《移动通信》结课作业
题目 、网络规划与关键技术 班级 姓名 学号
目录
4G基础知识 ............................................................................................................................. 3
1、什么是LTE？它是4G吗？ ................................................................................................ 3
2、LTE标准是哪个组织制定的，目前有几个版本？ ....................................................... 3
3、什么是TD—LTE？ .......................................................................................................... 3
4、TD—LTE是如何产生的？ .............................................................................................. 3
5、TD—LTE的设计目标是什么？ ...................................................................................... 4
6、TD—LTE与TD—SCDMA是否有关系，优势在哪里？ ................................................ 5
7、TD—LTE与LTE FDD的主要区别于优缺点？ ............................................................... 5
8、TD—LTE与WCDMA、CDMA2000有什么区别，优势在哪里？ ................................ 6
9、TD—LTE与WLAN的主要技术区别是什么，各适用于什么样的用户需求？ ........... 6
10、从用户角度看，TD—LTE会带来了哪些好处？ ......................................................... 7
4G网络特殊场景规划建设原则 .............................................................................................. 7
一、 总体原则 ................................................................................................................... 7
二、 建设目标 ..................................................................................................................... 7
(一) 广度覆盖目标 ......................................................................................................... 7
(二) 深度覆盖目标 ......................................................................................................... 8
(三) 厚度覆盖目标 ......................................................................................................... 8
三、 规划建设原则 ............................................................................................................. 8
(一) 高速公路覆盖 ......................................................................................................... 8
4G关键技术MIMO及智能天线的探讨 ................................................................................. 8
（1）MIMO技术.............................................................................................................. 9
（2）智能天线技术 ......................................................................................................... 9
（3）MIMO和智能天线技术的比较 .............................................................................. 9
4G基础知识
1、什么是LTE？它是4G吗？
答：LTE是Long Term Evolution（长期演进）的缩写。3GPP标准化组织最初制定LTE标准时，定位为3G技术的演进升级。后来LTE技术的发展远远超出了最初的预期，无论是系统架构还是传输技术，相对原来的3G系统均有较大的革新。 严格来说，LTE基础版本Release8/9仅属于3G增强范畴，也称为3.9G；按照国际电联的定义，LTE后续演进版本Release10/11（即LTE—Advanced）才是真正意义的4G。
但从市场推广的角度说，目前全球运营商已普遍将LTE各种版本通称为“4G”。在本丛书中，按照国际通用说法，将TD—LTE称为4G。
2、LTE标准是哪个组织制定的，目前有几个版本？
答：LTE标准由国际标准化组织3GPP（third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）制定，包括TD—LTE和LTE FDD两种制式。标准的形成得到了全球主流网络运营商、系统设备商、终端厂商、芯片厂商的共同参与支持。截止20xx年5月，3GPP已发布4个稳定的LTE版本，包括基础版本（Release8/9，即
3.9G）与增强版本（Release10/11，即4G），并正在制定第5个版本Release 12。TD—LTE标准从20xx年底开始制定，版本发布基本与LTE FDD保持同步。 目前，中国移动在全国16城市建设的TD—LTE扩大规模试验网络以及所采购的终端均基于R9协议版本。
3、什么是TD—LTE？
答：根据频率使用方式（双工方式）不同，LTE可分为LTE TDD和LTE FDD两种，其中LTE TDD又被称为TD—LTE。TD—LTE由中国企业主导并被全球广泛认可。TD—LTE是TD—SCDMA的后续演进技术，可大幅提升上网速率，增强用户的数据业务体验。
4、TD—LTE是如何产生的？
答：LTE标准中原先除了FDD帧结构外，还同时存在着两种TDD帧结构，即LTE TDD Type1和Type2，分别支持WCDMA/TDD和TD—SCDMA的后续演进。20xx年下半年，随着标准化和产业化工作的进展，中国通信产业界意识到，LTE TDD Type1和Type2两种帧结构共存的局面，不仅对于标准的推进还是未来产业的发展都是不利的，会分散产业资源和力量，不利于形成规模效应。LTE TDD Type2虽然能与TD—SCDMA
系统完美共存，但是系统设计的资源利用效率有待提升、与FDD帧结构差异较大、不利于双模系统和终端的实现，按照这个方向演进，有可能会延续TD—SCDMA封闭发展的道路。于是，中国移动等公司大胆提出设想，能否以现存的LTE TDD Type2帧结构为基础，将两种TDD帧结构融合为一种新的帧结构，进而形成一种融合的LTE TDD标准？
这个大胆的想法在国内引起了热烈讨论，很多人认为这是不太可能实现的。经过反复权衡，统一帧结构对实现中国引领TDD全球产业化发展的巨大作用使中国通信产业界下定决心，开始有计划、有步骤地开展融合工作。如果成功实现以Type2 TDD帧结构为基础的LTE TDD统一帧结构，中国通信产业界将能够在TD—SCDMA的基础上再进一步，第一次实现部分主导统一的主流全球通信标准。
与此同时，移动通信产业的大环境也有利于TDD帧结构融合的实现。当时，WiMAX与LTE的竞争正处于白热化阶段，通过TDD帧结构融合减少LTE标准选项有利于提高LTE技术的竞争力，对于3GPP阵营来说“从根本上是有利的”。如果能够通过融合打造一个统一的LTE TDD标准，对于未来LTE的产业化发展将会起到极其重要的作用。而一个得到中国强有力支持的LTE TDD也将成为与以TDD模式为主的WiMAX竞争的利器，很可能促使当时准备部署或已经部署WiMAX的运营商转向具有更大潜在规模优势、产业链更健壮的LTE TDD。WiMAX阵营也意识到了这一点，进一步加大了对中国的攻势，希望中国能以WiMAX作为后3G时代TDD技术的演进选择。然后让WiMAX阵营没有想到的是，对中国的大力游说，反而促使了原本并不十分关注TDD的欧美运营商支持LTE中TDD帧结构的融合。
20xx年底，通过中国通信产业界以及全球各方支持力量的共同努力，在3GPP中通过了TDD帧结构融合方案，即使用与FDD相同的10ms无线帧（radio frame）和1ms的子帧（subframe）结构，保留了原来TDD Type2和三个特殊时隙：DwPTS/GP/UpPTS，并将其总长度改为1ms，称为特殊子帧（special subframe）。通过特殊子帧，可以实现和TD—SCDMA等TDD系统的邻频共存。融合后的帧结构称为LTE Type2，而FDD帧结构称为LTE Type1。至此，LTE TDD被正式确定为TD—SCDMA后续演进技术，并被命名为TD—LTE。
两种TDD帧结构的融合对于LTE的发展是一个巨大的转折点，它显示了中国在LTE标准制定中开始逐渐引领产业的发展方向。而帧结构的融合，也使得我国LTE产业发展的策略变得清晰起来。之前国内产业界对整个后3G的策略还存在不少困惑，对于到底应该走哪条路，存在各种声音。当最终“以我为主”的帧结构融合完成后，后3G的发展路线不再存在大的争议。随着中国通信产业的全力推动，TD—LTE的产业化发展得到了国际上众多主流公司的认同与支持，使得这一技术真正成为了国际化的主流技术，使得TD—LTE在与WiMAX的竞争中脱颖而出，为之后LTE一统全球产业链奠定了坚实的基础。
5、TD—LTE的设计目标是什么？
答：TD—LTE的设计目标可以概括为三大特点：
（1）“高速率”：更高的频率带宽和更先进的技术，提供真正的移动宽带业务。TD—LTE系统设计要求20MHz带宽内实现下行峰值速率超过100Mbps，上行峰值速率超过50Mbps。
（2）“低时延”：大幅降低接入时延和端到端业务时延，以支持实时交互类业务。TD—LTE系统要求其业务传输的单向时延低于5ms，接入时延低于50ms，从空闲状态到激活状态的迁移时间小于100ms。
（3）“永远在线”：用户注册后，核心网一直保持连接，用户感觉“永远在线”，业务体验更好。
6、TD—LTE与TD—SCDMA是否有关系，优势在哪里？ 答：TD—SCDMA是3G技术，而TD—LTE是4G技术。TD—LTE是TD—SCDMA的后续演进技术，它对TD—SCDMA的关键技术（如：智能天线、时隙结构设计等）进行了继承、优化和提升，提高频谱使用效率，可带来较TD—SCDMA更高的用户速率、更低的传输时延、更丰富的业务种类。
与TD—SCDMA相比，TD—LTE更加开放和国际化，它由中国企业主导、全球通信产业界共同制定，是真正意义上的国际标准。除了中国移动外，很多国外运营商，包括日本软银、印度Bharti、俄罗斯MTS、美国Clearwire，都在积极规划部署TD—LTE。
7、TD—LTE与LTE FDD的主要区别于优缺点？
答：TD—LTE和LTE FDD是LTE的两种模式。通常，LTE FDD使用成对的频率资源，TD—LTE使用不成对的频率资源；二者使用相同的核心网。总体来看，TD—LTE与LTE FDD性能相当，各有特点，适用于不同的业务发展需要。
（1）TD—LTE与LTE FDD性能基本相当。
a.峰值速率：20MHz频谱资源情况下，使用category4终端，TD—LTE的上下行用户峰值速率为20Mbps/80Mbps（时隙配比2：2，特殊时隙配比10：2：2），而LTE FDD上下行用户峰值速率为25Mbps/75Mbps而（上下行各10MHz）。 b.平均频谱效率：在均为2天线配置下，两者平均频谱效率相当；在TD—LTE采用智能天线时，平均频谱效率更高，但实现复杂度较LTE FDD高。
c.时延：LTE FDD得益于在时间上的连续发送，其业务时延较TD—LTE略短。
（2）TD—LTE更适合不对称的互联网业务，而FDD更适合对称的语音、视频通话类业务。
（3）TD—LTE频率利用更灵活。LTE FDD必须使用成对的频率，如下行和上行各10MHz，而TD—LTE则可灵活使用不成对的频率进行部署，如一个20MHz的频率。
目前，TD—LTE已形成全球发展的产业格局，在全球市场规模、商用终端类型及款数等方面，TD—LTE与LTE FDD仍有一定差距，整体进展略滞后于FDD。
8、TD—LTE与WCDMA、CDMA2000有什么区别，优势在哪里？
答：从技术阶段来看，TD—LTE属于4G技术，而WCDMA和CDMA2000均属于3G技术。双工方式来看，TD—LTE属于时分双工（TDD，Time Division Duplexing）技术，而WCDMA和CDMA2000为频分双工（FDD，Frequency Division Duplexing）技术。从系统设计来看，TD—LTE与WCDMA、CDMA2000在关键技术、网络架构和系统带宽等方面均有很大差别。相比WCDMA、CDMA2000，TD—LTE在数据传输速率、业务时延等用户体验方面都有质的飞跃，具体如下：
（1）TD—LTE“修了更好的路”。TD—LTE采用了更先进高效的传输技术，如正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）；而WCDMA、CDMA2000采用的是码分多址（CDMA，Code Division Multiple Access）。
（2）TD—LTE减少了“红绿灯”等待。TD—LTE采用了比3G更加简单、扁平的网络架构，降低了时延和系统复杂度。
（3）TD—LTE修了“高架桥”。TD—LTE系统支持先进的多天线收发技术（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output），可以同时传输多路数据。3G系统设计之初不支持MIMO，虽然在后续的演进中引入了MIMO技术，但是TD—LTE的演进技术支持更多路数据同时传输。
（4）TD—LTE修了更宽的“路”。TD—LTE系统支持可变带宽，最高可达20MHz；而WCDMA、CDMA2000的系统带宽分别为固定的5MHz和1.25MHz。
（5）TD—LTE可调整双向“车道”的比例。TD—LTE系统通过灵活的时隙配比可以满足不同业务和场景上下行传输量不对称的需求。
9、TD—LTE与WLAN的主要技术区别是什么，各适用于什么样的用户需求？
答：TD—LTE是一种移动通信技术，而WLAN是一种无线局域网技术，两者的设计理念不同，应用的场合也不同。任何个人或组织（包括运营商）都可以搭建简单的、覆盖范围局限的WLAN网络，而考虑到基础业务支持、业务质量保障、用户移动性、无缝覆盖、漫游等需求，TD—LTE网络需要由运营商承建。 TD—LTE与WLAN在技术上主要存在如下区别：
（1）使用的频率资源不同：TD—LTE需要部署在授权许可的专用频率资源上。WLAN工作在免许可共享频段，与蓝牙、Zigbee等系统使用频率资源相同，容易受到其它系统的干扰。
（2）覆盖及移动性支持能力不同：TD—LTE具备连续覆盖能力，通过切换、小区重选等比较完备的移动性管理流程，能给用户提供无缝的业务体验。WLAN在设计目标是热点覆盖，不支持切换等移动性管理流程，主要用于热点覆盖、支持
静止或游牧类型用户。
（3）资源调度方式不同：TD—LTE支持精细的资源调度颗粒度和灵活的调度策略，可以从时间和频率维度区分用户，能保证业务的服务质量（Qos）需求。WLAN采用用户间竞争抢占的机制来调度用户，某一时刻，资源为一个用户所独占，因此用户数较多的时候更易产生碰撞，资源利用效率较低；虽然WLAN引入了一些业务间Qos区分的机制，但不能完全保证业务的QoS。
综上所述，TD—LTE适用于需要网络连续覆盖、QoS保障要求较高的用户，而WLAN适用于具有较高速率要求，但对于移动性、QoS要求不高的用户。
10、从用户角度看，TD—LTE会带来了哪些好处？
答：TD—LTE的好出可以归纳如下：
（1）高速率，TD—LTE用户下载峰值速率可超过100Mbps，用户可获得更好的上网体验。
（2）低时延，接入时延和端到端时延大幅降低，更好的支持实时交互类业务。
（3）永远在线，用户注册后，核心网一直保持连接，用户感觉“永远在线”，业务体验更好。
（4）终端形态丰富，除了传统手机和数据卡外，用户还可以选择CPE、MiFi、平板电脑等多种类型终端。
4G网络特殊场景规划建设原则
一、 总体原则
根据四网协同工作的总体安排，为支撑市场发展和用户迁转，对2G高流量区域、深度覆盖不足区域、竞争对手3G网络覆盖优于我方区域开展针对性规划建设，经公司研究决定启动4G三期无线网工程第一批规划和建设工作。本工程在4G二期基础上开展规划和建设，通过F/D宏基站、微基站、分布系统等室内外相结合的多种手段继续迅速提升4G网络覆盖广度、深度和厚度。其中：农村数据热点、高速公路、城际铁路等特殊场景的覆盖是本期工程的重点。
二、 建设目标
(一) 广度覆盖目标 广度覆盖主要包括：新城区扩展覆盖、重要高速公路和旅游城际铁路覆盖、新增农村数据热点覆盖、国家“宽带乡村”项目行政村覆盖
等。 1. 城际铁路覆盖目标为：昆明-曲靖、昆明-丽江、昆明-红河，共三条铁路。 2. 高速公路覆盖目标为：昆明-曲靖，昆明-丽江，昆明-红河（河口），昆明 -版纳、昆明-文山、昆明-攀枝花（昆武高速）、大理-德宏，共七条高速公路。
3. 农村数据热点覆盖目标：单小区流量超过500MB的2G数据热点（3个 月平均值超500MB）。 4. 宽带乡村覆盖目标：昆明八郊县（东川区、富民县、晋宁县、禄劝县、 石林县、嵩明县、寻甸县、宜良县）、玉溪、版纳所有行政村覆盖。
5. 城区扩展覆盖原则上只针对州府城区和县城的扩展区域进行覆盖。
(二) 深度覆盖目标 深度覆盖整体达成目标为：MR覆盖率达到85%（RSRP>-110dBm），路测覆盖率达到98%（RSRP>-100dBm，SINR>-3dB）。 针对城区深度覆盖不达标的区域进行补充建设，对于以下场景要求4G网络覆盖率达到100%： 1. 机场、火车站（州府所在地）。 2. 党、政、军机关办公场所。
3. 高档娱乐休闲场所。 4. 高校（省属以上）。 5. 步行街及周边商铺。 6. 8层以上或建筑面积10000平米以上的写字楼、医院。 7. 8层以上或建筑面积10000平米以上的商住楼、大型商场、超市、会展 中心、酒店。 8. 大型体育场馆。 9. 10幢以上住宅小区（电梯、地下室除外）。 深度覆盖主要解决点的问题，可采用一体化小基站、一体化RRU、RRU拉远等方式进行补充覆盖的建设。
(三) 厚度覆盖目标 针对数据业务热点区域进行D频段叠加建设，以提高网络容量，满足用户需求，主要包括两个部分： 1. 高校区域内的现网站点。 2. 非高校区域中现网F频段站点单小区最忙时最大激活用户数超过50个的 站点。
三、 规划建设原则
(一) 高速公路覆盖
1. 覆盖目标要求：高速公路沿线全程达到连续覆盖。
2. 覆盖方式要求： 1) 高速路沿线室外部分：全程室外采用F频段8通道RRU+普通天线，结 合现网站址补充高速公路覆盖，建议覆盖高速公路的站点离高速公路的垂直距离不超过500米，以保证站点对高速路的有效覆盖； 2) 高速公路沿线隧道部分：全程隧道采用F频段双通道RRU+小型板状隧 道天线进行隧道覆盖，并采用小区合并技术减少切换，同时应注意隧道口与室外的接续问题。
3. 覆盖指标要求： 1) 高速公路沿线车内RSRP>-110dBm且SINR>0dB的路段达到98%以上； 2) 下行边缘用户速率达到5Mbps以上（50%加载）
4G关键技术MIMO及智能天线的探讨
通信是通信的理想境界，这也成了移动通信不断发展的关键动力。个人通信网是实现任何人在任何时间、任何地点对任何人以任何方式进行通信（亦称5W）的电信网络。实际上，现代通信技术的研究就是围绕着这一目标展开的。第四代移动通信系统（4G）就是在3G的通信技术上向5W的目标又迈进了一步。要真
正实现个人通信的5W目标，即任何时间、任何地点以任何方式进行信息交流，4G系统还将采用许多新技术。业界认为4G的关键技术主要有：MIMO技术、智能天线技术、OFDM技术、调制与编码技术、全IP网络技术、AdHoc无线网络技术以及软件无线电技术等。 由于MIMO技术可以提高系统的信道容量，提高信息传输速率，因此该技术已成为4G的关键技术之一。而智能天线技术可以提高接收信号的信干比和小区的用户容量，自提出以来就深受业内关注，已经被TD-SCDMA标准采用，国际电联也明确将它作为第三代及以后移动通信技术发展的主要方向。 MIMO和智能天线都是4G的关键技术，如果我们可以将二者有机地结合起来，就可以大大提高4G系统的性能，使得通信终端在更高的移动速度下实现可靠传输，因此如何把MIMO和智能天线技术结合起来加以应用非常值得探讨。
MIMO和智能天线都属于多天线系统中的技术，这两种技术既有共性又有显著区别，凭借在提高频谱利用率方面的卓越表现，MIMO和智能天线共同成为了4G发展中炙手可热的新技术。
（1）MIMO技术
MIMO属于天线分集技术，而天线分集是分集技术的一种，我们从分集技术认识开始，进而引出天线分集和MIMO技术。
当前，无线移动通信信道的衰落效应严重制约了系统的性能，分集技术十分有效地克服了衰落效应。分集技术的主要方式有：时间分集、频率分集、天线分集（又称空间分集）等。
天线分集分为接收分集、发送分集和收发分集三种。接收分集，是指在接收端用多个天线进行接收（MISO：MultipleInputSingleOutput）；发送分集，是指在发送端用多个天线进行发送（SIMO：Single Input Multiple Output）；多天线收发（MIMO：Multiple Input Multiple Output），是在无线链路两端都使用多元天线阵列，它是发送分集和接收分集的结合。在天线分集中，MIMO性能最为优越。
（2）智能天线技术
智能天线技术也用于多天线系统中，但它和天线分集有着很大的区别。智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束转换技术和自适应空间数字处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。智能天线是仅在无线链路的一端采用阵列天线捕获与合并信号的处理技术，即用于MISO系统和SIMO系统。
（3）MIMO和智能天线技术的比较
MIMO和智能天线技术都用于多天线系统，但是两者又有本质的区别。 从原理上看，智能天线利用到达天线阵的信号之间完全相关性形成天线方向图，它关键能实现信号的定向发送和接收；而在MIMO中天线收发信号是全方位的，并且到达天线阵的信号必须相互独立，用多个天线接收信号来克服信号到达接收机的空间深衰落，增加分集增益。 从天线结构上看，两种技术都可以使
用多天线，智能天线通过反馈控制方式连续调整天线的方向图，天线阵元间距一般取1/2波长，因为阵元间距过大会减小接收信号彼此的相关程度，太小则会在方向图上形成不必要的旁瓣；而在MIMO接收系统中，天线单元之间的间隔必须为多个波长，以确保到达天线阵各个单元的信号是互不相关的。
从多天线系统来看，传统的智能天线是指仅在无线链路的一端采用阵列天线捕获与合并信号的处理技术，即用于MISO系统和SIMO系统，而MIMO只应用在MIMO系统中。 二、MIMO和智能天线技术的结合 MIMO和智能天线技术结合的关键是如何能在同一个系统中同时采用两种技术。下面我们设计一个系统，同时能支持这两种技术。本文给出了一种方案，使这两种技术求同存异，在一个系统中共存。 上文比较这两种技术的异同点可以看出，MIMO和智能天线技术共存的主要障碍是天线结构：智能天线要求天线间距取1/2波长，并且用于SIMO和MISO系统；而MIMO要求天线间距为数个波长，并且只用于MIMO系统。本文给出的方案很好地解决了这个问题。
发送端和接收端均为天线阵列，天线阵元个数为9，相邻阵元的间隔为1/2波长（λ/2）。智能天线工作时，一端使用全部9个天线阵元，另一端只用一个5号天线，以满足智能天线的工作要求；而MIMO技术发送端和接收端都只使用1、5和9号天线，组成3个发送天线、3个接收天线的MIMO系统，相邻天线的间隔为2个波长（2/λ），这就满足了MIMO技术的工作要求。 从接收端看，天线的工作分为两个阶段，一是智能天线调整，二是MIMO接收。在智能天线调整阶段，发送端只有t5天线发送信号，接收端9个天线同时接收信号，完成智能天线调整；智能天线调整结束后，开始了MIMO接收阶段，发送端t1、t5和t9天线发送信号，接收端r1、r5和r9天线接收信号，使用MIMO技术进行信号接收。 下面简单描述一下系统工作具体过程。在开始工作的时候，接收端的智能天线处于全向模式，这使得它可以接收来自空间各个方向的信号。发送端t5天线开始发送信号，这个信号是智能天线训练信号，用于训练智能天线，接收端检测到该信号，智能天线系统利用这9个天线单元接收到的信号迟延时间来估计出信号的到达方位角，然后将天线系统转换成方向
模式工作，即天线发出的波束指向信号到达的方向。接着，发送端开始使用t1、t5和t9三个天线发送有用的数据信号，同样接收端使用r1、r5和r9三个天线接收信号，再使用MIMO技术进行信号接收。以后接收端定时估计发送端发出信号的方向，并与前一批的方向进行比较。如果发送端的位置发生大的变化并被智能天线系统检测到，则智能天线系统动态的调整其波束方向，使其重新对准发送端的方向。 在该方案中，发送端和接收端可以是移动台或者基站，即MIMO和智能天线技术的结合在移动台和基站都可以使用。这种方案方法巧妙，可行性强，充分结合了MIMO和智能天线技术的优点，能够大大提高4G系统的性能，对实际运用有一定的指导作用。