FDD—LTE上行速率的提升參數

張霖

摘 要 目前電信現網采用的LTE網絡制式主要是FDD-LTE，上行理論最大速率約為50Mbps，下行理論速率約為150Mbps，在當前配置下滿足用戶下載業務需求量較大的場景，但一些特殊場景，如演唱會、高清視頻對話、駕校智能考試實時視頻回傳業務等對上行速率要求較高，此外，隨著VoLTE業務的商用以及4G用戶的增加，4G網絡不僅承擔數據業務，還將承擔起話音業務，這對上行速率提出了更高的要求。本文研究在現有網絡配置和無線環境下，通過挖掘上行性能參數來快速的提升上行速率，改善上行速率體驗，提高資源的利用率。

【關鍵詞】上行速率 參數 FDD-LTE

1 上行速率影響因素分析

1.1 系統的帶寬

不同的系統帶寬決定UE總的可用RB數，如20MHz對應可用的RB數為100個RB。

1.2 終端的能力

根據3GPP規范，LTE支持5種等級的終端，在同樣的帶寬下由于不同等級的終端在傳輸間隔內能發送的最大比特數是不同的，支持的調制方式也不同。如cat5等級的終端可以支持上行64QAM的調制方式。

1.3 信道質量

終端在進行上行業務時采用哪種等級的MCS依賴于當時的信道質量。信道影響因素主要包含RSRP，SINR，信道相關性。若信道質量差，會使網絡采用較低的調制編碼方式，如QPSK，這必然影響上行速率。

1.4 終端上行可分配的RB數

主要影響因素為小區可用資源、小區的用戶數、信道條件。

2 上行速率影響參數分析

由于系統帶寬是固定的都是20MHz而終端能力一般都是固定的無從優化，因此我們從改善信道條件和終端可分配的RB數來提升上行速率。需要說明的是我們研究的不是通過無線環境優化來進行提升，而是側重于如何通過上行速率影響參數來挖掘上行速率提升的潛力。

2.1 信道質量的提升

信道質量提升的目的是為了提高終端占用的上行MCS，更高的上行MCS可以使終端使用更高的調制編碼方式如16QAM、64QAM，從而提升上行速率。假設分配同等的RB數，上行平均MCS值越高，可以得到更好的上行速率。為此，我們研究功控參數、調度參數、上行鏈路自適應參數在改善信道質量中的作用。

2.1.1 上行功控參數

上行功控的目的是在業務的持續過程中，跟蹤大尺度衰落（路徑損耗、陰影衰落），并周期性地動態調整發射功率譜，以滿足業務質量的要求，節省發射功率，降低鄰區干擾，提高系統容量。諾基亞PUSCH上行功控表達式如下：

PPUSCH（ i）= min{PCMAX ，10log10 （MPUSCH（ i））+PO_PUSCH（j ）+α（j ）||PL +?TF（ ）i+ f （ i）}[dBm]

PPUSCH（ i）為PUSCH功率所在的子幀號

其中10log10 （MPUSCH（ i））+PO_PUSCH（j ）+α（j ）||PL +?TF（i ）屬于開環功控，遵從3GPP協議實現（涉及參數為管控類型，本文不討論），而f （ i） 閉環功控部分由各廠家算法實現。

諾基亞的PUSCH上行閉環功控，由SINR類的ulpcLowqualSch、ulpcUpqualSch、RSSI類的ulpcUplevSch ，ulpcLowlevSch，共4個參數組成判決矩陣，如圖1所示。

以表1現網參數設置為例，當上行sinr>18dB，RSSI<-103dBm時處于第一象限，此時閉環功控調整值為-1dB or -3dB，若sinr>18dB，RSSI=[-103 ，-104dBm]UE功率調整+1dB，若sinr>18dB，RSSI<-104dBmUE功率調整+3dB，其它情況以此類推。

實驗區域采用表1的實驗值，測試結果顯示上行速率較現網值提升上行速率約5.85%。

2.1.2 上行調度參數

iniMcsUl，定義了PUSCH信道上（除隨機接入信息3）的初始調制編碼值（MCS）。iniPrbsUl則上行鏈路初始分配的PRB數目。iniMcsUl默認設置為6，配置過高會因信道質量達不到要求而解調失敗。iniPrbsUl默認設置為5，由于終端所在位置的隨機性，上行初始PRB位置過高，可能會導致UE功率不足。

實驗中發現單純增大iniMcsUl和iniPrbsUl提升上行速率較小，如結合上行功控參數可以使上行速率更明顯，實驗參數如表2。實驗測試表明上行MCS平均值增加1.2階，速率提升約9.05%，如圖2所示。

2.1.3 上行鏈路自適應參數

上行鏈路自適應的目標是保證每個UE所要求的最小傳輸性能，如用戶數據速率、誤塊率、延遲，同時使得系統吞吐量達到最大。上行鏈路自適應可以結合自適應傳輸帶寬、功率控制和自適應調制編碼的應用，分別對頻率資源、干擾水平和頻譜效率這3個性能指標做出最佳調整。

在試驗區域打開上行鏈路自適應功能參數后，上行速率提升12.58%，如圖3所示。

2.2 終端可分配的RB數的提升

終端能分配到多少RB數取決于小區可用的資源和小區內的用戶數，而小區用戶數是無法可控的，所以我們可以在小區用戶數不變的情況下，通過參數調整增加小區可用的資源來提高終端可分配的RB數。為保證實驗的準確性，我們選取的實驗小區選在郊區基站，用戶數較少的單小區進行驗證。

2.2.1 提高PUSCH信道的RB數

（1）調整prachFreqOff參數。原理分析：PRACH是物理隨機接入信道，在頻域占用6個PRB與PUCCH相鄰，在時域位于普通上行子幀中（format 0～3）。PUCCH是物理上行控制信道，它由1個RB pair組成，位于上行子幀的兩邊邊帶上，它與PRACH相鄰，由圖4容易看出如果prachFreqOff設置不合理，容易導致信道干擾或者頻率資源浪費。endprint

目前現網宏站的PRACH信道普遍采用format 0格式，此時PRACH出現在普通上行子幀，這時需要考慮合理設置prachFreqOff，以使PRACH信道緊貼合PUCCH信道提高PUSCH信道利用率。

（2）設置方法：步驟1 需計算出PUCCH占用的RB數，選取諾基亞設備的計算公式有：

MaxPucchResourceSize = nCqiRb + roundup{[（（rounddown （（（maxNrSymPdcch * 12 - 4） * dlChBw - roundup （phichRes * （dlChBw / 8）） * 12 - 16） / 36）） + n1PucchAn - pucchNAnCs * 3 / deltaPucchShift ） * deltaPucchShift] / （3*12）} + roundup （pucchNAnCs / 8）

其次，PrachFreqOff的設置原則：

（1）roundup（MaxPucchResourceSize/2） if it is located at the lower edge

（2）ulChBw-6-roundup（MaxPucch ResourceSize/2 if it is located at the upper edge of the PUSCH area

某實驗小區的參數設置，該小區計算出的PUCCH占用的RB是12個，根據PRACH設置原則可以計算出PrachFreqOff 應設置為6，但現網設置為8，根據圖2所示，PRACH和PUCCH之間會出現2個RB的間隔出現了資源浪費。將PrachFreqOff由8改為6后，單小區的上行速率提升了1.58%。

2.2.2 壓縮PUCCH占用的RB數

由圖2可知壓縮PUCCH占用的RB數可以提升PUSCH可用的RB數。由2.2.1計算PUCCH占用的RB數可知調整PUCCH占用的RB數涉及到nCqiRb、maxNrSymPdcch等較多參數，壓縮PUCCH會降低系統容量，故一般不修改。

3 總結

本文研究了在不改變現網無線環境的情況下，分析了影響上行速率相關因素，通過挖掘相關參數來提升信道質量和終端可占用的RB數來提升上行速率。通過試驗表明，均取得不同程度的提升，上行速率較之前提升了1.58%～12%，較大程度上改善了用戶感知度和提高資源利用率。

最后，本文雖然研究的是在現有無線環境的通過參數優化來提升上行速率，但參數優化的基礎仍然依賴于良好的無線環境優化。因此，重視無線環境的基礎優化仍然是我們網絡優化的重點，而不能因為通過調整參數可以解決就忽視了無線環境的基礎優化，如果這樣那就本末倒置了。一個良好的無線環境加上合理的參數配置才能使我們的網絡優化工作相得益彰，達到良好的網絡質量。隨著LTE數據和VOLTE語音業務的發展，以及一些上行速率需求大的場景，對上行速率的要求也會越來越高，這需要我們在工作中不斷嘗試和總結，以實現更好的網絡性能和客戶滿意度。

作者單位

中國電信股份有限公司貴州分公司 貴州省貴陽市 550025endprint