一種產生64個前綴邏輯根序列起始索引號的規(guī)劃方法

鄭勢

摘要：對于TDD-LTE和FDD-LTE小區(qū)邏輯根序列規(guī)劃，LTE設備廠商間沒有統(tǒng)一的方法，各自使用獨有的規(guī)劃方法。文章提出一種利用現(xiàn)網物理小區(qū)標識（PCI）快速實現(xiàn)規(guī)劃邏輯根序列起始索引號的方法。該方法根據(jù)不同場景的小區(qū)規(guī)劃進行差異化和優(yōu)化，提高了小區(qū)的接入性能指標和用戶感知指標，同時也提高了原有技術的規(guī)劃效率、精確度和規(guī)劃工具通用性。

關鍵詞：前綴；邏輯根序列；起始索引號

中圖分類號：TN929.5? 文獻標志碼：A

0 引言

物理隨機接入信道（PRACH）是用戶進行初始連接、切換、連接重建立及重新恢復上行同步的接入信道。如果小區(qū)邏輯根序列復用度過高，用戶在隨機接入時碰撞沖突概率將會增加，一旦沖突將導致隨機接入失敗，需等待重新發(fā)送請求，接入時延增加將導致用戶感知差［1］。

1 LTE小區(qū)邏輯根序列規(guī)劃概述

目前LTE站點開通前都需要進行小區(qū)邏輯根序列劃分，保障現(xiàn)網接入指標的穩(wěn)定。小區(qū)邏輯根序列規(guī)劃主要有以下兩種。

1.1 手工規(guī)劃

在mapinfo地圖上手工對服務小區(qū)與鄰區(qū)進行邏輯根序列起始索引號的規(guī)劃，依靠優(yōu)化人員自身的經驗和對地理位置的熟悉，逐一判斷每個小區(qū)歸屬的起始索引號。手工進行規(guī)劃工作量大，在小范圍區(qū)域內可以滿足，但是在中大型網絡中，規(guī)劃準確率下降，沖突概率大大增加。

1.2 軟件規(guī)劃

規(guī)劃人員導入基站經緯度、站高、方向角等工程參數(shù)后，軟件進行小區(qū)的邏輯根序列索引號的規(guī)劃。需要保證工程參數(shù)信息準確，一旦參數(shù)有誤規(guī)劃出的索引號標識將會重復，在周圍小區(qū)和鄰區(qū)中沖突概率增加，影響用戶接入［2］。邏輯根序列的規(guī)劃，不同LTE設備廠商都有自己的規(guī)劃方法，并不統(tǒng)一，且各廠家的規(guī)劃工具不通用。

為解決以上不足，本文以規(guī)劃起始邏輯根序列索引號為研究出發(fā)點，提出一種利用現(xiàn)網物理小區(qū)標識（PCI），快速規(guī)劃邏輯根序列起始索引號的方法。該方法中優(yōu)化人員根據(jù)不同場景類型的小區(qū)，進行差異化規(guī)劃，提高小區(qū)的接入性能指標，解決了原有技術中軟件不通用、規(guī)劃效率低、依賴技術人員經驗和規(guī)劃不準確的問題。

2 隨機接入邏輯根序列配置原理

PRACH前導簽名序列是由838個長度為NZS=839（Zadoff-Chu）序列組成，每個序列對應1個根值u。3GPP規(guī)范協(xié)議36.211中規(guī)定一個小區(qū)中有64個前導序列，一個小區(qū)中所有UE的PRACH資源是相同的，只需根據(jù)不同的前導序列來區(qū)分不同的UE。對于基于競爭的PRACH，UE需要知道所有可用的前導序列信息。838個根的ZC序列，一個序列就需要10 bit來指示，為減少信令開銷，需要對ZC序列排序。在一個小區(qū)中只需廣播第一個根序列的編號WLogRtSeqStNum（0-837）得到的根值u，這個根序列通過多次循環(huán)移位產生多個前導序列。如果一個根序列不能產生64個前導序列，利用接下來的邏輯根序列繼續(xù)產生前導，直至64個前導序列全部產生。邏輯根序列的編號是循環(huán)連續(xù)的，837后面是0。

中低速場景和高速場景下的NCS與小區(qū)半徑、每個前導中NCS的根數(shù)以及該小區(qū)中所需要的根u的個數(shù)之間的對用關系如表1和表2所示。例如：中低速場景NCS=46，每個前導中可包含的NCS個數(shù)=839÷46=18，所以該小區(qū)至少需要64÷18=4個根u才能產生64個前導序列。要將4個根u通過廣播消息通知UE，需要4×10 bits。為了減少信令開銷，對ZC序列的根u進行排序，即每個都選擇連續(xù)的根u，當知道第一個根u，就可以知道其余的根u，在一個小區(qū)中僅廣播第一個根序列的編號WLogRtSeqStNum。3GPP協(xié)議中關于隨機接入前導序列長度、用來產生前導信號的循環(huán)位移NCS、 （前導格式0～4）如表1—3所示［3］。

3 物理隨機接入信道參數(shù)規(guī)劃步驟

（1）根據(jù)規(guī)劃的小區(qū)半徑選擇前導格式。

（2）根據(jù)小區(qū)接入負載容量確定合適的RACH密度，結合相鄰小區(qū)綜合考慮時頻域分布和時頻位置，確定“PRACH配置索引”的取值。

（3）判斷小區(qū)是否為高速小區(qū)，確定“是否為高速狀態(tài)（HighSpeedFlag）”的配置。

（4）根據(jù)所選擇的前導格式、規(guī)劃的小區(qū)半徑和“是否為高速狀態(tài)（highSpeedFlag）”來確定NCS的大小。

（5）選擇根序列。高速情況下需要根據(jù)NCS選擇根序列，低速情況下根序列配置和NCS的配置無直接關系。

（6）根據(jù)NCS的大小，計算出生成64個前導碼需要的根序列數(shù)N，即本小區(qū)需要占用的根序列數(shù)，第（5）步選擇的根序列及隨后的N-1個根序列都屬于本小區(qū)使用的根序列［4］。

4 規(guī)劃算法流程和效果

4.1 確定隨機接入前導序列長度

物理隨機接入信道配置索引（PRACH conf Index）設置3，查詢3GPP規(guī)范協(xié)議36.211，前導格式（Preamle Format）對應值為0。根據(jù)表1隨機接入前導序列長度，前導格式0對應隨機接入前導序列長度839。

4.2 每個根序列所能產生preamble碼數(shù)量X計算

X=839NCS（1）

X值向下取整。NCS根據(jù)表2中NCS配置序號對應NCS低速集合或高速集合取值。

4.3 根u所需數(shù)量Y值計算

定義根u所需數(shù)量Y：產生全部64個前導序列所需要的根u的個數(shù)。

Y=64X（2）

Y值向上取整。

4.4 邏輯根序列復用系數(shù)N計算

定義邏輯根序列復用系數(shù)N：838個邏輯根序列索引所能提供LTE小區(qū)所需的不重復的preamble碼。

N=838Y（3）

N值向下取整。步驟4.2至4.4計算實例：若零相關配置采用6，即表2中NCS配置序號為6，查詢表2低速場景對應得出NCS值為32。

計算每個根序列所能產生preamble碼數(shù)量X值：

X=83932=26（4）

計算根u所需數(shù)量Y值：

Y=6426=3（5）

計算邏輯根序列復用系數(shù)N：

N=8383=279（6）

4.5 邏輯根序列索引值和PCI關聯(lián)算法

LTE網絡中物理小區(qū)標識（PCI）取值范圍：0～503，每個LTE小區(qū)規(guī)劃1個PCI且近距離內PCI不能重復使用。邏輯根序列索引值規(guī)劃原則：確保近距離內不能重復使用，通過“PCI取值與邏輯根序列復用系數(shù)N取?！?，建立邏輯根序列索引值與PCI的關聯(lián)算法PCI MOD N。

4.6 LTE小區(qū)邏輯根序列索引值規(guī)劃算法

定義Rsi（rootSequenceIndex）為邏輯根序列索引。

Rsi=（PCI MOD N）×Y（7）

按照算法4.2至4.6，計算出1個小區(qū)需要3個根u，根據(jù)PCI規(guī)劃結果，將PCI值0對應第1個可用根序列，PCI值1對應第2個可用根序列（間隔Y），以此類推。計算出根序列全部可用的情況，PCI值0，1，2……對應邏輯根序列0，Y，2Y……。PCI值47按以上公式計算結果，Rsi=（47 MOD 279）×3=141。

本文PCI與Rsi規(guī)劃關系表實例如表4所示，邏輯根序列索引值規(guī)劃流程如圖1所示。

4.7 效果驗證

LTE用戶使用PRACH信道上的Preamble碼接入，如果PRACH根序列復用度過高，用戶隨機接入時的碰撞沖突概率就會大大增加，一旦沖突將導致隨機接入失敗，需等待重新發(fā)送請求，接入時延增加。選擇某城市主城區(qū)進行效果驗證，修改后LTE無線接通率指標從99.64%提升至99.90%，提升明顯。

5 結語

首先通過隨機接入前導序列長度、每個根序列所能產生preamble碼數(shù)量和根u所需數(shù)量綜合運算建模，構建出邏輯根序列復用系數(shù)。然后通過“PCI取值與邏輯根序列復用系數(shù)N取?！苯⒊鲞壿嫺蛄兴饕岛蚉CI關聯(lián)算法，提出了一種適合LTE現(xiàn)網高速和低速應用場景的LTE小區(qū)邏輯根序列索引值規(guī)劃算法。根據(jù)本文所提方法進行了邏輯根序列批量修改，可以有效避免LTE小區(qū)存在根序列過多復用，改善部分邏輯根序列的起始索引號復用度過高和過低的問題，使邏輯根序列的起始索引號復用度趨于正態(tài)分布并減少LTE小區(qū)下用戶隨機接入時的碰撞沖突。

參考文獻

［1］余昊.關于LTE隨機接入過程研究［J］.無線互聯(lián)科技，2016（24）：78-80.

［2］魏小娜.LTE網絡PRACH隨機接入前導的規(guī)劃［J］.電信技術，2019（3）：86-88.

［3］劉婉妮，段永紅.LTD-LTE系統(tǒng)隨機接入過程碰撞問題研究［J］.信息通信，2019（8）：191-193.

［4］丁睿，劉召，甄立，等.低軌LTE衛(wèi)星隨機接入前導設計及檢測算法研究［J］.電訊技術，2018（10）：1133-1138.

（編輯 王雪芬）

A planning method for generating 64 prefix logical root sequence initial index numbers

Zheng? Shi

（China Mobile Group Heilongjiang Co.， Ltd.， Harbin 150036， China）

Abstract：? For TDD-LTE and FDD-LTE cell logical root sequence planning， there is no unified method among LTE equipment manufacturers. They use their own planning methods， and the planning tools are not universal. In order to improve the generality， taking the planning of the starting logical root sequence index number as the research starting point， this paper proposes a method to quickly implement the planning of the starting logical root sequence index number using the physical cell identifier （PCI） of the current network. This method differentiates and optimizes the cell planning according to different scenarios， improves the access performance index and user perception index of the cell， and also improves the planning efficiency， accuracy and universality of the planning tools of the original technology.

Key words： prefix; logical root sequence; initial index number