調(diào)整CFI配置提升全網(wǎng)速率案例

1、 合理配置PDCCH提升全網(wǎng)平均速率案例 【摘 要】通過對UE端PDCCH信道的研究理解，結(jié)合LTE系統(tǒng)下行鏈路的特性及FDD-LTE建網(wǎng)初期用戶量的特點，通過合理配置PDCCH信道中CFI達到降低系統(tǒng)開銷，提升速率，提高用戶體驗的目的?！娟P(guān)鍵詞】LTE系統(tǒng)下行鏈路；CFI；系統(tǒng)開銷一、PDCCH信道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

2、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1.1 PDCCH 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 PD

3、CCH.（211）SubframeNumber of OFDM symbols for PDCCH when Number of OFDM symbols for PDCCH when Subframe 1 and 6 for frame structure type 21, 22MBSFN subframes on a carrier supporting PDSCH, configured with 1 or 2 cell-specific antenna ports1, 22MBSFN subframes on a carrier supporting PDSCH, configured

4、 with 4 cell-specific antenna ports22Subframes on a carrier not supporting PDSCH00Non-MBSFN subframes (except subframe 6 for frame structure type 2) configured with positioning reference signals1, 2, 32, 3All other cases1, 2, 32, 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

5、 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

6、須滿足，其中是CCE的編號，是構(gòu)成該PDCCH使用的CCE的個數(shù)。Table 6.8.1-1: Supported PDCCH formats.PDCCH formatNumber of CCEsNumber of resource-element groupsNumber of PDCCH bits019721218144243628838725761.3 PDCCH時頻資源當帶寬、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

7、，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1008000b

8、its/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PSSSSSPBCHRS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。2.

9、1 信道帶寬信道帶寬由國家工信部統(tǒng)一確定。2.2 循環(huán)前綴的類型應(yīng)用OFDM的一個重要原因在于它可以有效地對抗多徑時延擴展。通過把輸入的數(shù)據(jù)流串并變換到N個并行的子信道上，使得每個調(diào)制子載波的數(shù)據(jù)符號周期可以擴大為原始數(shù)據(jù)符號周期的N倍，因此時延擴展與符號周期的比值也同樣降低N倍。為了最大限度地消除符號間干擾(ISI)，還可以在每個OFDM符號之間插入保護間隔(Guard Interval,GI)而且該保護間隔的長度一般要大于無線信道的最大時延擴展，這樣一個符號的多徑分量就不會對下一個符號造成干擾。在這段保護間隔內(nèi)，可以不插入任何信號，即是一段空閑的傳輸時段。然而在這種情況下，由于多徑傳播的影

10、響，會產(chǎn)生信道間干擾(ICI)，即子載波間的正交性遭到破壞，不同的子載波之間產(chǎn)生干擾。 為了消除由于多徑傳播所造成的ICI，一種有效的方法是將原來寬度為T的OFDM符號進行周期擴展，用擴展信號來填充保護間隔。將保護間隔內(nèi)(持續(xù)時間用Tg表示)的信號稱為循環(huán)前綴(Cyclic Prefix,CP )。循環(huán)前綴中的信號與OFDM符號尾部寬度為Tg的部分相同。 在實際系統(tǒng)中，OFDM符號在送入信道之前，首先要加入循環(huán)前綴，然后送入信道進行傳送。在接收端，首先將接收符號開始的寬度為Tg的部分丟棄，然后將剩余的寬度為T的部分進行傅立葉變換，然后進行解調(diào)。在OFDM符號內(nèi)加入循環(huán)前綴可以保證在一個FFT周

11、期內(nèi)，OFDM符號的時延副本所包含的波形周期個數(shù)也是整數(shù)，因此此時的時延對于每一個子載波來說只是相當于進行相位的旋轉(zhuǎn)，這個旋轉(zhuǎn)不會在解調(diào)過程中產(chǎn)生ICI。雖然最大限度的應(yīng)用CP會消除ISI和ICI干擾，但由于會帶來更大的系統(tǒng)開銷，在信道帶寬固定的情況下顯然不能成為提升速率明智的方法。2.3 發(fā)射模式 MIMO技術(shù)可以提高系統(tǒng)的信道容量,提高信息傳輸速率,作為LTE的關(guān)鍵技術(shù)之一，極大的提升了網(wǎng)絡(luò)速率，就聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀而言，宏站天饋系統(tǒng)支持2*2MIMO模式使用。2.4 PDCCH配置上文著重的介紹了PDCCH配置原理，此處就不再重復(fù)了。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

12、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

13、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

14、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?/p>

15、系統(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）CFI123PRB數(shù)100100100總RE數(shù)1200240036002*2MIMO參考（RS)占用RE數(shù)400PCFICH占用RE數(shù)16PHICH占用RE數(shù)156假設(shè)Ng=1，PHICH組為13，那么13*3*4=156REPDCCH占用RE數(shù)62818283028CCE數(shù)量175084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)-P

16、CFICH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）。    P

17、DCCH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、方案實施4.1 全網(wǎng)站點參數(shù)修改基于以上理論支撐，決定對衡水全網(wǎng)宏站PDCCH信道配置進行CFI參數(shù)調(diào)整，提升全網(wǎng)速率。目前衡水市區(qū)共102個宏站，考慮到部分室分站點小區(qū)覆蓋室外，故對110個站點進行參數(shù)調(diào)整，參數(shù)調(diào)整時間為2014年12月19日，附件為調(diào)整詳表：4.2 參數(shù)修改（1）修改前參數(shù)配置（2）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)對比從以上數(shù)據(jù)對比結(jié)果來看，在調(diào)整PDCCH信道CFI參數(shù)減小該信道開銷后，全網(wǎng)速率提升較為明顯。（2）效果圖調(diào)整前RSRP圖調(diào)整后RSRP圖調(diào)整前SINR圖調(diào)整后SINR圖調(diào)整前PDCH DL速率圖調(diào)整后PDCH DL速率圖調(diào)整前PDCP UL速率圖調(diào)整后PDCP UL速率