FDD—LTE上行速率的提升參數(shù)

張霖

摘 要 目前電信現(xiàn)網(wǎng)采用的LTE網(wǎng)絡(luò)制式主要是FDD-LTE，上行理論最大速率約為50Mbps，下行理論速率約為150Mbps，在當前配置下滿足用戶下載業(yè)務(wù)需求量較大的場景，但一些特殊場景，如演唱會、高清視頻對話、駕校智能考試實時視頻回傳業(yè)務(wù)等對上行速率要求較高，此外，隨著VoLTE業(yè)務(wù)的商用以及4G用戶的增加，4G網(wǎng)絡(luò)不僅承擔數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還將承擔起話音業(yè)務(wù)，這對上行速率提出了更高的要求。本文研究在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)配置和無線環(huán)境下，通過挖掘上行性能參數(shù)來快速的提升上行速率，改善上行速率體驗，提高資源的利用率。

【關(guān)鍵詞】上行速率 參數(shù) FDD-LTE

1 上行速率影響因素分析

1.1 系統(tǒng)的帶寬

不同的系統(tǒng)帶寬決定UE總的可用RB數(shù)，如20MHz對應(yīng)可用的RB數(shù)為100個RB。

1.2 終端的能力

根據(jù)3GPP規(guī)范，LTE支持5種等級的終端，在同樣的帶寬下由于不同等級的終端在傳輸間隔內(nèi)能發(fā)送的最大比特數(shù)是不同的，支持的調(diào)制方式也不同。如cat5等級的終端可以支持上行64QAM的調(diào)制方式。

1.3 信道質(zhì)量

終端在進行上行業(yè)務(wù)時采用哪種等級的MCS依賴于當時的信道質(zhì)量。信道影響因素主要包含RSRP，SINR，信道相關(guān)性。若信道質(zhì)量差，會使網(wǎng)絡(luò)采用較低的調(diào)制編碼方式，如QPSK，這必然影響上行速率。

1.4 終端上行可分配的RB數(shù)

主要影響因素為小區(qū)可用資源、小區(qū)的用戶數(shù)、信道條件。

2 上行速率影響參數(shù)分析

由于系統(tǒng)帶寬是固定的都是20MHz而終端能力一般都是固定的無從優(yōu)化，因此我們從改善信道條件和終端可分配的RB數(shù)來提升上行速率。需要說明的是我們研究的不是通過無線環(huán)境優(yōu)化來進行提升，而是側(cè)重于如何通過上行速率影響參數(shù)來挖掘上行速率提升的潛力。

2.1 信道質(zhì)量的提升

信道質(zhì)量提升的目的是為了提高終端占用的上行MCS，更高的上行MCS可以使終端使用更高的調(diào)制編碼方式如16QAM、64QAM，從而提升上行速率。假設(shè)分配同等的RB數(shù)，上行平均MCS值越高，可以得到更好的上行速率。為此，我們研究功控參數(shù)、調(diào)度參數(shù)、上行鏈路自適應(yīng)參數(shù)在改善信道質(zhì)量中的作用。

2.1.1 上行功控參數(shù)

上行功控的目的是在業(yè)務(wù)的持續(xù)過程中，跟蹤大尺度衰落（路徑損耗、陰影衰落），并周期性地動態(tài)調(diào)整發(fā)射功率譜，以滿足業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求，節(jié)省發(fā)射功率，降低鄰區(qū)干擾，提高系統(tǒng)容量。諾基亞PUSCH上行功控表達式如下：

PPUSCH（ i）= min{PCMAX ，10log10 （MPUSCH（ i））+PO_PUSCH（j ）+α（j ）||PL +?TF（ ）i+ f （ i）}[dBm]

PPUSCH（ i）為PUSCH功率所在的子幀號

其中10log10 （MPUSCH（ i））+PO_PUSCH（j ）+α（j ）||PL +?TF（i ）屬于開環(huán)功控，遵從3GPP協(xié)議實現(xiàn)（涉及參數(shù)為管控類型，本文不討論），而f （ i） 閉環(huán)功控部分由各廠家算法實現(xiàn)。

諾基亞的PUSCH上行閉環(huán)功控，由SINR類的ulpcLowqualSch、ulpcUpqualSch、RSSI類的ulpcUplevSch ，ulpcLowlevSch，共4個參數(shù)組成判決矩陣，如圖1所示。

以表1現(xiàn)網(wǎng)參數(shù)設(shè)置為例，當上行sinr>18dB，RSSI<-103dBm時處于第一象限，此時閉環(huán)功控調(diào)整值為-1dB or -3dB，若sinr>18dB，RSSI=[-103 ，-104dBm]UE功率調(diào)整+1dB，若sinr>18dB，RSSI<-104dBmUE功率調(diào)整+3dB，其它情況以此類推。

實驗區(qū)域采用表1的實驗值，測試結(jié)果顯示上行速率較現(xiàn)網(wǎng)值提升上行速率約5.85%。

2.1.2 上行調(diào)度參數(shù)

iniMcsUl，定義了PUSCH信道上（除隨機接入信息3）的初始調(diào)制編碼值（MCS）。iniPrbsUl則上行鏈路初始分配的PRB數(shù)目。iniMcsUl默認設(shè)置為6，配置過高會因信道質(zhì)量達不到要求而解調(diào)失敗。iniPrbsUl默認設(shè)置為5，由于終端所在位置的隨機性，上行初始PRB位置過高，可能會導(dǎo)致UE功率不足。

實驗中發(fā)現(xiàn)單純增大iniMcsUl和iniPrbsUl提升上行速率較小，如結(jié)合上行功控參數(shù)可以使上行速率更明顯，實驗參數(shù)如表2。實驗測試表明上行MCS平均值增加1.2階，速率提升約9.05%，如圖2所示。

2.1.3 上行鏈路自適應(yīng)參數(shù)

上行鏈路自適應(yīng)的目標是保證每個UE所要求的最小傳輸性能，如用戶數(shù)據(jù)速率、誤塊率、延遲，同時使得系統(tǒng)吞吐量達到最大。上行鏈路自適應(yīng)可以結(jié)合自適應(yīng)傳輸帶寬、功率控制和自適應(yīng)調(diào)制編碼的應(yīng)用，分別對頻率資源、干擾水平和頻譜效率這3個性能指標做出最佳調(diào)整。

在試驗區(qū)域打開上行鏈路自適應(yīng)功能參數(shù)后，上行速率提升12.58%，如圖3所示。

2.2 終端可分配的RB數(shù)的提升

終端能分配到多少RB數(shù)取決于小區(qū)可用的資源和小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)，而小區(qū)用戶數(shù)是無法可控的，所以我們可以在小區(qū)用戶數(shù)不變的情況下，通過參數(shù)調(diào)整增加小區(qū)可用的資源來提高終端可分配的RB數(shù)。為保證實驗的準確性，我們選取的實驗小區(qū)選在郊區(qū)基站，用戶數(shù)較少的單小區(qū)進行驗證。

2.2.1 提高PUSCH信道的RB數(shù)

（1）調(diào)整prachFreqOff參數(shù)。原理分析：PRACH是物理隨機接入信道，在頻域占用6個PRB與PUCCH相鄰，在時域位于普通上行子幀中（format 0～3）。PUCCH是物理上行控制信道，它由1個RB pair組成，位于上行子幀的兩邊邊帶上，它與PRACH相鄰，由圖4容易看出如果prachFreqOff設(shè)置不合理，容易導(dǎo)致信道干擾或者頻率資源浪費。endprint

目前現(xiàn)網(wǎng)宏站的PRACH信道普遍采用format 0格式，此時PRACH出現(xiàn)在普通上行子幀，這時需要考慮合理設(shè)置prachFreqOff，以使PRACH信道緊貼合PUCCH信道提高PUSCH信道利用率。

（2）設(shè)置方法：步驟1 需計算出PUCCH占用的RB數(shù)，選取諾基亞設(shè)備的計算公式有：

MaxPucchResourceSize = nCqiRb + roundup{[（（rounddown （（（maxNrSymPdcch * 12 - 4） * dlChBw - roundup （phichRes * （dlChBw / 8）） * 12 - 16） / 36）） + n1PucchAn - pucchNAnCs * 3 / deltaPucchShift ） * deltaPucchShift] / （3*12）} + roundup （pucchNAnCs / 8）

其次，PrachFreqOff的設(shè)置原則：

（1）roundup（MaxPucchResourceSize/2） if it is located at the lower edge

（2）ulChBw-6-roundup（MaxPucch ResourceSize/2 if it is located at the upper edge of the PUSCH area

某實驗小區(qū)的參數(shù)設(shè)置，該小區(qū)計算出的PUCCH占用的RB是12個，根據(jù)PRACH設(shè)置原則可以計算出PrachFreqOff 應(yīng)設(shè)置為6，但現(xiàn)網(wǎng)設(shè)置為8，根據(jù)圖2所示，PRACH和PUCCH之間會出現(xiàn)2個RB的間隔出現(xiàn)了資源浪費。將PrachFreqOff由8改為6后，單小區(qū)的上行速率提升了1.58%。

2.2.2 壓縮PUCCH占用的RB數(shù)

由圖2可知壓縮PUCCH占用的RB數(shù)可以提升PUSCH可用的RB數(shù)。由2.2.1計算PUCCH占用的RB數(shù)可知調(diào)整PUCCH占用的RB數(shù)涉及到nCqiRb、maxNrSymPdcch等較多參數(shù)，壓縮PUCCH會降低系統(tǒng)容量，故一般不修改。

3 總結(jié)

本文研究了在不改變現(xiàn)網(wǎng)無線環(huán)境的情況下，分析了影響上行速率相關(guān)因素，通過挖掘相關(guān)參數(shù)來提升信道質(zhì)量和終端可占用的RB數(shù)來提升上行速率。通過試驗表明，均取得不同程度的提升，上行速率較之前提升了1.58%～12%，較大程度上改善了用戶感知度和提高資源利用率。

最后，本文雖然研究的是在現(xiàn)有無線環(huán)境的通過參數(shù)優(yōu)化來提升上行速率，但參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)仍然依賴于良好的無線環(huán)境優(yōu)化。因此，重視無線環(huán)境的基礎(chǔ)優(yōu)化仍然是我們網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點，而不能因為通過調(diào)整參數(shù)可以解決就忽視了無線環(huán)境的基礎(chǔ)優(yōu)化，如果這樣那就本末倒置了。一個良好的無線環(huán)境加上合理的參數(shù)配置才能使我們的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作相得益彰，達到良好的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。隨著LTE數(shù)據(jù)和VOLTE語音業(yè)務(wù)的發(fā)展，以及一些上行速率需求大的場景，對上行速率的要求也會越來越高，這需要我們在工作中不斷嘗試和總結(jié)，以實現(xiàn)更好的網(wǎng)絡(luò)性能和客戶滿意度。

作者單位

中國電信股份有限公司貴州分公司 貴州省貴陽市 550025endprint