LTE中PDCCH CCE利用率影响因素探讨

史光耀，杨秀敏，黄辉（中国电信股份有限公司贵州分公司，贵州 贵阳 550001）

LTE中PDCCH CCE利用率影响因素探讨

史光耀，杨秀敏，黄辉
（中国电信股份有限公司贵州分公司，贵州 贵阳 550001）

【摘 要】

主要探讨了LTE FDD中物理下行控制信道的控制信道单元利用率的各种影响因素，并阐述了PDCCH CCE高利用率分析流程以及研究PDCCH CCE利用率的意义，最后对现网案例进行了具体分析。

物理下行控制信道 控制信道单元 利用率

1 引言

LTE中PDCCH（Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道）的主要作用是承载DCI（Downlink Control Information，下行控制信息），DCI中包含了UE（User Equipment，用户设备）所需的子帧中的下行资源分配信息、上行资源赋予信息以及如何进行解码等信息。UE下载数据需要先读取PDCCH以便获知下行数据所在资源块位置及大小；UE上传数据得先由PDCCH中DCI指示为其分配了资源块之后才能上传，可见PDCCH在LTE中具有重要的作用。PDCCH实质为一个大的信道，该信道中有多个PDCCH候选，当仅考虑专用UE信息时，每个PDCCH候选对应一个UE前向连接，占用1/2/4/8个CCE（Control Channel Element，控制信道单元）（CCE是PDCCH的最小资源单位），因此PDCCH容量实际上反映了小区能容纳的UE前向连接数，对该PDCCH容量的资源利用率情况用指标PDCCH CCE利用率来衡量。

2 PDCCH CCE利用率影响因素分析

2.1 PDCCH CCE利用率定义

其中，分母“PDCCH信道可分配的CCE个数=每TTI PDCCH CCE可用数目×统计周期内TTI数”，具体计算方法为(由于带宽、MIMO符号数决定的REG个数-PCFICH占用的4个REG-PHICH占用的REG)/9；分子“PDCCH信道占用CCE个数”是指小区实际所使用的CCE数量（公共信令使用的PDCCH CCE个数、上行调度使用的PDCCH CCE个数及下行调度使用的PDCCH CCE个数之和）。

2.2 影响PDCCH CCE利用率因素分析

在分析PDCCH CCE利用率之前，有必要对一个子帧中的控制区域和数据区域进行分析，如图1所示：

其中，控制区域包含PCFICH（Physical Control Format Indicator Channel，物理控制格式指示信道）、PDCCH、PHICH（Physical Hybrid Automatic Repeat Indicator Channel，物理混合自动重传指示信道）、DL-RS（Downlink-Reference Signal，下行参考信号）；数据区域包含PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行链路共享信道）、DL-RS、SSS（Secondary Synchronization Signal，从同步信号）、PSS（Primary Synchronization Signal，主同步信号）、PBCH（Physical Broadcast Channel，物理广播信道）。

根据前述PDCCH CCE利用率指标公式定义，该指标的高低与其可分配的CCE数及实际占用的CCE数有关，下面从以下2个方面进行分析：

（1）可分配CCE数量影响因素

◆时域控制格式指示设置

CFI（Control Format Indicator，控制格式指示）指示了一个子帧内可用于控制信道的符号数。当系统带宽大于10RB时，CFI指示的可用于PDCCH的符号数为1/2/3；当系统带宽小于等于6RB至10RB时，CFI指示的可用于PDCCH的符号数为2/3/4。

显然，CFI=1比CFI=2占用的控制区域符号数小，在同一系统带宽以及相同PHICH GROUP数量前提下可分配CCE数量小，即PDCCH容量较小。

◆频域系统带宽

根据CCE的定义：包含36个RE（Re sourc e Element，资源单元）的一个连续资源块，显然系统带宽越大可用的CCE也就越多。

◆PHICH duration设置

在FDD（Frequency Division Duplex，频分双工）制式下，不同的PHICH duration指示了PHICH所占用的符号数。当PHICH duration设置为normal时，非MBSFN子帧所占用符号数为1；当PHICH duration设置为extended时，非MBSFN子帧所占用符号数为3。

PHICH duration的配置限制了控制区域至少需要占用的符号数。UE是采用CFI和extended PHICH duration相比较中取其大者。例如，对于下行系统带宽大于10RB的小区而言，如果配置了extended PHICH duration，此时UE会忽略PCFICH的值而认为控制区域所占的OFDM数等于PHICH duration（即等于3）。

◆PHICH GROUP数目

每个PHICH GROUP占用3个REG（Resource Element Group，资源单元组），一个小区内可用的PHICH GROUP数的计算方式如下：

PHICH GROUP数量（FDD）=「Ng(Nrb/8)」，normal cp时 （2）

PHICH GROUP数量（FDD）=2×「Ng(Nrb/8)」，extended cp时 （3）

其中，Ng∈{1/6,1/2,1,2}；Nrb表示系统下行带宽（单位为RB）。可以看出，Ng越大，PHICH GROUP数量也越大，相应的控制区域内可用于PDCCH的资源数就越少。

图1 子帧内的控制区域和数据区域示意图

上述中提及的PHICH duration、Ng均包含在PHICH CONFIG里，在MIB（Master Information Block，主信息块）中发送。

（2）PDCCH实际占用CCE数量影响因素

影响PDCCH实际占用CCE数量的因素与用户多少、用户使用的DCI格式、用户所处的环境等有关。表1是PDCCH不同格式下所支持的比特数，它反映了不同格式的DCI至少需要何种格式的PDCCH承载。

表1 PDCCH不同格式设置

如果一个用户的DCI是72bits，则其只需要使用PDCCH格式为0的即可，即只占用1个CCE就够了。而另一个用户的DCI长度为130，则需要使用PDCCH格式为1的，即占用2个CCE。显然小区下若使用PDCCH格式1的用户较多，则占用CCE相对较多。

针对同一格式的DCI，如果用户所处的无线环境较差，则需要较高的CCE聚合级别来发送，以抵抗差的无线环境，提高PDCCH解调性能。较高的CCE聚合级别意味着使用较多的CCE，因此若在无线环境较差下的用户较多，则占用CCE相对较多。

若eNB下等待调度的用户多，则相应的DCI需求也多，占用CCE相对较多。

表2 PDCCH CCE利用率高、低场景分析

图2 PDCCH CCE高利用率分析

3 PDCCH CCE高利用率分析流程

PDCCH CCE利用率高、低场景分析如表2所示。

在日常优化中，当发现PDCCH CCE利用率较高时，具体分析如图2所示。

对于PDCCH CCE高利用率，一方面，从无线参数入手进行调整与优化，减少PDCCH CCE高利用率可能带来的分配失败；另一方面，改善无线环境，进行基站扩容或分裂。此外，还可针对用户使用的业务模型，适时打开半持续调度来降低对应的PDCCH开销。

在可用于PDCCH的CCE确定的情况下，此时如果前向连接的用户较多，则PDCCH CCE利用率较高，反之则低，体现了控制信道的繁忙程度。

当用于控制区域的符号数增加，无形中可用于PDCCH的CCE也增加，从而PDCCH的容量增加，支持的前向连接的UE数增多，但是同一子帧内能用于用户数据传输的符号减少（即资源块减少），影响了单用户峰值吞吐量；当用于控制区域的符号数减少，则同一子帧内用于用户数据传输的资源增加，单用户峰值吞吐量随之增加。因此，需要根据具体场景，在PDCCH容量和吞吐量之间进行平衡：当网络轻载，连接用户不是瓶颈时，可以减少控制区域所占符号数，提高吞吐量；当用户多时，需要适当放宽CFI以免连接受限，当然，用于数据传输的资源就会减少，吞吐量有所降低。

4 案例分析

在对某试验网城市FDD网络性能进行分析时，尽管A、B厂家的PDCCH CCE利用率均无瓶颈，但发现A设备区域PDCCH CCE利用率明显高于B设备区域，基本上是B厂家的2倍。如图3所示：

图3 统计周期内不同厂家PDCCH CCE利用率

根据现网用户发展情况来看，由于用户量较少，在两个设备区域使用的CCE情况应该大致相同，因此把分析重点放在了分母上。首先根据统计公式比较两厂家的可用CCE数量，如图4所示：

图4 统计周期内不同厂家PDCCH可用CCE数比较

可以看出，A厂家PDCCH可用CCE数量比B厂家低，且基本为2倍关系，初步判定A、B厂家该指标的差异与分母的可用CCE数量有关。根据前述可分配CCE数量分析，重点检查有关无线参数配置。目前A、B厂家都配置为PDCCH符号自适应，如图5和图6所示。

图5 A厂家CFI设置方式

其他无线参数如系统带宽、PHICH CONFIG配置相同。进一步深入分析，即便两厂家均采用了CFI动态调整方式在每个TTI（Transmission Time Interval，传输时间间隔）内进行调整，但也有一个调整起点设置问题，A设备厂家的调整起点是1个符号，可从图7统计看出。

B设备厂家暂无此类统计，但可从信令跟踪来看，具体如图8所示。

可以看出，B设备厂家CFI自适应调整的起始符号本身就是从2、3符号自适应，从而导致B设备可用CCE数量大于A设备，最终造成在目前负荷很轻的情况下，A厂家区域PDCCH CCE利用率大约为B设备区域的2倍。

5 结束语

在分析PDCCH CCE利用率时，除了考虑网络负荷、无线覆盖好坏等因素以外，无线参数的设置也起着至关重要的作用，需要进行多维度分析，以便在PDCCH CCE利用率处于安全值的情况下采取针对性措施提高PDCCH CCE的利用率，进而实现控制信道容量和吞吐量之间的平衡。

图6 B厂家CFI设置方式

图7 A厂家CFI调整起点示意图

图8 B厂家CFI调整起点示意图

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[12] 沈嘉. 3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计[M]. 北京:人民邮电出版社, 2008.★

史光耀：工学学士毕业于西安电子科技大学，现任职于中国电信股份有限公司贵州分公司无线通信传输局，长期从事无线维护优化管理工作。

杨秀敏：工学硕士毕业于重庆邮电大学，现任职于中国电信股份有限公司贵州分公司无线通信传输局，从事网络优化工作。

黄辉：硕士毕业于贵州大学工商管理专业，现任职于中国电信股份有限公司贵州分公司无线通信传输局，从事网络优化管理工作。

Discussion on Infl uencing Factors of LTE PDCCH CCE Utilization

SHI Guang-yao, YANG Xiu-min, HUANG Hui
(China Telecom Co., Ltd., Guizhou Branch, Guiyang 550001, China)

Various influencing factors of physical downlink control channel (PDCCH) control channel element (CCE) utilization in LTE FDD system were discussed. In addition, high utilization analysis process and utilization research signifi cance of PDCCH CCE were elaborated. Finally, a case of existing network analyzed specifi cally.

physical downlink control channel (PDCCH) control channel element (CCE) utilization

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.12.001

TN929.5

A

1006-1010(2015)12-0005-05

史光耀,杨秀敏,黄辉. LTE中PDCCH CCE利用率影响因素探讨[J]. 移动通信, 2015,39(12): 5-9.

2015-04-14

责任编辑：袁婷 yuanting@mbcom.cn