参考


测量信道。在实现上,两者的测量都要经过解 交织、


速率


匹配和维特比


解码


等一系列的信道解码过程,但是


BLER


是在< /p>


CRC



后测量


,每发生一个需要丢掉的误码块就记一个错误,而


BER


是在< /p>


CRC


之前测量


,每发生一个比特错误就 记一个错误。由此可


见,


BLER


不但 测量信道解码后的数据块的错误,


而且还检查


CRC

< p>
的错误。


严重信元误块率


(SECBR)


是在传输中与全部信元块有关


的错误信元块的比率,发送在传输中与一个 给定的通信负载,方位和分发有关,也和综和周期有关等。


SECBR=


严重错误信元块


/


全部传输信元块。

< br>SECBR


可能引起


SUT


丢弃 信元,其可能包括一个


IP


数据报的一部分。这个可能引起


IpheTCP


分组丢失。




HARQ



Hybrid Automatic Repeat Request




混合自动重传请求




数据通信最初是在有线网上发展起来的,通常要求较大的带宽和较高的传输质量。对于有线连接,数据传 输的可靠性是通过重


传来实现的。当前一次尝试传输失败时,就要求重传数据分组,这样 的传输机制就称之为


ARQ


(自动请求重传)

< br>。在无线传输环


境下,信道噪声和由于移动性带来的衰落以及其他用户带来的干扰 使得信道传输质量很差,所以应该对数据分组加以保护来抑


制各种干扰。这种保护主要是 采用前向纠错编码(


FEC



,在分组 中传输额外的比特。然而,过多的前向纠错编码会使传输效率


变低。因此,一种混合方案


HARQ


,即


ARQ

< br>和


FEC


相结合的方案被提出了。



信道类型



LTE


的信道类型和映射关系


从传输信道的设计方面来看,


L TE


的信道数量将比


WCDMA


系统有 所减少。



在上行和下行都采用共享信道(

SCH




LTE


的逻辑信道可以分为控制信道和业务信道两类


来描述 ,控制信道包括有广播控制信道


BCCH


、寻呼控制信道


PCCH


、公共控


制信道

CCCH


、多播控制信道


MCCH



专用控制信道


DCCH


几类;业务信 道分为


专用业务信道


DTCH



多播业务信道


MTCH


两类。



LTE


的传输信道


按照上下 行区分,下行传输信道有寻呼信道


PCH


、广播信道

< p>
BCH


、多播信道


MCH


和下行链路共享信道


DL-SCH



上 行传输信道有随机接入信道


RACH


和上行链路共享信道


UL-SCH




L TE


的物理信道按照上下行区分,下行物理信道有


公共控制物理 信道


CCPCH


、物理


数据共享信道< /p>


PDSCH


和物理


数据控制信道


PDCCH


,上行物理信道有物理


随机接入信道


PRACH


、物理


上行控制信道


PUCCH


、物理


上行共享信道


PUSCH





下行传输信道和物理信道的映射:



BCH


PCH


DL-SCH

< p>
MCH


Downlink


Transport C hannels


CCPCH


PDSCH


PDCCH


Downlink


Physical Channels



上行传输信道和物理信道的映射:



RACH


UL- SCH


Uplink


Transport channels< /p>


PRACH


PUCCH


PUSCH


Uplink


Physical channels



下行逻辑信道和传输信道的映射:



P CCH


BCCH


CCCH


DCCH


DTCH


MCCH


MTCH


Downlink


Logical channels


PCH


BCH


DL- SCH


MCH


Downlink


Tra nsport channels



上行逻辑信道和传输信道的映射:



C CCH


DCCH


DTCH


Uplink


Logical channels


RACH


UL- SCH


Uplink


Transport channels



eNB


功能



无线接纳控制


RAC


:主要任务是接纳或拒绝新的无线承载的建立请求。



无线承 载控制


RBC


:主要用于建立维护和释放无线承载包括配置与其 关联的无线资源。



连接移动性控制


C MC


:主要用于管理在空闲模式或激活模式移动性时连接的无线资源。

< br>


分组调度


PS-


动态资源分配


DRA


:动态资源分配或分组调度用于给用户和控制面包分配资 源,或取消分配资源,也包括对资源


块的缓冲和处理资源。


< /p>


小区间干扰协调


ICIC



ICIC


用于管理无线资源特别是无线资源块,以便于小区间的干扰可以被控 制。



负载均衡


LB

< br>:负责处理多个小区上业务负荷的不均匀分布。



内部的 移动性过程


包括小区选择过程、小区重选过程、切换、数据前向、无线链路失败以及无线 接入网共享等。



小区搜索的信道


包括 同步信道(


SCH


)和广播信道(


BC H




SCH


用来取得下行系统时钟和频率同步,而


BCH


则用来取得小区的


特定信息。



总的来说,


UE


在小区搜索过程中需要获得的信息


包括:符号时 钟和频率信息、小区带宽、小区


ID


、帧时钟信息、小区多天线


配置、


BCH


带宽以及


SCH



BCH


所在的子帧的


CP


长度。



下行方向的干扰抑制


有三类:随机的小区间干扰、小区间干扰取消、小区间干扰协调与避 免。



上行方向的干扰抑制


方法有四种 方式:协调和避免(例如通过时频资源的分片和重用)


、随机的小区间干扰、小区间干扰 取消


和功率控制。



LTE


的下行采用


OFDM


技术提供增强的频谱效率 和能力,上行基于


SC- FDMA


(单载波频分多址接入)




LTE


上行采用的


SC- FDMA


具体采用


DFT-S- OFDM


技术来实现。



参考信号(即 ,导频)设计分为上行和下行导频设计两类。下行导频


设计:系统采用

< br>TDM


(时分复用)的导频插入方式。在


一个小区内,多 天线之间主要采用


FDM


(频分复用)方式的正交导频。在不同 的小区之间,正交导频在码域实现(


CDM


< br>。



上行导频


设计:上行参考符 号位于两个


SC-FDMA


短块中,用于


eNodeB


的信道估计和信道质量(


CQI


)估计。



空间复用方式并非总是优于空间分集方式: 在信噪比较高时,空间复用方式优于空间分集方式;而


在信噪比较低时,空间分


集方式优于空间复用方式



< br>LTE


覆盖能力


:


LTE


小区的覆盖与设备性能、系统带宽、每小区用户数、天线模式,调度算法、

边缘用户所分配到的


RB



、小< /p>


区间干扰协调算法、多天线技术选取等都有关系



LTE


小区的容量


:


与信道配置和参数配置,调度算法、小区间干扰协调算法、多天线技术选取等都有关系。



LTE


基本配置



20MHz


带宽


RB


总 数为


100



,考虑同时调度


10


个用户,边缘用户分配


RB


数为


10


个。


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