宿遷移動關于PRACH格式對上行速率影響的研究

倉曉寶

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宿遷移動關于PRACH格式對上行速率影響的研究

倉曉寶

南京欣網通信科技股份有限公司，江蘇 南京 210032

為了提升用戶的上行感知，提高小區上行速率，宿遷移動通過修改PRACH格式對上行速率的影響進行研究，挑選蘇州銀行宿遷分行室分站點進行測試并驗證。

PRACH格式；上行速率；宿遷移動

引言

隨著網絡的不斷發展，用戶對網絡感知的要求不斷提高。提高小區上行速率迫在眉睫。PRACH（Physical Random Access Channel）物理隨機接入信道，與隨機接入信道（RACH，Random Access Channel）形成映射關系。PRACH是用來傳輸RACH的信道。PRACH是上行隨機接入信道。終端接收到FPACH響應消息后，會根據Node B指示的信息在PRACH信道發送RRC Connection Request消息，進行RRC連接的建立。如果有多條PRACH信道，UE就會根據FPACH指示信息選擇相應的PRACH信道。本文通過研究PRACH格式對上行速率的影響，選出最合適的參數設置及提升上行速率的方案。

1 理論基礎

1.1 上行速率提升的總體方案

上行速率提升總體方案主要從網絡側和終端側兩方面著手。

網絡側影響因素主要有如下幾個方面：（1）系統帶寬，現網目前配置20?M；（2）子幀配比，現網目前1∶3；（3）上行MU-MIMO，現網目前多個UE模擬上行MIMO；（4）PRACH格式優化，現網目前0。

終端測因素主要有如下幾個方面：（1）上行載波聚，現網目前CAT8R10；（2）上行64?QAM，現網目前CAT5R8；（3）上行MIMO，現網目前CAT7R10。

1.2 本案例主要研究PRACH格式對上行速率的影響

PRACH是UE一開始發起呼叫時的接入信道，UE接收到FPACH響應消息后，會根據Node B指示的信息在PRACH信道發送RRC Connection Request消息，進行RRC連接的建立。PRACH由CP（循環前綴）、前導序列（Preamble）和保護間隔（GT）組成。

（1）CP與UE的移動速度有關；

（2）前導序列；

（3）保護間隔：對抗多徑干擾的保護，以抵消傳播時延一般來說較長的序列，能獲得較好的覆蓋范圍；但較好的覆蓋范圍需要較長的CP和GT來抵消相應的往返時延，即小區覆蓋范圍越大，傳輸時延越長，需要的GT越大。為適應不同的覆蓋要求，Preamble格式和小區覆蓋范圍的關系約束原則為：小區內邊緣用戶的傳輸時延只有在GT內部，才能保證PRACH能正常接收，且不干擾其他的子幀[1]。

表1

在PRACH信道初始化之前，層1將從高層的RRC（Radio Resource Control，無線資源控制協議）收到下述信息。

（1）前綴擾碼；

（2）消息長度（10 ms or 20 ms）；

（3）AICH發射時間參數[0 or 1]：AICH transmission timing；

（4）對應每個ASC的有效簽名和有效的RACH子信道號；

（5）AP前綴功率攀升步長（Preamble_Initial_Power）；

（6）前綴重傳最大次數；

（7）最后發送的前綴和消息部分的控制信道的功率偏差；（Pp-m=Pmessage-control–Ppreamble）；

（8）傳輸格式集合（TFS和TFCS），包括每種TFC所對應的數據信道和控制信道的功率增益因子。

在物理隨機接入過程初始化之前，層1將從高層的MAC層收到下述信息：用于PRACH消息部分的傳輸格式PRACH傳輸的ASC；被發送的數據塊。

1.3 前導格式的使用場景

（1）格式0，總長度1個子幀，CP長度103.33 μs，GT96.88 μs，r14.53?km，使用場景小/中型小區，可滿足多數場景覆蓋。

（2）格式1，總長度2個子幀，CP長度684.38 μs，GT515.63 μs，r77.34?km，使用場景大型小區和UE高速場景。

（3）格式2，總長度3個子幀，CP長度203.13 μs，GT196.88?μs，r29.53?km，使用場景中型小區和UE快速場景。

（4）格式3，總長度4個子幀，CP長度684.38 μs，GT715.63 μs，r100.16?km，使用場景海面、孤島等超長距離覆蓋和UE高速移動場景。

（5）格式4，總長度2個OFDM，CP長度14.58 μs，GT9.375μs，r1.406?km，使用場景小型小區、短距離或熱點特別是密集市區、室內覆蓋或熱點補充覆蓋場景。

1.4 PRACH格式4對上行速率的影響

PRACH格式4中的隨機接入信道占用特殊自偵UPPTS時頻資源，節省了上行子幀的RB，有助于提升上行速率[2]。

如表1配置所示，一個半幀中有200個PRB用作上行，假設PUCCH占用32個PRB，PRACH占用6個PRB，最多剩余162個PRB用于PUCCH。

如表2配置所示，如果配置為PRACH格式4，那么PRACH占用特殊子幀UPPTS時頻資源，增加了6個PRB用于PUCCH，總計168個PRB，理論上行速率提升4%左右。

2 測試驗證

2.1 測試準備

測試場景：蘇州銀行宿遷分行，子幀配比1∶3，特殊子幀配比10∶2∶2。

測試方法如下：

（1）參數修改。PRACH格式由0改為4，小區半徑由10?km改為1.4?km。

（2）在1、2、3、4層任意位置，用MIFI做上傳業務，比較修改前后最大上傳速率和平均上傳速率的變化。

（3）通過室內外切換測試驗證修改后是否影響隨機接入性。

表2

表3

（4）主流終端是否支持PRACH格式4。

2.2 上行速率驗證

見表3。

圖1 PRACH格式與上行速率關系

如圖1所示，當使用PRACH?4之后上行最大速率和平均速率都有提升。

2.3 室分開啟PRACH之后對KPI的影響

對選中區域開啟PRACH?4格式后，連續觀察5日指標，小區無線接通率、RRC連接建立成功率、E-RAB建立成功率、無線掉線率、切換出成功率指標無異常，修改此參數對全網其他網絡指標無明顯影響。

3 結束語

開啟PRACH?4格式之后關鍵KPI指標無異常變化，由于室分站點覆蓋半徑較小，滿足覆蓋要求的情況下，上行最大速率提升11.2%，上行平均速率提升5.5%。

通過修改PRACH參數提升上行速率感知，可以因地制宜制訂相應的提升方案。通過本案例的研究，針對小型小區，覆蓋控制合理的區域，利用好已有的理論知識并科學地分析，加以解決，可以達到提升用戶感知及增加經濟效益的效果。

[1]沈嘉. 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，2007.

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

Suqian Mobile’s Research on the Impact of PRACH Format on Uplink Rate

Cang Xiaobao

Nanjing Xinwang Communication Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210032

In order to improve the uplink awareness of users and improve the uplink rate of the cell, Suqian Mobile studies the impact of the PRACH format on the uplink rate, and selects the Suqian Branch of Suzhou Bank to test and verify.

PRACH format; uplink rate; Suqian Mobile

TN929.5

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