多場景TD-LTE下行功率分配對吞吐率的影響研究

凌小根

摘要：通過對TD-LTE常用的不同子幀和特殊子幀配比、RS配置功率、、等組合的多種場景進行業務驗證，結合TD-LTE下行功率分配的原理，定性和定量地研究了和對下行功率分配的影響，進而得出下行功率分配在實際應用中對RSRP、RS_SINR、RSRQ和上下行吞吐率的定量變化，詳細分析了各配置場景在實驗局中的上下行業務表現，達到根據不同需求，為多場景的覆蓋、上下行吞吐率等的后續規劃、優化、相關應用配置提供合理化建議的目的。

關鍵詞：TD-LTE；下行功率分配；子幀配比；吞吐率；多場景1引言

隨著TD-LTE相關網規網優的深入與細化，小區專屬參考信號功率的調整在優化中被廣泛使用，其配置已形成了一定的經驗與原則，但在不同RS功率配置的場景下，小區下行功率的分配及其對上下行吞吐率的影響并沒有嚴格的標準和統計。在這種背景之下，通過對不同RS功率、子幀配比方式、和所組成的TD-LTE網絡多場景進行對比測試，研究得出其對于下行功率分配、RSRP、RS_SINR、RSRQ、上下行吞吐率等方面的影響，并通過定性與定量的對比分析給出合理化配置建議。

2下行功率分配

2.1 下行功率控制的目的

LTE下行采用OFDMA技術，一個小區內發送給不同UE的下行信號之間是相互正交的，因此不存在CDMA系統因遠近效應而進行功率控制的必要性，即基站對本小區內所有頻帶都是以等功率發射的[1]。但為避免小區間干擾，采用下行靜態或半靜態的功率分配還是必要的。RS RE和正常的PDSCH RE的功率比是由系統半靜態地配置的，不同小區可以采用不同的功率配比[2]。

下行功率分配對各種下行物理信道的發射功率進行控制，如廣播信道、控制信道、共享信道、參考信號等。下行功率分配的目標是在滿足用戶接收質量的前提下盡量降低下行信道的發射功率，達到減輕小區間干擾的目的。eNode B決定下行發送的每資源單元能量EPRE[3]。

2.2 下行功率分配的影響因素

下行小區專屬參考信號EPRE源于下行參考信號傳輸功率，由高層參數Reference-signal-power通知。每個OFDM符號內的PDSCH EPRE和小區專屬RS EPRE之比使用對應OFDM符號指示的或者定義。

目前大多采用TM2/3/7/8自適應的傳輸模式，所以。由高層信令配置的UE級參數，改變UE的就改變了基站給UE分配的功率，該參數就是下行功控的輸出值。增大，說明用戶的數據RE功率增大，在小區總功率不變的情況下，數據RE的接收功率增加，可以提升SINR，提高取值，小區中心用戶功率上升，對鄰區邊緣用戶的干擾增加，體現為整網平均吞吐率上升，但邊緣吞吐率下降。但如果過大，對鄰區的干擾嚴重，且導致控制信道功率降低，覆蓋不平衡。降低取值，小區中心用戶功率下降，對鄰區邊緣用戶的干擾減小，體現為整網平均吞吐率下降，但邊緣吞吐率上升。是由RRC信令指出的用戶級參數，按配置編號0至7的取值集合如下：{-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,2,3}dB。

是（功率因子比率的值）的索引，表示PDSCH上EPRE的功率因子比率指示，該值具體由高層通知（以RRC信令的方式給出）的與eNode B配置的天線端口數目決定，取值越大，Reference signal power在原來的基礎上抬升得越高，能獲得更好的信道估計性能，增強PDSCH的解調性能，但同時減少了PDSCH（Type B）的發射功率，可以改善邊緣用戶速率。取值及與的對應關系如下：取值集合為{0,1,2,3}，對應的取值分別為{1,4/5,3/5,2/5}（單天線端口）或者{5/4,1,3/,4,1/2}（2或4天線端口）。

下行信道的功率分配主要和、相關?？刂浦鴺I務信道RE和 RS RE功率的比例，控制著RS符號上業務 RE和非RS符號上業務信道RE的功率比例，也就是說在載波功率一定的情況下，以上2個變量，控制了下行功率的分配，進而影響著UE的吞吐率。

3子幀配比

3.1 上下行子幀切換點配置

上下行子幀配比，為TD-LTE提供了靈活的上下行容量配置，從而支持不同類型的非對稱業務需求，在同等載波功率的情況下，不同的子幀配比對下行的功率、上下行吞吐也有相應的影響，由此也將不同子幀配比納入了研究的不同場景范疇。

3.2 特殊子幀配比

不同特殊子幀的配比，會對覆蓋范圍，傳輸下行業務數據的RE數量有影響，故將該配比也作為不同配置場景的一部分。

4多場景下行功率分配產生的影響及規劃建議

4.1 多場景設置

采用基于子幀和特殊子幀配比、RS配置功率、、等組合的多種場景，其中子幀配比與特殊子幀配比（常規CP）均用配比號表示，選取常用的1、2號子幀配比和5、7號特殊子幀配比進行兩兩組合。下行功率相關的3個變量小區RS功率、、的取值集合分別為{9,12,15}dBm、{0,-3}dB和{0,1}。根據功率利用率分配表，只選取2組利用率為100%的、組合。驗證測試采用單終端同時上傳&下載FTP業務，為降低本/鄰小區網絡狀況對測試結果的影響，選取了G省某空載TD-LTE室內雙流站點為驗證測試對象，測試區域位于天線底。TD-LTE上下行子幀配置[4]:1號子幀配比為5ms轉換點周期，UL:DL=2:2；2號子幀配比為5ms轉換點周期，UL:DL=1:3。特殊子幀DwPTS/ GP/ UpPTS長度（單位：OFDM符號）[5]：5號特殊子幀配比常規CP下，DwPTS：GP：UpPTS=3:9:2；7號特殊子幀配比常規CP下，DwPTS：GP：UpPTS=10:2:2。

4.2 下行功率分配對RSRP的影響

()=(0,0)與(-3,1)兩組功率利用率為100%的設置中，后者由于的抬升，使得同等RS功率設置(小區功率)的情況下，RSRP有細微的抬升，平均為0.84dB，RS=12dBm時抬升最大，為1.69dB，獲得更好的信道估計。實際應用測試中，RS功率由12dBm提升3dB時，RSRP對應的提升為2.58dB。

4.3 下行功率分配對RS_SINR的影響

()=(0,0)與(-3,1)兩組設置中，同等RS功率設置的情況下， 較之RSRP，RS_SINR有較明顯的提升，平均為2.70dB，即(-3,1)較之(0,0)設置能獲得額外平均2.70dB的RS_SINR改善，對提升邊緣覆蓋率和吞吐率有較大的幫助，對邊緣覆蓋有覆蓋優化相關需求的推薦使用該配置。同時，在覆蓋較好的情況下加大RS功率配置，并不會對RS_SINR有明顯的影響。

4.4 下行功率分配對RSRQ的影響

兩組不同的()=(0,0)與(-3,1)設置中，變化對RSRP的影響的絕對值，較之變化對干擾水平（RSSI）的影響要小，體現在同等RS功率設置情況下，(-3,1)較之(0,0)設置能獲得額外平均2.64dB的RSRQ增益，能使得參考信號的質量更優，覆蓋更加穩定。

4.5 下行功率分配對下行吞吐率的影響

⑴在驗證對比測試中，不同RS功率設置、()組合（特殊）子幀配比的多場景下，功率分配對于部分無線指標雖然有較大的影響，但對于下行平均吞吐率的影響有限，在3%以內。⑵在小區RS功率為9dBm配置時，()設置為(-3,1)較之(0,0)，在不同的（特殊）時隙配比下，對于下行吞吐率均有提升，在滿足覆蓋的情況下，RS功率=9dBm和(-3,1)的()組合是推薦配置。⑶在2號子幀配比，7號特殊子幀配比的情況下，將RS功率抬升至15dBm，對網絡的下行吞吐率有較大的負面影響，速率約下降了10%，故此項為非推薦配置，除非有特殊的覆蓋需求。⑷2號子幀配比的情況下，7號特殊子幀配比較之5號配比，在實測中平均有13.14%的下行容量（平均吞吐率）的提升。⑸1號子幀配比的情況下，7號特殊子幀配比較之5號配比，在實測中平均有33.29%的下行容量（平均吞吐率）的提升。

4.6 下行功率分配對上行吞吐率的影響

本次驗證的多種場景，理論上只有子幀配比對上行吞吐率有影響，但實際由于存在上下行相互間的資源調度、HARQ等，特殊子幀的配比也對上行容量（吞吐率）有不可忽略的影響，本次統計為上行容量的需求規劃提供配置參考。1)2號子幀配比的情況下，5號和7號特殊子幀配比上行容量（平均吞吐率）持平。2)1號子幀配比的情況下，7號特殊子幀配比較之5號配比，在實測中平均有24.64%的上行容量（平均吞吐率）的提升。3)1號子幀配比，5號特殊子幀配比的情況下，上行吞吐率表現出較大的不穩定性，波動較大，其他均較為穩定。

5總結

通過對TD-LTE常用的不同子幀和特殊子幀配比、小區總功率（RS配置功率）、、等組合的多種場景進行業務驗證，結合TD-LTE下行功率分配的原理，定性和定量地研究了和對下行功率分配的影響，進而得出下行功率分配在實際應用中對RSRP、RS_SINR、RSRQ和上下行吞吐率的定量變化，詳細分析了針對性的不同配置場景在實驗局中的平均吞吐率業務表現，為不同場景的覆蓋、上下行吞吐率（容量）等的后續規劃、優化、相關應用配置提供了現網數據參考和合理化建議。

[參考文獻]

[1]陳俊,彭木根,王文博.TD-LTE系統功率控制技術的研究[J].數據通信，2010.4.

[2]沈嘉,索士強,全海洋,等.3GPP長期演進(LTE)技術原理與系統設計[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[3]王映民,孫韶輝,等.TD-LTE技術原理與系統設計[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[4]3GPP TS 36.300 V11.3.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Overall description,Stage 2(Release 11)[S].

[5]張新程,田韜,周曉津.LTE空中接口技術與性能[M].北京：人民郵電出版社，2009.