關于4G LTE系統接入問題的探討

朱碧峰

摘 要 隨機接入是終端UE開始和移動無線網通信之前的接入過程，是保證通信建立的決定性環節。隨機接入過程直接影響到系統的性能。所以成為網絡優化工作中的重點。

關鍵詞 前導 競爭 空閑態 連接態

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A

隨機接入是終端UE開始和移動無線網通信之前的接入過程，是保證通信建立的決定性環節。隨機接入過程直接影響到系統的性能。4G LTE系統隨機接入的目的是使UE終端在上行鏈路上獲得與系統的同步，并且系統分配給UE終端一個唯一標識，即小區無線網絡臨時標識（C-RNTI）。與傳統無線網不同，4G網的隨機接入為了避免用戶終端UE之間的干擾，降低上行鏈路的干擾，減少前導（Preamble） 發生碰撞的幾率，分為基于競爭的隨機接入（Contention based ）和基于非競爭的隨機接入（Non-Contention based ）。當終端UE初始化一個基于競爭的隨機接入過程時，隨機接入前導序列由UE隨機產生并選擇，這樣會導致現網中很多不止一個的UE同時傳輸同一個前導序列，可能會引發前導碰撞，所以需要一個解決競爭的過程。而非競爭模式下的隨機接入，是基站ENODEB通過給終端UE分配一個專用的前導序列來避免競爭的發生，并且由于UE省去了選擇前導的過程，所以非競爭模式快于競爭模式。

隨機接入流程介紹：

隨機接入過程的發生有以下六種場景。也就是說，通常由六類事件會觸發接入過程：

（1）從空閑態（Idle）轉到連接態（Connect）的初始接入;

（2）無線鏈接失敗后的接入，RRC連接重建（RRC Connection Re_establishment）;

（3）切換（Handover）過程中的接入;

（4）當UE處于連接態時下行數據到達時因為某些原因需要隨機接入，如上行失步時有下行數據到達;

（5）當UE處于連接態時上行數據到達時因為某些原因需要隨機接入，如上行失步時有上行行數據到達;

（6）連接態下，為了定位UE，需要時間提前量Timing Advance。

其中競爭隨機接入適用于上述前5種場景，而非競爭隨機接入適用于3、4、6三種場景。

在日常優化工作中，接入過程常伴隨初始接入、接入切換以及RRC連接重建立，是考量網絡優劣、影響用戶感知的重要指標，所以成為網優工作的重中之重。

下面以一例小區半徑參數設置不合理做詳細闡述。

統計切換失敗TOP小區發現，電廠-51小區與中店-50小區之間從6月16日開始出現大量的切換失敗，兩小區直線間距6.39KM。由于基站狀態、鄰區關系、PCI規劃均正常，遂安排現場現場測試，測試同樣出現切換失敗。

核查發現，電廠的參數prachCS配置為8（對應小區覆蓋半徑5.48km），而這兩個站間距達到6.39公里，所以初步懷疑是prachCS配置過小導致的切換失敗。 ??prachCS參數設置原理如下：

Preamble序列承載在接入信道中，Preamble序列是由ZC序列推算出來的，推導公式如下：

其中Nzc=839， Preamble由ZC根序列（長度839）循環移位產生，PRACH信道的規劃主要規劃Ncs的大小（循環移位長度）、起始/終止根序列邏輯編號。

每個小區使用64個preamble，使用時在其中選取一個preamble進行接入，64個preamble的產生是首先使用一個ZC根產生一個839的序列，然后通過Ncs參數對這個序列進行循環移位，如果移位步長較大而不夠64個preamble，則再拿一個根序列的ZC序列進行循環移位，直到滿足個數要求。這么做的原因是不同的循環位移步長和小區接入半徑有關，所以有不同的Ncs參數，Ncs是通過系統消息廣播下來的。最初選擇的根也是通過配置下來的。 簡單可理解為：例如 01011100110表示0號preamble，往右循環移位1位則變為00101110011表示1號，往右再循環移位1位則變為10010111001表示2號。

而對于實際現網中的應用來說，由于無線信號傳播路徑上多徑現象的客觀存在，尤其城鄉結合部或郊區廣闊地帶，對于接入參數的設置應更寬泛一些。因此，當PrachCS設置為8時，在5.48KM范圍內，對應循環移位數Ncs為46，1個根序列可產生18個preamble碼，對應的4個根序列可產生72個preamble，是可以滿足64個preamble碼。而當小區覆蓋范圍超過5.48KM后，（現網中兩站直線間距6.39KM），實際的循環移位數Ncs則為59或更大，對應1個根序列可產生的preamble碼則只有14或更少，所以4個根序列無法產生64個preamble碼。

重新規劃電廠基站的prachCS和RACHrootsequence，prachCS需要設置為11，RACHrootsequence間隔需要為8。

優化后，測試在兩站之間的恢復正常，切換成功率為100%。

通過現場測試驗證，prachCS參數的設置影響小區覆蓋半徑，進而影響UE的接入距離，對切換成功率產生影響，因此設置該參數時，需要考慮農村站點間距較大的情況。在平時對切換TOP小區進行優化時，也可以從這個方向進行檢查。

屬于城區郊區邊緣的基站prachCS的設置需要考慮到與遠距離基站之間的切換，prachCS應按照11來規劃。