多場景TD-LTE下行功率分配對(duì)吞吐率的影響研究

凌小根

摘要：通過對(duì)TD-LTE常用的不同子幀和特殊子幀配比、RS配置功率、、等組合的多種場景進(jìn)行業(yè)務(wù)驗(yàn)證，結(jié)合TD-LTE下行功率分配的原理，定性和定量地研究了和對(duì)下行功率分配的影響，進(jìn)而得出下行功率分配在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)RSRP、RS_SINR、RSRQ和上下行吞吐率的定量變化，詳細(xì)分析了各配置場景在實(shí)驗(yàn)局中的上下行業(yè)務(wù)表現(xiàn)，達(dá)到根據(jù)不同需求，為多場景的覆蓋、上下行吞吐率等的后續(xù)規(guī)劃、優(yōu)化、相關(guān)應(yīng)用配置提供合理化建議的目的。

關(guān)鍵詞：TD-LTE；下行功率分配；子幀配比；吞吐率；多場景1引言

隨著TD-LTE相關(guān)網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)的深入與細(xì)化，小區(qū)專屬參考信號(hào)功率的調(diào)整在優(yōu)化中被廣泛使用，其配置已形成了一定的經(jīng)驗(yàn)與原則，但在不同RS功率配置的場景下，小區(qū)下行功率的分配及其對(duì)上下行吞吐率的影響并沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)。在這種背景之下，通過對(duì)不同RS功率、子幀配比方式、和所組成的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)多場景進(jìn)行對(duì)比測試，研究得出其對(duì)于下行功率分配、RSRP、RS_SINR、RSRQ、上下行吞吐率等方面的影響，并通過定性與定量的對(duì)比分析給出合理化配置建議。

2下行功率分配

2.1 下行功率控制的目的

LTE下行采用OFDMA技術(shù)，一個(gè)小區(qū)內(nèi)發(fā)送給不同UE的下行信號(hào)之間是相互正交的，因此不存在CDMA系統(tǒng)因遠(yuǎn)近效應(yīng)而進(jìn)行功率控制的必要性，即基站對(duì)本小區(qū)內(nèi)所有頻帶都是以等功率發(fā)射的[1]。但為避免小區(qū)間干擾，采用下行靜態(tài)或半靜態(tài)的功率分配還是必要的。RS RE和正常的PDSCH RE的功率比是由系統(tǒng)半靜態(tài)地配置的，不同小區(qū)可以采用不同的功率配比[2]。

下行功率分配對(duì)各種下行物理信道的發(fā)射功率進(jìn)行控制，如廣播信道、控制信道、共享信道、參考信號(hào)等。下行功率分配的目標(biāo)是在滿足用戶接收質(zhì)量的前提下盡量降低下行信道的發(fā)射功率，達(dá)到減輕小區(qū)間干擾的目的。eNode B決定下行發(fā)送的每資源單元能量EPRE[3]。

2.2 下行功率分配的影響因素

下行小區(qū)專屬參考信號(hào)EPRE源于下行參考信號(hào)傳輸功率，由高層參數(shù)Reference-signal-power通知。每個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)的PDSCH EPRE和小區(qū)專屬RS EPRE之比使用對(duì)應(yīng)OFDM符號(hào)指示的或者定義。

目前大多采用TM2/3/7/8自適應(yīng)的傳輸模式，所以。由高層信令配置的UE級(jí)參數(shù)，改變UE的就改變了基站給UE分配的功率，該參數(shù)就是下行功控的輸出值。增大，說明用戶的數(shù)據(jù)RE功率增大，在小區(qū)總功率不變的情況下，數(shù)據(jù)RE的接收功率增加，可以提升SINR，提高取值，小區(qū)中心用戶功率上升，對(duì)鄰區(qū)邊緣用戶的干擾增加，體現(xiàn)為整網(wǎng)平均吞吐率上升，但邊緣吞吐率下降。但如果過大，對(duì)鄰區(qū)的干擾嚴(yán)重，且導(dǎo)致控制信道功率降低，覆蓋不平衡。降低取值，小區(qū)中心用戶功率下降，對(duì)鄰區(qū)邊緣用戶的干擾減小，體現(xiàn)為整網(wǎng)平均吞吐率下降，但邊緣吞吐率上升。是由RRC信令指出的用戶級(jí)參數(shù)，按配置編號(hào)0至7的取值集合如下：{-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,2,3}dB。

是（功率因子比率的值）的索引，表示PDSCH上EPRE的功率因子比率指示，該值具體由高層通知（以RRC信令的方式給出）的與eNode B配置的天線端口數(shù)目決定，取值越大，Reference signal power在原來的基礎(chǔ)上抬升得越高，能獲得更好的信道估計(jì)性能，增強(qiáng)PDSCH的解調(diào)性能，但同時(shí)減少了PDSCH（Type B）的發(fā)射功率，可以改善邊緣用戶速率。取值及與的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：取值集合為{0,1,2,3}，對(duì)應(yīng)的取值分別為{1,4/5,3/5,2/5}（單天線端口）或者{5/4,1,3/,4,1/2}（2或4天線端口）。

下行信道的功率分配主要和、相關(guān)?？刂浦鴺I(yè)務(wù)信道RE和 RS RE功率的比例，控制著RS符號(hào)上業(yè)務(wù) RE和非RS符號(hào)上業(yè)務(wù)信道RE的功率比例，也就是說在載波功率一定的情況下，以上2個(gè)變量，控制了下行功率的分配，進(jìn)而影響著UE的吞吐率。

3子幀配比

3.1 上下行子幀切換點(diǎn)配置

上下行子幀配比，為TD-LTE提供了靈活的上下行容量配置，從而支持不同類型的非對(duì)稱業(yè)務(wù)需求，在同等載波功率的情況下，不同的子幀配比對(duì)下行的功率、上下行吞吐也有相應(yīng)的影響，由此也將不同子幀配比納入了研究的不同場景范疇。

3.2 特殊子幀配比

不同特殊子幀的配比，會(huì)對(duì)覆蓋范圍，傳輸下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的RE數(shù)量有影響，故將該配比也作為不同配置場景的一部分。

4多場景下行功率分配產(chǎn)生的影響及規(guī)劃建議

4.1 多場景設(shè)置

采用基于子幀和特殊子幀配比、RS配置功率、、等組合的多種場景，其中子幀配比與特殊子幀配比（常規(guī)CP）均用配比號(hào)表示，選取常用的1、2號(hào)子幀配比和5、7號(hào)特殊子幀配比進(jìn)行兩兩組合。下行功率相關(guān)的3個(gè)變量小區(qū)RS功率、、的取值集合分別為{9,12,15}dBm、{0,-3}dB和{0,1}。根據(jù)功率利用率分配表，只選取2組利用率為100%的、組合。驗(yàn)證測試采用單終端同時(shí)上傳&下載FTP業(yè)務(wù)，為降低本/鄰小區(qū)網(wǎng)絡(luò)狀況對(duì)測試結(jié)果的影響，選取了G省某空載TD-LTE室內(nèi)雙流站點(diǎn)為驗(yàn)證測試對(duì)象，測試區(qū)域位于天線底。TD-LTE上下行子幀配置[4]:1號(hào)子幀配比為5ms轉(zhuǎn)換點(diǎn)周期，UL:DL=2:2；2號(hào)子幀配比為5ms轉(zhuǎn)換點(diǎn)周期，UL:DL=1:3。特殊子幀DwPTS/ GP/ UpPTS長度（單位：OFDM符號(hào)）[5]：5號(hào)特殊子幀配比常規(guī)CP下，DwPTS：GP：UpPTS=3:9:2；7號(hào)特殊子幀配比常規(guī)CP下，DwPTS：GP：UpPTS=10:2:2。

4.2 下行功率分配對(duì)RSRP的影響

()=(0,0)與(-3,1)兩組功率利用率為100%的設(shè)置中，后者由于的抬升，使得同等RS功率設(shè)置(小區(qū)功率)的情況下，RSRP有細(xì)微的抬升，平均為0.84dB，RS=12dBm時(shí)抬升最大，為1.69dB，獲得更好的信道估計(jì)。實(shí)際應(yīng)用測試中，RS功率由12dBm提升3dB時(shí)，RSRP對(duì)應(yīng)的提升為2.58dB。

4.3 下行功率分配對(duì)RS_SINR的影響

()=(0,0)與(-3,1)兩組設(shè)置中，同等RS功率設(shè)置的情況下， 較之RSRP，RS_SINR有較明顯的提升，平均為2.70dB，即(-3,1)較之(0,0)設(shè)置能獲得額外平均2.70dB的RS_SINR改善，對(duì)提升邊緣覆蓋率和吞吐率有較大的幫助，對(duì)邊緣覆蓋有覆蓋優(yōu)化相關(guān)需求的推薦使用該配置。同時(shí)，在覆蓋較好的情況下加大RS功率配置，并不會(huì)對(duì)RS_SINR有明顯的影響。

4.4 下行功率分配對(duì)RSRQ的影響

兩組不同的()=(0,0)與(-3,1)設(shè)置中，變化對(duì)RSRP的影響的絕對(duì)值，較之變化對(duì)干擾水平（RSSI）的影響要小，體現(xiàn)在同等RS功率設(shè)置情況下，(-3,1)較之(0,0)設(shè)置能獲得額外平均2.64dB的RSRQ增益，能使得參考信號(hào)的質(zhì)量更優(yōu)，覆蓋更加穩(wěn)定。

4.5 下行功率分配對(duì)下行吞吐率的影響

⑴在驗(yàn)證對(duì)比測試中，不同RS功率設(shè)置、()組合（特殊）子幀配比的多場景下，功率分配對(duì)于部分無線指標(biāo)雖然有較大的影響，但對(duì)于下行平均吞吐率的影響有限，在3%以內(nèi)。⑵在小區(qū)RS功率為9dBm配置時(shí)，()設(shè)置為(-3,1)較之(0,0)，在不同的（特殊）時(shí)隙配比下，對(duì)于下行吞吐率均有提升，在滿足覆蓋的情況下，RS功率=9dBm和(-3,1)的()組合是推薦配置。⑶在2號(hào)子幀配比，7號(hào)特殊子幀配比的情況下，將RS功率抬升至15dBm，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的下行吞吐率有較大的負(fù)面影響，速率約下降了10%，故此項(xiàng)為非推薦配置，除非有特殊的覆蓋需求。⑷2號(hào)子幀配比的情況下，7號(hào)特殊子幀配比較之5號(hào)配比，在實(shí)測中平均有13.14%的下行容量（平均吞吐率）的提升。⑸1號(hào)子幀配比的情況下，7號(hào)特殊子幀配比較之5號(hào)配比，在實(shí)測中平均有33.29%的下行容量（平均吞吐率）的提升。

4.6 下行功率分配對(duì)上行吞吐率的影響

本次驗(yàn)證的多種場景，理論上只有子幀配比對(duì)上行吞吐率有影響，但實(shí)際由于存在上下行相互間的資源調(diào)度、HARQ等，特殊子幀的配比也對(duì)上行容量（吞吐率）有不可忽略的影響，本次統(tǒng)計(jì)為上行容量的需求規(guī)劃提供配置參考。1)2號(hào)子幀配比的情況下，5號(hào)和7號(hào)特殊子幀配比上行容量（平均吞吐率）持平。2)1號(hào)子幀配比的情況下，7號(hào)特殊子幀配比較之5號(hào)配比，在實(shí)測中平均有24.64%的上行容量（平均吞吐率）的提升。3)1號(hào)子幀配比，5號(hào)特殊子幀配比的情況下，上行吞吐率表現(xiàn)出較大的不穩(wěn)定性，波動(dòng)較大，其他均較為穩(wěn)定。

5總結(jié)

通過對(duì)TD-LTE常用的不同子幀和特殊子幀配比、小區(qū)總功率（RS配置功率）、、等組合的多種場景進(jìn)行業(yè)務(wù)驗(yàn)證，結(jié)合TD-LTE下行功率分配的原理，定性和定量地研究了和對(duì)下行功率分配的影響，進(jìn)而得出下行功率分配在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)RSRP、RS_SINR、RSRQ和上下行吞吐率的定量變化，詳細(xì)分析了針對(duì)性的不同配置場景在實(shí)驗(yàn)局中的平均吞吐率業(yè)務(wù)表現(xiàn)，為不同場景的覆蓋、上下行吞吐率（容量）等的后續(xù)規(guī)劃、優(yōu)化、相關(guān)應(yīng)用配置提供了現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)參考和合理化建議。

[參考文獻(xiàn)]

[1]陳俊,彭木根,王文博.TD-LTE系統(tǒng)功率控制技術(shù)的研究[J].數(shù)據(jù)通信，2010.4.

[2]沈嘉,索士強(qiáng),全海洋,等.3GPP長期演進(jìn)(LTE)技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[3]王映民,孫韶輝,等.TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[4]3GPP TS 36.300 V11.3.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Overall description,Stage 2(Release 11)[S].

[5]張新程,田韜,周曉津.LTE空中接口技術(shù)與性能[M].北京：人民郵電出版社，2009.