案例LTE网络CQI优良比提升优化思路.docx
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案例LTE网络CQI优良比提升优化思路.docx
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案例LTE网络CQI优良比提升优化思路
LTE网络CQI优良比提升优化思路
一、CQI基本原理
1.CQI概述及关联性分析:
CQI:
(ChannelQualityIndicator,信道质量指示)是无线信道的通信质量的测量标准,由终端基于下行信道的SINR测量上报的,它的高低取决于SINR,即说明CQI与网络覆盖质量直接相关。
CQI能够代表一个给定信道的信道测量标准所谓一个值(或多个值)。
通常,一个高值的CQI表示一个信道有好的质量,反之亦然。
CQI>=10是采用64QAM调制的必要条件,CQI>=7是采用16QAM调制的必要条件,采用高阶调制方式,在同等条件下,能获得更高的下载速率。
UE向基站反馈当前信道的质量,基站根据CQI级数的反馈,调整当前的调制方式。
如果信道质量较高,则可以采用较高阶的调制方式;反之则采用较低阶的调制方式。
LTE中为自适应编码调制技术(AdaptiveModulationandCoding),应用AMC技术可以使得eNodeB能够根据UE反馈的信道状况及时地调整不同的调制方式(QPSK、16QAM、64QAM)和编码速率。
从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况,调制过程如下:
CQI与信道编码方式对应关系如下:
CQIindex
modulation
coderatex1024
efficiency
0
outofrange
1
QPSK
78
0.1523
2
QPSK
120
0.2344
3
QPSK
193
0.3770
4
QPSK
308
0.6016
5
QPSK
449
0.8770
6
QPSK
602
1.1758
7
16QAM
378
1.4766
8
16QAM
490
1.9141
9
16QAM
616
2.4063
10
64QAM
466
2.7305
11
64QAM
567
3.3223
12
64QAM
666
3.9023
13
64QAM
772
4.5234
14
64QAM
873
5.1152
15
64QAM
948
5.5547
Table:
4-bitCQITable
MCSIndex
ModulationOrder
TBSIndex
0
2
0
1
2
1
2
2
2
3
2
3
4
2
4
5
2
5
6
2
6
7
2
7
8
2
8
9
2
9
10
4
9
11
4
10
12
4
11
13
4
12
14
4
13
15
4
14
16
4
15
17
6
15
18
6
16
19
6
17
20
6
18
21
6
19
22
6
20
23
6
21
24
6
22
25
6
23
26
6
24
27
6
25
28
6
26
29
2
reserved
30
4
31
6
Table:
ModulationandTBSindextableforPDSCH
目前主要采用CQI>=7的比例(CQI大于等于7的比例>=90%)进行考核,用以衡量网络覆盖质量水平。
2.计算公式:
CQI优良比(CQI大于等于7的占比)=CQI大于等于7的上报次数/CQI上报总次数*100%
3.CQI类型:
ØCQI上报模式:
周期CQI上报和非周期CQI上报
周期CQI
如果是固定CQI周期,则CQI周期采用固定值,默认为40ms,如果打开自适应,则CQI周期有20ms、40ms、80ms、160ms。
非周期CQI
非周期CQI上报需要eNB主动触发。
进入频选的用户会触发非周期CQI上报,周期为2ms。
ØCQI上报密集度分类:
宽带CQI和子带CQI。
宽带CQI
UE在所有需要CQI测量的子带(PRB组)内统一测量并上报一个CQI值。
子带CQI
UE对eNB配置的各CQI测量子带进行CQI测量后,只将其中M个CQI最好的子带上报给Enb。
ØCQI传输信道:
PUSCH传输和PUCCH传输
对于没有PUSCH分配的子帧,周期CQI/PMI/RI上报在PUCCH上发送;对于有PUSCH分配的子帧,周期上报以随路信令的方式在PUSCH上发送。
如果周期上报和非周期上报在同一个子帧上发生,那么UE在该子帧只能发送非周期上报。
协议规定,CQI有如下几种格式:
CQIandPMIFeedbackTypesforPUCCHreportingModes
PMIFeedbackType
NoPMI
SinglePMI
PUCCHCQIFeedbackType
Wideband
Mode1-0
Mode1-1
(widebandCQI)
UESelected
Mode2-0
Mode2-1
(subbandCQI)
CQIandPMIFeedbackTypesforPUSCHreportingModes
PMIFeedbackType
NoPMI
SinglePMI
MultiplePMI
PUSCHCQIFeedbackType
Wideband
Mode1-2
(widebandCQI)
UESelected
Mode2-0
Mode2-2
(subbandCQI)
HigherLayer-configured
Mode3-0
Mode3-1
(subbandCQI)
ØCQI上报机制:
在(PA,PB)一定的情况下,终端上报的CQI是根据测量到的SINR来上报(宽带或子带),如下图所示:
从图中可以看到,SINR大小直接影响了上报CQI的质量,所以在我们优化的过程中SINR的由来就显得尤为重要:
⏹RS-SINR(RS-CarriertoInterferenceplusNoiseRatio)
●定义:
载波干扰噪声比,是指RS有用信号与干扰(或噪声或干扰加噪声)相比强度,路测中由UE测得
●在仿真工具CNP中,RS-CINR=服务小区RSRP/(邻接小区RSRP+N),N为热噪声功率
二、优化方案
从整个原理当中我们分析可得,SINR质量的高低和CQI的高低有直接的强关联,所以在优化思路上,就决定了两个方向,即覆盖方向和参数优化方向。
首先,覆盖方面,因为CQI指数与无线信号质量SINR直接强相关,提升现场无线信号质量,对CQI占比有一定的提升作用,因此在现场要注意RF优化,减少弱覆盖、越区覆盖、重叠覆盖、模三干扰等常见问题,尤其要注意乡镇地区,由于RS功率、下倾角设置都偏大,虽然提升了乡镇地区的信号覆盖,但是部分区域存在重叠覆盖、越区覆盖等情况导致模三干扰的问题。
尽量避免PCI相同小区对打,(扇区接反的时候时常会出现这种问题)。
其次,参数方面,我们主要考虑切换参数、重选参数、功率参数、容量参数及调度方面的参数,在一些特殊场景,参数的调整,可以快速提升用户感知。
本次,主要分析在CQI优化中哪些无线参数对CQI提升效果较好,将在下面逐一分析验证。
CQI优化分析思路见下图:
三、参数优化
1.切换参数优化
1)切换信令流程:
对于切换优化,我们要了解切换流程,在此以X2口切换为例:
●具体关键步骤如下:
ØSourceeNodeB根据区域限制信息配置UE的测量过程,并通过RRC重配置消息发送测量控制信息给UE。
UE按照eNodeB下发的测量控制在UE的RRC协议端进行测量配置,并向eNodeB发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息表示测量配置完成。
ØUE按照测量配置向eNodeB上报测量报告。
SourceeNodeB基于测量报告和无线资源管理信息作出UE切换的判决。
当SourceeNodeB认为切换有必要,就确定一个合适的目标小区,请求接入控制目标小区的SourceeNodeB。
Ø为了在目标侧为切换预留资源,SourceeNodeB向TargeteNodeB发送HandoverRequest信息,并传送必要的信息,包括:
切换原因、目标小区ID、UE上下文信息、SAE承载ID、SAE承载QOS参数、RRC上下文信息等。
目标小区进行资源准入,为UE的接入分配空口资源和业务的SAE承载资源。
Ø目标小区资源准入成功后,向SourceeNodeB发送HandoverRequestAcknowledge消息,通知源eNB已在目标eNB中准备好资源。
包括:
SAE承载信息。
ØSourceeNodeB将切换执行时UE接入目标小区所需的参数生成RRCConnectionReconfiguration消息发送到UE。
主要包括小区ID、载波频率、目标功率等无线资源和物理资源配置等。
Ø该消息由源eNB发送给目标eNB,用于在切换过程中发送上行/下行E-RAB的PDCPSN和HFN状态。
Ø与目标小区完成上行同步。
ØUE接收到包含MobilityControlInfo的RRC重配置消息后,中断与SourceeNodeB的无线连接,并开始同TargeteNodeB建立新的无线连接,在这段时间内,数据传输被中断。
这其中包括下行同步建立、定时提前、数据发送等步骤。
当UE成功接入到目标小区,UE发送RRC连接重配置完成信息到TargeteNodeB去指示切换进程对于UE已完成。
2)切换步骤:
根据信令流程,我们得知切换“三部曲”,即测量、准备、执行,那么这三步中,就要了解每一步的需求,简单来讲即邻区、门限、RA参数、定时器等。
3)切换问题表现:
●切换过早,一般是邻区的信号还不够好或不够稳定,eNodeB就发起了切换,主要有以下几种:
☐源小区下发切换命令后,由于目标小区信号质量不佳,UE切换到目标小区发生失败,UE发起RRC重建回到源小区。
这种场景下,UE在切换到新小区随机接入或发送msg3失败导致切换失败,然后UE在源小区发起RRC连接重建。
☐UE虽然成功切换到目标小区但是立即出现下行失步,然后在源小区发起RRC连接重建。
这也是切换过早。
☐UE虽然成功切换到目标小区但在很短时间内(5s)切换到第三方小区,也是切换过早。
●切换过晚,这个问题在实际外场也比较多,主要有以下几种:
☐源小区服务质量不好(一般SINR低于-3就会概率性出现切换命令发送失败),UE因为服务小区信号不好没有收到切换命令,或收到切换命令,但随机接入过程失败,UE就发生RRC重建,重建到目标小区,此时由于目标小区已建立上下文,重建可以成功。
☐UE还来不及上报测量报告,源小区的信号已经急剧下降导致下行失步,UE直接在目标小区发起RRC连接重建,此时由于目标小区无UE上下文,重建被拒绝。
●切换到错误小区:
☐UE切换过程中/UE切换后,在源小区/目标小区发生了RLF,在第三个小区发起了重建流程
4)优化案例:
区无线网络优化中心在喀什开展无线网络优化时喀什基站eNBID836882-49小区CQI较差,分析原因,主要是由于站内切换不及时导致,这点在切换KPI统计中我们发现,源侧RSRP低于目标侧RSRP且满足切换hys+a3offset=3dB的门限要求,由于改动该门限影响小区数较多,所以决定对小区级参数CIO进行优化,从KPI中分析到主要是切换较晚导致,所以需要加速切换,对邻区836882-49的CIO从0->1,9.11日修改后指标都有一定程度的提升。
在切换过程中,目标小区已满足条件,但迟迟不能触发切换,此时该邻区强信号就会成为干扰导频,致使CQI变差,在DT过程中就会有大量的SINR“拖红”现象,在KPI分析中,主要是等待RRC重配置完成超时,即T304超时,定时器一般不做改动,所以对CIO优化后,可以有效改善低质问题。
在目前网络中,切换主要用的执行事件上A3,所以本次优化主要上根据A3事件进入条件予以相关参数优化。
A3事件进入条件为:
上述公式进行化简其实都是现网已知值,如下:
Mn-Ms>Hys+Off-Ocn(CIO),
Hys+Off现网基本都是1.5,所以CIO变大以后就可以使得切换加快,减少切换过晚导致对重建,进而提高切换成功率。
在这项参数优化中,主要要结合前台测试数据,对SINR拖红现象优化效果为较为明显,CQI也会有一定提升。
2.功率参数优化
1)PA定义:
对PA进行介绍前,先结合导频图案明确以下几个定义:
ØEPRE:
EnergyperResourceElement(每个RE的功率)
ØE_A:
theEPREofPDSCHREsinOFDMsymbolswhichdonotcontainsRS
ØE_B:
theEPREofPDSCHREsinOFDMsymbolswhichcontainsRS
ØE_RS:
theEPREofcell-specificRS
图2 E_A\E_B\E_RS示意图
PA定义如下:
PA=E_A/E_RS, ∈{-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,2,3}
即PA就是非导频符号上的RE功率与导频符号上的导频子载波的RE功率比值(注意其单位是dB)。
2)PB定义:
PB的公式较为复杂:
(5-PB)/5=E_B/E_A(系统配置为单天线发送时)
(5-PB)/4=E_B/E_A(系统配置为双天线或四天线发送时)
实际应用中,PB可以理解成索引,通过下面索引表格来确定:
PB
E_B/E_A
单天线
2/4天线
0
1
5/4
1
4/5
1
2
3/5
3/4
3
2/5
1/2
图3 PB取值与E_B/E_A关系
3)PA、PB、导频功率与射频模块发射功率间的关系:
为提高RRU功放的利用率,要求符号TypeA(无RS的OFDM符号)和TypeB(有RS的OFDM符号)上的功率保持相等,即有导频符号功率和非导频符号功率相等。
这时可以最优化利用RRU的功控,功率利用率达到最高,这是期望结果。
图4 功率比例示意图
其中,ρA和ρB表示实际功率的比值(ρA=E_A/E_RS,ρB=E_B/E_RS),单位可以看成dBm。
PA等于0,说明PA和RS的功率比是1:
1,-3说明比RS小一倍,-4.77就是1/3,-6就是1/4。
以第一个图为例,每一列的功率总和算24个单位,因为PA=0,所以第二列数据RE和第一列的RS功率是一样的,图中都以4来表示,而第一列中有2个RE是不发的,因此多出来8个单位的功率,而这8个功率被均匀的分配到了8个数据RE上,因此第一排的5个数据RE都是5个单位的功率。
因此E_B/E_A也就是5/4。
4)功率配比方案对比分析:
基站发射功率与PA、PB、RS导频功控之间的关系明确后,PA、PB应该配多少,才是最优的呢?
下面基于20M带宽,40W发射功率根据不同场景给出进行分析。
根据PA、PB公式以及功率利用率,可以得到如下表格:
图:
功率利用率与PA、PB的关系
5)PA、PB与RE功率的对应关系:
当设定RS功率11.2时,(PA、PB)在不同配置下的功率对照:
[PA,PB]
[-3,1]
[0,0]
[1,0]
RS功率
11.20
11.20
11.20
A类RE功率
8.20
11.20
12.20
B类RE功率
8.20
12.17
13.17
A类符号功率
38.99
41.99
42.99
B类符号功率
38.99
41.99
42.84
当RS参考信号功率不变的条件下,[PA,PB]取[1,0]相比[-3,1]能使业务信道获得超过4dB的功率增益。
当系统负载较低时,较高的业务信道功率可以在保证覆盖率和接入性的同时提高业务信道质量。
6)优化案例:
喀什2018年9月5日选取疏勒县130个小区进行PA/PB参数优化,目的提高该区域CQI>=7高阶占比,从下图中可以看出,优化后该区域CQI大于等于7的比例(%)呈现一定幅度的上升,其他关键指标也没有恶化,基本达到了本次优化的目的,后期将再对个别区域进行试点,以确认该配置的有效性。
Ø当RS参考信号功率不变的条件下,[PA,PB]取[1,0]相比[-3,1]能使业务信道获得超过4dB的功率增益。
当系统负载较低时,较高的业务信道功率可以在保证覆盖率和接入性的同时提高业务信道质量。
Ø在当前全网基站负荷较低的情况下:
对于功率配置未达到RRU上限且[PA,PB]配置为[-3,1]或[0,0]的小区,建议将[PA,PB]调整为[1,0],在不改变RS覆盖的基础上增大业务信道发射功率,提升下行SINR进而提高下载速率。
对于RRU已经满功率发射的小区,依据小区覆盖范围内的路测短板指标调整[PA,PB]配置,[-3,1]可以提供更好的RS覆盖,[1,0]可以提供更高的CQI,进而提高下载速率,[0,0]介于其中。
3.PDCCHCCE聚合度参数优化
1)PDCCHCCE介绍:
下行物理控制信道(PDCCH)是LTE系统中一个重要的下行控制信道,该信道主要传输下行调度信令、上行功控信令等,通过下行控制信息块DCI承载,不同的用户使用不同的DCI资源,在频域上加以区分。
DCI占用的物理资源可变,范围在1~8个CCE之间。
PDCCH信道可以占用每个下行子帧的第1~3个OFDM符号,根据用户和容量需求不同进行配置。
2)PDCCH配置对LTE网络覆盖的影响:
因为单个用户使用不同的DCI资源,DCI资源配置对用户的影响更大,而整个PDCCH信道占用多少OFDM符号资源,对用户的覆盖没有太大影响。
对于单个用户可以占用的PDCCH信道的DCI资源,目前常用的配置主要有1CCE、2CCE、4CCE、8CCE四种配置,根据实验室仿真结果,单用户PDCCH占用资源越多,可以获得越低的解调门限,如图示:
3)优化案例:
9.14日对泽普县33个小区进行CCE聚合度优化,选取该区域的原因主要是站间距较大,覆盖偏差,修改8CCE目的为了更好的解析低端SINR,降低底噪,优化后,CQI大于等于7的比例从93.6%提高到94.59%,有一定提升。
4.PUCCH信道开销参数优化
1)PUCCH信道介绍:
PUCCH是物理上行控制信道,占用的RB资源如果太多,将会导致PUSCH信道的RB资源变少,影响用户的反向速率,因为LTE是利用上下行信道的互易性,上行可以更好的为下行反馈,目前,喀什地区4G业务量较低,所以将上行信道开销予以降低,进而提升CQI。
2)PUCCH资源配置:
PUCCH是上行公共控制信道,主要承载三类信息:
SR、CQI、PMI、RI及ACK/NACK。
其中,SR一般承载在PUCCHFORMAT1上,在与ACK/NACK冲突时,利用PUCCHFORMAT1a/1b和3来反馈。
ACK/NACK一般承载在PUCCHFORMAT1a或者1b或者3上,在与CQI冲突时,且复用传输示,利用PUCCHFORMAT2a/2b来反馈。
CQI信息包括CQI、PMI、PTI和RI四类信息,可以承载在PUCCHFORMAT2/2a/2b上。
网络侧配置小区承载CQI信息的PUCCH信道所占频带大小、一个子帧上给SR预留的信道数量、一个子帧上给半静态配置的ACK/NACK预留的信道数量、一个子帧上给PUCCHFORMAT3预留的码道数、一个子帧上给信道选择PUCCH1b预留的码道数。
3)优化案例:
阿克苏8月21日选取eNBID1041852-48基站进行PUCCH参数实验,目的减少PUCCH使用RBS数,增加PUSCH信道RB,以此来提高CQI占比,随即提升反向速率。
序号
参数
参数中文名
默认值
建议修改值
修改原因
1
pucchSemiAnNum
半静态配置的下行SPS调度ACK/NACK反馈的信道条数
36
2
目前半静态调度业务使用较少,不需要占用太多反向RB资源,为PUSCH预留更多RB资源.
2
PucchSr
PUCCHSR信道条数
72
6
表示小区内每子帧需要分配的PUCCH1的个数,SR支持的UE数=SR信道数*SR周期
3
numPucch1b
PUCCHSR信道条数1b
12
0
此格式用于CA功能,已剔除CA站点
修改参数后,指标变化如下:
从图中可以看出,对于这类参数修改后,指标均没有恶化现象,CQI从95.57%提升到96.57%,同时看出切换成功率也有一定提升,因为切换中要进行上行同步,在RA后随即RRC阶段,需要PUSCH信道承载接入请求,所以增加PUSCH信道的RB数量后,指标得以一定的提升。
通过在该站上对PUCCH开销设置参数的验证,得出在调整PUCCH开销参数前后时,对CQI提升明显。
随着LTE用户发展,后期4G用户数增加,需要更多的PUCCH资源,高话务场景就不适合此参数实行。
本参数适合低话务场景应用,可适当提升上行速率,从而改善用户感知。
5.SR/CQI容量类参数优化
1)CQI的定义和网络的影响:
LTE的下行物理共享信道(PDSCH)支持三种编码方式:
QPSK、16QAM和64QAM,依次需要的信道条件也不相同,编码方式越高越需要高阶CQI,当有大量用户时,接入就会变得异常困难,容量瓶颈凸显,进而致使底噪升高,网络侧解析困难,接入就会大量失败,低端CQI占比就会上升,所以在这个过程中我们重点要解决接入困难的问题。
下行调度是由eNodeB决定,而eNodeB作为发射端,并不清楚信道条件如何,信道质量衡量由UE来完成。
UE反馈信道质量,协议把信道质量量化成0~15的序列(4bit数来承载),并定义为CQI,eNodeB根据上报的CQI映射为5bitMCS。
CQI的选取准则是UE接收到的传输块的BLER<=10%。
因此,UE上报的CQI不仅与下行参考信号的SINR有关,还与UE接收机的灵敏度有关。
当现网中低CQI占比小区数量较多时,能直接体现这些小区的SINR低,同时对应的编码方式低,最终导致速率低,影响用户感知。
2)PUCCHSR/CQI配置:
在用户数达到网管设置的容量瓶颈时,发现PUCCHSR资源和CQI资源导致大量的接入失败,由于申请不到SR/CQI资源,就会发起基于竞争的随机接入,导致大量发起RRC连接建立请求,产生“信令风暴”,引发接入急速恶化现象,上报的CQI<7的比例也会急速上升。
SR资源及CQI资源计算如下:
——SR支持用户数计算公式
——CQI支持用户数计算公式
后台修改配置如下:
SR容量参数
现网值
修改后
SR支持用户数
84
SR支持用户数
336
pucchSrNum
36
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