TD-LTE PDCCH資源容量評估研究

吳威

摘 要 本文主要通過對PDCCH信道特性的分析，結合網(wǎng)絡資源配置及評估單用戶在不同調制方式下占用的PDCCH資源情況，提出了在移動通信領域基于用戶調制方式的PDCCH資源容量評估方法。

關鍵詞 PDCCH；容量評估；信道資源

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）206-0089-02

隨著廣東移動4G網(wǎng)絡用戶的不斷增長，TDLTE網(wǎng)絡容量問題日益突顯，在容量不足的小區(qū)，相關的KPI指標會有劣化，隨之用戶感知度明顯下降，因此網(wǎng)絡容量的評估對用戶感知和網(wǎng)絡指標均有著重要的意義?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡資源容量評估，主要依靠整體的下行資源利用率來進行評估，但TDLTE網(wǎng)絡資源是一個共享的資源結構，網(wǎng)管統(tǒng)計的資源利用率僅針對一個特定時間范圍內，無法對實時的用戶信息進行反饋，當用戶在做大的數(shù)據(jù)業(yè)務時，即使一個用戶其小區(qū)的資源利用率也會很高，反之當小區(qū)內大量用戶在做小包業(yè)務時，由于其占用的業(yè)務資源較少，小區(qū)的下行資源利用率反而不高。

由于通過資源利用率對網(wǎng)絡負荷進行評估無法真實地反映小區(qū)的實際負荷，所以需建立一套貼進用戶的實際感知且綜合考慮系統(tǒng)資源和網(wǎng)絡覆蓋性能的小區(qū)容量評估方法，以達到合理評估小區(qū)容量問題并提升用戶感知的目的。

1 PDCCH信道特性分析

LTE網(wǎng)絡中的PDCCH信道為物理下行控制信道，用于下行承載調度和其他控制信息，UE根據(jù)在子幀中檢測到的具有DCI格式（1，1A，1B，1C，1D，2，2A）或者UE擴展的DCI格式（2B）的PDCCH，使用上層定義的傳輸塊數(shù)目限制條件來解碼在同一子幀中相應的PDSCH，若PDCCH信道資源容量不足，將無法對小區(qū)內的用戶進行充分的調度，從而影響用戶的業(yè)務速率和應用感知，PDCCH信道特性分析主要涉及以下一些概念及參數(shù)。

1.1 LTE無線網(wǎng)絡

LTE是由3GPP組織制定的UMTS技術標準的長期演進，它改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。

1.2 LTE的信道結構

LTE子幀結構由控制域和數(shù)據(jù)域兩部分組成控制域和數(shù)據(jù)域，其中控制域占用一個子幀的前1、2、3個OFDM符號，承載控制信道PHICH、PCFICH、PDCCH，而數(shù)據(jù)域占用控制域以外的OFDM符號，傳輸業(yè)務信息。

1.3 LTE物理資源概念

資源單元（RE）：對于第一個天線端口，一個OFMD或者SC-FDM符號上的一個子載波對應的單元；資源塊（RB）：一個時隙中，頻域上連續(xù)寬度為180kHz的物理資源稱為一個資源塊；資源單元組（REG）：控制區(qū)域中RE集合，用于映射下行控制信道，每個REG中包含4個RE；控制信道單元（CCE）：由9個REG組成，共計36個RE。

1.4 PCFICH信道作用及資源

物理控制格式指示信道（PCFICH）：用于指示一個子幀中傳輸PDCCH所使用的OFDM符號個數(shù)，映射到控制區(qū)域的第一個OFDM符號的4個REG上，固定占用16個RE資源。

1.5 PHICH信道作用及資源

物理HARQ指示信道，承載HARQ的ACK/NACK信息。每個PHICH？group由3部分組成，分別映射到一個REG上，共占用3個REG，占用12個RE資源。每個小區(qū)的PHICH？group資源由高層配置，且與下行系統(tǒng)帶寬相關，TDD模式下，其配置與上下行子幀配比相關。

1.6 CRS參考信號的作用及資源

小區(qū)專用參考信號（CRS）：用于小區(qū)信道測量和下行信道估計，其時域位置與天線端口相關，在頻域上每6個子載波插入一個參考信號，而占用資源數(shù)則與系統(tǒng)帶寬和天線配置相關。

1.7 PDCCH資源的作用及資源

物理下行控制信道承載用戶數(shù)據(jù)的資源分配信息及用戶的數(shù)據(jù)相關的HARQ信息，一個PDCCH是一個或者幾個連續(xù)的CCE的集合。每個用戶根據(jù)無線環(huán)境的不同按不同的聚合等級可能占用1、2、4、8個CCE。PDCCH的資源占用的符號數(shù)由PCFICH進行指示，最大占用3個符號。每子幀的最大PDCCH的可用CCE數(shù)=（控制區(qū)域的子載波數(shù)-控制區(qū)域的其它資源數(shù)）/36。

2 小區(qū)容量評估方法

通過對PDCCH信道特性的分析，結合網(wǎng)絡資源配置及評估單用戶在不同調制方式下占用的PDCCH資源情況，特提出了在移動通信領域基于用戶調制方式的PDCCH資源容量評估方法。本方法主要通過采集網(wǎng)絡內小區(qū)參數(shù)配置信息計算小區(qū)的PDCCH資源的最大CCE配置數(shù)，通過采集網(wǎng)管數(shù)據(jù)“CCE聚合度為X的次數(shù)”分別對不同時間段內網(wǎng)絡使用的CCE聚合度進行統(tǒng)計，利用等效算法計算出對應時段內的單用戶等效CCE數(shù)，從而計算出小區(qū)內PDCCH信道承載的用戶數(shù)，以此對小區(qū)的控制信道容量進行評估。

2.1 PDCCH資源的CCE計算

LTE的控制區(qū)域主要承載LTE控制信息，占用每個下行子幀的前3個OFDM符號，包含了PCFICH、PHICH、PDCCH控制信息和CRS參考信號，控制區(qū)域的大小由PCFICH進行指示與系統(tǒng)帶寬、天線端口和PHICH配置信息相關。其計算方式如為（公式1）：Ncell？CCE=（NDLRB*A*B-Npcfich-NphichNcrs）/36，其中：NDLRB為下行帶寬內所包含的RB數(shù)，A為一個RB內包含的子載波數(shù)，B為控制區(qū)域所占用的最大符號數(shù)，Npcfich為PCFICH所占用的RE數(shù)，Nphich為PHICH所占用的RE數(shù)，Ncrs為CRS所占用的RE數(shù)，36為一個CCE所占用的RE數(shù)。

2.2 小區(qū)內單用戶等效CCE計算

用戶所處的無線環(huán)境的好壞在業(yè)務信道反映為小區(qū)的編碼方式（64QAM、16QAM、QPSK）占比，因此本計算方法以小區(qū)編碼方式的占比等效小區(qū)下用戶的分布，對小區(qū)內用戶的無線環(huán)境和占用的控制信道的CCE數(shù)進行評估，其等效算法如下（公式2）：

其中：式中x為CCE的聚合度，取值為1、2、4、8，CCEx為統(tǒng)計周期內CCE聚合度為x的次數(shù)（x取值為1、2、4、8）。

PDCCH資源的調度能力與UE所在的無線環(huán)境息息相關，當無線環(huán)境差時，為使終端能夠順暢地解調出PDCCH信道的DCI信息，則需要較低的編碼方式進行數(shù)據(jù)傳輸，其使用的CCE資源也會較多，因此小區(qū)內CCE的使用評估，需考慮到小區(qū)內用戶所在的無線環(huán)境。

2.3 PDCCH承載用戶數(shù)計算

PDCCH承載用戶數(shù)計算（公式3）為：Ncell？ user=？Ncell？CCE/等效CCE。其中：

Ncell？CCE由公式1計算得出，等效CCE由公式2計算得出。

3 結論

隨著網(wǎng)絡用戶數(shù)的增長，系統(tǒng)容量將是影響用戶感知的一個重要因素，缺少完善的容量評估體系，將無法對網(wǎng)絡資源進行精確的投入和分配。本計算方法立足于LTE網(wǎng)絡理論體系，通過小區(qū)配置情況與編碼方式占比情況，計算出PDCCH信道承載能力的瓶頸，可準確輸出LTE容量不足小區(qū)清單，在排除小區(qū)資源配置與無線環(huán)境問題的情況下，對該小區(qū)進行硬件擴容，可實現(xiàn)資源利用最大化并提升用戶感知。

參考文獻

[1]3GPP TS 36.201： Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Physical Layer General Description.

[2]3GPP TS 36.211： Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Physical channels and modulation.

[3]3GPP TS 36.212： Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Multiplexing and channel coding.

[4]3GPP TS 36.302：Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Services provided by the physical layer.