1、ASB SSMD-ISE工程效勞部*貝爾阿爾卡特股份*- 2/1典型案例分析. z.LTE軟容量研究與用戶感知提升實(shí)踐電信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中心 【摘 要】本文闡述了LTE軟容量的概念，分析了軟容量與用戶感知關(guān)系，對(duì)不同場(chǎng)景下的軟容量配置進(jìn)展了詳細(xì)介紹并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)展驗(yàn)證，對(duì)日后網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容、通信保障、提升用戶感知都具有一定指導(dǎo)意義。【關(guān)鍵字】FDD-LTE 軟容量 用戶感知 通信保障【問(wèn)題引入】自年初中國(guó)電信獲得FDD牌照以來(lái)，F(xiàn)DD-LTE網(wǎng)絡(luò)不斷開(kāi)展壯大，4G用戶數(shù)和日均流量呈直線上升，至2015年11月份，電信全省4G流量首超3G。在密集城區(qū)的熱點(diǎn)區(qū)域如校園、火車站、醫(yī)院等出現(xiàn)了最接用戶數(shù)超出

2、門限，用戶感知急劇下降的情況。另一方面，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)展，許多重大活動(dòng)要求現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展4G保障，但目前關(guān)于LTE網(wǎng)絡(luò)保障經(jīng)歷較少，需及時(shí)進(jìn)展總結(jié)。【原因分析】一、軟容量概念所謂FDD軟容量，即指在不進(jìn)展載波擴(kuò)容的前提下，當(dāng)前LTE小區(qū)配置所能容納的最接用戶數(shù)。目前諾基亞設(shè)備最大支持1200個(gè)用戶同時(shí)在線，現(xiàn)網(wǎng)一般配置為175個(gè)。提出軟容量的概念，主要原因如下：目前4G用戶行為仍以小流量、多連接的業(yè)務(wù)為主，例如瀏覽網(wǎng)頁(yè)、QQ、微信、支付寶等等。在熱點(diǎn)區(qū)域和重大活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，這些業(yè)務(wù)會(huì)導(dǎo)致在線用戶數(shù)急劇攀升，甚至超過(guò)門限使得其它用戶無(wú)法接入。然而，由于單用戶流量很小，此時(shí)PRB利用率仍然較低，系統(tǒng)資源

3、較為充足。因此，對(duì)于此類現(xiàn)象進(jìn)展載波擴(kuò)容是沒(méi)有必要的，只需增加系統(tǒng)軟容量，提高小區(qū)允許的最接用戶數(shù)。下列圖給出了幾類資源利用場(chǎng)景的判斷標(biāo)準(zhǔn)和處理方法，本文所述只針對(duì)場(chǎng)景4和場(chǎng)景5。表1：8類資源利用場(chǎng)景二、軟容量相關(guān)參數(shù)FDD軟容量參數(shù)分為兩大類，即接入類和資源類，下面分別加以介紹：一接入類參數(shù)與軟容量相關(guān)的接入控制類參數(shù)如下所示：表2：接入控制類參數(shù)接入類參數(shù)比擬容易理解，主要是設(shè)定一些門限值，用以控制用戶的接入和釋放，以及為緊急情況預(yù)留資源。上述參數(shù)中，彼此之間存在一定的約束關(guān)系，如下所示：1.ma*NumRrc = ma*NumActUE2.ma*NumActDrb = ma*NumAc

4、tUE3.ma*NumRrcEmergency=ma*NumActUE+ma*(addEmergencySessions, addAUeRrHo, addAUeTcHo)4.ma*NumRrcEmergency=ma*NumRrc+ma*(addAUeRrHo,addAUeTcHo)5.ma*NumRrc = ma*NumQci1Drb6.ma*NumQci1Drb = ma*NumActDrb/2在調(diào)整接入?yún)?shù)時(shí)，需同時(shí)滿足上述約束關(guān)系，防止邏輯性錯(cuò)誤。二資源類參數(shù)提升小區(qū)軟容量主要涉及上、下行控制信道局部參數(shù)，即與下行PDCCH，上行PUCCH、Prach 相關(guān)的局部參數(shù)。PUCCH需要考

5、慮的主要是CQI資源、SR資源、PUCCH占用PRB數(shù)；Prach需要考慮的是prach configuration inde*，以及prach frequency offset；PDCCH需要考慮的是symbol數(shù)量以及下行每TTI調(diào)度用戶數(shù)。與軟容量相關(guān)的資源類參數(shù)如下所示，后文將分別加以介紹：表3：資源類參數(shù)1.上行資源參數(shù)上行資源最關(guān)鍵的是PUCCH的資源配置，決定PUCCH資源的因素主要有2方面：CQI(Channel Quality Indicator)資源和SR(scheduling Request)資源，其次上行資源還需關(guān)心接入信道Prach的配置。1CQI資源PUCCH信道格

6、式Format2、Format2a、Format2b均可用于傳輸CQI信息。CQI資源參數(shù)nCqiRb全稱PUCCH bandwidth for CQI，表示每個(gè)時(shí)隙用于傳輸CQI信息的RB數(shù)目。cqiPerNpCQI periodicity network period表示CQI重復(fù)使用的周期。根據(jù)CQI使用的原則及現(xiàn)網(wǎng)配置，得到CQI資源能夠支持的最大用戶數(shù)如下：ma*NumRrc + ma*(addAUeRrHo,addAUeTcHo) = nCqiRb * 6 * cqiPerNp/2。公式中的6表示：PUCCH 典型格式format 2中的CQI能同時(shí)支持6 UE(CQI)/PRB，

7、即每個(gè)用戶傳輸CQI的RB支持6個(gè)用戶。公式中的2表示：由于現(xiàn)網(wǎng)開(kāi)啟了DR*功能，在RRC連接狀態(tài)下，空閑沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩?，可以采用DR*Discontinuous Reception技術(shù)，允許終端非連續(xù)監(jiān)聽(tīng)控制信道，到達(dá)和idle態(tài)相似的節(jié)電效果。但是，由于連接態(tài)的用戶在eNodB需要占用存資源和CPU資源，即采用DR*方式，每個(gè)PRB的6個(gè)CQI資源減半。以現(xiàn)網(wǎng)為例，其中nCqiRb默認(rèn)為2，cqiPerNp默認(rèn)為40ms，計(jì)算得出CQI資源能同時(shí)支持240個(gè)用戶，滿足要求。2SR資源PUCCH控制信道的格式Format1、Format1a、Format1b均可用于傳輸SR調(diào)度信息。SR

8、資源參數(shù)n1PucchAn全稱ACK/NACK offset，表示1個(gè)TTI用于傳輸SR信息需要的資源數(shù)目。cellSrPeriod全稱Cell scheduling request periodicity表示SR調(diào)度重復(fù)使用的周期。每個(gè)SR 周期支持的active用戶數(shù)計(jì)算如下：ma*NumRrc + ma* (addAUeRrHo,addAUeTcHo) = n1PucchAn * cellSrPeriod以現(xiàn)網(wǎng)為例，CellSrPeriod 默認(rèn)是20ms，n1PucchAn默認(rèn)是36，按照公式計(jì)算，支持的用戶為720個(gè)，滿足要求。deltaPucchShift，此參數(shù)為高層配置參數(shù)，表

9、示兩個(gè)相鄰上行控制信道對(duì)應(yīng)的循環(huán)位移間隔。雖然對(duì)于長(zhǎng)度為12的CAZAC序列，理論上存在12個(gè)可用的循環(huán)位移，但考慮到信道有頻率選擇性，信道之間需保持良好的正交特性，選擇循環(huán)位移間相隔Delta cyclic shift for PUCCH=1，2，3對(duì)應(yīng)12，6，4個(gè)cyclic shift，這樣通過(guò)頻域擴(kuò)頻處理使得PUCCH可同時(shí)復(fù)用36，18，12個(gè)用戶?，F(xiàn)網(wǎng)配置為2，則每PRB支持18個(gè)UE，用于SR的資源需要2個(gè)PRB。3Prach資源Prach固定占用了6個(gè)RB，1.08 Mhz，Prach的位置由Prach configuration inde* 和Prach Frequency

10、 offset 兩個(gè)RRC層的參數(shù)確定。圖1：PRACH資源位置設(shè)置prach信道發(fā)送時(shí)間的參數(shù)為Prach configuration inde*，該參數(shù)設(shè)置為3表示承載preamble的PRACH信道在子幀1中發(fā)送。表4：PRACH Configuration inde*由于Prach信道是可以多個(gè)UE同時(shí)申請(qǐng)共用的，所以計(jì)算Prach容量時(shí)需要考慮三方面：Prach的負(fù)荷，Rach的密度(Rach density)，以及Prach碰撞的幾率(默認(rèn)為允許2%碰撞)。圖2：Prach load/collision probability & Rach densityRach density

11、的需求可通過(guò)Prach的負(fù)荷和碰撞幾率計(jì)算得出。Rach density(*) 和所需UL子幀的關(guān)系是：0.5 * required # of sub frames = 0.50.5 * 1 required # of sub frames = 11 * 2 required # of sub frames = 2例如：假設(shè)RACH_load=100次RACH attempt/秒，碰撞幾率為2%，代入上面的公式計(jì)算，Rach density 為0.77，則需要1個(gè)UL子幀配置Prach，即可滿足接入需求。Prach configuration inde*=3，RACH_load=129次RAC

12、H attempt/秒，對(duì)于用戶數(shù)300的小區(qū)均可以滿足。設(shè)置Prach頻率位置的參數(shù)為Prach frequency offset，建議設(shè)置適當(dāng)使得Prach的6個(gè)PRB在頻域上緊貼著PUCCH。PrachFreqOff的設(shè)置原則：以現(xiàn)網(wǎng)為例，前文計(jì)算每個(gè)時(shí)隙CQI和SR各需2個(gè)PRB，則PUCCH總計(jì)占用了4個(gè)PRBPRB編號(hào)0到3，所以Prach frequency offset需要設(shè)置為4或者90。2.下行資源參數(shù)PDCCH承載上、下行的調(diào)度分配信息。一條PDCCH信道在一個(gè)聚合的CCE上發(fā)送，視乎UE的無(wú)線質(zhì)量，聚合分別需要1/2/4/8個(gè)CCE。PDCCH聚合的樹(shù)形構(gòu)造如下：圖3：

13、CCE聚合度伴隨SINR變化PDCCH可分配的CCE數(shù)和以下因素相關(guān)：分配給PDCCH的符號(hào)數(shù)為Ma*imum number of OFDM symbols for PDCCH，根據(jù)協(xié)議可以有3個(gè)符號(hào)可以用于PDCCH信息傳輸。除此之外，需要翻開(kāi)PDCCH的符合自適應(yīng)功能，即Activate load adaptive PDCCH = True，這樣在用戶數(shù)量較少時(shí)，分配給空閑的PDCCH的可以供應(yīng)PDSCH業(yè)務(wù)信道使用，在用戶較多時(shí)，保證了下行控制資源正常分配?！窘鉀Q方法】目前，由于4G用戶的非均勻分布，造成有些小區(qū)接入用戶數(shù)超出門限，而另一些小區(qū)少有用戶接入，因此本文針對(duì)這兩種實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)展

14、了驗(yàn)證，下面分別加以介紹：一、增大系統(tǒng)軟容量提升用戶感知場(chǎng)景通過(guò)KPI監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)皖西學(xué)院基站的52扇區(qū)從9月10日開(kāi)場(chǎng)用戶數(shù)到達(dá)100以上。忙時(shí)甚至可以到達(dá)165人以上，如下列圖所示：圖4：皖西學(xué)院最大用戶數(shù)皖西學(xué)院為校園基站，9月10日開(kāi)學(xué)迎來(lái)學(xué)生返校頂峰，導(dǎo)致52扇區(qū)連接用戶數(shù)目激增。目前，現(xiàn)網(wǎng)配置最大RRC連接數(shù)目為200個(gè)，假設(shè)不及時(shí)進(jìn)展擴(kuò)容，將導(dǎo)致用戶有信號(hào)卻無(wú)法上網(wǎng)，嚴(yán)重影響用戶感知。另一方面，縱觀開(kāi)學(xué)期間該扇區(qū)PRB利用率均低于50%，符合軟容量擴(kuò)容的條件。因此，結(jié)合前文所述，修改的配置參數(shù)如下所示，未提及的采用默認(rèn)值。表5：軟容量擴(kuò)容參數(shù)修改經(jīng)過(guò)上述參數(shù)修改，可將最大RRC連接

15、用戶數(shù)由200提升至300，最大激活用戶數(shù)由175提升至300。修改后繼續(xù)觀察小區(qū)指標(biāo)，如下所示：圖5：擴(kuò)容后皖西學(xué)院最大用戶數(shù)由上圖可以看出，增加軟容量過(guò)后，小區(qū)忙時(shí)實(shí)際連接用戶數(shù)已經(jīng)突破200，可保證最大300用戶同時(shí)在線，保障用戶感知。 二、減小系統(tǒng)軟容量提升用戶場(chǎng)景與校園等熱點(diǎn)區(qū)域不同，目前縣城、農(nóng)村的局部基站，每日在線用戶數(shù)普遍在40以下，PRB利用率也很低，資源嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，可適當(dāng)優(yōu)化上行資源配置，減少最大用戶數(shù)和預(yù)留的局部資源，以此為接入的用戶提供更多的PRB，提高用戶感知。為此，選取個(gè)別縣城基站進(jìn)展驗(yàn)證，修改的參數(shù)配置如下所示，未提及的參數(shù)保持默認(rèn)值：表6：減小軟容量參數(shù)配置

16、如上圖所示，經(jīng)過(guò)參數(shù)修改，系統(tǒng)支持的最大激活用戶數(shù)由175減少至100，各項(xiàng)接入類參數(shù)門限也相應(yīng)減小，意味著預(yù)留的資源減少了，為在線用戶提供的PRB增多了。經(jīng)過(guò)外場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證，結(jié)果如下：表7：優(yōu)化前后指標(biāo)比照外場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果顯示：參數(shù)優(yōu)化后上行PDCP速率提升了約5Mbps，下行PDCP速率提升了約1.6Mbps，上行提升明顯；測(cè)試過(guò)程中，上行PRB占用率提高了約8%，下行PRB占用率提高了約1%，同樣是上行提升明顯。歸其原因，是由于本次參數(shù)修改只對(duì)上行資源進(jìn)展了優(yōu)化，下行PDCCH已無(wú)優(yōu)化空間?！窘Y(jié)論與推廣】本文從軟容量的概念出發(fā)，詳細(xì)介紹了與軟容量相關(guān)的網(wǎng)管參數(shù)及其設(shè)置規(guī)則，給出了各類資源最大用戶數(shù)