一種產生64個前綴邏輯根序列起始索引號的規劃方法

鄭勢

摘要：對于TDD-LTE和FDD-LTE小區邏輯根序列規劃，LTE設備廠商間沒有統一的方法，各自使用獨有的規劃方法。文章提出一種利用現網物理小區標識（PCI）快速實現規劃邏輯根序列起始索引號的方法。該方法根據不同場景的小區規劃進行差異化和優化，提高了小區的接入性能指標和用戶感知指標，同時也提高了原有技術的規劃效率、精確度和規劃工具通用性。

關鍵詞：前綴；邏輯根序列；起始索引號

中圖分類號：TN929.5? 文獻標志碼：A

0 引言

物理隨機接入信道（PRACH）是用戶進行初始連接、切換、連接重建立及重新恢復上行同步的接入信道。如果小區邏輯根序列復用度過高，用戶在隨機接入時碰撞沖突概率將會增加，一旦沖突將導致隨機接入失敗，需等待重新發送請求，接入時延增加將導致用戶感知差［1］。

1 LTE小區邏輯根序列規劃概述

目前LTE站點開通前都需要進行小區邏輯根序列劃分，保障現網接入指標的穩定。小區邏輯根序列規劃主要有以下兩種。

1.1 手工規劃

在mapinfo地圖上手工對服務小區與鄰區進行邏輯根序列起始索引號的規劃，依靠優化人員自身的經驗和對地理位置的熟悉，逐一判斷每個小區歸屬的起始索引號。手工進行規劃工作量大，在小范圍區域內可以滿足，但是在中大型網絡中，規劃準確率下降，沖突概率大大增加。

1.2 軟件規劃

規劃人員導入基站經緯度、站高、方向角等工程參數后，軟件進行小區的邏輯根序列索引號的規劃。需要保證工程參數信息準確，一旦參數有誤規劃出的索引號標識將會重復，在周圍小區和鄰區中沖突概率增加，影響用戶接入［2］。邏輯根序列的規劃，不同LTE設備廠商都有自己的規劃方法，并不統一，且各廠家的規劃工具不通用。

為解決以上不足，本文以規劃起始邏輯根序列索引號為研究出發點，提出一種利用現網物理小區標識（PCI），快速規劃邏輯根序列起始索引號的方法。該方法中優化人員根據不同場景類型的小區，進行差異化規劃，提高小區的接入性能指標，解決了原有技術中軟件不通用、規劃效率低、依賴技術人員經驗和規劃不準確的問題。

2 隨機接入邏輯根序列配置原理

PRACH前導簽名序列是由838個長度為NZS=839（Zadoff-Chu）序列組成，每個序列對應1個根值u。3GPP規范協議36.211中規定一個小區中有64個前導序列，一個小區中所有UE的PRACH資源是相同的，只需根據不同的前導序列來區分不同的UE。對于基于競爭的PRACH，UE需要知道所有可用的前導序列信息。838個根的ZC序列，一個序列就需要10 bit來指示，為減少信令開銷，需要對ZC序列排序。在一個小區中只需廣播第一個根序列的編號WLogRtSeqStNum（0-837）得到的根值u，這個根序列通過多次循環移位產生多個前導序列。如果一個根序列不能產生64個前導序列，利用接下來的邏輯根序列繼續產生前導，直至64個前導序列全部產生。邏輯根序列的編號是循環連續的，837后面是0。

中低速場景和高速場景下的NCS與小區半徑、每個前導中NCS的根數以及該小區中所需要的根u的個數之間的對用關系如表1和表2所示。例如：中低速場景NCS=46，每個前導中可包含的NCS個數=839÷46=18，所以該小區至少需要64÷18=4個根u才能產生64個前導序列。要將4個根u通過廣播消息通知UE，需要4×10 bits。為了減少信令開銷，對ZC序列的根u進行排序，即每個都選擇連續的根u，當知道第一個根u，就可以知道其余的根u，在一個小區中僅廣播第一個根序列的編號WLogRtSeqStNum。3GPP協議中關于隨機接入前導序列長度、用來產生前導信號的循環位移NCS、 （前導格式0～4）如表1—3所示［3］。

3 物理隨機接入信道參數規劃步驟

（1）根據規劃的小區半徑選擇前導格式。

（2）根據小區接入負載容量確定合適的RACH密度，結合相鄰小區綜合考慮時頻域分布和時頻位置，確定“PRACH配置索引”的取值。

（3）判斷小區是否為高速小區，確定“是否為高速狀態（HighSpeedFlag）”的配置。

（4）根據所選擇的前導格式、規劃的小區半徑和“是否為高速狀態（highSpeedFlag）”來確定NCS的大小。

（5）選擇根序列。高速情況下需要根據NCS選擇根序列，低速情況下根序列配置和NCS的配置無直接關系。

（6）根據NCS的大小，計算出生成64個前導碼需要的根序列數N，即本小區需要占用的根序列數，第（5）步選擇的根序列及隨后的N-1個根序列都屬于本小區使用的根序列［4］。

4 規劃算法流程和效果

4.1 確定隨機接入前導序列長度

物理隨機接入信道配置索引（PRACH conf Index）設置3，查詢3GPP規范協議36.211，前導格式（Preamle Format）對應值為0。根據表1隨機接入前導序列長度，前導格式0對應隨機接入前導序列長度839。

4.2 每個根序列所能產生preamble碼數量X計算

X=839NCS（1）

X值向下取整。NCS根據表2中NCS配置序號對應NCS低速集合或高速集合取值。

4.3 根u所需數量Y值計算

定義根u所需數量Y：產生全部64個前導序列所需要的根u的個數。

Y=64X（2）

Y值向上取整。

4.4 邏輯根序列復用系數N計算

定義邏輯根序列復用系數N：838個邏輯根序列索引所能提供LTE小區所需的不重復的preamble碼。

N=838Y（3）

N值向下取整。步驟4.2至4.4計算實例：若零相關配置采用6，即表2中NCS配置序號為6，查詢表2低速場景對應得出NCS值為32。

計算每個根序列所能產生preamble碼數量X值：

X=83932=26（4）

計算根u所需數量Y值：

Y=6426=3（5）

計算邏輯根序列復用系數N：

N=8383=279（6）

4.5 邏輯根序列索引值和PCI關聯算法

LTE網絡中物理小區標識（PCI）取值范圍：0～503，每個LTE小區規劃1個PCI且近距離內PCI不能重復使用。邏輯根序列索引值規劃原則：確保近距離內不能重復使用，通過“PCI取值與邏輯根序列復用系數N取模”，建立邏輯根序列索引值與PCI的關聯算法PCI MOD N。

4.6 LTE小區邏輯根序列索引值規劃算法

定義Rsi（rootSequenceIndex）為邏輯根序列索引。

Rsi=（PCI MOD N）×Y（7）

按照算法4.2至4.6，計算出1個小區需要3個根u，根據PCI規劃結果，將PCI值0對應第1個可用根序列，PCI值1對應第2個可用根序列（間隔Y），以此類推。計算出根序列全部可用的情況，PCI值0，1，2……對應邏輯根序列0，Y，2Y……。PCI值47按以上公式計算結果，Rsi=（47 MOD 279）×3=141。

本文PCI與Rsi規劃關系表實例如表4所示，邏輯根序列索引值規劃流程如圖1所示。

4.7 效果驗證

LTE用戶使用PRACH信道上的Preamble碼接入，如果PRACH根序列復用度過高，用戶隨機接入時的碰撞沖突概率就會大大增加，一旦沖突將導致隨機接入失敗，需等待重新發送請求，接入時延增加。選擇某城市主城區進行效果驗證，修改后LTE無線接通率指標從99.64%提升至99.90%，提升明顯。

5 結語

首先通過隨機接入前導序列長度、每個根序列所能產生preamble碼數量和根u所需數量綜合運算建模，構建出邏輯根序列復用系數。然后通過“PCI取值與邏輯根序列復用系數N取模”建立出邏輯根序列索引值和PCI關聯算法，提出了一種適合LTE現網高速和低速應用場景的LTE小區邏輯根序列索引值規劃算法。根據本文所提方法進行了邏輯根序列批量修改，可以有效避免LTE小區存在根序列過多復用，改善部分邏輯根序列的起始索引號復用度過高和過低的問題，使邏輯根序列的起始索引號復用度趨于正態分布并減少LTE小區下用戶隨機接入時的碰撞沖突。

參考文獻

［1］余昊.關于LTE隨機接入過程研究［J］.無線互聯科技，2016（24）：78-80.

［2］魏小娜.LTE網絡PRACH隨機接入前導的規劃［J］.電信技術，2019（3）：86-88.

［3］劉婉妮，段永紅.LTD-LTE系統隨機接入過程碰撞問題研究［J］.信息通信，2019（8）：191-193.

［4］丁睿，劉召，甄立，等.低軌LTE衛星隨機接入前導設計及檢測算法研究［J］.電訊技術，2018（10）：1133-1138.

（編輯 王雪芬）

A planning method for generating 64 prefix logical root sequence initial index numbers

Zheng? Shi

（China Mobile Group Heilongjiang Co.， Ltd.， Harbin 150036， China）

Abstract：? For TDD-LTE and FDD-LTE cell logical root sequence planning， there is no unified method among LTE equipment manufacturers. They use their own planning methods， and the planning tools are not universal. In order to improve the generality， taking the planning of the starting logical root sequence index number as the research starting point， this paper proposes a method to quickly implement the planning of the starting logical root sequence index number using the physical cell identifier （PCI） of the current network. This method differentiates and optimizes the cell planning according to different scenarios， improves the access performance index and user perception index of the cell， and also improves the planning efficiency， accuracy and universality of the planning tools of the original technology.

Key words： prefix; logical root sequence; initial index number