關(guān)于4G LTE系統(tǒng)接入問題的探討

朱碧峰

摘 要 隨機(jī)接入是終端UE開始和移動(dòng)無線網(wǎng)通信之前的接入過程，是保證通信建立的決定性環(huán)節(jié)。隨機(jī)接入過程直接影響到系統(tǒng)的性能。所以成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 前導(dǎo) 競爭 空閑態(tài) 連接態(tài)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨機(jī)接入是終端UE開始和移動(dòng)無線網(wǎng)通信之前的接入過程，是保證通信建立的決定性環(huán)節(jié)。隨機(jī)接入過程直接影響到系統(tǒng)的性能。4G LTE系統(tǒng)隨機(jī)接入的目的是使UE終端在上行鏈路上獲得與系統(tǒng)的同步，并且系統(tǒng)分配給UE終端一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)，即小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)標(biāo)識(shí)（C-RNTI）。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)不同，4G網(wǎng)的隨機(jī)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(dǎo)（Preamble） 發(fā)生碰撞的幾率，分為基于競爭的隨機(jī)接入（Contention based ）和基于非競爭的隨機(jī)接入（Non-Contention based ）。當(dāng)終端UE初始化一個(gè)基于競爭的隨機(jī)接入過程時(shí)，隨機(jī)接入前導(dǎo)序列由UE隨機(jī)產(chǎn)生并選擇，這樣會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)網(wǎng)中很多不止一個(gè)的UE同時(shí)傳輸同一個(gè)前導(dǎo)序列，可能會(huì)引發(fā)前導(dǎo)碰撞，所以需要一個(gè)解決競爭的過程。而非競爭模式下的隨機(jī)接入，是基站ENODEB通過給終端UE分配一個(gè)專用的前導(dǎo)序列來避免競爭的發(fā)生，并且由于UE省去了選擇前導(dǎo)的過程，所以非競爭模式快于競爭模式。

隨機(jī)接入流程介紹：

隨機(jī)接入過程的發(fā)生有以下六種場景。也就是說，通常由六類事件會(huì)觸發(fā)接入過程：

（1）從空閑態(tài)（Idle）轉(zhuǎn)到連接態(tài)（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(dāng)UE處于連接態(tài)時(shí)下行數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)因?yàn)槟承┰蛐枰S機(jī)接入，如上行失步時(shí)有下行數(shù)據(jù)到達(dá);

（5）當(dāng)UE處于連接態(tài)時(shí)上行數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)因?yàn)槟承┰蛐枰S機(jī)接入，如上行失步時(shí)有上行行數(shù)據(jù)到達(dá);

（6）連接態(tài)下，為了定位UE，需要時(shí)間提前量Timing Advance。

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

在日常優(yōu)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(wǎng)絡(luò)優(yōu)劣、影響用戶感知的重要指標(biāo)，所以成為網(wǎng)優(yōu)工作的重中之重。

下面以一例小區(qū)半徑參數(shù)設(shè)置不合理做詳細(xì)闡述。

統(tǒng)計(jì)切換失敗TOP小區(qū)發(fā)現(xiàn)，電廠-51小區(qū)與中店-50小區(qū)之間從6月16日開始出現(xiàn)大量的切換失敗，兩小區(qū)直線間距6.39KM。由于基站狀態(tài)、鄰區(qū)關(guān)系、PCI規(guī)劃均正常，遂安排現(xiàn)場現(xiàn)場測試，測試同樣出現(xiàn)切換失敗。

核查發(fā)現(xiàn)，電廠的參數(shù)prachCS配置為8（對(duì)應(yīng)小區(qū)覆蓋半徑5.48km），而這兩個(gè)站間距達(dá)到6.39公里，所以初步懷疑是prachCS配置過小導(dǎo)致的切換失敗。 ??prachCS參數(shù)設(shè)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(dǎo)公式如下：

其中Nzc=839， Preamble由ZC根序列（長度839）循環(huán)移位產(chǎn)生，PRACH信道的規(guī)劃主要規(guī)劃Ncs的大?。ㄑh(huán)移位長度）、起始/終止根序列邏輯編號(hào)。

每個(gè)小區(qū)使用64個(gè)preamble，使用時(shí)在其中選取一個(gè)preamble進(jìn)行接入，64個(gè)preamble的產(chǎn)生是首先使用一個(gè)ZC根產(chǎn)生一個(gè)839的序列，然后通過Ncs參數(shù)對(duì)這個(gè)序列進(jìn)行循環(huán)移位，如果移位步長較大而不夠64個(gè)preamble，則再拿一個(gè)根序列的ZC序列進(jìn)行循環(huán)移位，直到滿足個(gè)數(shù)要求。這么做的原因是不同的循環(huán)位移步長和小區(qū)接入半徑有關(guān)，所以有不同的Ncs參數(shù)，Ncs是通過系統(tǒng)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(hào)preamble，往右循環(huán)移位1位則變?yōu)?0101110011表示1號(hào)，往右再循環(huán)移位1位則變?yōu)?0010111001表示2號(hào)。

而對(duì)于實(shí)際現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用來說，由于無線信號(hào)傳播路徑上多徑現(xiàn)象的客觀存在，尤其城鄉(xiāng)結(jié)合部或郊區(qū)廣闊地帶，對(duì)于接入?yún)?shù)的設(shè)置應(yīng)更寬泛一些。因此，當(dāng)PrachCS設(shè)置為8時(shí)，在5.48KM范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)循環(huán)移位數(shù)Ncs為46，1個(gè)根序列可產(chǎn)生18個(gè)preamble碼，對(duì)應(yīng)的4個(gè)根序列可產(chǎn)生72個(gè)preamble，是可以滿足64個(gè)preamble碼。而當(dāng)小區(qū)覆蓋范圍超過5.48KM后，（現(xiàn)網(wǎng)中兩站直線間距6.39KM），實(shí)際的循環(huán)移位數(shù)Ncs則為59或更大，對(duì)應(yīng)1個(gè)根序列可產(chǎn)生的preamble碼則只有14或更少，所以4個(gè)根序列無法產(chǎn)生64個(gè)preamble碼。

重新規(guī)劃電廠基站的prachCS和RACHrootsequence，prachCS需要設(shè)置為11，RACHrootsequence間隔需要為8。

優(yōu)化后，測試在兩站之間的恢復(fù)正常，切換成功率為100%。

通過現(xiàn)場測試驗(yàn)證，prachCS參數(shù)的設(shè)置影響小區(qū)覆蓋半徑，進(jìn)而影響UE的接入距離，對(duì)切換成功率產(chǎn)生影響，因此設(shè)置該參數(shù)時(shí)，需要考慮農(nóng)村站點(diǎn)間距較大的情況。在平時(shí)對(duì)切換TOP小區(qū)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，也可以從這個(gè)方向進(jìn)行檢查。

屬于城區(qū)郊區(qū)邊緣的基站prachCS的設(shè)置需要考慮到與遠(yuǎn)距離基站之間的切換，prachCS應(yīng)按照11來規(guī)劃。