小區吞吐率

小區吞吐量和頻譜效率對無線接入網非常重要,尤其是當部分UE在小區邊緣進行業務時。因此,LTE小區吞吐量和頻譜效率的仿真和測試必須考慮多UE的情況,同時還必須考慮UE在整個小區均勻分布的場景。

吞吐率統計

在實際測試中,多用戶均勻分布場景下,在不同的加擾條件下,單扇區所能取得的下行吞吐率見表11-10。

表11-10 多用戶均勻分布下行BE扇區吞吐率測試記錄表

每點指“近中遠點” 空載 下行70%載入,上行
6dBROT,Mbit/s
下行100%載入,上行
8dBROT,Mbit/s
每點1UE 10M-TM2 24.8 18.43 15.65
10M-TM3 30.67 21.54 19
20M-TM2 51.5 33.05 34.1
20M-TM3 59.3 27.44 38
每點2UE 10M-TM2 25.6 15.8 16.05
10M-TM3 30.67 19 16.1
20M-TM2 50.9 32.92 31.5
20M-TM3 50.3 41.01 48

圖11-2所示為在外場測試所得的不同載入下單扇區速率合計對比圖。

圖11-2  不同載入下單扇區速率合計對比圖 圖11-2 不同載入下單扇區速率合計對比圖

表11-11所列為多用戶均勻分布上行BE吞吐率測試的統計結果表格。

表11-11 多用戶均勻分布上行BE扇區吞吐率測試記錄表

每點指“近中遠點” 空載 下行70%載入,上行
6dBROT,Mbit/s
下行100%載入,上行
8dBROT,Mbit/s


諾西 每點一UE 10M 18.4 16.6 14.56

20M 33.1 38.03 35.2
每點兩UE 10M 16.7 17.9 17.47
20M 33 33.68 31.9

LTE小區覆蓋情況

表11-1給出了LTE上行鏈路不同邊緣速率時所對應的覆蓋情況。

表11-1 LTE上行鏈路覆蓋情況

單位 上行
數據速率 kbit/s 128 256 512 1024 2048
發射機 最大發射功率 dBm 23 23 23 23 43
發射天線增益 dBi 0 0 0 0 0
EIRP dBm 23 23 23 23 23
接收機 接收機噪聲係數 dB 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
熱噪聲 dBm −115.4 −115.4 −112.39 −111.42 −108.41
接收基底噪聲 dBm −112.9 −112.9 −109.89 −108.92 −105.91
SINR dB −3 −0.3 −0.3 1.5 1.5
接收機靈敏度 dBm −115.9 −113.2 −110.19 −107.42 −104.41
接收天線增益 dBi 18 18 18 18 18
增益餘量損耗 干擾餘量 dB 2 2 2 2 2
饋線損耗 dB 2 2 2 2 2
塔放增益 dB 2 2 2 2 2
陰影衰落 dB 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7
穿透損耗 dB 20 20 20 20 20
人體損耗 dB 0 0 0 0 0
收發分集增益 dB 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
硬切換增益 dB 4 4 4 4 4
最大路徑損耗 最大路徑損耗 dB 128.9 126.2 123.19 120.42 117.41
頻率 MHz 2600 2600 2600 2600 2600
發射天線高度 m 30 30 30 30 30
接收天線高度 m 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Cost-231Hata 覆蓋半徑 m 357 299 245 205 168

表11-2給出了LTE下行鏈路不同邊緣速率時的覆蓋情況。

表11-2 LTE下行鏈路覆蓋情況

單位 下行
數據速率 kbit/s 128 256 512 1024 2048
發射機 最大發射功率 dBm 43 43 43 43 43
發射天線增益 dBi 18 18 18 18 18
EIRP dBm 61 61 61 61 61
接收機 接收機噪聲係數 dB 7 7 7 7 7
熱噪聲 dBm −115.4 −115.4 −112.39 −111.42 −108.41
接收基底噪聲 dBm −108.4 −108.4 −105.39 −104.42 −101.41
SINR dB −3 −0.3 −0.3 1.5 1.5
接收機靈敏度 dBm −111.4 −108.7 −105.69 −102.92 −99.91
接收天線增益 dBi 0 0 0 0 0
增益餘量損耗 干擾餘量 dB 2 2 2 2 2
饋線損耗 dB 2 2 2 2 2
塔放增益 dB 0 0 0 0 0
陰影衰落 dB 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7
穿透損耗 dB 20 20 20 20 20
人體損耗 dB 0 0 0 0 0
收發分集增益 dB 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7
硬切換增益 dB 4 4 4 4 4
最大路徑損耗 最大路徑損耗 dB 142.4 139.7 136.69 133.92 130.91
頻率 MHz 2600 2600 2600 2600 2600
發射天線高度 m 30 30 30 30 30
接收天線高度 m 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Cost-231Hata 覆蓋半徑 km 862 723 594 495 407

圖9給出了不同載入水平UE分別採用TM2與TM3MIMO模式時的下行吞吐率的對比。數據來源於外場試驗,測試環境可以看作是一般城區或郊區環境。

圖9 圖9

這裡使用對數坐標軸,可以更加清楚地看到小區邊緣時吞吐率和覆蓋距離的關係。

測試中要求TM2和TM3分別測,在無線信道條件好時空分復用可有效提升系統容量,在小區邊緣發射分集可有效提高覆蓋性能。

在所選的測試場景下,載入70%和載入100%情況下在距基站620m處可保障1Mbit/s,輕載或空載情況下可在1.1km處保障2Mbit/s。

根據UE發生掉話的位置可以計算UE與基站的距離,表11-3列出了20MHz頻寬、TM3模式下不同載入和加擾程度下的UE下行覆蓋距離。

表11-3 LTE外場覆蓋測試結果

一般城區或郊區
載入情況 距離/m 掉話RSRP/dBm 掉話時SINR/dB
加擾小區空載 2152 −128 −4
下行70%,IOT=6dB 661 −99 −12
下行100%,IOT=8dB 649 −96 −11

LTE

LTE概念

LTE(LongTermEvolution,長期演進),又稱E-UTRA/E-UTRAN,和3GPP2UMB合稱E3G(Evolved3G)

LTE是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作夥伴計畫)組織制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,通用移動通信系統)技術標準的長期演進,於2004年12月在3GPP多倫多TSGRAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交頻分復用)和MIMO(Multi-InputΜlti-Output,多輸入多輸出)等關鍵傳輸技術,顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率(20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下,理論下行最大傳輸速率為201Mbps,除去信令開銷後大概為140Mbps,但根據實際組網以及終端能力限制,一般認為下行峰值速率為100Mbps,上行為50Mbps),並支持多種頻寬分配:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等,且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段,因而頻譜分配更加靈活,系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化,減少了網路節點和系統複雜度,從而減小了系統時延,也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式:FDD-LTE和TDD-LTE,即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統,二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上(像幀結構、時分設計、同步等)。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據,而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸,相對於FDD雙工方式,TDD有著較高的頻譜利用率。

LTE/EPC的網路架構如圖2所示。

圖2  3GPP接入的非漫遊架構 圖2 3GPP接入的非漫遊架構

LTE系統結構

LTE採用由eNB構成的單層結構,這種結構有利於簡化網路和減小延遲,實現低時延、低複雜度和低成本的要求。與3G接入網相比,LTE減少了RNC節點。名義上LTE是對3G的演進,但事實上它對3GPP的整個體系架構作了革命性的改變,逐步趨近於典型的IP寬頻網路結構。

LTE的架構也叫E-UTRAN架構,如圖1所示。E-UTRAN主要由eNB構成。同UTRAN網路相比,eNB不僅具有NodeB的功能,還能完成RNC的大部分功能,包括物理層、MAC層、RRC、調度、接入控制、承載控制、接入移動性管理和Inter-cellRRM等。eNodeB和eNodeB之間採用X2接口方式直接互連,eNB通過S1接口連線到EPC。具體地講,eNB通過S1-MME連線到MME,通過S1-U連線到S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之間的多對多連線,即一個eNB可以和多個MME/S-GW連線,多個eNB也可以同時連線到同一個MME/S-GW。

圖1  LTE整體結構 圖1 LTE整體結構

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