TD-LTE主要功能

饒志華 湯冠軍 陳彥

【摘要】TDLTE下行頻選調(diào)度的主要原理是依據(jù)UE反饋的下行信道CQI信息，在頻域上為UE分配較好的子帶資源，來優(yōu)化鏈路性能，避開小區(qū)間的干擾。本測試研究主要用來驗證TD-LTE系統(tǒng)對下行頻率選擇性調(diào)度功能的支持，考察在不同加擾模式下下行頻域選擇性調(diào)度和非頻域選擇性調(diào)度的性能比較。

【關(guān)鍵詞】TDLTEFSSFDSCQI

一、下行頻率選擇性算法原理介紹及現(xiàn)場測試

1.1DL-FSS算法理論分析以及預(yù)期

1.1.1DL-FSS原理說明

下行頻選調(diào)度的主要原理是依據(jù)UE反饋的下行信道CQI信息，在頻域上為UE分配較好的子帶資源。其本質(zhì)的想法是利用無線信道在頻域上質(zhì)量變化的自由度，來優(yōu)化鏈路性能，避開小區(qū)間的干擾。OFDMA系統(tǒng)中，每個子帶信道質(zhì)量的選擇性來源于兩個方面，一是無線信道本身多徑特性造成的頻域上的衰落變化；二就是相鄰小區(qū)間干擾在頻域上的分布所造成的各個子帶上干擾功率的不同。

（1）無線信道自身的頻選衰落

圖1是不同UE的無線信道本身頻選衰落的示意圖。

在無線傳播環(huán)境中存在的信道的時延擴展，會造成頻域上衰落的起伏。對于20MHz的TD-LTE系統(tǒng)，其可用帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般傳播環(huán)境中的相干帶寬，因此調(diào)度器可以在20MHz帶寬中，選擇對于某UE衰落較小的子帶，以提升該UE的性能。同時當(dāng)小區(qū)中存在多個的UE時，不同UE的信道衰落是不相關(guān)的。調(diào)度器可以綜合多個UE的信道信息，統(tǒng)籌所有的資源分配，讓每個被調(diào)度的UE都獲得較好的子帶。

（2）鄰區(qū)干擾在頻域上的分布

在多小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)中，下行的性能受到鄰區(qū)干擾的制約。但是在非滿載的網(wǎng)絡(luò)中，鄰區(qū)干擾往往不能占滿所有的頻域資源。此時，調(diào)度器可以通過CQI中包含的干擾信息，選擇沒有鄰區(qū)干擾的子帶分配給用戶，達(dá)到避開干擾，優(yōu)化下行性能的目的。

根據(jù)3Gpp協(xié)議TS36.213中，對于CQI的定義，CQI應(yīng)該只是在當(dāng)前寬帶或者子帶上發(fā)送PDSCH的性能，它綜合考慮了無線信道環(huán)境，鄰區(qū)干擾，以及UE自身接收能力的所有影響。利用子帶CQI匯報，即可以獲取不同子帶上的無線信號實際接收質(zhì)量信息。調(diào)度器可以根據(jù)這種信息避開干擾。當(dāng)下次的調(diào)度結(jié)果中，有一部分子帶依然與鄰區(qū)干擾“相撞”時，這一部分子帶會再次避開，直到雙方的調(diào)度資源基本完全錯開。

1.1.2DL-FSS預(yù)期

通過系統(tǒng)仿真，對于下行50%負(fù)載，對比頻選調(diào)度與非頻選調(diào)度，所期望獲取的性能增益如下：

增益: 好點：<5%；中點：25%~35%；差點：>40%；整體： >10%

增益大小依賴于實際網(wǎng)絡(luò)中無線信道的選擇性，比如視距環(huán)境頻選特性較弱，而非視距信道環(huán)境頻選特性較弱。鄰區(qū)的負(fù)載情況及業(yè)務(wù)特性情況特性也有一定影響。同時UE自身的信道估計能力也會影響匯報值是否精確。

從以上看到，在好點頻選調(diào)度的性能增益較小，這是因為在好點高SINR的情況下，UE接收到的信號功率強，受到的干擾小。因此調(diào)度器的選擇結(jié)果對該UE的性能影響不大。反之，在差點的UE，由于自身接收到的信號功率弱，受到的干擾大，如何選擇合理的子帶，避開較深的衰落和鄰區(qū)的干擾就成為了決定性能的關(guān)鍵因素。因此在中差點運用頻選調(diào)度，會取得更好的增益。

1.2測試環(huán)境描述

本次測試在現(xiàn)有的TD-LTE擴大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中選取了5個站點作為測試區(qū)域，該區(qū)域?qū)儆诘湫偷拿芗菂^(qū)，平均站間距500米。其中主測小區(qū)為中北公司小區(qū)3，處于5個站點中間，其余4個站為加擾鄰區(qū)，鄰區(qū)設(shè)置下行分別為空擾，OCNG50%加擾，OCNG100%加擾。

1.3關(guān)鍵參數(shù)配

測試環(huán)境：密集或典型城區(qū)環(huán)境

頻率：2.6G，D頻段；系統(tǒng)帶寬：20MHz

幀結(jié)構(gòu):采用上行/下行配置1（2:2，子幀配置：DSUUDDSUUD）常規(guī)長度CP；

特殊子幀配置7（DwPTS:GP:UpPTS=10:2:2）

CFI：3；天線模式：DL：8天線：Mode3/7自適應(yīng)

1.4測試系統(tǒng)、終端、測試儀表

海思TD-LTE商用終端：HUAWEIE398

DriverTestinstrument（路測軟件）：CDSB18-RAU20s

二、測試內(nèi)容及方法

2.1測試約定

單項指標(biāo)的記錄，涉及到測試時間長短的，測試時間最少60s，記錄數(shù)據(jù)為60s中獲取數(shù)據(jù)序列的均值。

測試時的TCP/IP配置如下：

TCP接收窗長（RWin）：1034816；默認(rèn)發(fā)送窗：同RWin

MTUSize：1446；ACKS選擇：打開

2.2信道條件定義

本測試規(guī)范中，根據(jù)信道條件的不同分為四類測試點：“極好”點、“好”點、“中”點和“差”點。這四類點依據(jù)SINR值來進(jìn)行區(qū)分。

極好點：>22dB；好點：15～20dB；中點：5dB～10dB；差點：-5dB～0dB

SINR定義：采用EESM（指數(shù)等效SINR映射）映射方法得到。

2.3測試步驟

（1）測試區(qū)域所有小區(qū)配置為非頻域選擇性調(diào)度；（2）在主測小區(qū)選擇好、中、差點（3個好點、4個中點、3個差點），10部終端根據(jù)上述比例分布主測小區(qū)內(nèi)；（3）周圍鄰區(qū)打開，配置為空擾；（4）各終端同時開啟下載業(yè)務(wù)，穩(wěn)定后保持3分鐘以上，記錄主測小區(qū)每個用戶的下行吞吐量，RSRP，RSRQ，CQI，SINR，RANK，占用的RB數(shù)，MCS，MIMO方式，監(jiān)測主測小區(qū)的IoT水平、同時在線用戶數(shù)以及PDCCH和PDSCH資源占用情況，統(tǒng)計小區(qū)吞吐量；（5）將主測小區(qū)和加擾小區(qū)都配置為頻域選擇性調(diào)度，重復(fù)步驟2-4；（6）周圍鄰區(qū)配置為50%OCNG加擾，重復(fù)步驟4-5；（7）周圍鄰區(qū)配置為100%OCNG加擾，重復(fù)步驟4-5。

三、測試研究總結(jié)

●測試結(jié)果

DL-FSS相對DL-FDS好、中、差點吞吐量比較見表1：

小區(qū)吞吐量對比見表2。

●測試結(jié)果分析

從測試結(jié)果中可以看出下行FSS相對下行FDS，（1）好點相對增益比較??；（2）中、差點能夠帶來比較大的增益，在50%加擾情況下的差點增益尤其明顯，可以達(dá)到68.9%。

通過分析在50%加擾情況下差點的記錄,可以看出由于周邊鄰區(qū)是50%OCNG的加擾方式，那么UE的整體信道環(huán)境就具有很明顯的頻域選擇性，這時候基站會選擇信道條件比較好、干擾比較小的PRB分配給UE，從而就會帶來很大的頻域選擇性增益。UE的信道環(huán)境可以用子帶CQI信息來表征,截取其中的一段LOG，如表3所示（index4），可以看出最好的子帶和最差的子帶CQI的差值為8。

3.1外場下行FSS總體結(jié)論

從以上的測試研究結(jié)果可以得到如下的結(jié)論。下行FSS對比下行FDS：（1）FSS相對FDS在空擾、50%加擾，100%加擾都有明顯增益；（2）FSS相對FDS在中點和差點的增益高,極好點和好點的增益較小，（3）小區(qū)邊緣平均吞吐量FSS比FDS在空擾、50%加擾，100%加擾下分別增加了45.49%，68.89%，33.82%，小區(qū)邊緣增益更加明顯。

3.2規(guī)劃建議

建議在實際網(wǎng)絡(luò)部署中開啟DLFSS頻選調(diào)度，可明顯改善小區(qū)邊緣用戶體驗并且有效提升小區(qū)整體吞吐量。

參考文獻(xiàn)

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