基于TDD-LTE系统PDSCH下行功控策略的研究

石会路，钟东明，袁瑞民

（中国移动通信集团天津有限公司网络优化中心，天津 300090）

基于TDD-LTE系统PDSCH下行功控策略的研究

石会路，钟东明，袁瑞民

（中国移动通信集团天津有限公司网络优化中心，天津 300090）

通过对TDD-LTE系统中PDSCH信道下行功率分配策略进行分析研究，在不同场景下验证不同的下行功率分配策略对信号电平、信噪比以及下载速率的影响，为现网优化提供理论基础和研究依据。

1 引言

随着LTE网络大规模建设以及用户的不断增长，用户对网络的体验和需求也越来越高。由于LTE基站越来越密集，网内干扰水平也逐渐升高，因此需要更加合理的功率分配策略，以降低网内干扰、避免功率分配受限和利用率不足的情况发生。

PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道）信道是唯一用来承载高层业务数据及信令的信道，因此是LTE系统最重要的物理信道。当PDSCH信道承载接入响应消息、寻呼消息和系统消息时，功率控制用于保证覆盖；当PDSCH信道承载普通业务时，功率控制可有效提高系统吞吐率和频谱效率。本文主要针对TDD-LTE系统PDSCH信道下行功控进行研究和实验，通过对PDSCH信道的功率配置来优化系统性能，提升用户感知。

2 PDSCH信道下行功控的原理

对于PDSCH功率控制来说，一个时隙上的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）符号可以根据是否有小区参考信号分为2类：不包含RS（Reference Signal，参考信号）的OFDM符号为A类符号；包含RS的OFDM符号为B类符号。不同符号相对小区参考信号的EPRE（Transmit Energy per Resource Element，每资源单元容量）的比值由ρA和ρB决定，其中：

ρA用来确定不包含小区参考信号的OFDM符号上的PDSCH EPRE。一般情况下ρ A=PA，根据协议TS 36.331定义，PA是一个离散的枚举值，其取值范围为{-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,2,3}，通过RRC信令下发到UE，用于PDSCH解调。

ρB用来确定包含小区参考信号的OFDM符号上的PDSCH EPRE。PB通过PDSCH上EPRE的功率因子比率ρ B/ρ A确定，不同PB和天线端口数配置下对应ρ B/ ρA的取值如表1所示：

表1 不同PB和天线端口数配置下对应ρ B/ρ A的取值

3 PDSCH信道下行功控优化

本研究方法基于4G华为设备，针对现网PDSCH下行功控策略进行分析研究与实验验证，并提出具体参数设置方法，对于其他机型也同样适用。

3.1 PDSCH信道下行功控策略分析

对于双天线端口，每个符号的发射功率总和是恒定的，与CRS（Cell Reference Signal，小区参考信号）设置的功率值有关，公式如下：

其中，Psingleantenna为每通道 的发射功率。共天线的情况下，两种制式的载波功率之和不能超出RRU额定输出功率，所以CRS的功率值不能设置过大。在3G、4G共模的环境下，20M带宽双天线端口CRS现网典型设置范围为6.2dBm至9.2dBm，PDSCH下行功控参数PA、PB设置为[-3,1]。通过RS Power Boosting（RS功率增强）技术可提升RS功率，增强小区覆盖能力，但同时会带来RS同频干扰，影响区域整体下载速率，导致用户感知差。

3.2 PDSCH信道下行功控优化

不同组合方式下RRU（Remote Radio Unit，远端射频模块）功率利用率情况如表2所示：

表2 不同组合方式下RRU功率利用率情况

确保总功率利用率为100%的情况下，PA=-3、PB=1，虽然提供较好的覆盖，但也产生了同频干扰影响速率，因此可将PDSCH下行功控策略调整为PA=0、PB=0，通过提升业务信道功率提高低SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比）采样点所对应的MCS（Modulation and Coding Scheme，调制与编码策略）编码，从而有效提升下载速率。PA、PB设置为[-3,1]、[0,0]这2种情况下参考信号和业务信道的覆盖范围如图1所示：

图1 2种场景下参考信号和业务信道的覆盖范围

由于在不同PB设置下，包含参考信号的OFDM符号中CRS的功率及PDSCH的功率占比变化方向相反，因此需要验证不同的下行功率分配策略对信号电平、信噪比以及下载速率的影响。

4 不同功控策略的优化验证

4.1 拉网测试验证

本次选取天津塘沽城区网格进行PDSCH下行功控参数优化实验，对PA、PB设置为[-3,1]、[0,0]这2种功控策略进行测试验证。实验网格为塘沽的核心区域，4G用户量相对较大且无线环境复杂，网格具体情况如图2所示：

图2 实验区域范围

目前实验网格RS功率设置情况如表3所示：

表3 55网格RS功率设置情况

将PA、PB分别设置为[-3,1]、[0,0]网格，RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）、SINR以及下载速率的对比情况如表4所示。

DT（Drive Test，驱车测试）拉网测试结果表明，PA、PB设置为[0,0]后，网格RSRP和SINR的最大值及均值都略小于设置为[-3,1]，而平均下载速率却比设置为[-3,1]提升2.2M左右。

4.2 单站定点测试验证

选取塘沽新河船厂基站近点（信号电平-75dBm）和远点（信号电平-90dBm）这2个位置，分别进行了PA、PB设置为[-3,1]、[0,0]空载和加扰CQT（Call Quality Test，通话质量测试）对比测试。

表4 RSRP、SINR以及下载速率测试对比情况

（1）近点CQT测试验证情况

在基站近点（信号电平-75dBm）分别进行空载及100%加扰CQT测试，测试对比情况如表5所示。

测试结果表明，近点空载及100%加扰CQT测试中PA、PB设置为[0,0]的平均SINR、平均RSRP都略小于设置为[-3,1]，而平均下载速率均大于设置为[-3,1]。

（2）远点CQT测试验证情况

在基站远点（信号电平-90dBm）分别进行空载及100%加扰CQT测试，测试对比情况如表6所示。

测试结果表明，远点空载及100%加扰CQT测试中PA、PB设置为[0,0]的平均SINR、平均RSRP都略小于设置为[-3,1]，2种设置的下载速率基本持平，设置为[0,0]略小于设置为[-3,1]。这说明在边缘弱覆盖区域，PA、PB设置为[-3,1]可以采用高阶的调制编码方式，通过Power Boosting提升边缘用户的速率。

4.3 KPI指标监控情况

将功控参数PA、PB设置从[-3,1]调整为[0,0]后对小区KPI指标进行监控，参数修改前后3个工作日的KPI指标对比如表7所示，整体变化趋势平稳，无线利用率略有提升。

如表8所示，下行每PRB（Physical Resource Bearer，物理资源承载）平均吞吐率提升明显，空口下行流量也有所增加，下行每PRB平均利用率也有所提升。

4.4 测试结果分析

通过对城区网格拉网、单站近点、远点、轻载、加扰对比测试验证数据分析表明：

在当前城区网络环境下，PA、PB配置为[0,0]网格平均下载速率及主要KPI指标较配置为[-3,1]均有所提升，说明在覆盖良好的环境下RS Power Boosting技术并没有提升MCS编码，反而影响了信道估计。

PA、PB配置为[0,0]在不改变RS覆盖的基础上增大了业务信道发射功率，64QAM高阶编码的占比高于PA、PB配置为[-3,1]，说明在覆盖良好的环境下采用该配置能够更合理地对信道进行估计，并通过准确的CQI反馈进行MCS编码，从而提升下行下载速率。

在小区边缘弱覆盖区域，PA、PB配置为[-3,1]与配置为[0,0]下载速率接近，且略好于配置为[0,0]，说明在弱覆盖区域可通过RS Power Boosting技术有效提升RS功率，增强小区覆盖能力，提升边缘用户速率感知度。

表5 近点测试验证对比情况

表6 远点测试验证对比情况

表7 KPI指标监控情况（1）

表8 KPI指标监控情况（2）

5 结论

通过对PDSCH下行信道功率控制的研究与实验得出以下结论：针对现网城区覆盖良好的无线环境，PA、PB配置为[0,0]在不改变RS覆盖的基础上可增大业务信道发射功率，对网络指标以及用户下载速率均有提升，因此建议采用[0,0]配置策略。此外，针对边缘弱覆盖区域仍然建议采用[-3,1]配置策略，通过RS Power Boosting技术提升边缘下载速率。由于TDDLTE系统速率感知差会严重影响用户的4G体验，本文研究的内容和方法对提升TDD-LTE下载速率、改善用户感知具有参考意义。

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石会路：硕士毕业于成都理工大学，现任中国移动通信集团天津有限公司网络优化工程师，主要从事LTE网络优化工作。

钟东明：毕业于天津大学，现任中国移动通信集团天津有限公司网络优化工程师、优化室经理。

袁瑞民：高级工程师，毕业于天津大学，现任中国移动通信集团天津有限公司网络优化工程师。

首批民营宽带运营商诞生宽带市场垄断或打破

2015年6月23日，我国首批3家民营企业收到宽带运营商牌照，分别是：苏宁云商、长城宽带和网宿科技。民营企业进入宽带接入网市场，从此民营宽带正式登陆。

面对首批民营宽带的诞生，虚拟运营商产业联盟秘书长邹学勇表示，民营宽带进入通信业，宣布中国通信行业有史以来第一次宽带彻底开放民资，更多用户选择宽带的数量增多，更大是打破宽带垄断地位，从此用户从强制选择宽带到自由组合选择宽带。

邹学勇还称，用户选择宽带商的数量增多，宽带的价格战将更激烈，走向价值战的创新。免费宽带时代即将到来。

在2014年12月，为了鼓励民间资本以多种模式进入宽带接入市场，促进宽带网络基础设施发展和业务服务水平提升，工信部发布了向民间资本开放宽带接入市场的通告，并公布了《宽带接入网业务开放试点方案》。

《试点方案》显示，民营企业可以申请宽带运营商牌照，首批试点城市包括太原、沈阳、哈尔滨、上海、南京、杭州、宁波、厦门、青岛、郑州、武汉、长沙、广州、深圳、重庆、成都，试点期限为3年。

工信部部长苗圩曾表示，要通过向民间资本开放宽带接入网业务，吸引民营企业参与到我国基础电信领域的建设和运营中来，通过竞争促进企业宽带服务能力提升和资费水平的合理下降，为广大用户提供便捷、优惠和多样化的宽带服务。（新浪科技）

Research on PDSCH Downlink Power Allocation Strategy Based on TDD-LTE System

SHI Hui-lu, ZHONG Dong-ming, YUAN Rui-min
(China Mobile Tianjin Corporation Network Optimization Center, Tianjin 300090, China)

Downlink power allocation strategy of physical downlink shared channel (PDSCH) in TDD-LTE system was researched. The impacts of different downlink power allocation strategies on signal level, SNR and downlink rate in different scenes were validated. It is able to provide theoretical basis and research foundation to modern network optimization.

TDD-LTE physical downlink shared channel (PDSCH) downlink power

TDD-LTE 物理下行共享信道 下行功率

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.12.002

TN929.5

A

1006-1010(2015)12-0010-05

石会路,钟东明,袁瑞民. 基于TDD-LTE系统PDSCH下行功控策略的研究[J]. 移动通信, 2015,39(12): 10-14.

2015-03-16

责任编辑：袁婷 yuanting@mbcom.cn