一種LTE中基于TA的網絡優化策略應用*

李麗智，岳　磊，陳善芳，鄧漫齡

(中國移動通信集團廣西有限公司，廣西 南寧 530022)

?

一種LTE中基于TA的網絡優化策略應用*

李麗智，岳磊，陳善芳，鄧漫齡

(中國移動通信集團廣西有限公司，廣西 南寧 530022)

摘要：LTE現網中的參數配置均基于網絡規劃階段的拓撲結構及仿真計算，導致部分參數的配置不適用于現網實際，進而影響網絡服務質量。因此，結合實際工程項目，提出一種基于TA(Time Advanced，時間提前量)的網絡優化策略，即根據在網用戶接入時的TA統計調整小區半徑，進而調整小區的Ncs(Number of cyclic shift，循環移位序列)配置；工程實踐表明，調整后網絡的無線接通率、切換成功率、掉線率等指標均有明顯改善，驗證了該策略的有效性和可行性。

關鍵詞：LTE；TA；網絡優化；循環移位序列

0引言

隨機接入過程是UE(User Equipment，用戶設備)在空閑模式或者連接模式下發起的用于建立UE和系統之間無線鏈路的過程，該過程實現UE與網絡上行同步和上行資源分配[1]。涉及到物理層、MAC(Media Access Control，媒體訪問控制)層、RRC(Radio Resource Control，無線資源控制)層等多個協議層。物理層定義了隨機接入所使用的前導碼Preamble、PRACH(Physical Random Access Channel，物理隨機接入信道)信道資源、隨機接入的各個消息時序關系；MAC層負責隨機接入過程的觸發和實施；RRC層參與切換等特定的隨機接入過程。由此可見，隨機接入是LTE終端接入網絡中的必經環節，其接入信道的性能直接影響著整個LTE(Long Term Evolution，長期演進)通信系統的網絡運行質量；而接入信道的性能又與Preamble格式、小區半徑、前導序列、循環移位序列等參數密切相關。

1配置參數分析

1.1LTE的Preamble格式

物理隨機接入前導包括一個長度為TCP的循環前綴和一個長度為TSEQ的序列部分，在TSEQ后預留有用于對抗多徑干擾的保護間隔GT[2]。通常，較長的序列能獲得較大的覆蓋范圍，但較大的覆蓋范圍需要較長的CP和GT來抵消相應的往返時延；即小區半徑越大，傳輸時延越長，需要的GT越大。為適應不同的覆蓋要求，3GPP TS36.211協議規定了5種格式的PRACH循環前綴長度、序列長度、以及GT長度，如表1所示。

表1　隨機接入前導格式與TCP、TSEQ、GT的關系

1.2Preamble格式與小區半徑的關系

Preamble格式和小區半徑的約束關系為：小區內邊緣用戶的傳輸時延必須在GT內部，才能保證PRACH正常接收，且不干擾其他的子幀[3]。描述成表達式為：

TCP>TRTT+TDS，且TGT>TRTT

(1)

式中，TCP為循環前綴CP的長度，TRTT為最大往返時間，TDS為傳輸延遲，TGT為保護間隔。根據式(1)，可以得到各種Preamble格式下所支持的小區最大半徑(考慮TDS)如表2所示。

表2　Preamble格式與CP、GT、TDS、小區半徑的關系

結合表1和表2可知，LTE網絡有5種Preamble格式，格式0～3中，ZC(Zadoff-Chu sequence)根序列有838個，ZC序列長度為839，Ncs(Number of cyclic shift)取值有16種；格式4中，ZC根序列都有138個，ZC序列長度為139，Ncs取值有7種。Preamble格式0持續1 ms，且支持的最大小區半徑14.53 km，可滿足網絡覆蓋的多數場景且占用上行資源少，目前LTE組網主要采用格式0。

1.3循環移位序列Ncs取值與小區半徑的關系

Ncs的選取和小區半徑、最大的時延擴展有關，滿足以下關系：

NCS.Tpreamble_S>TRTD+TMD

(2)

式中，Tpreamble_s為ZC序列的抽樣長度，對于Preamble格式0～3，Tpreamble_s=800/839(μs)；對于Preamble 格式4，Tpreamble_s=133/139(μs)。TMD為最大的時延擴展，仿真結果表明[1]，TMD取值一般為5 μs。TRTD為小區信號往返的最大時延，和小區半徑r的關系為TRTD=6.67r(μs)，r取值單位為km。

對式(2)進行變換，即左右兩邊同時除以Tpreamble_s，則有：

NCS>1.04875·(6.67r+5)

(3)

NCS>1.0425·(6.67r+5)

(4)

式(3)適用于Preamble格式0～3，式(4)適用于Preamble格式4。由式(3)和式(4)不難看出，未知的參數只有小區半徑r，因此只需知道r即可算出Ncs。

在式(3)中加入TAdSch(向前搜索的時間長度，由下行同步誤差決定，下行同步誤差最大約為2 μs[1])，公式進一步變為：

NCS>1.04875·(6.67r+5+2)

(5)

比如：如果eNodB(Evolved Node B，演進型Node B)配置的是低速小區，小區半徑r=10 km，代入式(5)，則有：

NCS>1.04875·(6.67×10+5+2)=77.03

(6)

此時需要取Ncs configuration=11，即Ncs=93。Ncs configuration=10的時候，對應的Ncs是76[1]，不滿足要求。

得出Ncs后，就可以通過式(7)和式(8)計算單小區產生64個Preamble需要的根序列索引數m。

(7)

式中，符號?」和「?分別表示向下取整和向上取整。經計算，小區半徑、Ncs，單小區所需的根序列數量的對應關系表3所示。

表3　Ncs與根序列及小區半徑關系

2現網項目工程實踐

2.1工程項目背景

桂林市陽朔縣、雁山區等區域LTE網絡自2015年年初出現低接通、高掉線的情況，差小區比例較其他地市稍高，詳情如表4所示。

表4　桂林陽朔縣LTE差小區統計表

中國移動集團考核的LTE差小區定義為：無線接通率<95%且E-RAB建立請求次數>50的小區，定義為低接通小區；無線掉線率>5%且E-RAB的建立成功總次數>50的小區定義為高掉線小區。取一天中8:00～23:00，共15個時間點，每個時間點出現一次低接通或高掉線均計數一次，同時出現低接通、高掉線計數兩次，匯總計數結果作為分子最差小區數，除以分母當日LTE小區總數累加和(LTE小區總數×15個小時)，得出最差小區比例。

2.2問題分析與定位

根據以往的網絡優化經驗，現網中小區半徑配置不合理、弱覆蓋或越區覆蓋、上下行功率不平衡是引起低接通和高掉線的主要原因。弱覆蓋使UE上行鏈路損耗過大，導致所發射的前導碼無法被基站正確接收，進而導致解碼失敗，出現無隨機接入響應的失敗[4]；越區覆蓋使得TA超過系統允許的閾值，同樣導致接入失敗。

對比相似用戶規模和網絡規模的南寧市LTE網絡，桂林市在關鍵的無線參數的配置上沒有發現明顯差異，因此將問題初步定位在信號覆蓋方面。為了確定小區的覆蓋范圍，對用戶隨機接入時TA所在區間進行統計，統計結果如表5所示。分析表5不難發現，問題小區85%的用戶接入發生在1.4～2 km之間。

表5　桂林陽朔縣問題小區用戶TA分布情況

與此同時，分析表6所示的陽朔縣宏站小區半徑設置值的分布情況可知，小區半徑設置為1 000 m的小區數1 974個，占比達97%。而由表5可知，85%的用戶接入發生在1.4～2 km之間。因此可以斷定，當用戶在距離基站1 000 m外接入時，會出現隨機接入失敗問題，進而影響接通率與切換成功率；進而將問題定位在小區半徑設置不合理。

表6　桂林陽朔縣城LTE基站小區半徑配置分布

2.3解決方案及工程驗證

為了驗證該問題，將小區半徑配置值從1 000 m調整到4 000 m；同時，由表3可知，小區半徑為4 km時，單小區為了生成64個preamble，需要的根序列為3個，因此將根序列從2個增加到3個。調整后再次測試，無線接通率從99.6%提升到99.8%，提升0.2個百分點；切換成功率從95.29%提升到99.55%，提升了4.26個百分點；掉線率從0.55%改善至0.18%，改善了0.37個百分點。詳情如圖1和圖2所示。

圖1　LTE小區半徑配置調整前后接通切換指標對比

圖2　LTE小區半徑配置調整前后無線掉線率指標對比

3結語

小區半徑的配置影響preamble的生成，設置較大使得小區所需的根序列增多而導致資源浪費；設置過小則會導致超過小區半徑外的用戶隨機接入失敗，因此需要合理規劃小區半徑。由于各個城市用戶分布不同、地貌特征不同，用戶接入的距離分布肯定會不一樣，因此在具體的現網優化工作中，建議統計現網用戶隨機接入時TA所在區間，以確定該小區隨機接入用戶的最大小區半徑，再根據NCS與根序列及小區半徑關系確定每個小區需要的根序列個數，計算出小區半徑合理配置值，實現對LTE網絡的精細化優化。

參考文獻：

[1]Andreas Binzenhofer, Kurt Tutschku, Bjorn Auf Dem Graben, Markus Fiedle and Patrik Arlos. Wireless Systems and Network Architectures in Next Generation Internet [M] TN929.53. Springer Berlin,Heidelberg,2006:198-210.

[2]劉毅,劉珂,孔建坤.基于大數據挖掘的LTE網絡規劃研究[J].通信技術,2015,48(02) :194-198.

LIU Yi, LIU Ke, KONG Jian-kun. TD-LTE Network Planning based on Big-Data Mining[J]. Communications Technology, 2015,48(02) :194-198.

[3]葉仁召. LTE網絡上行共享信道功控參數優化研究[J].通信技術,2015,48(03):330-334.

YE Ren-zhao. Control Parameter Optimization of LTE Uplink Shared Channel[J]. Communications Technology, 2015, 48(03):330-334.

[4]吳松.LTE系統中PRACH信道覆蓋性能分析[J].電信科學, 2010, 26(02):80-84.

WU Song. Coverage Performance Analysis about PRACH Channel of LTE. Telecommunications Science, 2010, 26(02):80-84.

Application of TA-based Network Optimizing Strategy in LTE

LI Li-zhi, YUE Lei, CHEN Shan-fang, DENG Man-ling

(Guangxi Company Limited,China Mobile Group,Nanning Guangxi 530022, China)

Abstract：The parameter configuration in LTE network are all based on the topology and simulation calculation of network planning stage,and this would usually result in that some parameters are not applicable to the real network and affects the network service quality. Therefore, in combination with the actual project, a network optimization strategy based on TA (Time Advanced) is proposed, which according to TA of the user access, calculates the cell radius and adjusts the NCS (Number of Cyclic Shift) of cell. Engineering practice indicates that with the application of optimization,network performances, including wireless call completing rate, handover success rate and radio drop rate could be markedly improved, and the effectiveness and feasibility of this strategy be incontrovertibly proved.

Key words：LTE；TA；network optimization；cyclic shift sequence

doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2016.04.022

*收稿日期：2015-11-02；修回日期：2016-02-26Received date:2015-11-02；Revised date：2016-02-26

中圖分類號：TN918

文獻標志碼：A

文章編號：1002-0802(2016)04-0496-04

作者簡介：

李麗智(1981—)，女，碩士研究生，工程師，主要研究方向為TDS和LTE網絡無線優化；

岳磊(1981—)，男，碩士研究生，工程師，主要研究方向為GSM和LTE網絡優化；

陳善芳(1985—)，男，學士，主要研究方向為LTE網絡無線優化；

鄧漫齡(1984—)，女，碩士研究生，主要研究方向為LTE網絡無線網優化。