基于TDD-LTE系統(tǒng)PDSCH下行功控策略的研究

石會路，鐘東明，袁瑞民

（中國移動通信集團天津有限公司網(wǎng)絡優(yōu)化中心，天津 300090）

基于TDD-LTE系統(tǒng)PDSCH下行功控策略的研究

石會路，鐘東明，袁瑞民

（中國移動通信集團天津有限公司網(wǎng)絡優(yōu)化中心，天津 300090）

通過對TDD-LTE系統(tǒng)中PDSCH信道下行功率分配策略進行分析研究，在不同場景下驗證不同的下行功率分配策略對信號電平、信噪比以及下載速率的影響，為現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)和研究依據(jù)。

1 引言

隨著LTE網(wǎng)絡大規(guī)模建設以及用戶的不斷增長，用戶對網(wǎng)絡的體驗和需求也越來越高。由于LTE基站越來越密集，網(wǎng)內(nèi)干擾水平也逐漸升高，因此需要更加合理的功率分配策略，以降低網(wǎng)內(nèi)干擾、避免功率分配受限和利用率不足的情況發(fā)生。

PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道）信道是唯一用來承載高層業(yè)務數(shù)據(jù)及信令的信道，因此是LTE系統(tǒng)最重要的物理信道。當PDSCH信道承載接入響應消息、尋呼消息和系統(tǒng)消息時，功率控制用于保證覆蓋；當PDSCH信道承載普通業(yè)務時，功率控制可有效提高系統(tǒng)吞吐率和頻譜效率。本文主要針對TDD-LTE系統(tǒng)PDSCH信道下行功控進行研究和實驗，通過對PDSCH信道的功率配置來優(yōu)化系統(tǒng)性能，提升用戶感知。

2 PDSCH信道下行功控的原理

對于PDSCH功率控制來說，一個時隙上的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用技術(shù)）符號可以根據(jù)是否有小區(qū)參考信號分為2類：不包含RS（Reference Signal，參考信號）的OFDM符號為A類符號；包含RS的OFDM符號為B類符號。不同符號相對小區(qū)參考信號的EPRE（Transmit Energy per Resource Element，每資源單元容量）的比值由ρA和ρB決定，其中：

ρA用來確定不包含小區(qū)參考信號的OFDM符號上的PDSCH EPRE。一般情況下ρ A=PA，根據(jù)協(xié)議TS 36.331定義，PA是一個離散的枚舉值，其取值范圍為{-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,2,3}，通過RRC信令下發(fā)到UE，用于PDSCH解調(diào)。

ρB用來確定包含小區(qū)參考信號的OFDM符號上的PDSCH EPRE。PB通過PDSCH上EPRE的功率因子比率ρ B/ρ A確定，不同PB和天線端口數(shù)配置下對應ρ B/ ρA的取值如表1所示：

表1 不同PB和天線端口數(shù)配置下對應ρ B/ρ A的取值

3 PDSCH信道下行功控優(yōu)化

本研究方法基于4G華為設備，針對現(xiàn)網(wǎng)PDSCH下行功控策略進行分析研究與實驗驗證，并提出具體參數(shù)設置方法，對于其他機型也同樣適用。

3.1 PDSCH信道下行功控策略分析

對于雙天線端口，每個符號的發(fā)射功率總和是恒定的，與CRS（Cell Reference Signal，小區(qū)參考信號）設置的功率值有關(guān)，公式如下：

其中，Psingleantenna為每通道 的發(fā)射功率。共天線的情況下，兩種制式的載波功率之和不能超出RRU額定輸出功率，所以CRS的功率值不能設置過大。在3G、4G共模的環(huán)境下，20M帶寬雙天線端口CRS現(xiàn)網(wǎng)典型設置范圍為6.2dBm至9.2dBm，PDSCH下行功控參數(shù)PA、PB設置為[-3,1]。通過RS Power Boosting（RS功率增強）技術(shù)可提升RS功率，增強小區(qū)覆蓋能力，但同時會帶來RS同頻干擾，影響區(qū)域整體下載速率，導致用戶感知差。

3.2 PDSCH信道下行功控優(yōu)化

不同組合方式下RRU（Remote Radio Unit，遠端射頻模塊）功率利用率情況如表2所示：

表2 不同組合方式下RRU功率利用率情況

確保總功率利用率為100%的情況下，PA=-3、PB=1，雖然提供較好的覆蓋，但也產(chǎn)生了同頻干擾影響速率，因此可將PDSCH下行功控策略調(diào)整為PA=0、PB=0，通過提升業(yè)務信道功率提高低SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信號與干擾加噪聲比）采樣點所對應的MCS（Modulation and Coding Scheme，調(diào)制與編碼策略）編碼，從而有效提升下載速率。PA、PB設置為[-3,1]、[0,0]這2種情況下參考信號和業(yè)務信道的覆蓋范圍如圖1所示：

圖1 2種場景下參考信號和業(yè)務信道的覆蓋范圍

由于在不同PB設置下，包含參考信號的OFDM符號中CRS的功率及PDSCH的功率占比變化方向相反，因此需要驗證不同的下行功率分配策略對信號電平、信噪比以及下載速率的影響。

4 不同功控策略的優(yōu)化驗證

4.1 拉網(wǎng)測試驗證

本次選取天津塘沽城區(qū)網(wǎng)格進行PDSCH下行功控參數(shù)優(yōu)化實驗，對PA、PB設置為[-3,1]、[0,0]這2種功控策略進行測試驗證。實驗網(wǎng)格為塘沽的核心區(qū)域，4G用戶量相對較大且無線環(huán)境復雜，網(wǎng)格具體情況如圖2所示：

圖2 實驗區(qū)域范圍

目前實驗網(wǎng)格RS功率設置情況如表3所示：

表3 55網(wǎng)格RS功率設置情況

將PA、PB分別設置為[-3,1]、[0,0]網(wǎng)格，RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）、SINR以及下載速率的對比情況如表4所示。

DT（Drive Test，驅(qū)車測試）拉網(wǎng)測試結(jié)果表明，PA、PB設置為[0,0]后，網(wǎng)格RSRP和SINR的最大值及均值都略小于設置為[-3,1]，而平均下載速率卻比設置為[-3,1]提升2.2M左右。

4.2 單站定點測試驗證

選取塘沽新河船廠基站近點（信號電平-75dBm）和遠點（信號電平-90dBm）這2個位置，分別進行了PA、PB設置為[-3,1]、[0,0]空載和加擾CQT（Call Quality Test，通話質(zhì)量測試）對比測試。

表4 RSRP、SINR以及下載速率測試對比情況

（1）近點CQT測試驗證情況

在基站近點（信號電平-75dBm）分別進行空載及100%加擾CQT測試，測試對比情況如表5所示。

測試結(jié)果表明，近點空載及100%加擾CQT測試中PA、PB設置為[0,0]的平均SINR、平均RSRP都略小于設置為[-3,1]，而平均下載速率均大于設置為[-3,1]。

（2）遠點CQT測試驗證情況

在基站遠點（信號電平-90dBm）分別進行空載及100%加擾CQT測試，測試對比情況如表6所示。

測試結(jié)果表明，遠點空載及100%加擾CQT測試中PA、PB設置為[0,0]的平均SINR、平均RSRP都略小于設置為[-3,1]，2種設置的下載速率基本持平，設置為[0,0]略小于設置為[-3,1]。這說明在邊緣弱覆蓋區(qū)域，PA、PB設置為[-3,1]可以采用高階的調(diào)制編碼方式，通過Power Boosting提升邊緣用戶的速率。

4.3 KPI指標監(jiān)控情況

將功控參數(shù)PA、PB設置從[-3,1]調(diào)整為[0,0]后對小區(qū)KPI指標進行監(jiān)控，參數(shù)修改前后3個工作日的KPI指標對比如表7所示，整體變化趨勢平穩(wěn)，無線利用率略有提升。

如表8所示，下行每PRB（Physical Resource Bearer，物理資源承載）平均吞吐率提升明顯，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 測試結(jié)果分析

通過對城區(qū)網(wǎng)格拉網(wǎng)、單站近點、遠點、輕載、加擾對比測試驗證數(shù)據(jù)分析表明：

在當前城區(qū)網(wǎng)絡環(huán)境下，PA、PB配置為[0,0]網(wǎng)格平均下載速率及主要KPI指標較配置為[-3,1]均有所提升，說明在覆蓋良好的環(huán)境下RS Power Boosting技術(shù)并沒有提升MCS編碼，反而影響了信道估計。

PA、PB配置為[0,0]在不改變RS覆蓋的基礎(chǔ)上增大了業(yè)務信道發(fā)射功率，64QAM高階編碼的占比高于PA、PB配置為[-3,1]，說明在覆蓋良好的環(huán)境下采用該配置能夠更合理地對信道進行估計，并通過準確的CQI反饋進行MCS編碼，從而提升下行下載速率。

在小區(qū)邊緣弱覆蓋區(qū)域，PA、PB配置為[-3,1]與配置為[0,0]下載速率接近，且略好于配置為[0,0]，說明在弱覆蓋區(qū)域可通過RS Power Boosting技術(shù)有效提升RS功率，增強小區(qū)覆蓋能力，提升邊緣用戶速率感知度。

表5 近點測試驗證對比情況

表6 遠點測試驗證對比情況

表7 KPI指標監(jiān)控情況（1）

表8 KPI指標監(jiān)控情況（2）

5 結(jié)論

通過對PDSCH下行信道功率控制的研究與實驗得出以下結(jié)論：針對現(xiàn)網(wǎng)城區(qū)覆蓋良好的無線環(huán)境，PA、PB配置為[0,0]在不改變RS覆蓋的基礎(chǔ)上可增大業(yè)務信道發(fā)射功率，對網(wǎng)絡指標以及用戶下載速率均有提升，因此建議采用[0,0]配置策略。此外，針對邊緣弱覆蓋區(qū)域仍然建議采用[-3,1]配置策略，通過RS Power Boosting技術(shù)提升邊緣下載速率。由于TDDLTE系統(tǒng)速率感知差會嚴重影響用戶的4G體驗，本文研究的內(nèi)容和方法對提升TDD-LTE下載速率、改善用戶感知具有參考意義。

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石會路：碩士畢業(yè)于成都理工大學，現(xiàn)任中國移動通信集團天津有限公司網(wǎng)絡優(yōu)化工程師，主要從事LTE網(wǎng)絡優(yōu)化工作。

鐘東明：畢業(yè)于天津大學，現(xiàn)任中國移動通信集團天津有限公司網(wǎng)絡優(yōu)化工程師、優(yōu)化室經(jīng)理。

袁瑞民：高級工程師，畢業(yè)于天津大學，現(xiàn)任中國移動通信集團天津有限公司網(wǎng)絡優(yōu)化工程師。

首批民營寬帶運營商誕生寬帶市場壟斷或打破

2015年6月23日，我國首批3家民營企業(yè)收到寬帶運營商牌照，分別是：蘇寧云商、長城寬帶和網(wǎng)宿科技。民營企業(yè)進入寬帶接入網(wǎng)市場，從此民營寬帶正式登陸。

面對首批民營寬帶的誕生，虛擬運營商產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長鄒學勇表示，民營寬帶進入通信業(yè)，宣布中國通信行業(yè)有史以來第一次寬帶徹底開放民資，更多用戶選擇寬帶的數(shù)量增多，更大是打破寬帶壟斷地位，從此用戶從強制選擇寬帶到自由組合選擇寬帶。

鄒學勇還稱，用戶選擇寬帶商的數(shù)量增多，寬帶的價格戰(zhàn)將更激烈，走向價值戰(zhàn)的創(chuàng)新。免費寬帶時代即將到來。

在2014年12月，為了鼓勵民間資本以多種模式進入寬帶接入市場，促進寬帶網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施發(fā)展和業(yè)務服務水平提升，工信部發(fā)布了向民間資本開放寬帶接入市場的通告，并公布了《寬帶接入網(wǎng)業(yè)務開放試點方案》。

《試點方案》顯示，民營企業(yè)可以申請寬帶運營商牌照，首批試點城市包括太原、沈陽、哈爾濱、上海、南京、杭州、寧波、廈門、青島、鄭州、武漢、長沙、廣州、深圳、重慶、成都，試點期限為3年。

工信部部長苗圩曾表示，要通過向民間資本開放寬帶接入網(wǎng)業(yè)務，吸引民營企業(yè)參與到我國基礎(chǔ)電信領(lǐng)域的建設和運營中來，通過競爭促進企業(yè)寬帶服務能力提升和資費水平的合理下降，為廣大用戶提供便捷、優(yōu)惠和多樣化的寬帶服務。（新浪科技）

Research on PDSCH Downlink Power Allocation Strategy Based on TDD-LTE System

SHI Hui-lu, ZHONG Dong-ming, YUAN Rui-min
(China Mobile Tianjin Corporation Network Optimization Center, Tianjin 300090, China)

Downlink power allocation strategy of physical downlink shared channel (PDSCH) in TDD-LTE system was researched. The impacts of different downlink power allocation strategies on signal level, SNR and downlink rate in different scenes were validated. It is able to provide theoretical basis and research foundation to modern network optimization.

TDD-LTE physical downlink shared channel (PDSCH) downlink power

TDD-LTE 物理下行共享信道 下行功率

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.12.002

TN929.5

A

1006-1010(2015)12-0010-05

石會路,鐘東明,袁瑞民. 基于TDD-LTE系統(tǒng)PDSCH下行功控策略的研究[J]. 移動通信, 2015,39(12): 10-14.

2015-03-16

責任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn