LampSite室分系統(tǒng)上行速率優(yōu)化分析

熊　煉　重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所碩士生導(dǎo)師，高級(jí)工程師彭先武　重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所碩士研究生在讀

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LampSite室分系統(tǒng)上行速率優(yōu)化分析

熊煉重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所碩士生導(dǎo)師，高級(jí)工程師
彭先武重慶郵電大學(xué)通信工程應(yīng)用研究所碩士研究生在讀

摘要通過(guò)對(duì)LTE室內(nèi)分布新技術(shù)LampSite進(jìn)行介紹，分析了影響該方案上行速率的主要因素，解決了運(yùn)用該技術(shù)組網(wǎng)的某室內(nèi)場(chǎng)景出現(xiàn)上行速率不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，對(duì)LampSite系統(tǒng)上行速率的規(guī)劃及優(yōu)化有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞LampSiteDASMCS頻帶寬度上行速率

1　引言

2015年進(jìn)入LTE-Advance商用元年，中國(guó)移動(dòng)的TDD室內(nèi)覆蓋建設(shè)繼續(xù)深入。在LTE時(shí)代，業(yè)務(wù)將主要集中在一些熱點(diǎn)場(chǎng)景，尤其是室內(nèi)，因此室內(nèi)覆蓋和容量的需求在不斷增加。4G時(shí)代室內(nèi)覆蓋建設(shè)成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

室內(nèi)覆蓋解決方案目前主要以分布式天線系統(tǒng)（DAS）為主。DAS室內(nèi)覆蓋解決方案，在以語(yǔ)音和小流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的2/3G時(shí)代，大多數(shù)情況下都能很好地滿(mǎn)足室內(nèi)覆蓋需求。但是，到了MBB業(yè)務(wù)的4G時(shí)代，傳統(tǒng)的DAS已經(jīng)不能滿(mǎn)足室內(nèi)大數(shù)據(jù)容量和高清話(huà)音的需求。基于此，LampSite室內(nèi)覆蓋技術(shù)被提出。隨著新技術(shù)的應(yīng)用，由于缺少相應(yīng)規(guī)范性指導(dǎo)，在工程后期單驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)了一些單驗(yàn)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的情況，本文主要針對(duì)出現(xiàn)的上行速率不達(dá)標(biāo)這一難點(diǎn)進(jìn)行分析。

2　LampSite室內(nèi)覆蓋技術(shù)介紹

LampSite方案主要由BBU、DCU（可選）、RHUB 和pRRU幾個(gè)網(wǎng)元組成。LampSite組網(wǎng)情況如圖1所示，BBU和DCU以及DCU和RHUB之間通過(guò)光纖連接，RHUB和pRRU通過(guò)普通網(wǎng)線連接。LampSite的功能模塊可靈活組合成不同的無(wú)線解決方案，以滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的無(wú)線覆蓋要求。以銀行營(yíng)業(yè)廳的組網(wǎng)為例，BBU集中安裝在運(yùn)營(yíng)商機(jī)房，RHUB安裝在銀行機(jī)房，pRRU安裝在營(yíng)業(yè)廳天花板內(nèi)。

2.1LampSite功能模塊介紹

（1）BBU：基帶處理單元，集中控制、管理整個(gè)基站系統(tǒng)，和現(xiàn)網(wǎng)BBU完全一樣，可以與現(xiàn)網(wǎng)BBU實(shí)現(xiàn)基帶資源共享功能。

（2）DCU：分布式控制單元，DCU下行對(duì)GSM、TDS、射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻和數(shù)字采樣后轉(zhuǎn)化為基帶信號(hào)，將GSM、TD-SCDMA和TD-LTE 3個(gè)基帶信號(hào)進(jìn)行CPRI-MUX復(fù)用后通過(guò)CPRI接口送給RHUB，上行反之。因此，DCU主要用于移動(dòng)2、3、4G多系統(tǒng)組網(wǎng)模式，在只有TD-LTE的情況下可不用。

（3）RHUB：RHUB是射頻遠(yuǎn)端CPRI數(shù)據(jù)匯聚單元，實(shí)現(xiàn)BBU/DCU與pRRU之間的通信。一個(gè)RHUB可以連接8個(gè)pRRU，可以級(jí)聯(lián)4級(jí)，內(nèi)置PSU模塊，通過(guò)PoE方式向pRRU供電。

（4）PRRU：pRRU為射頻拉遠(yuǎn)單元，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)處理功能。pRRU支持多頻多模，可同時(shí)承載TD-LTE/ TD-SCDMA/UMTS/GSM等多個(gè)制式，且外觀小巧精致，安裝便捷，可部署多制式的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)置天線，可實(shí)現(xiàn)單LTE支持雙流MIMO，無(wú)需室分改造。

2.2LampSite方案主要優(yōu)勢(shì)

LTE傳統(tǒng)DAS室分結(jié)構(gòu)存在許多缺點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)不合理；節(jié)點(diǎn)多、節(jié)點(diǎn)老化故障無(wú)監(jiān)控；直放站抬升系統(tǒng)底噪，上行受限；演進(jìn)差，擴(kuò)容成本高；室內(nèi)外各自為戰(zhàn)、協(xié)同差、用戶(hù)感知差。LampSite方案采用類(lèi)WLAN建網(wǎng)模式，相比傳統(tǒng)DAS室分結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）LampSite方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，3個(gè)盒子，1根網(wǎng)線，物業(yè)協(xié)調(diào)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于施工，器件少，都是電信級(jí)，節(jié)點(diǎn)少，工程易監(jiān)控，建設(shè)周期節(jié)省約60%。

（2）LampSite是有源設(shè)備，可與宏網(wǎng)共網(wǎng)管，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?zé)o盲區(qū)，簡(jiǎn)化并降低運(yùn)維成本。LampSite支持pRRU級(jí)功率調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外協(xié)同，解決室內(nèi)信號(hào)外泄、鄰區(qū)漏配、切換參數(shù)不合理等問(wèn)題，提升網(wǎng)絡(luò)性能。

（3）單LTE支持雙流MIMO，無(wú)需室分改造。LampSite支持MIMO，可使小區(qū)總吞吐率提升100%，邊緣用戶(hù)速率提升40%以上。相比改造雙路室內(nèi)無(wú)源分布系統(tǒng)，LampSite可節(jié)省86%的部署時(shí)間。

（4）上下行覆蓋和容量增強(qiáng)。下行，支持COMP聯(lián)合收發(fā)，覆蓋面積提升30%，邊緣用戶(hù)下行速率提升90%。上行，支持1發(fā)2收，上行覆蓋面積提升49%，上行容量提升100%。能解決室分天線無(wú)法部署在合理位置帶來(lái)的弱覆蓋問(wèn)題，提高部署靈活度、改善邊緣用戶(hù)的數(shù)據(jù)體驗(yàn)。

（5）RRU共小區(qū)，可遠(yuǎn)程進(jìn)行小區(qū)分裂。后臺(tái)軟件配置即可實(shí)現(xiàn)小區(qū)合并、分裂，容量瞬間翻倍，無(wú)需再進(jìn)樓布線，簡(jiǎn)捷高效。終極場(chǎng)景是每pRRU一個(gè)小區(qū)。

（6）支持多模多頻，一次部署，長(zhǎng)期受益。射頻模塊采用SDR技術(shù)，通過(guò)不同的軟件配置，支持多模靈活配置，平滑演進(jìn)，目前有G+U雙模，G+U+L三模，U+L雙模三頻。

由上可以看出，LampSite作為L(zhǎng)TE全新室內(nèi)分布解決方案，相對(duì)于傳統(tǒng)DAS，LampSite具有可演進(jìn)、可升級(jí)、易部署等優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)于一張全新網(wǎng)絡(luò)，后期單驗(yàn)以及日常優(yōu)化測(cè)試任務(wù)更能驗(yàn)證該方案技術(shù)上的優(yōu)越性，對(duì)于一些上下行速率、RSRP、SINR和MCS等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析是必不可少的。然而，單純的下行速率提升已無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)需求及用戶(hù)感知。所以，在實(shí)際的工作及優(yōu)化中，在關(guān)注用戶(hù)下行速率的同時(shí)，還需要關(guān)注上行的上傳速率是否滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

3　影響TD-LTE上傳速率的因素

LTE上行業(yè)務(wù)是端到端業(yè)務(wù)，各網(wǎng)元都可能對(duì)上行速率產(chǎn)生影響，因此影響LTE速率上傳速率的因素有很多。

從理論上分析影響上傳速率的因素主要有：

（1）承載網(wǎng)因素：承載網(wǎng)側(cè)主要考慮頻帶寬度。系統(tǒng)的不同頻帶寬度決定了可以分配的總RB數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)帶寬越大時(shí)，所能提供的傳輸資源越多，從根本上影響了LTE上傳速率。目前，系統(tǒng)帶寬可配置為1.4、5、10、15、20MHz。

（2）eNB因素：基站側(cè)EPF調(diào)度算法、基站DSP處理能力、射頻功率配置都會(huì)對(duì)上行速率有影響。這些因素主要是由基站側(cè)BBU決定。

（3）無(wú)線參數(shù)：主要表現(xiàn)在頻譜效率（MCS、MIMO、IBLER）、空口資源（Grant、RB）、空口時(shí)延（Grant、IBLER）和信道條件幾方面。

（4）終端影響因素：包括終端能力限制、PC機(jī)性能、FTP軟件配置、移動(dòng)速度等。LTE終端分為不同的能力等級(jí)，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的最大傳輸速率，影響用戶(hù)的實(shí)際上傳速率。

（5）算法參數(shù)配置：主要有功率控制、資源調(diào)度、QoS等方面。

4　LTE上行速率優(yōu)化基本方法

上行速率過(guò)低的優(yōu)化在工程上主要從以下幾方面著手。

（1）網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的優(yōu)化：當(dāng)UE所處無(wú)線信道環(huán)境差（包括弱覆蓋和上行底噪高等），通過(guò)前端觀察上行MCS值，若低于一定值（比如16dBm），UE連續(xù)按照很大功率發(fā)射（高于20dBm），并且路損大于一定門(mén)限（如110dB），那么可以判定有弱覆蓋發(fā)生，則可以通過(guò)優(yōu)化RF提升上行覆蓋，這是提升上行速率最基本、直接、有效的手段。當(dāng)MCS值較小，但路損小于一定門(mén)限（如100dB），需進(jìn)一步查看BLER是否過(guò)高，若過(guò)高，則可認(rèn)為是上行底噪高導(dǎo)致速率較低。首先，需分析上行底噪高的原因是業(yè)務(wù)負(fù)荷高，還是外部干擾，或者是由于時(shí)隙配比錯(cuò)誤，然后再進(jìn)行針對(duì)性的解決。

（2）上行功率控制的優(yōu)化：上行各信道的功率算法大同小異，主要是基于路損和補(bǔ)償因子加上目標(biāo)功率，通過(guò)適當(dāng)增加發(fā)射功率，可以減少上行干擾，提升上行速率。

（3）UL Grant的優(yōu)化：影響UL Grant的因素包括業(yè)務(wù)、參數(shù)、空口、切換、硬件等因素。優(yōu)化時(shí)保證無(wú)其他用戶(hù)；將測(cè)量GAP調(diào)整為模式2，將有效減少GAP測(cè)量帶來(lái)的DL/UL Grant的損失，提升上下行速率；對(duì)存在頻繁或乒乓切換的區(qū)域開(kāi)展RF調(diào)整、優(yōu)化切換參數(shù)同樣可以提升上下行速率。

（4）UL RB數(shù)的優(yōu)化：影響上行鏈路RB數(shù)主要有PUCCH受限、多UE并發(fā)業(yè)務(wù)、流控等，最有效的優(yōu)化方法為后臺(tái)調(diào)整減少PRACH占用的RB數(shù)。

（5）工程質(zhì)量?jī)?yōu)化：一些施工不規(guī)范造成的工程質(zhì)量問(wèn)題，同樣可以導(dǎo)致上行速率低，PRRU3901 和3902混裝，網(wǎng)線頭子沒(méi)接好，PRRU安裝方式有問(wèn)題、靠近強(qiáng)電、沒(méi)固定好等造成的駐波比大和各類(lèi)工程告警。

5　上行速率優(yōu)化案例分析

在某城市的一個(gè)LampSite室分站點(diǎn)單驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在RSRP/ SINR良好的情況下，上行速率不達(dá)標(biāo)，只有3～4M，離8M驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)差距較大。

（1）問(wèn)題分析

第一次上站單驗(yàn)時(shí)，該室分站點(diǎn)是沒(méi)有開(kāi)通業(yè)務(wù)，發(fā)現(xiàn)上行速率過(guò)低，其他指標(biāo)如下載、覆蓋、切換和泄露都正常。測(cè)試結(jié)果依然偏低，所以排除覆蓋和切換問(wèn)題。

從工程上排查上傳速率低大致有參數(shù)配置不合理；設(shè)備故障，如基站側(cè)BBU和PRRU；PRRU發(fā)射功率偏小；上行存在干擾等幾方面原因。

（2）問(wèn)題處理

在后臺(tái)仔細(xì)檢查相關(guān)參數(shù)未發(fā)現(xiàn)異常，排除參數(shù)故障。分別將BBU復(fù)位重啟以及更換PRRU和RHUB等設(shè)備，測(cè)試結(jié)果依然偏低，排除設(shè)備故障。在后臺(tái)將PRRU的發(fā)射功率由原來(lái)的-78升10個(gè)dB，進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，上傳速率上升了2M左右，幅度不大，排除發(fā)射功率問(wèn)題。

通過(guò)后臺(tái)檢測(cè)到干擾電平MR RIP值為-111，查閱移動(dòng)研究院編輯的《TD-LTE系統(tǒng)間干擾排查與規(guī)避指導(dǎo)手冊(cè)》發(fā)現(xiàn)，該值屬于輕度干擾、偏中度干擾，確定有干擾后，現(xiàn)場(chǎng)用掃頻儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有DCS900/1800，而且上行頻段底噪正常，同時(shí)關(guān)掉其他站，上傳速率依然偏低，因此可以排除是阻塞干擾，猜測(cè)是其他外部設(shè)備帶來(lái)的干擾，在滿(mǎn)足現(xiàn)有覆蓋不移動(dòng)PRRU位置，將本站的E1頻點(diǎn)38950修改為E2頻點(diǎn)39148，來(lái)避免外部干擾。測(cè)試發(fā)現(xiàn)上行速率平均9M，問(wèn)題得到解決，優(yōu)化效果明顯，具體如圖2所示。

圖2　頻點(diǎn)修改前后上傳數(shù)率

6　結(jié)束語(yǔ)

隨著LTE室分系統(tǒng)建設(shè)加快，LampSite技術(shù)因?yàn)榫哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝部署靈活、容量覆蓋大和易監(jiān)控便于后期維護(hù)等特點(diǎn)得到大力推廣。新技術(shù)的應(yīng)用，往往容易出現(xiàn)了一些單驗(yàn)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)的情況，尤其是比較復(fù)雜的上行速率不達(dá)標(biāo)這一情況。TD-LTE網(wǎng)絡(luò)上載速率低會(huì)嚴(yán)重影響用戶(hù)感知，特別是正在廣泛部署的VoLTE業(yè)務(wù)。因此，對(duì)上行速率的優(yōu)化顯得越來(lái)越重要。本文通過(guò)對(duì)LampSite技術(shù)的介紹，進(jìn)而分析和總結(jié)了影響上載速率的主要因素，并將這些理論因素應(yīng)用于工程實(shí)際中，解決了某站點(diǎn)出現(xiàn)上行速率過(guò)低的情況，對(duì)于LampSite室分系統(tǒng)的單驗(yàn)優(yōu)化有較好的參考作用。

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收稿日期：（2015-12-28）