基于小區(qū)相關(guān)性的PCI優(yōu)化方法研究

侯優(yōu)優(yōu)，隋延峰

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

基于小區(qū)相關(guān)性的PCI優(yōu)化方法研究

侯優(yōu)優(yōu)，隋延峰

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

現(xiàn)網(wǎng)中可以通過道路測試等方式發(fā)現(xiàn)MOD3干擾區(qū)域，而僅僅基于道路測試的PSS調(diào)整很難評估調(diào)整后其他MOD3情況和周邊小區(qū)產(chǎn)生的干擾。因此對于MOD3干擾的調(diào)整需要盡可能通過區(qū)域內(nèi)總體干擾情況的評估來得到最佳方案。本文研究一種基于小區(qū)相關(guān)性的PCI調(diào)整方法。

PCI；MOD3沖突；小區(qū)相關(guān)性

1 PCI定義

PCI（Physical Cell ID，物理層小區(qū)識別號）用于UE識別eNode B小區(qū)。

PCI的具體組成如下：

PCI＝(3×Nid1)+Nid2

其中Nid2為主同步序列（PSS），Nid1定義為輔同步序列（SSS），UE需要在小區(qū)同步過程中推算出PCI。

LTE系統(tǒng)中共定義了504個(gè)獨(dú)立的PCI，這些PCI被分為168個(gè)組，每組分別對應(yīng)不同的Nid1號碼，其取值范圍為0～167。每個(gè)組中又含有3個(gè)識別碼，分別對應(yīng)不同的Nid2號碼，Nid2取值范圍為0～2。

2 PCI對網(wǎng)絡(luò)性能的影響分析

TD-LTE系統(tǒng)采用干擾隨機(jī)化、干擾消除、干擾協(xié)調(diào)等機(jī)制來有效地控制同頻干擾。在LTE系統(tǒng)中，很多物理信道/信號如PSS/SSS，PCFICH等，其時(shí)頻域位置都與PCI有關(guān)，因此PCI規(guī)劃的合理性很重要。如果PCI規(guī)劃不好，會(huì)造成比較大的鄰區(qū)干擾，從而降低小區(qū)吞吐量，增加傳輸時(shí)延。比如為了避免相鄰小區(qū)之間的主同步序列PSS序列相同，規(guī)劃PCI時(shí)需要考慮PCI MOD3的PCI分配，而PSS相同導(dǎo)致的干擾是目前LTE系統(tǒng)內(nèi)部干擾的主要來源之一。

TD-SCDMA系統(tǒng)采用N頻點(diǎn)組網(wǎng)，公共信道可以實(shí)現(xiàn)N個(gè)頻點(diǎn)的異頻復(fù)用，以降低干擾。而TDLTE系統(tǒng)中，在控制信道完全同頻組網(wǎng)下，干擾更加嚴(yán)重。對于RS參考信號，假如TD-LTE系統(tǒng)在2個(gè)天線端口配置，可以實(shí)現(xiàn)PCI MOD3不等時(shí)RS位置錯(cuò)開。在網(wǎng)絡(luò)空載下，RS信號相當(dāng)于N=3的異頻組網(wǎng)，但網(wǎng)絡(luò)滿載情況下，RS信號受到其他小區(qū)數(shù)據(jù)域的RE的干擾，實(shí)際相當(dāng)于N=1的同頻組網(wǎng)。

2.1 PCI MOD3相同對網(wǎng)絡(luò)性能的影響分析

PCI的分配會(huì)影響參考信號和物理信道的資源元素RE分配。下面首先分析PCI MOD3相同對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。

圖1 2天線端口RS分布圖

TD-LTE小區(qū)的RS信號序列如下：

2天線端口下結(jié)合MOD3以后的RS分布圖如圖1所示。

通過分析RS Shift位置可知，在網(wǎng)絡(luò)空載下，RS可以實(shí)現(xiàn)N=3的復(fù)用，但是在網(wǎng)絡(luò)滿載下，受到數(shù)據(jù)域RE的干擾，RS相當(dāng)于N=1的完全同頻。試驗(yàn)網(wǎng)中選取小區(qū)覆蓋重疊區(qū)域?qū)CI MOD3的場景進(jìn)行了測試。分別測試最強(qiáng)的2個(gè)小區(qū)，在網(wǎng)絡(luò)空載下PCI在MOD3相同和MOD3不同的情況，對FTP下載速率的影響，測試結(jié)果證明在網(wǎng)絡(luò)空載下，PCI MOD3相同下，RS位置一樣，鄰區(qū)間RS干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐量下降，因此，在保證最近鄰區(qū)PCI MOD3不等的情況下，可以獲得更佳的網(wǎng)絡(luò)性能。

2.2 PCI MOD6相同分析

參考信號分配的RE如圖2所示，從圖中可以看出，每第6個(gè)物理層小區(qū)識別號的分配模式重復(fù)，因此規(guī)劃時(shí)還需考慮MOD 6的PCI分配。

圖2 參考信號分配的RE位置圖

3 PCI分配的約束條件

3.1 約束條件1：主同步信號對小區(qū)PCI的約束要求

相鄰小區(qū)PCI之間MOD3的余值不同，即：

mod(PCI1，3)≠mod(PCI2，3)

原理：相鄰小區(qū)必須采取不同的PSS序列，否則將嚴(yán)重影響下行同步的性能。

3.2 約束條件2：輔同步信號對小區(qū)PCI的約束要求

相鄰小區(qū)PCI除以3后的整數(shù)部分不同，即：

floor(PCI1/3)≠floor(PCI2/3)

原理：相鄰小區(qū)采用的SSS序列也需要不同，否則也將影響下行同步性能。由于SSS信號序列由兩列小m序列共同決定。只要，和不完全相同即可，約束條件1已經(jīng)保證了相鄰小區(qū)的不同，此約束條件相對較弱。

3.3 約束條件3：PBCH對小區(qū)PCI的約束要求

相鄰小區(qū)PCI不同，即：

PCI1≠PCI2

原理：加擾廣播信號的序列初始序列需要不同。廣播信道的擾碼初始序列有

3.4 約束條件4：DL-RS對小區(qū)PCI的約束要求

相鄰小區(qū)PCI MOD6的余值不同，即：

mod(PCI1，6)≠mod(PCI2，6)

原理：相鄰小區(qū)的DL-RS映射的物理資源位置不同，此條件包含在約束條件1中。

4 PCI規(guī)劃的原則與思路

歸納總結(jié)PCI規(guī)劃分配中必須遵循的原則如下：

（1）共站小區(qū)PCI的輔同步序列SSS必須相同，但其PCI不能相同，并且應(yīng)保證共站小區(qū)的PCI MOD3后的余數(shù)不等。

（2）同一個(gè)小區(qū)的所有鄰區(qū)列表中不能有相同的PCI；鄰區(qū)和鄰區(qū)的鄰區(qū)PCI也不能相同。

（3）本小區(qū)與最近鄰區(qū)的PCI MOD3后的余數(shù)（即主同步序列號）盡量不等；同時(shí)鄰小區(qū)之間也應(yīng)該避免PCI MOD6后余數(shù)相同的小區(qū)相互對打。

（4） 復(fù)用PCI的兩個(gè)小區(qū)之間距離應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)。PCI復(fù)用至少間隔4層小區(qū)以上，并且距離大于5倍的小區(qū)覆蓋半徑。

PCI規(guī)劃類似于擾碼規(guī)劃或BSIC規(guī)劃，為保證手機(jī)永遠(yuǎn)不同時(shí)接收到超過一個(gè)小區(qū)的相同識別號，相同的PCI設(shè)置在隔離盡可能大的區(qū)間，并且需要考慮上述其他方面的影響。

PCI規(guī)劃的思路是首先研究相鄰小區(qū)之間對PCI的約束條件，其次是根據(jù)研究結(jié)果采用合理的規(guī)劃算法，并對全網(wǎng)PCI進(jìn)行規(guī)劃。全網(wǎng)PCI的規(guī)劃輸入包括小區(qū)的位置信息、可能的鄰區(qū)等等，需要借助規(guī)劃工具或者基于耐心細(xì)致的手工規(guī)劃。

采用合理的規(guī)劃算法為全網(wǎng)分配PCI的步驟包括：

根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算鄰區(qū)關(guān)系；

根據(jù)鄰區(qū)關(guān)系為所有小區(qū)分配PCI，考慮PCI復(fù)用距離盡可能遠(yuǎn)；同時(shí)，PCI規(guī)劃應(yīng)考慮未來網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的需求。當(dāng)分配PCI時(shí)，應(yīng)考慮在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃邊界處的需求。

5 PCI優(yōu)化建議

在LTE試驗(yàn)網(wǎng)中，通過測試可以發(fā)現(xiàn)一些可以定位為系統(tǒng)內(nèi)干擾的網(wǎng)絡(luò)問題，在排除了周圍小區(qū)過覆蓋問題后，此時(shí)應(yīng)檢查周圍小區(qū)的PCI，確認(rèn)是否存在鄰區(qū)PCI之間MOD3相同而導(dǎo)致的干擾。重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意那些相鄰邊界較長的相鄰小區(qū)，在其之間盡量避免PCI MOD3的值相等。

同時(shí)天饋接反會(huì)造成小區(qū)的覆蓋區(qū)域與規(guī)劃不同，也會(huì)造成類似的問題。通過路測時(shí)或路測后分析服務(wù)小區(qū)的PCI打點(diǎn)圖可以很容易發(fā)現(xiàn)某基站各小區(qū)覆蓋區(qū)域內(nèi)的PCI值是否和規(guī)劃數(shù)據(jù)相同，如果出現(xiàn)顛倒的情況，很可能是由于天饋接反造成的。

通常上述問題可以通過簡單地調(diào)整問題點(diǎn)小區(qū)的PCI的方式加以避免。但是由于共站小區(qū)的輔同步序列SSS必須相同，上述調(diào)整只能通過同站不同方向小區(qū)的PCI互換實(shí)現(xiàn)，但是這很容易造成調(diào)整后的PCI和周邊其他鄰近小區(qū)的MOD3相同。

所以更合理的優(yōu)化調(diào)整方法只能是類似局部PCI規(guī)劃的方式，借助規(guī)劃工具或算法，對一片區(qū)域局部的多個(gè)小區(qū)均進(jìn)行PCI調(diào)整。整體上可以借助類似在GSM和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)頻率優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化中常用的干擾值確定的方式，對于小區(qū)共模和不共模兩種情況，結(jié)合小區(qū)間位置關(guān)系及覆蓋重疊程度，計(jì)算區(qū)域總體干擾值，借助算法達(dá)到調(diào)整后區(qū)域總體干擾值最低的目標(biāo)，保證系統(tǒng)內(nèi)干擾水平最低。

6 基于小區(qū)相關(guān)性的PCI優(yōu)化方法

現(xiàn)網(wǎng)中可以通過道路測試等方式發(fā)現(xiàn)MOD3干擾區(qū)域，而僅僅基于道路測試的PSS調(diào)整很難評估調(diào)整后其他MOD3情況和周邊小區(qū)產(chǎn)生的干擾。因此對于MOD3干擾的調(diào)整需要盡可能通過區(qū)域內(nèi)總體干擾情況的評估來得到最佳方案。本課題研究一種基于小區(qū)相關(guān)性的PCI調(diào)整方法。

小區(qū)相關(guān)性就是小區(qū)間重疊覆蓋的量化結(jié)果，可以通過覆蓋邊界區(qū)域大小、切換次數(shù)、MR統(tǒng)計(jì)和掃頻數(shù)據(jù)得到，在目前LTE網(wǎng)絡(luò)缺少話務(wù)的情況下切換次數(shù)和MR統(tǒng)計(jì)都很難代表小區(qū)覆蓋的區(qū)域，可以借助掃頻數(shù)據(jù)做為小區(qū)相關(guān)性的靜態(tài)數(shù)據(jù)。

掃頻儀工作模式較多，可輸出的主要參數(shù)有EARFCN、PCI檢測、PSS測量、SSS測量、Cell Specific RS測量、TDD配置檢測、OFDM Symbol Power測量、時(shí)隙/無線幀/無線子幀功率測量、Timing Offset、GPS INFO、鄰區(qū)信息等。對于小區(qū)相關(guān)性的建立可以通過掃頻儀TOP N模式。該模式可以周期性上報(bào)測得的最強(qiáng)N個(gè)小區(qū)的PCI和RSRP等信息。

6.1 小區(qū)相關(guān)性的建立

通過區(qū)域遍歷掃頻，可以得到各小區(qū)為最強(qiáng)信號的采樣點(diǎn)，例如A1小區(qū)為最強(qiáng)信號的采樣點(diǎn)共有M個(gè)，其中某一個(gè)采樣點(diǎn)的示例數(shù)據(jù)如表1所示。

對于A1小區(qū)為最強(qiáng)信號的采樣點(diǎn)，可以認(rèn)為是A1為服務(wù)小區(qū)的采樣點(diǎn)，其中測量到的各其他小區(qū)可作為鄰區(qū)的采樣點(diǎn)N必定小于A1小區(qū)的采樣點(diǎn)M。而小區(qū)相關(guān)性的建立只需要取得在不同的采樣點(diǎn)下，鄰區(qū)電平與主服務(wù)小區(qū)電平的差值，根據(jù)電平差值取得鄰區(qū)對主服務(wù)小區(qū)的干擾概率。目前LTE網(wǎng)絡(luò)的電平產(chǎn)值區(qū)間還沒有定論，我們可以初步設(shè)定9 dB(或者10 dB)為干擾概率差值。

表1 A1小區(qū)為最強(qiáng)信號采樣點(diǎn)示例數(shù)據(jù)

6.2 MOD3干擾值的計(jì)算

小區(qū)相關(guān)性可設(shè)計(jì)如表2所示。

其中P(A1，A2)的計(jì)算方法為：A1作為服務(wù)小區(qū)樣本點(diǎn)中A2出現(xiàn)的與A1小區(qū)差值小于9 dB的樣本點(diǎn)的比例，該值取值為（0，1）。

通過干擾矩陣可以得到A1的MOD3干擾值S(A1) =ΣnP(A1，n)，n小區(qū)與A1為MOD3小區(qū)。

6.3 PCI優(yōu)化方案的選定

如果優(yōu)化工程中發(fā)現(xiàn)A1小區(qū)的覆蓋區(qū)域內(nèi)有MOD3干擾，需要調(diào)整A基站的PCI，主要優(yōu)化步驟為：

（1） 確定優(yōu)化區(qū)域和保護(hù)帶小區(qū)；

（2）根據(jù)表2計(jì)算方式分別計(jì)算不同PCI方案下的MOD3干擾值，選取最低干擾值方案為優(yōu)化輸出方案；

（3）當(dāng)優(yōu)化區(qū)域?yàn)槎鄠€(gè)基站時(shí)可以采用遍歷算法或者遺傳算法。

如圖4所示，當(dāng)認(rèn)為A基站與周邊有MOD3干擾時(shí)，需要首先將A基站覆蓋區(qū)域作為優(yōu)化區(qū)域，并劃定周邊的2～3層小區(qū)為保護(hù)帶。保護(hù)帶內(nèi)小區(qū)與A基站進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，而保護(hù)帶內(nèi)小區(qū)PCI不做變化。對于A基站的PCI調(diào)整方式有5種，分別對應(yīng)著1個(gè)計(jì)算干擾值，如表3所示。

表2 小區(qū)相關(guān)性數(shù)據(jù)表

圖4 優(yōu)化區(qū)和保護(hù)帶示例圖

表3 優(yōu)化方案和干擾值對應(yīng)表

以上對應(yīng)表中干擾值最小方案為最佳優(yōu)化方案，如果原配置方案干擾值最小則沒有優(yōu)化方案。當(dāng)優(yōu)化區(qū)域內(nèi)為多個(gè)基站時(shí)，可以通過遍歷計(jì)算或者遺傳算法進(jìn)行計(jì)算，如當(dāng)優(yōu)化區(qū)域內(nèi)為n個(gè)小區(qū)時(shí)通過遍歷計(jì)算方式得到的優(yōu)化方案為6n個(gè)。如果優(yōu)化區(qū)域內(nèi)基站太多，運(yùn)算量過大可以采用遺傳算法，即設(shè)定適值計(jì)算門限調(diào)節(jié)計(jì)算壓力。

7 結(jié)論

目前中國移動(dòng)LTE外場測試中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于鄰區(qū)MOD3沖突所產(chǎn)生的干擾，在現(xiàn)網(wǎng)中基于道路測試的PSS調(diào)整很難評估調(diào)整后其他MOD3情況和周邊小區(qū)產(chǎn)生的干擾，優(yōu)化方法非常有限，往往對于干擾道路的PSS調(diào)整后周邊區(qū)域會(huì)產(chǎn)生新的干擾。本文中采用建立小區(qū)相關(guān)性的方法，對于優(yōu)化區(qū)域的中MOD3干擾的調(diào)整通過遍歷計(jì)算總體干擾情況的評估來得到最佳方案。由于遍歷計(jì)算量巨大，該方法需要通過掃頻數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)字段匹配計(jì)算完成，同時(shí)該方法可適用基于MR數(shù)據(jù)源的計(jì)算。

[1] 3GPP 36．214 Physical Layer Measurement[S]．

PCI optimization method based on the cell correlation

HOU You-you, SUI Yan-feng
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

Existing LTE network by drive testing found some MOD3 conflict areas, based only on the drivie testing PSS optimization is difficult to evaluate the surrounding cell interference. The optimization needs for MOD3 disturbance as much as possible through the evaluation of the overall interference situation in the area to get the best solution. In this paper, an optimization method for PCI based cell correlation.

PCI; MOD3 conflict; cell correlation

TN929.5

A

1008-5599（2013）03-0025-05

2013-02-01