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调整CFI动态门限提升LTE下行速率案例
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发表于 2016-03-12 09:35:06  只看楼主 

调整CFI动态门限提升LTE下行速率案例.docx (1.39 MB)

调整CFI动态门限提升LTE下行速率案例

一、PDCCH原理

PDCCH信道是一组物理资源粒子的集合,其上承载上下行控制信息,根据其作用域不同,PDCCH承载信息区分公共控制信息(公共搜索空间搜索)和专用控制信息(专用搜寻空间),搜索空间定义了盲检的开始位置和信道搜索方式(见PDCCH检测过程章节), PDCCH信道主要承载着PUSCH和PDSCH信道控制信息(DCI),不同终端的PDCCH信息通过其对应的RNTI信息区分,即其DCI的crc由RNTI加扰。

1 PDCCH占用的资源

1.1PDCCH 时域资源

PDCCH占用的时域资源主要是指,PDCCHs信道信息占用的符号数,其占用的OFDM符号由PCFICH信道承载的CFI信息指示,根据CFI信息动态决定一个子帧中PDCCH可以最多占用的OFDM符号个数(PCFICH信道指示的符号个数是指PDCCH,PHICH和PCFICH一起一共占用的符号个数),其配置值可以是(0,1,2,3,4)。详细如下图所示:

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


因为PDCCH是解析PDSCH数据的指示信息,因此PDCCH在时域上是在PDSCH(数据域)之前,即占用一个子帧的前几个符号。

1.2 PDCCH频域资源

为了有效地配置下行控制信道的时频资源,定义了两个专用的控制信道资源单位:REG和CCE。REG是指除RS占用的RE外,连续的4个RE构成的资源粒子组。 CCE是组成PDCCH信道的资源单位,由一组连续REG的构成,即一个CCE由9个REG构成。一个系统中CCE的个数标示为,由公式得出,其编号从0到,其中是指除PHICH和PCFICH占用的REG以外的未使用的REG。根据一个PDCCH使用的资源数量,PDCCH可由1,2,4,8个CCE构成,分别对应PDCCH格式0,1,2,3(如图6.8.1-1)。在一个子帧中可以同时复用多个PDCCH信道。一个PDCCH的CCE起始位置必须满足,其中是CCE的编号,是构成该PDCCH使用的CCE的个数。

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时频资源

当带宽、天线数目、PHICH配置等确定以后,系统中CCE的数目由PCFICH的数值动态配置。下图是以PDCCH占用3个符号举例说明。

二、LTE下载速率计算

下面以一个简单的例子,介绍下LTE-FDD下行峰值速率的计算。首先,大家知道LTE下行可以达到几百Mbps,但需要满足如信道带宽、循环前缀的类型、发射模式、PDCCH的配置等条件才能实现。

下行峰值速率计算首先,以信道带宽20MHz、正常CP、发射模式为2*2 MIMO、PDCCH配置3个符号、调制方式为64QAM、编码速率为1为前提,估算结果如下: 20MHz带宽可获得的RE数为:12子载波(1个PRB)*7个符号(0.5ms)*100个资源块*2*10(帧长)=168000个,而每个RE可承载一个调制符号,那么采用64QAM调制方式,一帧中总共有:168000*6bits/每个调制符号=1008000bits,在编码速率为1的情况下,速率为1008000bits/10ms=100.8Mbps,又由于采用2*2 MIMO(双发双收模式)会使速率翻倍,按照75%的系统开销,因此在以上条件下可计算到的最大速率为151.2Mbps,但这是没有考虑控制信道的开销的,即所有的无线资源均用于承载数据,而实际上配置PDCCH为3个符号,加之PSS\SSS\PBCH\RS等开销,大约占29%左右,那么最终速率为151.2Mbps*71%=107.4Mbps. 计算过程如下图所示:

速率=1200*14*6*20.001
*75%*(1-29%)=107.4Mbps

从以上计算过程可以看出,影响速率的几个因素主要是信道带宽、循环前缀的类型、发射模式、PDCCH的配置等。

PDCCH配置:

PDCCH信道配置作为发送上/下行资源调度信息、功控命令的专用信道,必定是在占用的系统资源的前提下实现的,但就现阶段LTE用户数而言,完全没有必要最大限度配置PDCCH信道资源来承载调度信息、功控命令等信息,可以减少PDCCH信道开销,让业务信道PDSCH/PUSCH占用最大信道资源,达到高速率要求。

三、PDCCH信道容量估算

在LTE网络中,PDCCH(下行物理控制信道)承载特定UE的调度、资源分配信息-DCI,如下行资源分配、上行授权、PRACH接入响应、上行功率控制命令、信令消息(如系统消息、寻呼消息等)的公共调度指配。


通常,PDCCH信道位于每一个子帧开始的1、2、3个符号内,具体占用几个符号是按照PCFICH指示的值来定的。(PCFICH位于每一个子帧的第一个符号内,占用16RE资源),那么PDCCH信道需要占用多少个符号呢?由于现网中CFI指示是动态自适应调整的,依据厂家eNodeB算法而定,需要考虑在一个TTI中被调度的用户数量(用户数越多,PDCCH承载的DCI越多)、下行无线环境因素(无线线环境越好,所需CCE也越少)。PDCCH信道占用的符号数也是不确定。


首先,PDCCH信道的容量用什么来衡量?大家都知道PDCCH信道是由CCE构成的,一个CCE包含36(4*9=36)RE资源。一个PDCCH信道中包含的CCE的数量,叫CCE的聚合等级,可以是1、2、4、8个连续的CCE.在一个子帧中,不同的PDCCH信道可以使用不同的CCE聚合等级(n),也就是包含不同数量的RE资源。所以说PDCCH的容量是由CCE的数量决定的。那为什么需要不同的CCE聚合等级呢,一个是要支持不同的DCI格式,提升资源利用率,因为DCI信息量的多少与其格式及信道带宽有着密切的关系。另一个是,适应不同的无线环境。DCI信息量大小与PDCCH容量的比例表明了编码效率,如果DCI格式固定,越高的聚合等级将提供编码效率越高,越能对抗较差的无线环境。对于较好的无线环境,采用较低的聚合等级将能节约资源。最后,由于控制信息的重要性,更高的聚合等级将能对控制信息提供更强的保护。通常控制信息(如系统消息、寻呼)都是采用聚合等级4或8.而对特定UE的调度就可以用1、2、4、8.其次,那么PDCCH的容量如何计算?以20MHz信道带宽为例,PDCCH分别占用不同数量的符号可提供的CCE数量如下表:

信道带宽(20MHz)

CFI

1

2

3

PRB

100

100

100

总RE数

1200

2400

3600

2*2MIMO

参考(RS)占用RE数

400

PCFICH占用RE数

16

PHICH占用RE数

156

假设Ng=1,PHICH组为13,那么13*3*4=156RE

PDCCH占用RE数

628

1828

3028

CCE数量

17

50

84

计算CCE数量的公式:CCE的数量=(总RE数-参考(RS)占用RE数-PCFICH占用RE数-PHICH占用RE数)/36。


最后,知道了CCE数据就不难算出每一个调度周期(TTI)能调度的用户数是多少,因为调度特定UE的CCE最小聚合等级是1,若以20MHz带宽,3个PDCCH符号为例,可调度84个用户(实际可调度的用户数还受其他因素影响)。但现网中PDCCH信道不仅承载用户面资源的分配与调度,控制消息也需要占用PDCCH,上面也提到了控制消息包括系统消息、寻呼消息、PRACH接入响应、上行TPC功控命令等。也就是说实际调度的用户数肯定小于84个(因控制消息的CCE聚合等级为4或者8)。

PDCCH的容量越大,实际能调度的用户数也就越多,但PDCCH属于控制信道,开销过大将影响实际用户的吞吐率,所以现网中CFI采用自适应算法,可根据需要调度用户数的多少及无线环境调整PDCCH占用符号数的多少,动态调整PDCCH容量,提升资源利用效率。

四、动态CFI门限介绍

五、方案实施

4.1西区参数修改

基于以上理论支撑,决定对衢州西区宏站的CFI动态门限进行调整,提升下行速率。目前西区共35个宏站,不考虑到室分站点,故对35个站点进行参数调整,参数调整时间为2015年5月19日。

4.2参数修改

(1)第一组修改参数配置

(2)第二组修改后参数配置

4.3 参数调整后结果验证

(1)数据对比

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

从以上数据对比结果来看,在CFI动态阀值设为第一组,下行速率提升较为明显。

(2)效果图

第一组RSRP图

第二组RSRP图

第一组SINR图

第二组SINR图

第一组PDCH DL速率图

第二组PDCH DL速率图

4.4 后台指标监控

进行参数调整后,对西区FDD-LTE全网指标进行为期一周的监控,包含RRC连接建立成功率、E-RAB连接建立成功率、无线接通率、无线掉线率等指标,结果如下:

从监控结果来看,参数调整未对指标造成影响。

五、总结

LTE速率一直是网络工作者关注的重点,如何提升网络速率是摆在眼前的重中之重,就目前而言,LTE还处于建网初期,考虑到现网用户数量较少,没有过大的信令负荷,通过CFI参数调整,减小PDCCH信道开销,让更多的RB(radioresource)资源被业务信道PDSCH、PUSCH占用,达到资源最大限度的利用,提升全网速率。

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    学习了,多谢分享!!

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    发表于 2016-03-14 09:46:21  QQ
    多谢分享

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    发表于 2016-03-15 17:06:01 
    在学习LTE,突然5G又来了。感觉学的没发展的快。要失业啊

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    发表于 2016-03-16 10:52:21 
    学习了

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    发表于 2016-12-13 15:28:33  QQ
    为什么没办法下载呢?

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    只有同甘苦,才能共患难!!
     
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    发表于 2017-08-03 18:02:51 
    学习一下,好强的理论

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    发表于 2017-09-25 11:14:36  QQ
    :D :D :D :D

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    发表于 2018-06-28 17:21:16 
    学习了 :) :)

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