5G优化案例全方位深层次提升5G速率优化指导.docx

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5G优化案例全方位深层次提升5G速率优化指导

“全方位、深层次”提升5G速率优化指导

XX

“全方位、深层次”提升5G速率优化指导

XX

【摘要】日常5G使用中，速率感知对用户的影响极大，随着使用用户越来越多，会出现影响用户体验的速率低的现象，5G网络优化的目标是最大化用户价值，实现覆盖范围、容量和价值的最佳组合；通过5G网络优化，用户可以获得更好的体验和知度，获得超高速率、超低时延、海量连接的多场景一致性体验。

【关键字】5G,速率,网络优化

【业务类别】优化方法

一、背景描述

随着5G网络建设和站点开通，以及市场的推广，电信5G的用户逐步增多，影响下载速率因素诸多，例如弱覆盖、SINR低问题、RANK低问题等，本文将主要从全方位、深层次分析影响速率的一些原因，结合实际的一些优化经验，针对不同问题场景的提出，对后期用户5G感知速率优化有针对性的问题指导意义。

二、全方位分析过程

2.1原理分析

5GNR系统在LTE原有技术的基础上，釆用了一些新的技术和架构。

在多址方式上，NK继承了LTE的OFDMA和SC-FDMA,并且继承了LTE的多天线技术，MIMO流数比LTE更多；调制方式上，支持根据空口质量自适应选择QPSK、16QAM、64QAM和256M等调制方式。

NR系统跟LTE系统一样通过频分复用和时分复用可以灵活的分配带宽内的时频资源，但与LTE不同的是NR支持低频和和高频，并且NR的子载波带宽支持多种格式如15kHz、30Khz、60kHz、120kHz、240kHz，载波所能支持的最大频域带宽大于LTE，如下表所示：

2.2网络架构模型

架构模型：

5G控制面协议栈：

2.3NR吞吐量理论计算

5GNR在继承了LTE原有部分技术基础上，采用技术演进和新技术创新。

比如NR继承了LTE的OFDM和SC-FDM，但又将OFDM升级为F-OFDM，NR继承了LTE的多天线技术，但MIMO天线的数目、用户容量以及用户的流数比LTE更多。

在调制技术上，支持更高的调制阶数256QAM，同时在LTE的基础上进一步提升了系统带宽，当前最大可以支持到400Mhz带宽，因此在速率方面，5GNR理论上比LTE要高的多。

根据3GPPTS38.913定义，5GNR期望的下行峰值速率为20Gbps，上行峰值速率为10Gbps，设备密度达106/Km2，空口时延小于1ms，支持速度500Km/h。

因此在理论原理上，

资源块PRB数量、符号Symbol数量、帧结构等相关参数，将决定5GNR的理论峰值速率。

以目前5Gsub-6GHz频段为例，最多传输的PRB数目如下表1所示，摘选自3GPPTS38.101-1协议。

其中，系统带宽100M，子载波间隔30KHz的5G系统，最多传输的PRB数目为273，因此峰值速率采用100MHz带宽273PRB进行计算。

SCS

（KHz）

5MHz

10MHz

15MHz

20MHz

25MHz

30MHz

40MHz

50MHz

60MHz

80MHz

90MHz

100MHz

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

NRB

15

25

52

79

106

133

160

216

270

N/A

N/A

N/A

N/A

30

11

24

38

51

65

78

106

133

162

217

245

273

60

N/A

11

18

24

31

38

51

65

79

107

121

135

以30KHz的子载波间隔为例，循环前缀的类型是NomalCP，每个slot的OFDM符号是14，时域资源、频域资源均和参数集μ相关，以μ=1，30KHz的子载波为例，则每个slot占用的时间是0.5ms。

每传输14个下行码元就有2个码元的额外开销（用于PDCCH和DMRS等控制信息的传输）。

我们计算时扣除开销部分做近似处理，认为3个符号用于参考信号的发送，剩下11个符号用于数据传输。

常见的帧结构配置：

2.5ms双周期，5ms内有（5+2*10/14）个下行slot，则每毫秒的下行slot数目约为1.28个/ms。

5ms单周期，5ms内有（7+6/14）个下行slot，则每毫秒

的下行slot数目约为1.48个/ms。

1）5G上行理论峰值速率计算：

上行基本配置，2流，64QAM（一个符号6bit）

ŸType1：

2.5ms双周期

由2.5ms双周期帧结构可知，在特殊子帧时隙配比为10:

2:

2的情况下，5ms内有

（3+2*2/14）个上行slot，则每毫秒的上行slot数目约为0.657个/ms。

上行理论峰值速率计算：

273RB*12子载波*11符号（扣除开销）*0.657/ms*6bit（64QAM）*2流=284Mbps。

ŸType2：

5ms单周期

由5ms单周期帧结构可知，在特殊子帧时隙配比为6:

4:

4的情况下，5ms内有（2+4/14）个上行slot，则每毫秒的上行slot数目约为0.457/ms。

上行理论峰值速率计算：

273RB*12子载波*11符号（扣除开销）*0.457/ms*6bit（64QAM）*2流=198Mbps。

2）5G下行理论峰值速率计算：

下行基本配置，4流，256QAM（一个符号8bit）

ŸType1：

2.5ms双周期

由2.5ms双周期帧结构可知，在特殊子帧时隙配比为10:

2:

2的情况下，5ms内有

（5+2*10/14）个下行slot，则每毫秒的下行slot数目约为1.28个/ms。

下行理论峰值速率计算：

273RB*12子载波*11符号（扣除开销）*1.28/ms*8bit（256QAM）*4流=1.48Gbps。

ŸType2：

5ms单周期

由5ms单周期帧结构可知，在特殊子帧时隙配比为6:

4:

4的情况下，5ms内有（7+6/14）个下行slot，则每毫秒的下行slot数目约为1.48个/ms。

下行理论峰值速率的计算：

273RB*12子载波*11符号（扣除开销）*1.48/ms*8bit（256QAM）*4流=1.7Gbps。

5G上下行理论峰值速率：

不同带宽、帧结构类型、MCS、流数对应的5G的上下行理论

峰值,速率也不同，具体如下表2。

DL

UL

带宽

帧结构类型

MCS表格

流数

速率

（Mbps）

带宽

帧结构类型

MCS表格

流数

速率

（Mbps）

60M

2.5ms双周期

64QAM

4

710.69

60M

2.5ms双周期

64QAM

2

167.27

60M

2ms单周期

64QAM

4

749.22

60M

5ms双周期

64QAM

2

111.51

60M

5ms双周期

64QAM

4

819.71

60M

2ms单周期

64QAM

2

139.39

60M

2.5ms双周期

256QAM

4

921.05

60M

2.5ms双周期

256QAM

2

226.14

60M

2ms单周期

256QAM

4

971.07

60M

5ms双周期

256QAM

2

150.76

60M

5ms双周期

256QAM

4

1063.52

60M

2ms单周期

256QAM

2

188.45

100M

2.5ms双周期

64QAM

4

1210.82

100M

2.5ms双周期

64QAM

2

285.35

100M

2ms单周期

64QAM

4

1276.40

100M

5ms双周期

64QAM

2

190.23

100M

5ms双周期

64QAM

4

1399.38

100M

2ms单周期

64QAM

2

237.79

100M

2.5ms双周期

256QAM

4

1560.47

100M

2.5ms双周期

256QAM

2

383.39

100M

2ms单周期

256QAM

4

1647.32

100M

5ms双周期

256QAM

2

255.59

100M

5ms双周期

256QAM

4

1791.69

100M

2ms单周期

256QAM

2

319.49

三、深层次优化解决思路

3.1弱覆盖、SINR类问题

由于5GNR系统工作频段较高，其传播、穿透能力较低频段存在一定劣势，弱覆盖和SINR等问题会影响速率；但另一方面，天线阵子尺寸与频率成反比（与波长正比），因此，可以通过5G波束赋形高频段能够组成更大规模的阵列天线对覆盖进行补偿，而终端侧也有机会采用更多天线提高覆盖能力。

3.1.1弱覆盖、SINR问题优化思路措施

当前现阶段，5G波束赋形主要应用在SSB波束、CSI-RS波束以及PDSCH波束，应用状态、场景、特点等如下，设置合理的SSB广播波束的权值，以达到5G用户的业务覆盖要求。

5G窄波束类型

级别

状态

特点以及增益

场景化以及波束形成方式

SSB广播波束

小区级静态波束

空闲态

1、提升覆盖，瞬时发送相比宽波束，覆盖增益7dB；

2、周期性广播小区同步信号以及MIB信号，影响小区的接入和切换范围，即对移动性的影响；对用户速率没有直接影响；

3、时分扫描发送窄波束；类似机关枪一样扫射，

形成一个包络，达到整个小区的覆盖；

可做场景化；16套场景化波束可选+1套自定义波束（水平垂直角度可设置）

CSI-RS/PDCCH波

束

用户级静态波束

连接态

1、用于提供终端提供CSI测量；

2、CSI测量，反映业务信道质量（通过终端上报CQI、PMI、RI），影响下行MCS选阶，调制方式，RANK等；

3、直接影响用户速率

不支持场景化，可通过调节射频安装角度调节覆盖范围，可窄可宽

PDSCH波束

用户级动态波束

连接态

随着用户位置变化而变化；实时跟踪；

不支持场景化，支持SRS权值和PMI权值：

SRS权：

sounding权，依赖基站对于终端上行的测量结果计算（信号质量），更准确，性能更优，必须天选终端支持；算法复杂，成本高

PMI权：

依赖终端自己下行的测量结果，把测量结

果上报以后，来计算；CSI信息

3.1.2优化案例：

长安上沙示范区建网初期覆盖速率优化提升

【问题描述】长安上沙示范区建网初期覆盖、速率、SINR等均未达到预期效果，需要进行优化提升；

【问题分析】长安示范区建网初期覆盖未完善，主要是