专业综合课程设计

西安欧亚学院信息工程学院

课程报告

课程名称：专业综合课程设计

专业班级：统本通信1403班

姓名：庞盟

学号：14611006150041

完成时间：2015年10月21日

一、课程实训目的

该课程安排LTE网络优化实训模块，通过该课程的学习，学生可掌握LTE的关键技术以及从事网络优化需要具备的实操能力。让学生利用MAPINFO将基站信息进行地图可视化的，并制作专题地图等相关图层，同时进行网络规划、网络优化等实际工作的应用。掌握路测软件的基本功能操作，并进行4G网络的实战测试，进一步加深网络优化测试工作的流程和方法，能够进行简单网络问题的分析判断，并撰写相应的优化方案。掌握EXCELL函数（VLOOKUP、MID、数据透视、分裂等）在网络优化工作中的实际应用，能够进行基站信息的整合，网络指标曲线走势图、对比柱状图的制作。

二、课程实训要求

1、实习期间要提高安全意识，自觉遵守国家法律、法规，遵守实习单位的各项规章制度，注意自身的人身和财物安全，防止各种事故发生。

2、实习期间应服从带队老师的管理。严格遵守纪律，每个学生必须遵守实训场所的相关规章制度，听从实习教师的安排。遵守实习场所纪律、不迟到、不早退、不旷课。

3、在实习地应听从实习单位老师的指导。在实习工作时严格按照规章和指导老师的要求进行工作，不得违规操作。

三、课程实训地点

通信工程专业实习实训基地——华为HALP

四、课程实训过程

本次实训课程主要针对4G无线网络优化进行安排。对LTE网络的空中接口原理、关键技术进行了介绍，对实际工作中LTE网络的射频优化方法、单站验证流程进行了介绍，并对日常工作中经常用到的EXCEL、MAPINFO、PIONEER等常用优化工具进行了着重介绍，使我们能够对LTE网络的优化方法、优化流程、优化工具有一个全面的掌握，具备基本的优化技能。其中，PIONEER是集成了多个网络进行同步测试的新一代无线网络测试及分析软件，是世纪鼎利公司结合长期无线络优化的经验和最新的研究成果，具备完善的GSM、CDMA、EVDO、WCDMA、TD-SCDMA、LTE网络测试功能。MAPINFO是美国MAPINFO公司推出的一个地理信息系统处理软件，它提供定位，制作和处理的电子地图，数据/信息的地理化标注等功能，是地理信息系

统的代表作之一。

4.1 LTE基础原理

（1）空中接口概述

图4-1 LTE系统结构及空口

LTE空中接口，被称为E-UTRA，即Uu接口，支持1.4MHz至20MHz等多种带宽配置。

接入网演进结构变化最大的是取消了RNC/BSC网元，将其功能放入eNB中实现，网络只传输PS业务，语音使用VoIP进行传输，结构上趋于扁平化（当然可以通过系统互操作，比如CSFB）。

eNodeB和SAE Gateway/MME之间的接口为S1，具体包括控制面和用户面。

eNodeB与eNodeB之间的接口为X2，也包括控制面和用户面，主要实现移动性及部分无线资源管理功能。

eNodeB和UE之间的空中接口为Uu，同样分为控制面和用户面。

eNodeB和OMC之间的网管接口为OM channel。

（2）LTE空中接口功能分类

图4-2 LTE空口功能分类

如图4-1所示，用户面处理的以用户端的业务数据为主，而控制面处理的主要是RRC控制类消息。

（3）空中接口协议栈

图4-3 空口协议栈分层结构

层一：物理层，为高层的数据提供无线资源及物理层的处理.

层二：对不同的层三数据进行区分标示，并提供不同的服务

层三：空中接口服务的使用者，即RRC信令及用户面数据

（4）空中接口特点

（a）确保无线发送的可靠：重传，编码等

（b）灵活地适配业务活动性及信道的多变性

●MAC动态决定编码率，调制方式

●RLC分段、级联，适配MAC调度

（c）实现差异化的QoS服务

●对不同业务应用不同的RLC工作模式。

●对不同业务应用不同PDCP的头压缩功能。

●在MAC的实现灵活的基于优先级的调度等。

（5）LTE空口信道分类

图4-4 空口信道结构分类

（a）逻辑信道

定义传送信息的类型，数据在下行经过RLC层处理后，会根据数据类型的不同，以及用户的不同，进入不同的逻辑信道。

（b）传输信道

逻辑信道的数据在到达MAC层之后，会被分配以不同的发送机制，即进入不同的传输信道。

（c）物理信道

物理资源的划分是相对固定的，根据3GPP划分的不同物理资源即是不同的wuli信道。

4.2 LTE典型过程

（1）小区搜索及初始接入过程

图4-5 小区搜索及接入

（a）UE上电后开始进行初始化小区搜索，搜寻网络。一般而言，UE第一次开机时并不知道网络的带宽和频点。UE会重复基本的小区搜索过程，遍历整个频带的各个频点尝试解调同步信号。（这个过程比较耗时，但一般对此的时间要求并

不严格，可以通过一些方法缩短以后的UE初始化时间，如UE储存以前的可用网络信息，开机后优先搜索这些网络）。

（b）一旦UE搜寻到可用网络并与网络实现时频同步，获得服务小区ID，即完成小区搜索。

（2）小区搜索中的PSS和SSS

图4-6 PSS与SSS结构分布

LTE同步信号由主同步信号（P-SCH）和辅同步信号（S-SCH）组成。其中主同步信号用于小区组内ID侦测，符号timing对准，频率同步；辅同步信号用于小区组ID侦测，帧timing对准，CP长度侦测。因此捕获了主同步信号和辅同步信号就可以获知物理层小区ID信息，同时得到系统的定时同步和频率同步信息。（a）主同步信号（PSS）：

用于时隙同步。在每个帧的第1个&第6个子帧的时隙0的最后一个OFDM符号上。承载组序列中3个小区id中的一个。

（b）P-SCH解码

根据3个可能的CAZAC序列（子帧0&5相同）之一对P-SCH序列进行编码；UE 借助在半帧上已接收到的采用值执行已知序列的相关性，并且保持最高相关性；知道时隙边界，并且子帧为以5为模的子帧由p-SCH已解码序列恢复Nid2 = 0..2 （c）辅同步信号（SSS）：

用于帧同步;位置上处于与PSS相同的时隙，在每个帧的第1个&第6个子帧的时隙0&10的倒数第二个OFDM符号上。承载168个唯一小区组标识符中的一个。（d）S-SCH解码

根据168个可能序列之一对S-SCH序列进行编码（子帧0&5不同）UE在两个可能位置执行已知序列的相关性，并且保持最高相关性。

（3）LTE系统消息及内容

MIB(主系统消息块):系统带宽，系统号，PHICH配置。

SIB1：小区和网络的关键信息。

SIB2：所有UE的公共无线资源配置。

SIB3：同频、异频和异系统通用小区重选信息。

SIB4：同频小区重选邻区信息。

SIB5：异频（E-UTRA）小区重选邻区信息。

SIB6：异系统(UTRA)小区重选邻区信息。

SIB7：GERAN频段信息。

SIB8：cdma2000信息。

SIB9：家庭基站（Home eNodeB信息)。

SIB10/11：地震海啸预警。

（4）PLMN选择

图4-7 公共陆地移动网络选择

（5）小区选择

图4-8 小区选择结构

Srxlev = Qrxlevmeas – (Qrxlevmin + Qrxlevminoffset) – Pcompensation

●Srxlev小区选择接收电平值 (dB)

●Qrxlevmeas测量小区接收电平值 (RSRP).

●Qrxlevmin小区要求的最小接收电平值 (dBm)

●Qrxlevminoffset相对于Qrxlevmin的偏移量，防止“乒乓”选择

●Pcompensation max( Pemax – Pumax, 0) (dB)

●PemaxUE上行发射时，可以采用的最大发射功率(dBm)

●PumaxUE能发射的最大输出功率(dBm) [TS 36.101]

小区选择一般发生在PLMN 选择之后，它的目的是使UE在开机后可以尽快选择一个信道质量满足条件的小区进行驻留，小区选择主要包括两大类。

（a）初始小区选择

这种情况下，UE没有储存任何先验信息可以帮助其辨识具体的TD-LTE 系统频率，因此，UE需要根据其自身能力扫描所有的TD-LTE 频带，以便找到一个合适的小区进行驻留。

（b）基于存储信息的小区选择

这种情况下，UE已经储存了载波频率相关的信息，同时也可能包括一些小区参数信息。UE 会优先选择有相关信息的小区，一旦一个合适的小区出现，UE 会选择它并进行驻留。如果储存了相关信息的小区都不合适，UE将发起初始小区选择过程。

（6）随机接入过程

图4-9 随机接入流程图

随机接入是UE与网络之间建立无线链路的必经过程，通过随机接入，UE与基站取得上行同步。只有在随机接入过程完成后，eNodeB 和UE才可能进行常规的数据传输和接收。UE可以通过随机接入过程实现两个基本功能：一个是取得与eNodeB 之间的上行同步；还有就是申请上行资源。

总的来说，在本次短期技术培训过程中，培训老师在前期相当一部分时间为我们系统性的讲解了有关LTE的原理概念，由于是趋于无线网络优化方向，因此涉及的技术原理大部分属于接入网，如上文所述的空中接口分类与功能、空口协议栈、空口信道以及LTE典型过程，包括小区搜索及初始接入、PLMN选择、小区随机接入等知识点。当然，LTE关键技术部分我们也通过一上午的时间对其进行了巩固，如高阶调制对吞吐量的改善、AMC技术能抗多径传播和提高频率利用率、HARQ具有前向纠错和自动重传请求的功能等。

让我们印象深刻即觉得学有所获的是后期有关LTE优化流程以及网络优化前台测试的实习环节，我们初步掌握了LTE无线网络优化的系统流程以及后台数据分析相关技术，那么接下来，我将以两个软件的应用作为阐述，同时也再次熟悉优化软件的使用方法。

4.3 MAPINFO使用介绍

（1）软件概述

Mapinfo 是美国Mapinfo 公司推出的一个地理信息系统处理软件，简单的说就是一个电子地图处理软件，它提供定位，制作和处理的电子地图，数据/信息的地理化标注等功能。Mapinfo 是地理信息系统的代表作之一，我们主要利用它来进行网络规划，路测分析等。并且Mapinfo 还带有MapBasic 脚本语言，可以进

行二次开发，扩展Mapinfo的功能。MapBasic 采用了Basci的语法结构，简单易学。Mapinfo的主要功能包括：测量分析（直线距离测量，面积测量）；缓冲区分析（点周围，沿直线，沿曲线）；多边形分析；表格合并（地图代数）；其它功能（搜索，网格矢量之间的转换，投影变换，坐标变换等）。

Mapinfo 中的表不同于一般意义上的表格。在逻辑概念上是一个表格，但在物理概念上一个表格由多个文件组成。表分为：

数据表：数据表又分为包含与不包含图形信息对象；包含图形信息对象的表是图形和数据的有机结合。数据表由行列组成，每行包含一个特定的地理特征，每列包含表中数据项的特定类型的信息，类似数据库中一行是一个记录，一列是一个字段。

栅格表：与数据表不同，它没有记录，字段和索引等。它只是能够在Mapinfo地图窗口中显示的图象。

Mapinfo 表格在物理上由以下五个文件组成：

（a）文件名.tab－描述表数据结构的文件

（b）文件名.map－可以为图形对象与数据关联的文件,也可以为纯数据文件（c）文件名.id－使用查找命令时,创建的索引文件

（d）文件名.ind－表中含有图形对象时,ID文件是图形对象文件的索引,连接数据和图形对象

（e）文件名.dat/xls/dbf－Mapinfo表格数据来源的数据库文件,可以为Excel、FOXBASE文件

（2）工作空间介绍-图层

工作空间是在mapinfo在同一地图窗口中同时打开的多个表格的集合。此处的集合不是指多个表格的物理集合而是指的是当前打开表格的路径集合。如果出于某个特殊目的，需要多次同时打开多个表格，那么就可以在第一次打开完所有的表格以后，保存当前工作空间，下次直接打开工作空间，而不用一个一个表格的打开。

一般情况下，一个图层对应一个Mapinfo表格，但我们也可以使一个图层对应多个表格(用无缝地图图层实现)。

图层分为：装饰图层，无缝地图图层，常规图层。

对图层的设置包括：图层是否可编辑，是否可标注，是否可见，改变图层在一个窗口中的位置。

图4-10 Mapinfo图层操作窗口

在地图窗口中点击鼠标右键，选择图层控制，在弹出的窗口中进行详细的设置：

图层以地图窗口作为他们的分界，图层控制窗口中只能够在显示在当前激活地图窗口下打开的图层，而不是所有已经打开的图层，在打开表格的时候，我们就可以选择表格是在当前窗口中打开，还是在新的地图窗口中打开。

（3）使用工具介绍

图4-11 Mapinfo工具栏选择窗口

在Mapinfo 中，除了主工具条、绘图工具条、常用工具条以外，还有其它的工具条，可以使用工具管理器来加载或者卸载它们。对于这四个工具条，可以在选项菜单下的工具条选项中对它们进行外观和其它方面的设置，包括：是否可见，是否浮动，是否显示提示，是否为大按钮等。缺省设置下，对于工具条的每一个按钮都会有对应的提示信息，把鼠标停留在按钮上一段时间，提示就会显示出来。工具条中的每一个按钮对应一个Mapinfo命令。

（4）如何将基站信息做成MAPINFO文件

（a）打开mapinfo程序－>点击文件－>打开－>选择做好的文本文件

图4-12 打开文本文件

（b）文件字符集－>中文（或者no character）－>以第一行作为列标题

图4-13 选择文件字符

（c）在菜单中选择“表”然后选择“创建点”。出现对话框如下，并选择经纬度为X、Y

图4-14 通过经纬度创建点

按上图中填好后点确定，会形成一个tab文件，这个文件就是基站信息了，直接双击这个文件就可以打开。

图4-15 基站信息地图

4.4 RF射频优化部分

对于即将从事网络优化工作的我们来说，除了掌握原理部分，包括如GSM、WCDMA/CDMA2000、LTE等不同制式之间的结构差异化或相同点等。而关于无线网络优化的流程、优化指标、优化基本方法等也是我们需要掌握的重点。下面我具体回顾我们对这部分知识的掌握情况。

（1）网络优化基本流程

图4-16 网络优化流程

如图4-15所示，RF优化部分是整个流程的重点，当然了，前期也需要对象的建立和充足的准备工作，如新站点的接入、单站点验证、簇站点这些都要准备好。单站点验证是优化第一阶段，涉及每个新建站点的功能验证。单站点验证工作的目标是确保站点安装和参数配置的正确。

一旦规划区域内的所有站点安装和验证工作完毕，RF(或者Cluster)优化工作随即开始。这是优化的主要阶段之一，目的是在优化信号覆盖的同时控制导频污染，梳理切换关系提高切换成功率，保证下一步业务参数优化时无线信号的分布是正常的。具体工作包括了天馈参数及邻区列表的优化调整。在第一次RF优化测试时，要尽量遍历区域内所有的小区，以排除硬件故障的情况。

下面我们就通过流程图来了解RF 优化部分的具体步骤：

图4-17 RF 优化流程

（2）RF 优化准备checklist

（a ）网络规划结果，网络结构图，站点分布，站点信息，站点工参； （b ）当前区域网络指标信号路测结果（掉话点，切换失败点）； （c ）小区导频RSRP 覆盖图； （d ）信号质量SINR 分布图； （e ）切换成功率统计结果；

（f ）根据RSRP 、SINR 和切换成功率的分布情况与优化基线比较，确定需要进行优化的区域。

数据采集：?DT 测试?室内测试

?eNB 配置数据采集

问题分析：

?覆盖问题分析?导频污染问题分析?切换问题分析

调整实施：

?工程参数调整?邻区参数调整

RF 指标是否满足KPI 要求？

Y RF 优化结束

N

RF 优化开始

测试准备：

?确立优化目标?划分Cluster ?确定测试路线?准备工具和资料

（3）网络优化按基本法

图4-18 网优基本方法

各个制式的优化方式中工程手段基本相同，RF优化包括调整方位角，调整下倾角，天线高度、基站发射功率，以及通过各自的特性算法，性能参数等进行优化调整，主要的区别在于各制式统计量定义的异同。

（4）LTE RF优化对象

（a）RSRP参考信号接收电平

主要用来衡量下行参考信号的功率，可以用来衡量下行的覆盖。TD-LTE系统区别于以往GSM或TD-SCDMA系统，其存在多子载波复用的情况，因此导频信号强度测量值取单个子载波(15kHz)的平均功率，即RSRP（Reference Signal Received Power），而非整个频点的全带宽功率。

RSRP近、中、远点取值需要根据整个网络的信号强度分布来判断，对于一般情况下可以认为：近点：-85dBm 中点：-95dBm 远点：-105dBm；

目前网路参数中设置的UE驻留在小区的最低RSRP为-120dBm；

（b）SINR信干噪比

SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)：也就是信号干扰噪声比，顾名思义就是信号能量除以干扰加噪声的能量；

SINR=Signal/（Interference+Noise）

S: 测量到的有用信号的功率，主要关注的信号和信道包括：RS、PDSCH；

I: 测量到的信号或信道干扰信号的功率，包括本系统其他小区的干扰，以

及异系统的干扰；

N: 底噪，与具体测量带宽和接收机噪声系数有关。

（c）RSRQ 参考信号接收质量

RSRQ (Reference Signal Received Quality)：主要衡量下行特定小区参考信号的接收质量。和WCDMA中CPICH Ec/Io作用类似。二者的定义也类似，RSRQ = RSRP * RB Number/RSSI，差别仅在于协议规定RSRQ相对于每RB进行测量的（d）RSSI 接收信号强度指示

RSSI(Received Signal Strength Indicator)：指的是手机接收到的总功率，包括有用信号、干扰和底噪，和UMTS中的RSSI概念是一致的；

结合以上正面所掌握的LTE网线网络优化流程及基本方法和优化等，在网络优化实际工作中，常见的问题如覆盖问题、信号质量问题、切换成功率问题等。一般的根据其某一项或某几项指标的不正常来定位其问题的归属范围，从而解决网络故障。

为了充分掌握无线网络优化的工作流程，在培训讲师的指导下，我们简单学习了路测软件Pilot Pioneer的使用，对学校所在的小区进行了网络测试，整理了相关指标，以便于网络质量分析。对于Pilot Pioneer的具体操作，回顾如下：测试工具：GPS、测试手机、测试电脑、Pilot Pioneer

（5）Pilot Pioneer测试流程

（a）工程创建：运行软件，通过选择“Create New Project”来新建一个工程，点击确定后，通过新窗口选择Path of LogData原始数据保存路径，其它选项均可使用默认值。

（b）设备配置：连接好硬件后，双击导航栏“设备”->“Devices”或选择主菜单“设置”->“设备”，弹出设备配置对话框，增加相关设备，可以通过System Ports Info来查看每个设备的端口号，然后再设备连接窗口将其匹配。

（c）设置测试模板：双击导航栏“设备—Templates”或选择主菜单“设置——测试模板”，弹出测试模板维护窗口，新建测试模板或者，通过“编辑——测试模板——导入”，导入以前保存的测试模版；

（d）保存工程：点击工具栏中“”按钮，保存所建工程。以上所有设置（含测试设备配置、测试模版信息、MOS相关设置信息）都将随工程文件保存。

（e）连接设备开始测试：点击工具栏按钮，连接设备，点击按钮保存Log 文件。此时会弹出“Logging Control Win”窗口，在左边先选中一个终端做主叫，然后在Dialled MS中指定被叫手机（点击会有下联菜单可供选择），然后点击Advance调用当前主叫手机的测试模版，点击Start All按钮开始测试。

配置完设备和测试模板后，即可开始测试；选择主菜单“记录”——“连接”或点击工具栏按钮，连接设备；选择主菜单“记录”——“开始”或点击工具栏按钮，根据测试规程输入规定的测试数据名称后开始记录；

（f）测试控制：开始记录后弹出测试控制界面（Logging Control Win）；选中左侧的测试终端后，可从窗口右侧对其进行测试计划管理，并可查看其测试状态；测试计划可以通过导航栏“设备——Devices——测试终端”进行设置，也可以通过Advance按钮进入测试计划的选择和设置界面；

（g）配置测试计划：在测试模板设置完成后，点击Advance按钮，在弹出的窗口左侧可通过勾选方式来选择要执行的测试计划；

（h）调用测试模板：点击Start，让选中的手机执行测试计划；点击Start All，让所有连接的手机执行测试计划；

（i）测试信息显示：双击或将导航栏工程面板中当前Log下的相应窗口拖入工作区，即可分类显示相关数据信息。测试时常看的窗口有：Map、Graph、Event、Message、Data Test、Serving/Neighbor；

（j）结束测试：测试结束点击“Logging Control Win”窗口中的Stop按钮，终止对测试计划的调用；点击按钮，停止记录Log文件；点击按钮，断开设备连接。

测试完毕，将RSRP、SINR、Ping、FTP下载速率参数导出如下：

表4-1 统计信息质量

表4-2 FTP下载速率统计

表4-3 FTP下载成功率

表4-3 FTP下载成功率统计

表4-4 参考信号接收电平参数

表4-5 信干噪比数据统计

表4-6 Ping数据统计

五、收获及心得体会

总的来说，在本次短期技术培训过程中，培训老师在前期相当一部分时间为我们系统性的讲解了有关LTE的原理概念，由于是趋于无线网络优化方向，因此涉及的技术原理大部分属于接入网，如上文所述的空中接口分类与功能、空口协议栈、空口信道以及LTE典型过程，包括小区搜索及初始接入、PLMN选择、小区随机接入等知识点。当然，LTE关键技术部分我们也通过一上午的时间对其进行了巩固，如高阶调制对吞吐量的改善、AMC技术能抗多径传播和提高频率利用率、HARQ具有前向纠错和自动重传请求的功能等。

让我们印象深刻即觉得学有所获的是后期有关LTE优化流程以及网络优化前台测试的实习环节，我们初步掌握了LTE无线网络优化的系统流程以及后台数据分析相关技术。在网络优化实际工作中，常见的问题如覆盖问题、信号质量问题、切换成功率问题等。一般的根据其某一项或某几项指标的不正常来定位其问题的归属范围，从而解决网络故障。

此外，我们还学习了mapinfo、Pioneer的使用，了解了路测的基本环节和数据给分析方法以及报告撰写的必要内容等，相信在以后的网络优化工作中可以避免常识性错误，当然，我更期待着尽快进入网优行业得到项目学习和历练。