基于TDD—LTE系统PDSCH下行功控策略创新机制

基于TDDLTE系统PDSCH下行功控策略创新机制【关键词】TDD-LTE 物理下行共享信道 下行功率1 引言随着LTE网络大规模建设以及用户的不断增长，用户对网络的体验和需求也越来越高。由于LTE基站越来越密集，网内干扰水平也逐渐升高，因此需要更加合理的功率分配策略，以降低网内干扰、避免功率分配受限和利用率不足的情况发生。PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道）信道是唯一用来承载高层业务数据及信令的信道，因此是LTE系统最重要的物理信道。当PDSCH信道承载接入响应消息、寻呼消息和系统消息时，功率控制用于保证覆盖；当PDSCH信道承载普通业务时，功率控制可有效提高系统吞吐率和频谱效率。本文主要针对TDD-LTE系统PDSCH信道下行功控进行研究和实验，通过对PDSCH信道的功率配置来优化系统性能，提升用户感知。2 PDSCH信道下行功控的原理对于PDSCH功率控制来说，一个时隙上的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）符号可以根据是否有小区参考信号分为2类：不包含RS（Reference Signal，参考信号）的OFDM符号为A类符号；包含RS的OFDM符号为B类符号。不同符号相对小区参考信号的EPRE（Transmit Energy per Resource Element，每资源单元容量）的比值由ρA和ρB决定，其中：ρA用来确定不包含小区参考信号的OFDM符号上的PDSCH EPRE。一般情况下ρA=PA，根据协议TS 36.331定义，PA是一个离散的枚举值，其取值范围为-6，-4.77，-3，-1.77，0，1，2，3，通过RRC信令下发到UE，用于PDSCH解调。ρB用来确定包含小区参考信号的OFDM符号上的PDSCH EPRE。PB通过PDSCH上EPRE的功率因子比率ρB/ρA确定，不同PB和天线端口数配置下对应ρB/ρA的取值如表1所示：3 PDSCH信道下行功控优化本研究方法基于4G华为设备，针对现网PDSCH下行功控策略进行分析研究与实验验证，并提出具体参数设置方法，对于其他机型也同样适用。3.1 PDSCH信道下行功控策略分析对于双天线端口，每个符号的发射功率总和是恒定的，与CRS（Cell Reference Signal，小区参考信号）设置的功率值有关，公式如下：DL_RS_Power=Psingleantenna+10lg（1+PB）-10lg（12xNRB）（1）其中，Psingleantenna为每通道的发射功率。共天线的情况下，两种制式的载波功率之和不能超出RRU额定输出功率，所以CRS的功率值不能设置过大。在3G、4G共模的环境下，20M带宽双天线端口CRS现网典型设置范围为6.2dBm至9.2dBm，PDSCH下行功控参数PA、PB设置为。通过RS Power Boosting（RS功率增强）技术可提升RS功率，增强小区覆盖能力，但同时会带来RS同频干扰，影响区域整体下载速率，导致用户感知差。3.2 PDSCH信道下行功控优化不同组合方式下RRU（Remote Radio Unit，远端射频模块）功率利用率情况如表2所示：确保总功率利dyLw.nET用率为100%的情况下，PA=-3、PB=1，虽然提供较好的覆盖，但也产生了同频干扰影响速率，因此可将PDSCH下行功控策略调整为PA=0、PB=0，通过提升业务信道功率提高低SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比）采样点所对应的MCS（Modulation and Coding Scheme，调制与编码策略）编码，从而有效提升下载速率。PA、PB设置为、这2种情况下参考信号和业务信道的覆盖范围如图1所示：由于在不同PB设置下，包含参考信号的OFDM符号中CRS的功率及PDSCH的功率占比变化方向相反，因此需要验证不同的下行功率分配策略对信号电平、信噪比以及下载速率的影响。4 不同功控策略的优化验证4.1 拉网测试验证本次选取天津塘沽城区网格进行PDSCH下行功控参数优化实验，对PA、PB设置为、这2种功控策略进行测试验证。实验网格为塘沽的核心区域，4G用户量相对较大且无线环境复杂，网格具体情况如图2所示：目前实验网格RS功率设置情况如表3所示：将PA、PB分别设置为、网格，RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）、SINR以及下载速率的对比情况如表4所示。DT（Drive Test，驱车测试）拉网测试结果表明，PA、PB设置为后，网格RSRP和SINR的最大值及均值都略小于设置为，而平均下载速率却比设置为提升2.2M左右。4.2 单站定点测试验证选取塘沽新河船厂基站近点（信号电平-75dBm）和远点（信号电平-90dBm）这2个位置，分别进行了PA、PB设置为、空载和加扰CQT（Call Quality Test，通话质量测试）对比测试。（1）近点CQT测试验证情况在基站近点（信号电平-75dBm）分别进行空载及100%加扰CQT测试，测试对比情况如表5所示。测试结果表明，近点空载及100%加扰CQT测试中PA、PB设置为的平均SINR、平均RSRP都略小于设置为，而平均下载速率均大于设置为。（2）远点CQT测试验证情况在基站远点（信号电平-90dBm）分别进行空载及100%加扰CQT测试，测试对比情况如表6所示。测试结果表明，远点空载及100%加扰CQT测试中PA、PB设置为的平均SINR、平均RSRP都略小于设置为，2种设置的下载速率基本持平，设置为略小于设置为。这说明在边缘弱覆盖区域，PA、PB设置为可以采用高阶的调制编码方式，通过Power Boosting提升边缘用户的速率。4.3 KPI指标监控情况将功控参dyLw.nET数PA、PB设置从调整为后对小区KPI指标进行监控，参数修改前后3个工作日的KPI指标对比如表7所示，整体变化趋势平稳，无线利用率略有提升。如表8所示，下行每PRB（Physical Resource Bearer，物理资源承载）平均吞吐率提升明显，空口下行流量也有所增加，下行每PRB平均利用率也有所提升。4.4 测试结果分析通过对城区网格拉网、单站近点、远点、轻载、加扰对比测试验证数据分析表明：在当前城区网络环境下，PA、PB配置为网格平均下载速率及主要KPI指标较配置为均有所提升，说明在覆盖良好的环境下RS Power Boosting技术并没有提升MCS编码，反而影响了信道估计。PA、PB配置为在不改变RS覆盖的基础上增大了业务信道发射功率，64QAM高阶编码的占比高于PA、PB配置为，说明在覆盖良好的环境下采用该配置能够更合理地对信道进行估计，并通过准确的CQI反馈进行MCS编码，从而提升下行下载速率。在小区边缘弱覆盖区域，PA、PB配置为与配置为下载速率接近，且略好于配置为，说明在弱覆盖区域可通过RS Power Boosting技术有效提升RS功率，增强小区覆盖能力，提升边缘用户速率感知度。5 结论通过对PDSCH下行信道功率控制的研究与实验得出以下结论：针对现网城区覆盖良好的无线环境，PA、PB配置为在不改变RS覆盖的基础上可增大业务信道发射功率，对网络指标以及用户下载速率均有提升dyLw.nET，因此建议采用配置策略。此外，针对边缘弱覆盖区域仍然建议采用配置策略，通过RS Power Boosting技术提升边缘下载速率。由于TDD-LTE系统速率感知差会严重影响用户的4G体验，本文研究的内容和方法对提升TDD-LTE下载速率、改善用户感知具有参考意义。参考文献：【1】 张新程. LTE空中接口技术与性能. 北京： 人民邮电出版社， 2009.【2】 黄韬. LTE/SAE移动通信网络技术. 北京： 人民邮电出版社， 2009.【3】 陈书贞. LTE关键技术与无线性能. 北京： 机械工业出版社， 2012.【4】 元泉. LTE轻松进阶. 北京： 电子工业出版社， 2012.【5】 赵训威. 3GPP长期演进（LTE）系统架构与技术规范. 北京： 人民邮电出版社， 2011.【6】 曾召华. LTE基础原理与关键技术. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2012.【7】 王映民，孙韶辉. TD-LTE技术原理与系统设计. 北京： 人民邮电出版社， 2010. 张志林. 3GPP LTE物理层和空中接口技术. 北京： 电子工业出版社， 2011. 龙紫薇，邓伟，杨光. LTE系统中的功率控制技术. 电信科学， 2009（10）： 71-75.