LTE網絡CRS功率配置及其影響研究

楊紅梅+彭戀戀+弓美桃+趙之健

【摘 要】為了解決速率和覆蓋之間平衡的問題，通過深入分析CRS的3種配比的原理，并結合現網數據分析驗證不同配比對網絡KPI和MR指標的影響，提出在不同場景下調整不同的CRS功率配置，使得速率和覆蓋達到一個相對均衡狀態。經過功率配比現網數據分析驗證，與分析結果一致，CRS在不同場景下的不同配比能夠提升網絡性能，從而保證用戶的良好感知。

【關鍵詞】LTE CRS 功率配置 信號覆蓋

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.005 中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）20-0027-04

1 引言

在LTE網絡中，參考信號本身并不承載數據，下行參考信號主要是用于相干檢測，作為信道估計對象，估計信道的特性并進行測量。LTE中定義了多種下行參考信號，每種參考信號有各自不同的應用場景。小區專用參考信號對小區內所有UE（User Experience，用戶體驗）都有效，其作用包括：可被UE用于除PMCH（Physical Multicast Channel，物理多播信道）和TM 7/8/9下的PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道）傳輸之外的其他任何下行物理信道的信道估計；可被UE用來獲取CSI；基于小區特定的參考信號的終端測量可用作決定小區選擇和切換的基礎。為了讓用戶更多地駐留在LTE網絡，可以考慮參數的優化，增加CRS（Cell Reference Signal，小區參考信號）功率，增強覆蓋，但是由于此時的業務信道功率沒有變化，可能會增加參考信號對于業務信道的干擾，造成用戶速率的降低。

2 CRS簡介

RS（Reference Signal，參考信號）即“導頻”信號，是由設備發射端發送給接收端，用于信道估計或信道檢測的一種已知序列信號，上下行都有傳輸。目前LTE下行鏈路中提供了3種不同類型的參考信號，分別為小區專用的參考信號（CRS，通常是指“公共”參考信號，小區中所有UE都可以使用）、MBSFN（Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network，多播/組播單頻網絡）專用參考信號（僅用于多媒體廣播單頻網中）和UE專用的參考信號（針對專門用戶，嵌入在數據中）。其中，小區專用下行參考信號的作用是：下行信道質量測量和信道估計，用于UE端的相干檢測和解調。

下行小區專用參考信號是以RE（Resource Element，資源粒子）為單位的，即每個參考信號占用1個RE，在非MBSFN的子幀上傳輸。LTE eNodeB使用至少4個小區專用天線端口，UE需獲取至少4個獨立信道估計，每半個時隙的第1個OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用技術）符號和倒數第3個OFDM符號是第一、第二天線端口的參考信號。對于每個天線端口而言，每6個子載波間有一個參考信號，但它們是錯開的，因此在每個資源塊中，每3個子載波間有一個參考信號，第一和第二天線端口（第三和第四天線端口）在頻域上互相交錯，正常情況下雙天線端口的RS分布如圖1所示：

特別地，如果某天線端口上使用一資源粒子傳輸參考信號時，為抑制干擾，則其他的天線端口相應資源粒子應設置為零。同時，由于基站的最大發射功率是固定的，參考信號和業務信號的功率分配也需動態平衡。LTE鏈路中下行信道或符號的功率開銷是基于參考信號（RS）功率進行設置的。目前各廠家系統為CRS及下行信道業務傳輸RE的功率提供靈活配置，小區可根據業務模型、覆蓋情況等正確設置所涉及的功率參數。現網常見的CRS功率配置有3種：18.2 dBm、15.2 dBm和12.2 dBm，下面將會詳細介紹。

3 CRS功率配比

如圖2所示，以雙流中的一個TTI（Transmission Time Interval，傳輸時間間隔）為例，一個RB（Resource Block，資源塊）的功率分為三部分：RS功率；PDSCH信道功率；RS所占位置非RS的RE功率，一般設置為極小或者零。其中，PDSCH信道功率又分為非RS所在列的RE功率（EA）和RS所在列非RS的RE功率（EB）。

在3GPP TS 36.213中，規定了RS的功率計算公式如下：

ERS=ETotal power per channel-10lg（totalsubcarrier）+10lg（PB+1） （1）

雙流站默認帶寬20 MHz下的載波發射總功率為2×40W，總子載波數為1200。

PB的取值范圍為0到3，在協議中，可根據其查詢對應的ρA/ρB。其中，ρA為EA與RS功率的比值，ρB為EB與RS功率的比值。根據ρA/ρB可計算PA，從而得到PDSCH信道功率相對于RS功率的偏置。如表1所示：

綜上所述，可得出3種常規配置的具體參數詳情。如表2所示，在只考慮雙流的情況下，當平均功率為15.2 dBm時，通過PA與PB的變化，PDSCH信道功率與RS功率在3 dB步長下此升彼降。當RS為18.2 dBm、PA為-3時，表明業務信道相對參考信號的功率要低3 dB；當RS為15.2 dBm、PA為0時，業務信道與參考信號的功率相當；當RS為12.2 dBm、PA為3時，業務信道比參考信號的功率要高3 dB。

其中，RS Power決定了導頻功率強度，是影響下行覆蓋的關鍵參數；PA、PB決定了PDSCH信道上的RE符號功率。RS Power、PA、PB配置共同決定了LTE載波發射功率，三者可根據不同的情形進行功率均衡。而如何在合適的場景設置合適的功率配比，該配比對基本性能指標有何影響，成為LTE網絡優化的重要課題，本文將通過分析調整前后各角度的數據變化來對該問題進行研究。

4 功率配比分析驗證

根據以上所述，在基站發射功率2×40W下，3種功率配比RS Power、TypeA符號和TypeB符號功率不同配比下效果也不同，具體如下：

（18.2， -3， 1）：導頻功率最強，是其他符號功率的1倍，CRS的覆蓋最好，但是數據業務的速率表現最差，犧牲業務信道功率來保覆蓋，上行干擾導致上行受限；

（15.2， 0， 0）：導頻功率與TypeA功率相同，稍弱于TypeB符號功率，業務表現和覆蓋都是居中的；

（12.2， 3， 0）：導頻功率約為TypeA功率的一半，數據業務的速率表現最好，可能會犧牲CRS的覆蓋。

在基站發射功率2×40W下，取部分小區調整參考信號3種功率配比RS Power、TypeA符號和TypeB符號功率，分別為（12.2， 3， 0）、（15.2， 0， 0）、（18.2， -3， 1）。小區調整前后KPI（Key Performance Indicators，關鍵性能指標）和MR（Measurement Report，測量報告）指標數據提取對比分析如下：

（1）KPI指標

由圖3和圖4所示，功率配比調整前后的KPI指標情況，（12.2， 3， 0）、（15.2， 0， 0）、（18.2， -3， 1）配比，用戶感知的KPI指標下降，下行用戶級空口吞吐率、小區平均CQI與接通率明顯惡化。

（2）MR指標

由圖5和圖6所示，功率配比調整前后的MR指標情況，（12.2， 3， 0）、（15.2， 0， 0）、（18.2， -3， 1）配比，RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）小于-100 dBm的比例減少，覆蓋范圍提升，弱覆蓋小區減少但過覆蓋小區增加。

經過驗證，調整參考信號功率配比前后，對小區KPI和MR指標影響與功率配比分析結果一致，導頻功率增強，增加了覆蓋但犧牲了業務信道功率，KPI指標惡化。

5 結束語

綜上所述，本文經過研究分析及數據分析驗證，得出基站發射相同功率下，參數的不同配比對信號覆蓋范圍和下行數據速率都有影響。針對LTE網絡情況，基于用戶MR分布，識別LTE深度覆蓋需求，可進行分場景調整小區功率配比。針對4G深度覆蓋較好的區域：區域內小區MR RSRP大于-100 dBm比例>90%，全天MR數量>10k，網絡負荷較輕，區域內小區PRB利用率小于30%，此類場景小區可采用功率配比，參考信號12.2 dBm，PA=3，PB=0；針對有深度覆蓋需求的區域分場景：小區MR RSRP小于-110 dBm比例>20%，全天MR數量>10k，RF優化，規劃站點落地，此類場景小區可采用功率配比，參考信號18.2 dBm，PA=-3，PB=1，增強導頻覆蓋。

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