調(diào)整CFI動態(tài)門限提升LTE下行速率案例.docx (1.39 MB)
調(diào)整CFI動態(tài)門限提升LTE下行速率案例
一、PDCCH原理
PDCCH信道是一組物理資源粒子的集合，其上承載上下行控制信息，根據(jù)其作用域不同，PDCCH承載信息區(qū)分公共控制信息（公共搜索空間搜索）和專用控制信息（專用搜尋空間），搜索空間定義了盲檢的開始位置和信道搜索方式（見PDCCH檢測過程章節(jié)）， PDCCH信道主要承載著PUSCH和PDSCH信道控制信息（DCI），不同終端的PDCCH信息通過其對應(yīng)的RNTI信息區(qū)分，即其DCI的crc由RNTI加擾。
1 PDCCH占用的資源
1.1PDCCH 時域資源
PDCCH占用的時域資源主要是指，PDCCHs信道信息占用的符號數(shù)，其占用的OFDM符號由PCFICH信道承載的CFI信息指示，根據(jù)CFI信息動態(tài)決定一個子幀中PDCCH可以最多占用的OFDM符號個數(shù)（PCFICH信道指示的符號個數(shù)是指PDCCH,PHICH和PCFICH一起一共占用的符號個數(shù)），其配置值可以是(0,1,2,3,4)。詳細如下圖所示：
Table 6.7-1:Number of OFDM symbols used for PDCCH.（211）
Subframe | Number of OFDMsymbols for PDCCH when | Number of OFDMsymbols for PDCCH when
|
Subframe 1 and 6for frame structure type 2 | 1, 2 | 2 |
MBSFN subframeson a carrier supporting PDSCH, configured with 1 or 2 cell-specific antennaports | 1, 2 | 2 |
MBSFN subframeson a carrier supporting PDSCH, configured with 4 cell-specific antenna ports | 2 | 2 |
Subframes on acarrier not supporting PDSCH | 0 | 0 |
Non-MBSFNsubframes (except subframe 6 for frame structure type 2) configured withpositioning reference signals | 1, 2, 3 | 2, 3 |
All other cases | 1, 2, 3 | 2, 3, 4 |
因為PDCCH是解析PDSCH數(shù)據(jù)的指示信息，因此PDCCH在時域上是在PDSCH（數(shù)據(jù)域）之前，即占用一個子幀的前幾個符號。
1.2 PDCCH頻域資源
為了有效地配置下行控制信道的時頻資源，定義了兩個專用的控制信道資源單位：REG和CCE。REG是指除RS占用的RE外，連續(xù)的4個RE構(gòu)成的資源粒子組。 CCE是組成PDCCH信道的資源單位，由一組連續(xù)REG的構(gòu)成，即一個CCE由9個REG構(gòu)成。一個系統(tǒng)中CCE的個數(shù)標(biāo)示為
，由公式
得出，其編號從0到
，其中
是指除PHICH和PCFICH占用的REG以外的未使用的REG。根據(jù)一個PDCCH使用的資源數(shù)量，PDCCH可由1，2，4，8個CCE構(gòu)成，分別對應(yīng)PDCCH格式0，1，2，3（如圖6.8.1-1）。在一個子幀中可以同時復(fù)用多個PDCCH信道。一個PDCCH的CCE起始位置必須滿足
，其中
是CCE的編號，
是構(gòu)成該PDCCH使用的CCE的個數(shù)。
Table6.8.1-1:Supported PDCCH formats.
PDCCH format | Number of CCEs | Number ofresource-element groups | Number of PDCCHbits |
0 | 1 | 9 | 72 |
1 | 2 | 18 | 144 |
2 | 4 | 36 | 288 |
3 | 8 | 72 | 576 |
1.3PDCCH時頻資源
當(dāng)帶寬、天線數(shù)目、PHICH配置等確定以后，系統(tǒng)中CCE的數(shù)目由PCFICH的數(shù)值動態(tài)配置。下圖是以PDCCH占用3個符號舉例說明。
二、LTE下載速率計算
下面以一個簡單的例子，介紹下LTE-FDD下行峰值速率的計算。首先，大家知道LTE下行可以達到幾百Mbps，但需要滿足如信道帶寬、循環(huán)前綴的類型、發(fā)射模式、PDCCH的配置等條件才能實現(xiàn)。
下行峰值速率計算首先，以信道帶寬20MHz、正常CP、發(fā)射模式為2*2 MIMO、PDCCH配置3個符號、調(diào)制方式為64QAM、編碼速率為1為前提，估算結(jié)果如下： 20MHz帶寬可獲得的RE數(shù)為：12子載波（1個PRB）*7個符號(0.5ms)*100個資源塊*2*10(幀長）=168000個，而每個RE可承載一個調(diào)制符號，那么采用64QAM調(diào)制方式，一幀中總共有：168000*6bits/每個調(diào)制符號=1008000bits，在編碼速率為1的情況下，速率為1008000bits/10ms=100.8Mbps，又由于采用2*2 MIMO(雙發(fā)雙收模式）會使速率翻倍，按照75%的系統(tǒng)開銷，因此在以上條件下可計算到的最大速率為151.2Mbps，但這是沒有考慮控制信道的開銷的，即所有的無線資源均用于承載數(shù)據(jù)，而實際上配置PDCCH為3個符號，加之PSS\SSS\PBCH\RS等開銷，大約占29%左右，那么最終速率為151.2Mbps*71%=107.4Mbps. 計算過程如下圖所示：
速率=1200*14*6*20.001
*75%*（1-29%）=107.4Mbps
從以上計算過程可以看出，影響速率的幾個因素主要是信道帶寬、循環(huán)前綴的類型、發(fā)射模式、PDCCH的配置等。
PDCCH配置：
PDCCH信道配置作為發(fā)送上/下行資源調(diào)度信息、功控命令的專用信道，必定是在占用的系統(tǒng)資源的前提下實現(xiàn)的，但就現(xiàn)階段LTE用戶數(shù)而言，完全沒有必要最大限度配置PDCCH信道資源來承載調(diào)度信息、功控命令等信息，可以減少PDCCH信道開銷，讓業(yè)務(wù)信道PDSCH/PUSCH占用最大信道資源，達到高速率要求。
三、PDCCH信道容量估算
在LTE網(wǎng)絡(luò)中，PDCCH（下行物理控制信道）承載特定UE的調(diào)度、資源分配信息-DCI，如下行資源分配、上行授權(quán)、PRACH接入響應(yīng)、上行功率控制命令、信令消息（如系統(tǒng)消息、尋呼消息等）的公共調(diào)度指配。
通常，PDCCH信道位于每一個子幀開始的1、2、3個符號內(nèi)，具體占用幾個符號是按照PCFICH指示的值來定的。（PCFICH位于每一個子幀的第一個符號內(nèi)，占用16RE資源），那么PDCCH信道需要占用多少個符號呢？由于現(xiàn)網(wǎng)中CFI指示是動態(tài)自適應(yīng)調(diào)整的，依據(jù)廠家eNodeB算法而定，需要考慮在一個TTI中被調(diào)度的用戶數(shù)量（用戶數(shù)越多，PDCCH承載的DCI越多）、下行無線環(huán)境因素（無線線環(huán)境越好，所需CCE也越少）。PDCCH信道占用的符號數(shù)也是不確定。
首先，PDCCH信道的容量用什么來衡量？大家都知道PDCCH信道是由CCE構(gòu)成的，一個CCE包含36（4*9=36）RE資源。一個PDCCH信道中包含的CCE的數(shù)量，叫CCE的聚合等級，可以是1、2、4、8個連續(xù)的CCE.在一個子幀中，不同的PDCCH信道可以使用不同的CCE聚合等級（n），也就是包含不同數(shù)量的RE資源。所以說PDCCH的容量是由CCE的數(shù)量決定的。那為什么需要不同的CCE聚合等級呢，一個是要支持不同的DCI格式，提升資源利用率，因為DCI信息量的多少與其格式及信道帶寬有著密切的關(guān)系。另一個是，適應(yīng)不同的無線環(huán)境。DCI信息量大小與PDCCH容量的比例表明了編碼效率，如果DCI格式固定，越高的聚合等級將提供編碼效率越高，越能對抗較差的無線環(huán)境。對于較好的無線環(huán)境，采用較低的聚合等級將能節(jié)約資源。最后，由于控制信息的重要性，更高的聚合等級將能對控制信息提供更強的保護。通�？刂菩畔ⅲㄈ缦到y(tǒng)消息、尋呼）都是采用聚合等級4或8.而對特定UE的調(diào)度就可以用1、2、4、8.其次，那么PDCCH的容量如何計算？以20MHz信道帶寬為例，PDCCH分別占用不同數(shù)量的符號可提供的CCE數(shù)量如下表：
信道帶寬（20MHz） | | | | |
CFI | 1 | 2 | 3 | |
PRB數(shù) | 100 | 100 | 100 | |
總RE數(shù) | 1200 | 2400 | 3600 | 2*2MIMO |
參考（RS)占用RE數(shù) | 400 | |
PCFICH占用RE數(shù) | 16 | |
PHICH占用RE數(shù) | 156 | 假設(shè)Ng=1，PHICH組為13，那么13*3*4=156RE |
PDCCH占用RE數(shù) | 628 | 1828 | 3028 | |
CCE數(shù)量 | 17 | 50 | 84 | |
計算CCE數(shù)量的公式：CCE的數(shù)量=（總RE數(shù)-參考（RS)占用RE數(shù)-PCFICH占用RE數(shù)-PHICH占用RE數(shù)）/36。
最后，知道了CCE數(shù)據(jù)就不難算出每一個調(diào)度周期（TTI）能調(diào)度的用戶數(shù)是多少，因為調(diào)度特定UE的CCE最小聚合等級是1，若以20MHz帶寬，3個PDCCH符號為例，可調(diào)度84個用戶（實際可調(diào)度的用戶數(shù)還受其他因素影響）。但現(xiàn)網(wǎng)中PDCCH信道不僅承載用戶面資源的分配與調(diào)度，控制消息也需要占用PDCCH，上面也提到了控制消息包括系統(tǒng)消息、尋呼消息、PRACH接入響應(yīng)、上行TPC功控命令等。也就是說實際調(diào)度的用戶數(shù)肯定小于84個（因控制消息的CCE聚合等級為4或者8）。
PDCCH的容量越大，實際能調(diào)度的用戶數(shù)也就越多，但PDCCH屬于控制信道，開銷過大將影響實際用戶的吞吐率，所以現(xiàn)網(wǎng)中CFI采用自適應(yīng)算法，可根據(jù)需要調(diào)度用戶數(shù)的多少及無線環(huán)境調(diào)整PDCCH占用符號數(shù)的多少，動態(tài)調(diào)整PDCCH容量，提升資源利用效率。
四、動態(tài)CFI門限介紹
五、方案實施
4.1西區(qū)參數(shù)修改
基于以上理論支撐，決定對衢州西區(qū)宏站的CFI動態(tài)門限進行調(diào)整，提升下行速率。目前西區(qū)共35個宏站，不考慮到室分站點，故對35個站點進行參數(shù)調(diào)整，參數(shù)調(diào)整時間為2015年5月19日。
4.2參數(shù)修改
（1）第一組修改參數(shù)配置
（2）第二組修改后參數(shù)配置
4.3 參數(shù)調(diào)整后結(jié)果驗證
（1）數(shù)據(jù)對比
| CFITHES1 | CFITHES2 | CFI1 | CFI2 | CFI3 | MCS | PDCP |
取值1 | 2 | 5 | 253 | 407 | 347 | 17.12 | 43.17 |
取值2 | 8 | 20 | 712 | 295 | 30 | 16.9 | 38.9 |
從以上數(shù)據(jù)對比結(jié)果來看，在CFI動態(tài)閥值設(shè)為第一組，下行速率提升較為明顯。
（2）效果圖
第一組RSRP圖
第二組RSRP圖
第一組SINR圖
第二組SINR圖
第一組PDCH DL速率圖
第二組PDCH DL速率圖
4.4 后臺指標(biāo)監(jiān)控
進行參數(shù)調(diào)整后，對西區(qū)FDD-LTE全網(wǎng)指標(biāo)進行為期一周的監(jiān)控，包含RRC連接建立成功率、E-RAB連接建立成功率、無線接通率、無線掉線率等指標(biāo)，結(jié)果如下：
從監(jiān)控結(jié)果來看，參數(shù)調(diào)整未對指標(biāo)造成影響。
五、總結(jié)
LTE速率一直是網(wǎng)絡(luò)工作者關(guān)注的重點，如何提升網(wǎng)絡(luò)速率是擺在眼前的重中之重，就目前而言，LTE還處于建網(wǎng)初期，考慮到現(xiàn)網(wǎng)用戶數(shù)量較少，沒有過大的信令負荷，通過CFI參數(shù)調(diào)整，減小PDCCH信道開銷，讓更多的RB（radioresource）資源被業(yè)務(wù)信道PDSCH、PUSCH占用，達到資源最大限度的利用，提升全網(wǎng)速率。
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