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LTE网络CRS功率配置及其影响研究

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 【摘 要】为了解决速率和覆盖之间平衡的问题,通过深入分析CRS的3种配比的原理,并结合现网数据分析验证不同配比对网络KPI和MR指标的影响,提出在不同场景下调整不同的CRS功率配置,使得速率和覆盖达到一个相对均衡状态。经过功率配比现网数据分析验证,与分析结果一致,CRS在不同场景下的不同配比能够提升网络性能,从而保证用户的良好感知。
  【关键词】LTE CRS 功率配置 信号覆盖
  doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.005 中图分类号:TN929.5 文献标志码:A 文章编号:1006-1010(2016)20-0027-04
  1 引言
  在LTE网络中,参考信号本身并不承载数据,下行参考信号主要是用于相干检测,作为信道估计对象,估计信道的特性并进行测量。LTE中定义了多种下行参考信号,每种参考信号有各自不同的应用场景。小区专用参考信号对小区内所有UE(User Experience,用户体验)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)传输之外的其他任何下行物理信道的信道估计;可被UE用来获取CSI;基于小区特定的参考信号的终端测量可用作决定小区选择和切换的基础。为了让用户更多地驻留在LTE网络,可以考虑参数的优化,增加CRS(Cell Reference Signal,小区参考信号)功率,增强覆盖,但是由于此时的业务信道功率没有变化,可能会增加参考信号对于业务信道的干扰,造成用户速率的降低。
  2 CRS简介
  RS(Reference Signal,参考信号)即“导频”信号,是由设备发射端发送给接收端,用于信道估计或信道检测的一种已知序列信号,上下行都有传输。目前LTE下行链路中提供了3种不同类型的参考信号,分别为小区专用的参考信号(CRS,通常是指“公共”参考信号,小区中所有UE都可以使用)、MBSFN(Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network,多播/组播单频网络)专用参考信号(仅用于多媒体广播单频网中)和UE专用的参考信号(针对专门用户,嵌入在数据中)。其中,小区专用下行参考信号的作用是:下行信道质量测量和信道估计,用于UE端的相干检测和解调。
  下行小区专用参考信号是以RE(Resource Element,资源粒子)为单位的,即每个参考信号占用1个RE,在非MBSFN的子帧上传输。LTE eNodeB使用至少4个小区专用天线端口,UE需获取至少4个独立信道估计,每半个时隙的第1个OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用技术)符号和倒数第3个OFDM符号是第一、第二天线端口的参考信号。对于每个天线端口而言,每6个子载波间有一个参考信号,但它们是错开的,因此在每个资源块中,每3个子载波间有一个参考信号,第一和第二天线端口(第三和第四天线端口)在频域上互相交错,正常情况下双天线端口的RS分布如图1所示:
  特别地,如果某天线端口上使用一资源粒子传输参考信号时,为抑制干扰,则其他的天线端口相应资源粒子应设置为零。同时,由于基站的最大发射功率是固定的,参考信号和业务信号的功率分配也需动态平衡。LTE链路中下行信道或符号的功率开销是基于参考信号(RS)功率进行设置的。目前各厂家系统为CRS及下行信道业务传输RE的功率提供灵活配置,小区可根据业务模型、覆盖情况等正确设置所涉及的功率参数。现网常见的CRS功率配置有3种:18.2 dBm、15.2 dBm和12.2 dBm,下面将会详细介绍。
  3 CRS功率配比
  如图2所示,以双流中的一个TTI(Transmission Time Interval,传输时间间隔)为例,一个RB(Resource Block,资源块)的功率分为三部分:RS功率;PDSCH信道功率;RS所占位置非RS的RE功率,一般设置为极小或者零。其中,PDSCH信道功率又分为非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,规定了RS的功率计算公式如下:
  ERS=ETotal power per channel-10lg(totalsubcarrier)+10lg(PB+1) (1)
  双流站默认带宽20 MHz下的载波发射总功率为2×40W,总子载波数为1200。
  PB的取值范围为0到3,在协议中,可根据其查询对应的ρA/ρB。其中,ρA为EA与RS功率的比值,ρB为EB与RS功率的比值。根据ρA/ρB可计算PA,从而得到PDSCH信道功率相对于RS功率的偏置。如表1所示:
  综上所述,可得出3种常规配置的具体参数详情。如表2所示,在只考虑双流的情况下,当平均功率为15.2 dBm时,通过PA与PB的变化,PDSCH信道功率与RS功率在3 dB步长下此升彼降。当RS为18.2 dBm、PA为-3时,表明业务信道相对参考信号的功率要低3 dB;当RS为15.2 dBm、PA为0时,业务信道与参考信号的功率相当;当RS为12.2 dBm、PA为3时,业务信道比参考信号的功率要高3 dB。
  其中,RS Power决定了导频功率强度,是影响下行覆盖的关键参数;PA、PB决定了PDSCH信道上的RE符号功率。RS Power、PA、PB配置共同决定了LTE载波发射功率,三者可根据不同的情形进行功率均衡。而如何在合适的场景设置合适的功率配比,该配比对基本性能指标有何影响,成为LTE网络优化的重要课题,本文将通过分析调整前后各角度的数据变化来对该问题进行研究。  4 功率配比分析验证
  根据以上所述,在基站发射功率2×40W下,3种功率配比RS Power、TypeA符号和TypeB符号功率不同配比下效果也不同,具体如下:
  (18.2, -3, 1):导频功率最强,是其他符号功率的1倍,CRS的覆盖最好,但是数据业务的速率表现最差,牺牲业务信道功率来保覆盖,上行干扰导致上行受限;
  (15.2, 0, 0):导频功率与TypeA功率相同,稍弱于TypeB符号功率,业务表现和覆盖都是居中的;
  (12.2, 3, 0):导频功率约为TypeA功率的一半,数据业务的速率表现最好,可能会牺牲CRS的覆盖。
  在基站发射功率2×40W下,取部分小区调整参考信号3种功率配比RS Power、TypeA符号和TypeB符号功率,分别为(12.2, 3, 0)、(15.2, 0, 0)、(18.2, -3, 1)。小区调整前后KPI(Key Performance Indicators,关键性能指标)和MR(Measurement Report,测量报告)指标数据提取对比分析如下:
  (1)KPI指标
  由图3和图4所示,功率配比调整前后的KPI指标情况,(12.2, 3, 0)、(15.2, 0, 0)、(18.2, -3, 1)配比,用户感知的KPI指标下降,下行用户级空口吞吐率、小区平均CQI与接通率明显恶化。
  (2)MR指标
  由图5和图6所示,功率配比调整前后的MR指标情况,(12.2, 3, 0)、(15.2, 0, 0)、(18.2, -3, 1)配比,RSRP(Reference Signal Receiving Power,参考信号接收功率)小于-100 dBm的比例减少,覆盖范围提升,弱覆盖小区减少但过覆盖小区增加。
  经过验证,调整参考信号功率配比前后,对小区KPI和MR指标影响与功率配比分析结果一致,导频功率增强,增加了覆盖但牺牲了业务信道功率,KPI指标恶化。
  5 结束语
  综上所述,本文经过研究分析及数据分析验证,得出基站发射相同功率下,参数的不同配比对信号覆盖范围和下行数据速率都有影响。针对LTE网络情况,基于用户MR分布,识别LTE深度覆盖需求,可进行分场景调整小区功率配比。针对4G深度覆盖较好的区域:区域内小区MR RSRP大于-100 dBm比例>90%,全天MR数量>10k,网络负荷较轻,区域内小区PRB利用率小于30%,此类场景小区可采用功率配比,参考信号12.2 dBm,PA=3,PB=0;针对有深度覆盖需求的区域分场景:小区MR RSRP小于-110 dBm比例>20%,全天MR数量>10k,RF优化,规划站点落地,此类场景小区可采用功率配比,参考信号18.2 dBm,PA=-3,PB=1,增强导频覆盖。
  参考文献
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