摘要
4G-LTE是在中国具有主要话语权的第四代移动通讯技术国际标准，目前已经构成了由中国移动公司牵头、世界上其余运行商、产品制造供应商和售后服务商等广泛参加的生态圈。在产品技术规范上，中国也有着自主的发明专利，意味着人们在运用于4G-LTE网络所带来的新业务中，不需再向国际标准制订巨头支付高昂的技术费用，与2G、3G时代相比，人们也能以最便宜的资费标准获得更高效的无线宽带使用。所以，积极推进4G-LTE建设，并尽快地进行商业化，建立更加完善的生产线，是一个促进民族工业的重大好事，另外，由于市场经济的发展以及对智能要求的更大、更高、更多的需求，以及物联网的高速蓬勃发展，都在热切要求着4G-LTE早日地全面进入商业市场来进行工作。移动通信中基站站址的选择是网络规划的一个重要组成部分。中国移动在基站建设选择过程中面临着经济、科技以及社会环境等的诸多影响因素时，由于不同的环境影响有不同的影响因子，所以如果片面的考察其中某个影响因素来做出决定是不正确的，这时就必须从影响方案选择的诸多影响因素来整体考察，对多种可供选择的影响方案进行综合性的评估。站址的正确与否直接关系到整个网络的讯号品质及后续网络的最佳化，并且建立一座基站需要投入大量的人力物力、财力，若因位置或类型不当，导致一座或数座基站搬迁或改造，将会导致工程项目的重大亏损。因此，作为一个基站勘察工作者，应该对施工方保持高度的责任感，认真勘查设计，确保规划方案的合理性。
关键词：LTE勘察设计；天线基站；无线网络
第一章绪论
1.1研究背景
你可以待在家里，也可以躺在床上看一场大型的电影，下载只需数分钟。公司里的人也不必面面相觑，只需一台移动电话就能开启高清晰的视频会议；一个人开车的时候也不必再发怔，可以随时和朋友视频通话，传送有趣的信息等；坐在地铁站，你可以用一部电话观看高清大片，浏览微博，玩在线游戏，处理邮件，接受网上订单，等等，以前只有在电影中才会出现的事情，如今都可以在现实中实现。在看到4G-LTE(4G-SCDMALongTermEvolution)高速上网描述的时候，大多数人都是一脸震惊，恨不得立刻就能体验一下这种速度。但是，因为4G-LTE可以应用的频段较多，所要求建造的基站数量也较多，在建设4G-LTE基站前，我们一般都会在自家的屋顶上安装一些安装好的设备，但我们担心”电磁辐射”会对我们的身体造成伤害，所以会尽量避开。根据相关机构的测试结果，目前还没有任何可以证实移动通信基站所产生的电磁辐射危害人体的事实，而国内对于4G-LTE的电磁辐射也有着更高的要求。这使得4G网的构建更加困难。很多人对电磁波的理解都是错误的，大家都想让自己的电话和终端接收到更好的信息，但是他们并不想让自己家附近有一个无线基站。一方面是因为用户对网络的不满，一方面是因为网络的质量问题，另一方面是因为网络上的居民对基站的修建提出了反对意见。根据一家电信公司的不全面数据，在用户的抱怨中，百分之九十的投诉都是住宅区内移动通信信号质量不好，同时，运营商在建设基站时，也遭到了当地居民的抗议，投诉也随之增加。这是当前手机运营商所面对的最大的问题。近几年，随着人民生活水平的提高，人们越来越重视健康，因此，对身体健康的一切不利因素，都会受到强烈的抵制。小区屋顶上安装了基站天线，对周围住户产生了一定的影响。由于4G-LTE网络设备采用了较高的频带，因此按照EMI模式，随着频带的增加，基站的覆盖范围也会随之缩小。因此，同样的面积，所需的基站数目要比2GGSM基站多得多。要确保覆盖范围，必须要建造更多的基站，否则到处都是基站，不但会影响外观，还会增加建造的难度。整个基地台的发展趋势是降低电力消耗、更灵活的结构、更好的特性，以及更高的设备集成化度。基站科技形态将向着更适应于各类不同无线环境的方式开发，基站科技将向着更先进、更高集成性的方式开发，射频技术将向着更高效、更高灵敏度的方面开发，传输技术形态将向着更全IP方面开发。从目前基站的发展角度看，主要呈现出了以下的一些特征:在未来将出现开放式模块化的特点，使得基站建设工作能够以”搭积木”的方法展开，可以迅速响应，从而减少了建造时间，并且使维护设施种类的减少，从而大大降低了运营复杂性，节约了管理工作与运营成本费用。微基站将持续减少设备重量，而分布式用户则将持续增加灵敏度，在未来还将充当更复杂多变无线条件下的使用主人。基站也可以实现更多载波、大容量，并拥有更高的整合度、更低的功率、更高的能力。容量需求变化时仅要求增大信道板，就能够进行迅速平滑扩展，这也将成为目前基站的另一种主要趋势。高功率效率，能够节约基站的每日工作能耗，而且减小了基站整机冷却散热条件，从而提升了控制系统安全可靠，大大降低了中央空调的能耗，从而大幅度降低了维修成本。从核心网到接入网，到最终用户，中国移动通信将走向全面IP发展，网络结构趋于扁平。在4G4G-LTE技术下，所有的基站都是基于BBU+RRU的分布技术，具有较高的集成性和较小的功率消耗，同时还采用了八信道的智能型天线。相对于以前的2G，每根天线的传输能量要更少，真正的辐射量也更少，远低于家用电脑，微波炉，电视等。如今，各大厂商的研究团队都是日夜不停地进行着技术革新，他们认为未来的基地站辐射的能量会更加的少。随着4G网的带宽利用率越来越高，建设站点将会越来越多，基站的密集程度也会越来越高。我们现在的移动电话，接收到的能量比2G、3G要少得多，而且也不会有太大的污染，所以我们不用再为4G基站带来辐射的问题而发愁了。。国内许多大城市的市民因为害怕基站的电磁干扰而进行了大量的基站选址和建造工作。虽然国内有关部门的监测结果显示，4G-LTE基站的EMI并未对人体造成任何直接的危害，而中国移动通信设备的EMI标准也要比国外的标准高很多，但人类对其的忌惮还是很深的。在4G4G-LTE的大环境下，无线基站选址困难、建设困难、维护困难等问题越来越严重。[3]。
1.2研究意义
移动通讯技术发展到了现在，已经经过了2G，3G，LTE的三级跳，发展速度也呈现了加快态势。目前LTE已经成为中国发展最快的宽带移动通讯网络，在全国范围也开始逐步走向了规模化阶段。工业和信息化部科技司司长表示，随着通信行业进入LTE时代，LTE技术逐渐普及到了全国各地，随着LTE技术的快速发展，其规模也在不断的扩张。工业部门应充分发挥4G网络的优势，加大4G网络的部署。因此，在当前阶段，深入开展LTE基站技术的设计与使用，对LTE网络的大规模推广有着重要的作用。
4G-LTE作为我们国内最主要的新型移动通讯标准，是对4G-SCDMA标准的延续与进一步发展。在中国政府主管部口的积极引导下，我国移动公司重视并全力支持以赴推进4G-LTE蓬勃发展。至二零一四年一年中，中国移动已实施了4G-LTE网络建设规模二百五十个城市的试验任务，并和工信部电信研究所等联合组织了二万多个试验项目(涉及无线网、核也网、数据传输、负载、信息安全、网管等应用领域)，成功完成了我国新型宽带无线移动通信网建设国家重点专项4G-LTE规模技术测试任务，在设备特性、组网技术、终端等各方面，促进4G-LTE的核心技术与商品加速成长[6]。
今天，中国移动公司将协同世界信息产业资源建立4G-LTE全球发展倡议(GTI)的組织，通过GTI这一全球平台，积极促进了上中下游信息产业的有机融合，共同破解了4G-LTE商用化发展的重大技术问题，从而推动了4G-LTE在国内市场的大规模发展。4G-LTE在技术和产品开发方面取得了重大突破。[6]。
经过多年的技术测试，4G-LTE系统建设已趋于成熟。针对这一成果，我们急需研究以下几个问题：
(1)4G-LTE中的宏基站的设计问题；
(2)4G-LTE网络的具体实施，还需要根据实际情况，结合已有的网络和地区特点，对4G-LTE的建设进行具体的规划和施工。
1.3发展与规划
从整体上看，手机通讯发展至今已有四代。第一代(通常称为1G)的移动通信系统16是一种模拟通信系统，它在无线传送模式中使用了模拟模式的调频，它把300赫兹至3400赫兹的声音信号调制成更高的载频信号。这种仿真通讯系统存在许多不足之处：保密能力差、容易被破解、容易串号、甚至被盗号、系统容量有限、同时不能传输数据等，也就是说，一代系统只能进行简单的语音通讯，而不能使用手机进行网络连接，这在如今的社会中，简直是匪夷所思。但是，最初的手机通讯系统的确如此。那时，第一代手机系统的主流标准是AMPS和TACS。自一九八四年起，AMPS制式已被在美国、加拿大地区、美国、澳洲，以至亚太区域的普遍使用。到了八十年代初期，中国的移动通信行业还处在一片空白阶段，直到一九八七年的广东省第六届全运会上蜂窝移动通讯系统才第一次应用，这标志着我们国家正式迈入了一个移动通讯时代。中国移动通信系统采用了欧美常用的TACS系统，而那时的手机终端主要是爱立信、摩托罗拉等公司生产的大型设备，在中国被称为”大哥大”。第二代移动通信系统(也就是所谓的2G)，是一种既具有语音和网络连接的数字标准，又具有较高的保密性。1G时代，中国各地区通信系统不相容，或接口不统一，造成各厂商自行开发各自的设备，在技术上均不能大规模生产。中国通信产业在某种程度上受到了限制，2G时代就出现了各种标准的集成和竞争，目前国际上的主流标准有4GMA、CDMA、GSM。而我国2G互联网的建立就要追溯到一九九四年我国联通的注册与设立，而当时的我国移动也已投资建立了二个移动通信网:GSM网和CDMA网，为中国GSM网的发展打下了坚实的基础，中国移动公司于2000年4月正式成立，使GSM在中国的地位更加稳固。中国移动，凭借着GSM网络的巨大优势，快速成长，成为了全球通信领域的霸主。第四代移动通信系统(通常称为4G)有两个主要的标准，它们被国际电信联盟所承认。4G-LTE和FDD-LTE.FDD-LTE是全球主要运营商、设备制造商和芯片制造商的共同努力，4G-LTE是中国电信运营商和设备制造商的代表，中国移动公司是国内企业主导，全球范围内的4G-LTE业务。它是由运营商、设备制造商和供应商广泛参与和支持的通讯标准。3G时代中国移动采用4G-SCDMA作为一个独立的技术标准，在网络和产业链上都处于劣势。在速度和稳定性上，中国联通和中国电信都是死死压住了对手，让他们无法保持优势。但是……如今，中国移动公司在3G网络技术上付出了大量的努力，付出了大量的代价。4G-LTE是全球标准，而中国移动的投资推动了4G-LTE的发展与成熟。能够在4G时代保持领先的手机运营商。中国移动4G-LTE网络今后的发展战略是：在保持4GD/FDD的发展趋势下，以升级为主、新建为辅的现有网络为主，加快4G-LTE的快速建设，充分保护已有投资。在4G-LTE试商用、技术和资源的准备方面，着重解决4G-LTE网络资源的选择、组网方式和4G-SCDMA技术的提升。
第二章LTE系统原理概述
2.1LTE/SAE网络结构及基本概念
1.EPS网络架构，EPS网络实现以下功能：
①网络接入点控制
②数据路由包转发
③移动性管理
④安全管理
⑤资源管理
⑥网络系统管理
MME:手机管理实体，网络节点
HSS:用户服务器，属于签约，与HLR相似但更为庞大，提供了更多连接，也能够管理更多的客户信息。SGW:服务网关，是一个网络单元，它是一个EPC模块。
PGW:PGW是一种发展了的GGSN网元，其用途和意义都与原有的GGSN网元相同。
PCRF:用途调整和收费的单元模块。
GPRS:通用包无线通信技术，这是GSM移动电话用户可用的一项移动数据服务。
2.E-UTRAN接口和协议
3.LTE制式
LTE的标准有频分双工(FDD-LTE)和时分双工(4GD-LTE)
区别如下:
(1)双工方式
4GD-LTE是时分双工信息技术，FDD-LTE则是频分双工信息技术。，4GD-LTE技术是通过保留时间来隔离在同一个频段中上传送数据;而FDD-LTE则是通过保留频率间隔来在同一个时刻中上下传送数据的技术。
(2)4GD-LTE和FDD-LTE帧结构
FDD-LTE属于频分双工技术，无线电帧长度为10ms，每个帧包含10个子帧，20个时槽。每一个分框有两个时间槽，每隔0.5毫秒。LTE的每一个槽具有几个包含多个副载波的PRB(PRB)。
| 频段名称 | 频带号 | 双工方式 | 频带范围 | 最小频点值 | 频点范围 |
| D | 38 | TDD | 2570-2620MHz | 37750 | 37750-38249 |
| E | 38 | TDD | 1880-1920MHz | 38200 | 38250-38649 |
| F | 40 | TDD | 2300-2400MHz | 38650 | 38650-39649 |
(1)易获取:4GD频谱相比FDD频谱容易获取。
(2)可变性:4GD频谱能满足运营商对上下行可变配置的要求。
(3)产业发展:全球目前LTE4GD主要的频段为1.9，2.3and2.6G。
2.2LTE关键技术
1.高阶调制和AMC(自适应调制编码)
①调制是把所需要传递的信号送上射频信道，目前共有三种类型的调制方法分别是：
(1)FSK，FM调制
(2)ASK，调幅调制，
(3)PSK，调相调制。
②AMC基本原理：
1)基于信道质量的信息反馈，即ChannelQualityIndicator(CQI)，选择最适宜的调制方式，数据模块尺寸和数据传输速率；
2)UE检测信道服务质量；
3)eNodeB根据CQI来确定调制方法，数字块的尺寸大小和数据传输速率;
4)MIMO和BeamForming(波束赋型)5)MIMO复用模式：利用不同型号的天线传输不同的数据，可以提高传输能力，提高用户传输率。6)MIMO分集模式：利用不同型号的天线传输相同的数据信息，提高信息传输率，从而扩大覆盖面。3.OFDM(正交频分复用)
4.ICIC小区抗干扰协调(1)小区域干扰原因:基于OFDMA/SC-FDMA自身所存在的特性，即在小区域内每个UE所采用的RB相互正交，使得小区域内干扰现象很少。但由于频段复用因子是1，即每个小区都能够利用整个系统频段，造成小范围的影响不能忽略。
(2)原理：允许在一个单元内的使用者任意选取不同的频率资源；对于单元，在带宽重用方面，边沿使用者只能使用一定数量的带宽。
(3)ICIC分类
静态ICIC：
每一种方式都固定1/3的边沿波段，并根据使用者的手工值来决定各网孔的边沿波段。
动态ICIC：
每个单元的边沿波段是由使用者手动选取的，而实际使用的边沿带宽是根据单元负荷和相邻干扰等级来动态确定的。
自适应ICIC：
该单元的边界波段模型不需要人工设置，而是通过系统动态地确定和调节网络的总干扰等级和负荷。
5.自组织网络SON
优势：
①提升组网快捷性
②网络规划时间减少
③减少对维修人员的技术需求，减少网络管理和调试
| SON引入和部署可分为四个阶段： | |
| 自规划 | 自动网络参数的生成 |
| 自部署 | 自配置，自动软件更新 |
| 自优化 | ANR(自动邻区发现)，MRO(切换优化)，负荷均匀。 |
| 易维护 | UE跟踪，告警管理，KPI实时上报。 |
ANR-自动邻区优化：各种方式UE的测量报告自动的配置小区干扰，当网络拓扑设计架构明显变化时，邻区页面也将会动态调整
MRO-切换优化：通过识别不同的开关状态，并进行统计分析，并依据异常开关统计的结果来优化开关参数，以提高网络性能。
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