異頻切換對(duì)邊緣速率的影響研究

覃道滿，陳楚雄

（中國(guó)聯(lián)通廣州市分公司，廣東 廣州 510630）

1 LTE多頻段組網(wǎng)

隨著LTE業(yè)務(wù)量的快速增長(zhǎng)，為了適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的容量需求，LTE網(wǎng)絡(luò)逐漸從單頻網(wǎng)逐漸發(fā)展為多頻段組網(wǎng)，主要包括900 M、1800 M和2100 M三個(gè)頻段，1800頻段為覆蓋層，900頻段和 2100頻段為容量層。覆蓋場(chǎng)景包括：城中村、校園、會(huì)展、體育館、車站和機(jī)場(chǎng)等。經(jīng)過(guò)多年不斷擴(kuò)容，現(xiàn)網(wǎng)異頻頻點(diǎn)已有 5個(gè)，從制式上來(lái)看，75.86%是L1800小區(qū)，20.68%是L2100小區(qū)，2.49%是L900 M小區(qū)。從分布上看，異頻小區(qū)插花比較嚴(yán)重，且大多不是連續(xù)覆蓋。

由于異頻小區(qū)的非連續(xù)覆蓋以及異頻頻點(diǎn)的增多，異頻切換比例影響越來(lái)越大。異頻切換對(duì)邊緣速率影響主要來(lái)自三個(gè)方面：一是達(dá)到 A2門限后啟GAP測(cè)量，在啟 GAP測(cè)量期間上行 /下行要停止調(diào)度，測(cè)試期間速率掉底，影響用戶感知速率；二是異頻切換門限設(shè)置不合理時(shí)，可能導(dǎo)致提早啟 GAP測(cè)量影響小區(qū)速率，切換過(guò)晚可能導(dǎo)致鄰區(qū)覆蓋較好而用戶還駐留在服務(wù)小區(qū)；三是無(wú)異頻覆蓋的區(qū)域，小區(qū)異頻切換開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，只要電平滿足 A2門限就會(huì)觸發(fā)異頻切換測(cè)量，會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)效的異頻 A2測(cè)量就直接影響用戶感知。

研究目標(biāo)：?jiǎn)AP測(cè)量次數(shù)、無(wú)效測(cè)量和無(wú)效切換參數(shù)配置。

2 原理介紹

2.1 異頻 GAP測(cè)量

滿足A2門限后，UE將啟GAP測(cè)量異頻小區(qū)，測(cè)量期間，UE速率掉底為 0，對(duì)上下行的影響分析如下：

在下行：異頻測(cè)量期間 UE不能發(fā)送 HARQ反饋，eNodeB側(cè)會(huì)停止進(jìn)入 GAP測(cè)量之前 4次下行調(diào)度，4次調(diào)度共占用 4 ms時(shí)間。另外 UE在6 ms GAP測(cè)量期間不會(huì)接收數(shù)據(jù)，eNodeB側(cè)同樣停止調(diào)度，前后共有10 ms時(shí)間不調(diào)度。GAP模式0，測(cè)量周期為40 ms，啟GAP測(cè)量對(duì)下行速率有 25%的影響。GAP模式1，測(cè)量周期為 80 ms，啟GAP測(cè)量對(duì)下行速率的影響為 12.5%。

在上行：一般經(jīng)過(guò)初次重傳后通過(guò)調(diào)整編碼方式即可以保證數(shù)據(jù)正確傳輸，因此 GAP測(cè)量也需要避開(kāi)初次重傳。如圖 1和圖2所示，eNodeB側(cè)在啟動(dòng) GAP測(cè)量前 12 ms即停止上行調(diào)度以防止有可能發(fā)生的GAP測(cè)量對(duì)初次重傳的影響，另外 UE在6 ms GAP測(cè)量期間不會(huì)接收數(shù)據(jù)，總共影響 18 ms。如果采用GAP模式0，測(cè)量周期為 40 ms，啟 GAP測(cè)量對(duì)上行速率有 45%的影響；如果為 GAP模式1，測(cè)量周期為80 ms，啟GAP測(cè)量對(duì)上行速率影響為 22.5%。

圖1 GAP測(cè)量時(shí)間

圖2 測(cè)量GAP的結(jié)構(gòu)

2.2 基于A4的A2門限策略

在A4門限不變的情況下，A2門限的設(shè)置會(huì)產(chǎn)生以下三種情況：

圖3 不合理A2門限切換結(jié)果

A2門限設(shè)置過(guò)小，沒(méi)有及時(shí)切換，不能及時(shí)占用最優(yōu)小區(qū)； A2門限設(shè)置過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生不必要的切換，或連鎖切換，兩者都會(huì)影響用戶速率。理想的情況是，測(cè)量即切換且不產(chǎn)生乒乓切換。

2.3 基于A3的A2門限策略

A4是切換的絕對(duì)門限，A3是相對(duì)門限，A3方式與A4相比，A3方式更容易切換，兩者的切換過(guò)程對(duì)比如圖 4所示。

圖4 A2+A3與A2+A4切換策略對(duì)比

2.4 同心圓盲切換

共站同心圓覆蓋，開(kāi)啟基于頻率優(yōu)先級(jí)的異頻切換，用戶在接入（切入、重選）小區(qū)中心電平好的場(chǎng)景觸發(fā)異頻切換到高優(yōu)先級(jí)小區(qū)，低優(yōu)先級(jí)小區(qū)向高優(yōu)先級(jí)小區(qū)切換可以采用基于覆蓋的盲切換，低優(yōu)先級(jí)小區(qū)之間采用常規(guī)切換策略。

圖5 共站同覆蓋同心圓場(chǎng)景

3 優(yōu)化方案探討

3.1 GAP測(cè)量周期優(yōu)化

從原理可知，采用GAP模式0，測(cè)量周期為40 ms，開(kāi)啟GAP測(cè)量對(duì)上行速率有 45%的影響，對(duì)下行速率有25%的影響。采用GAP模式 1，測(cè)量周期為80 ms，啟GAP測(cè)量對(duì)下行速率的影響下降為1.5%，對(duì)上行速率影響下降為 22.5%，對(duì)上下行的改善幅度為 50%。

3.2 基于A4策略的A2門限優(yōu)化

保持A4門限不變，僅調(diào)整A2門限來(lái)優(yōu)化最優(yōu)速率門限。識(shí)別切換過(guò)早場(chǎng)景，降低A2門限，降低GAP啟測(cè)量門限，減少測(cè)量次數(shù)與比例。

圖6 A2+A4切換過(guò)程

針對(duì)切換過(guò)晚場(chǎng)景，通過(guò)提高 A2門限，提早切換到目標(biāo)鄰區(qū)獲得最佳的體驗(yàn)速率。

圖7 A2+A4切換過(guò)程2

根據(jù)小區(qū)所有切換次數(shù)綜合取最優(yōu)的門限，盡量減少測(cè)量對(duì)用戶的影響。根據(jù)不同小區(qū)的 RSRP和速率建模，按照切換前后速率相當(dāng)?shù)那闆r下評(píng)估切換前后的RSRP差值，通過(guò)調(diào)整這個(gè)切換點(diǎn)的差值，使得切換前后的速率因啟 GAP測(cè)量損失最小，并且識(shí)別切換點(diǎn)的電平和 A2的設(shè)置，防止 A2設(shè)置過(guò)大提前啟 GAP測(cè)量。

3.3 基于A3的A2門限策略優(yōu)化

對(duì)于異頻交替插花組網(wǎng)的場(chǎng)景，如異頻小區(qū)不共站交替覆蓋，或者因干擾原因使用 L2100設(shè)備替換有干擾的 L1800設(shè)備，異頻切換次數(shù)較多，可以用A2+A3策略代替 A2+A4策略。

3.4 異頻切換開(kāi)關(guān)優(yōu)化

針對(duì)一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)（如半個(gè)月）無(wú)異頻切換請(qǐng)求次數(shù)的小區(qū)，關(guān)閉異頻切換開(kāi)關(guān)時(shí)，無(wú)異頻切換開(kāi)關(guān)時(shí)，可降低異頻 A2門限至重定向到異系統(tǒng)的門限。

3.5 基于頻率優(yōu)先級(jí)的同心圓切換

隨著網(wǎng)絡(luò)不斷演進(jìn)出現(xiàn)了多頻組網(wǎng)場(chǎng)景，可分為覆蓋層和容量層，由于異頻測(cè)量影響速率，針對(duì)此類覆蓋場(chǎng)景，可以打開(kāi)容量層向覆蓋層基于覆蓋的盲切換。覆蓋層中心區(qū)域向容量層開(kāi)啟基于頻率優(yōu)先級(jí)的盲切換進(jìn)行話務(wù)分擔(dān)，從而規(guī)避異頻啟 gap測(cè)量帶來(lái)的影響。

基于頻率優(yōu)先級(jí)的盲切換起動(dòng)門限由 A1控制（一般基于覆蓋的切換是由 A2控制），由 A2控制控制停止切換。

4 優(yōu)化方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響

4.1 調(diào)整GAP測(cè)量周期

GAP測(cè)量周期從 40 ms修改為80 ms后，上下行用戶感知速率提升 5%，上下行低速率比例小幅度改善。接通率、掉話率和切換成功率等常規(guī)指標(biāo)保持穩(wěn)定。

對(duì)于用戶感知速率，遠(yuǎn)點(diǎn)增益在 10.57%。由于GAP測(cè)量一般在覆蓋差點(diǎn)才起效，因此可以通過(guò)話統(tǒng)看路損大于 110的用戶感知速率變化更直觀。路損區(qū)間的吞吐量或吞吐率測(cè)量（PL.Traffic.Thruput.Cell）公式：

路損大于110以上的用戶感知速率=[（L.Thrp.bits.UE.UL.PL5+….+L.Thrp.bits.UE.UL.PL14）-（L.Thrp.bits.UE.UL.SmallPkt.PL5+…L.Thrp.bits.UE.UL.SmallPkt.PL14）]/（ L.Thrp.Time.UE.UL.RmvSmallPkt.PL5+…L.Thr p.Time.UE.UL.RmvSmallPkt.PL14）

4.2 基于A3的A2門限策略優(yōu)化

對(duì)于異頻交替組網(wǎng)的場(chǎng)景，異頻切換次數(shù)較多，為了評(píng)估性能最優(yōu)，采用 A3和A4做一組對(duì)比。以修改A3后依據(jù)路測(cè)切換前后的速率平滑，前后速率GAP差值綜合最小為目標(biāo)。通過(guò)計(jì)算小區(qū)每次異頻切換前后的點(diǎn)平映射成的速率差判斷切換過(guò)晚問(wèn)題，綜合評(píng)估 A2起測(cè)到切換的點(diǎn)平差評(píng)估提前 GAP測(cè)量比例，從而給出最佳的 A2門限設(shè)置建議。評(píng)估過(guò)程：小區(qū)頻譜效率一致的場(chǎng)景建議采用 A3，頻譜效率差異較大的場(chǎng)景建議采用 A4。

4.2.1 基于A2+A4的異頻切換的優(yōu)化

步驟1：選擇 5個(gè)切換前后速率 GAP較大的TOP區(qū)。

步驟2：修改 A2門限到評(píng)估的最優(yōu)值。

步驟3：在最優(yōu)值前后± 3dB，±6dB調(diào)整采集黑盒學(xué)習(xí)的樣本點(diǎn)。

4.2.2 基于A2+A3的異頻切換的優(yōu)化

步驟1：將A4門限改為A3，評(píng)估方案修改后速率差異。

步驟2：修改 A2門限到評(píng)估的最優(yōu)值。

步驟3：在最優(yōu)值前后± 5dB調(diào)整用于采集黑盒學(xué)習(xí)的樣本點(diǎn)。效果：

（1）A3優(yōu)化和 A4策略的 A2調(diào)整對(duì)掉話率，接入成功率等均有提升，掉話率明顯改善。

（2）異頻切換成功率略有下降，但異頻切換次數(shù)減少。基于 A3的A2門限優(yōu)化減少 46%，基于 A4的A2門限優(yōu)化減少 45%，同時(shí)減少了異頻乒乓切換次數(shù)，提升明顯。

（3）上下行平均速率均有提升，但增益幅度小于波動(dòng)值，提升不明顯。

（4）邊緣速率提升增益大于波動(dòng)值，基于 A3的A2門限優(yōu)化提升尤為明顯。下行低于 10 M比例提升4.9%，低于5 M比例提升 6.12%?；?A4的 A2門限優(yōu)化提升不明顯，下行低于 5 M比例提升0.37%。

（5）綜合評(píng)估，基于 A3的A2門限優(yōu)化 +微調(diào)優(yōu)化后結(jié)果增益最優(yōu)，常用 KPI增益大于基于 A4的 A2門限優(yōu)化方案。

4.3 基于頻率優(yōu)先級(jí)的異頻切換

現(xiàn)網(wǎng)有 L1800和L2100同覆蓋場(chǎng)景，滿足開(kāi)通基于頻率優(yōu)先級(jí)的切換條件，將滿足條件的 4個(gè)站打開(kāi)基于頻率優(yōu)先級(jí)開(kāi)關(guān)。

（1）總體上 4G流量占比較修改前提升 2個(gè)百分點(diǎn)，常規(guī)指標(biāo)正常。

（2）4G流量?jī)?nèi) L2100流量占比及用戶數(shù)均有較大幅度提升，基于頻率優(yōu)先級(jí)異頻切換效果明顯。

表1 打開(kāi)基于頻率優(yōu)先級(jí)切換后業(yè)務(wù)量

在某區(qū)域策略整體推廣后，異頻流量提升明顯，流量占比提升 35%，L1800小區(qū)用戶數(shù)及 PRB利用率下降，異頻小區(qū)用戶數(shù)和 PRB利用率明顯上升。需要注意的是，在共站同覆蓋的異頻小區(qū)，異頻盲切換對(duì)相同覆蓋的要求較高，可能導(dǎo)致回落到異系統(tǒng)。若工參準(zhǔn)確性較差，使用盲切換功能風(fēng)險(xiǎn)較大。

4.4 異頻切換開(kāi)關(guān)優(yōu)化

對(duì)于異頻插花組網(wǎng)，由于小區(qū)異頻切換開(kāi)關(guān)都是默認(rèn)打開(kāi)，存在部分小區(qū)長(zhǎng)期沒(méi)有異頻切換請(qǐng)求但仍有異頻 GAP測(cè)量。如 A2門限默認(rèn)設(shè)置為 A值，這意味著只要電平低于 A值就會(huì)觸發(fā)異頻 GAP測(cè)量，這直接影響用戶感知速率。針對(duì)該問(wèn)題，在確定的周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)異頻切換請(qǐng)求次數(shù)，若沒(méi)有異頻切換請(qǐng)求則關(guān)閉小區(qū)級(jí)異頻切換開(kāi)關(guān)。

切換開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，統(tǒng)計(jì)關(guān)閉區(qū)域小區(qū)指標(biāo)，無(wú)線接通率、掉話率和同頻切換成功率等常規(guī)指標(biāo)保持穩(wěn)定，日總流量增加 5%，上行吞吐率增長(zhǎng)10.8%，下行吞吐率增長(zhǎng) 5.01%，下行吞吐率大于 20 Mb/s比例降低 1%，上行吞吐率低于 256 kb/s占比降低1.12%。

5 結(jié)束語(yǔ)

異頻切換起GAP測(cè)量會(huì)影響現(xiàn)網(wǎng)用戶感知，在插花組網(wǎng)的情況下，如何優(yōu)化異頻切換參數(shù)設(shè)置，減少測(cè)量次數(shù)和切換次數(shù)，是提升邊緣速率的手段之一。本文通過(guò)分析切換影響速率的各種因素，從測(cè)量周期、切換門限、切換參數(shù)設(shè)置等維度進(jìn)行分析探討，并總結(jié)了速率提升的工作思路和實(shí)踐成效，對(duì)日益重載的LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及NSA組網(wǎng)下錨點(diǎn)切換策略優(yōu)化具有一定指導(dǎo)意義。綜合前文所述，有以下建議：一是對(duì)于中低速場(chǎng)景GAP1模式的異頻起GAP影響較小，建議非高速場(chǎng)景開(kāi)啟，高速場(chǎng)景由于信號(hào)變化快，建議繼續(xù)使用GAP0模式。二是在異頻插花干擾場(chǎng)景，參數(shù)設(shè)置差異化導(dǎo)致異頻切換比例較高，這種場(chǎng)景下A2+A3切換策略增益較高。三是注意A1門限的設(shè)置，與A2門限的差值保持在合理范圍內(nèi)，及時(shí)停止測(cè)量。四是重視越區(qū)覆蓋問(wèn)題，針對(duì)覆蓋過(guò)遠(yuǎn)的小區(qū)，建議開(kāi)啟基于距離的切換。