LTE網(wǎng)絡(luò)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(jié)合現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析驗證不同配比對網(wǎng)絡(luò)KPI和MR指標(biāo)的影響，提出在不同場景下調(diào)整不同的CRS功率配置，使得速率和覆蓋達(dá)到一個相對均衡狀態(tài)。經(jīng)過功率配比現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析驗證，與分析結(jié)果一致，CRS在不同場景下的不同配比能夠提升網(wǎng)絡(luò)性能，從而保證用戶的良好感知。

【關(guān)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(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）20-0027-04

1 引言

在LTE網(wǎng)絡(luò)中，參考信號本身并不承載數(shù)據(jù)，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(jìn)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(yīng)用場景。小區(qū)專用參考信號對小區(qū)內(nèi)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(qū)特定的參考信號的終端測量可用作決定小區(qū)選擇和切換的基礎(chǔ)。為了讓用戶更多地駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)，可以考慮參數(shù)的優(yōu)化，增加CRS（Cell Reference Signal，小區(qū)參考信號）功率，增強(qiáng)覆蓋，但是由于此時的業(yè)務(wù)信道功率沒有變化，可能會增加參考信號對于業(yè)務(wù)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(dǎo)頻”信號，是由設(shè)備發(fā)射端發(fā)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(qū)專用的參考信號（CRS，通常是指“公共”參考信號，小區(qū)中所有UE都可以使用）、MBSFN（Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network，多播/組播單頻網(wǎng)絡(luò)）專用參考信號（僅用于多媒體廣播單頻網(wǎng)中）和UE專用的參考信號（針對專門用戶，嵌入在數(shù)據(jù)中）。其中，小區(qū)專用下行參考信號的作用是：下行信道質(zhì)量測量和信道估計，用于UE端的相干檢測和解調(diào)。

下行小區(qū)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(qū)專用天線端口，UE需獲取至少4個獨(dú)立信道估計，每半個時隙的第1個OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù)）符號和倒數(shù)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(yīng)資源粒子應(yīng)設(shè)置為零。同時，由于基站的最大發(fā)射功率是固定的，參考信號和業(yè)務(wù)信號的功率分配也需動態(tài)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(jìn)行設(shè)置的。目前各廠家系統(tǒng)為CRS及下行信道業(yè)務(wù)傳輸RE的功率提供靈活配置，小區(qū)可根據(jù)業(yè)務(wù)模型、覆蓋情況等正確設(shè)置所涉及的功率參數(shù)?，F(xiàn)網(wǎng)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(xì)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(shè)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(guī)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(rèn)帶寬20 MHz下的載波發(fā)射總功率為2×40W，總子載波數(shù)為1200。

PB的取值范圍為0到3，在協(xié)議中，可根據(jù)其查詢對應(yīng)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(jù)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(guī)配置的具體參數(shù)詳情。如表2所示，在只考慮雙流的情況下，當(dāng)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(dāng)RS為18.2 dBm、PA為-3時，表明業(yè)務(wù)信道相對參考信號的功率要低3 dB；當(dāng)RS為15.2 dBm、PA為0時，業(yè)務(wù)信道與參考信號的功率相當(dāng)；當(dāng)RS為12.2 dBm、PA為3時，業(yè)務(wù)信道比參考信號的功率要高3 dB。

其中，RS Power決定了導(dǎo)頻功率強(qiáng)度，是影響下行覆蓋的關(guān)鍵參數(shù)；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(fā)射功率，三者可根據(jù)不同的情形進(jìn)行功率均衡。而如何在合適的場景設(shè)置合適的功率配比，該配比對基本性能指標(biāo)有何影響，成為LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重要課題，本文將通過分析調(diào)整前后各角度的數(shù)據(jù)變化來對該問題進(jìn)行研究。

4 功率配比分析驗證

根據(jù)以上所述，在基站發(fā)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(dǎo)頻功率最強(qiáng)，是其他符號功率的1倍，CRS的覆蓋最好，但是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率表現(xiàn)最差，犧牲業(yè)務(wù)信道功率來保覆蓋，上行干擾導(dǎo)致上行受限；

（15.2， 0， 0）：導(dǎo)頻功率與TypeA功率相同，稍弱于TypeB符號功率，業(yè)務(wù)表現(xiàn)和覆蓋都是居中的；

（12.2， 3， 0）：導(dǎo)頻功率約為TypeA功率的一半，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的速率表現(xiàn)最好，可能會犧牲CRS的覆蓋。

在基站發(fā)射功率2×40W下，取部分小區(qū)調(diào)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(qū)調(diào)整前后KPI（Key Performance Indicators，關(guān)鍵性能指標(biāo)）和MR（Measurement Report，測量報告）指標(biāo)數(shù)據(jù)提取對比分析如下：

（1）KPI指標(biāo)

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

（2）MR指標(biāo)

由圖5和圖6所示，功率配比調(diào)整前后的MR指標(biāo)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(qū)減少但過覆蓋小區(qū)增加。

經(jīng)過驗證，調(diào)整參考信號功率配比前后，對小區(qū)KPI和MR指標(biāo)影響與功率配比分析結(jié)果一致，導(dǎo)頻功率增強(qiáng)，增加了覆蓋但犧牲了業(yè)務(wù)信道功率，KPI指標(biāo)惡化。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文經(jīng)過研究分析及數(shù)據(jù)分析驗證，得出基站發(fā)射相同功率下，參數(shù)的不同配比對信號覆蓋范圍和下行數(shù)據(jù)速率都有影響。針對LTE網(wǎng)絡(luò)情況，基于用戶MR分布，識別LTE深度覆蓋需求，可進(jìn)行分場景調(diào)整小區(qū)功率配比。針對4G深度覆蓋較好的區(qū)域：區(qū)域內(nèi)小區(qū)MR RSRP大于-100 dBm比例>90%，全天MR數(shù)量>10k，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較輕，區(qū)域內(nèi)小區(qū)PRB利用率小于30%，此類場景小區(qū)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(qū)域分場景：小區(qū)MR RSRP小于-110 dBm比例>20%，全天MR數(shù)量>10k，RF優(yōu)化，規(guī)劃站點(diǎn)落地，此類場景小區(qū)可采用功率配比，參考信號18.2 dBm，PA=-3，PB=1，增強(qiáng)導(dǎo)頻覆蓋。

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