83广东阳江LTE网络下行256QAM试验方案实施及应用.docx

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83广东阳江LTE网络下行256QAM试验方案实施及应用

广东省阳江分公司

无线网络优化中心

LTE网络下行256QAM试验方案

实施及应用

2019年10月

【摘要】本文主要是通过在LTE网络试验开启下行256QAM的调制方式后以SIN值为依据，开展下行256QAM小区在极好点、好点、中点进行测试验证应用效果，发现下行256QAM功能开启后下行速率提升29.12%，应用效果明显。

除了开启前后效果对比，项目组还进行不同场景下行256QAM功能的应用测试验证，发现无线环境良好SINR大于19dB时，下行256QAM功能适合场景有：

办公楼、写字楼、大型超市室分系统等；宏站小区也可依据MR指标，针对覆盖情况进行选择性开启应用。

【关键字】下行256QAM、下行速率、SIN值、调制方式

【业务类别】LTE网络、承载网、基站版本、手机等其他

1试验项目概述

1.1下行256QAM技术介绍

下行256QAM允许在PDSCH信道上使用更高阶的调制方式，增加了LTE物理层的符号速率，从而提升下行吞吐率。

普通调制方式64QAM每个符号代表6bit，而256QAM一个符号代表8bit，256QAM可以在同样的频谱资源上，提升频谱效率33%。

如下图所示：

1.2调制方式和下行速率

下行信道及调制方式：

物理下行控制信道（PDCCH）、物理下行共享信道（PDSCH）、物理多播信道（PMCH）、物理HARQ指示信道（PHICH）、物理广播信道（PBCH）、物理控制格式指示信道（PCFICH），下行PDSCH调制方式为：

QPSK（2bits/symbol）、16QAM（4bits/symbol）、64QAM（6bits/symbol）、256QAM（8bits/symbol），新功能采用下行256QAM。

UE测量到的CRSSINR映射到CQI上报给eNB，eNB将MCS通过PDCCH下发给UE，UE根据MCS可以查表得到调制方式和TBs，即手机测量到的CRSSINR越高，eNB分配给手机的MCS越高，查表得到的调制方式、TBs也就越高，手机的上行速率也越快。

3GPP36.213（R12）中介绍PDSCH信道，MCS、Modulation、TBs对应关系，如下表：

MCSIndex

ModulationOrder

TBSIndex

QPSK

16QAM

64QAM

256QAM

33/33A

QPSK

reserved

16QAM

64QAM

256QAM

1.3下行理论峰值速率计算

要测试下行256QAM调制方式，手机的能力要支持Category11及高版本在一个TTI下最高可处理97896bit，Category4~10支持下行64QAM在一个TTI下可处理75376bit，在3GPP36.306中Table4.1-1:

Downlinkphysicallayerparametervaluessetbythefieldue-Category如下表：

UECategory

MaximumnumberofDL-SCHtransportblockbitsreceivedwithinaTTI（Note1）

MaximumnumberofbitsofaDL-SCHtransportblockreceivedwithinaTTI

Totalnumberofsoftchannelbits

MaximumnumberofsupportedlayersforspatialmultiplexinginDL

Category1

10296

250368

Category2

51024

1237248

Category3

102048

75376

1237248

Category4

150752

75376

1827072

Category5

299552

149776

3667200

Category6

301504

149776（4layers,64QAM）

3654144

2or4

75376（2layers,64QAM）

Category7

301504

149776（4layers,64QAM）

3654144

2or4

75376（2layers,64QAM）

Category8

2998560

299856

35982720

Category9

452256

149776（4layers,64QAM）

5481216

2or4

75376（2layers,64QAM）

Category10

452256

149776（4layers,64QAM）

5481216

2or4

75376（2layers,64QAM）

Category11

603008

149776（4layers,64QAM）

7308288

2or4

195816（4layers,256QAM）

75376（2layers,64QAM）

97896（2layers,256QAM）

Category12

603008

149776（4layers,64QAM）

7308288

2or4

195816（4layers,256QAM）

75376（2layers,64QAM）

97896（2layers,256QAM）

DLCategory13

391632

195816（4layers,256QAM）

3654144

2or4

97896（2layers,256QAM）

DLCategory14

3916560

391656（8layers,256QAM）

47431680

DLCategory15

749856-798800（Note3）

149776（4layers,64QAM）

9744384

2or4

195816（4layers,256QAM）

75376（2layers,64QAM）

97896（2layers,256QAM）

DLCategory16

978960-1051360（Note3）

149776（4layers,64QAM）

12789504

2or4

195816（4layers,256QAM）

75376（2layers,64QAM）

97896（2layers,256QAM）

Cat4~10终端下行调制方式64QAM峰值速率为：

（75376*2x2MIMO*下行子帧数+55056*2x2MIMO*特殊子帧数）/10ms/1000=112.47Mbps

注：

当特殊子帧中DwPTS≥9时，可用RB为75个，75个RB对应的MCS（26）为55056（R10版本对应表）

Cat11~16终端下行调制方式256QAM峰值速率为：

（97896*2x2MIMO*下行子帧数+75376*2x2MIMO*特殊子帧数）/10ms/1000=147.63Mbps

注：

当特殊子帧中DwPTS≥9时，可用RB为75个，75个RB对应的MCS（26）为75376（R12版本对应表）

ITBS

NPRB

100

59256

61664

63776

66592

63776

66592

68808

71112

66592

68808

71112

73712

71112

73712

75376

76208

78704

75376

76208

78704

81176

78704

81176

84760

90816

93800

97896

33A

78704

81176

84760

87936

ITBS

NPRB

46888

48936

51024

52752

48936

51024

52752

55056

57336

52752

55056

57336

59256

55056

57336

59256

61664

63776

59256

61664

63776

66592

61664

63776

66592

68808

71112

73712

75376

76208

78704

33A

61664

63776

66592

68808

2试验方案实施

2.1试验目的

PDSCH信道调制方式有256QAM、64QAM、16QAM、QPSK，在一定条件下手机使用下行256QAM，影响调制方式的因素有：

eNB版本、手机终端能力、SINR等，现网验证新功能条件如下：

现网爱立信使用L15B版本的需升级至L16A及以上版本；

手机能力Category11或更高支持下行256QAM；

无线环境不同，手机得到的MCS不同，调制方式随之发生改变。

通过下行理论峰值速率计算，调制方式采用64QAM时下行峰值速率为112.47Mbps，调制方式采用256QAM时下行峰值速率为147.63Mbps，上行理论速率提升35Mbps，功能开启后验证内容：

对比下行256QAM开启前、开启后上行峰值速率提升；

验证上行64QAM与下行256QAM可以同时共存；

2.2试验场景及测试终端

测试环境

详细描述

备注

站点

江城城西电信、江城白沙电信

无

硬件配置

室分系统：

（1IRU、1dot）、宏站：

智能天线

无

基站版本

L18Q2C3

开启功能

256QAM

测试软件

QXDMProfessional3.14

无

测试终端

三星S7（高通骁龙820芯片）

支持下行256QAM

参数

FDD-LTE网络配置

备注

频点

1850/100

F频段/E频段

系统带宽

20MHz

无

帧结构

采用5ms帧结构上/下行配置3：

常规长度CP

特殊子帧配置（DwPTS:

GP:

UpPTS=10:

2）

DwPTS传输数据

无

CFI

无

工作频率

1805～1880MHz/2110～2170MHz

无

发射功率

室分0.1W，宏站40W

室内为爱立信dot设备

2.3试验步骤

2.3.1验证下行256QAM开启前后峰值速率对比

测试项目：

下行256QAM

测试分项：

调制方式

测试目的：

1.测试单载波下行256QAM的峰值速率；

测试条件：

选取信道质量丰富（SINR包含由好到差多种情况）的小区，对测试站点加载下行256QAMlicense

测试步骤：

1.选取信道条件为“中”的点进行定点测试

2.使用测试终端下载1G大文件，持续1min

3.选取信道质量“好”点，重复步骤2

4.选取信道质量“极好”点，重复步骤2

5.关闭下行256QAM功能，重复步骤1~4（定点测试的位置要一致）

测试数据记录与处理：

1.记录详细的无线环境测量数据,包含RSRP\SINR\下行吞吐率\MSC\调制方式

2.对比开启下行256QAM前后终端应用层峰值吞吐量，MCS统计情况及调度情况

2.3.2下行256QAM应用场景试验

测试项目：

下行256QAM应用场景测试

测试目的：

下行256QAM的开启条件和应用场景

测试条件：

1.终端支持下行256QAM功能；

2.天线配置为上行SIMO模式；下行MIMO模式为TM3/8自适应（双通道及8通道），TM2（单通道）；

3.测试区域：

密集城区选择一个扇区，周围至少19个扇区且开启。

室内选择一个扇区，周围至少2-4个扇区且开启；主测小区要求支持下行256QAM功能，其余基站可采用R9基站；

4.测试路线：

遍历主测小区的主干道、次干道、主要支路

5.GPS接收设备及相应的路测系统、电子地图等，可用于UE的定位；测试车一部（室外），携带测试终端1部、扫频仪1部，终端切换次数不少于50次；

测试步骤：

步骤1：

测试车（室外）携带测试终端1部、GPS接收设备及相应的路测系统；

步骤2：

测试终端建立连接，开启下行256QAM功能，主测小区上下行采用灌包方式发起TCP业务或UDP业务，保证可用RB资源100％占用，周围小区不进行加扰，记录UE的吞吐量（L1和L3）、下行MCS、SINR、上行发射功率、小区资源调度情况；

步骤3：

测试车或测试人员应视实际道路交通条件环境以低速匀速行驶，终端长时间保持业务；中间如有掉线，则及时停止重新建立连接重新开始测试；测试应遍历路线，需涵盖主测小区的极好点、好点、中点及差点；统计下行256QAM使用比例，如有下行256QAM使用比例明显变化的情况，检查相关信令，并记录当前UE的吞吐量（L1和L3）、下行MCS、SINR、上行发射功率、小区资源调度情况

步骤4：

观察终端侧信令流程或服务小区ID，确定是否可以完成小区的正常切换

测试数据记录与处理：

测试中应记录保存如下数据：

●记录室内外场景下，下行64QAM与256QAM的转换点

●记录终端掉线次数，连接建立或小区重选次数，切换成功次数和切换失败次数。

2.3.3下行256QAM与上行64QAM共存测试

测试项目：

下行256QAM

测试分项：

调制方式

测试目的：

1.验证上行64QAM与下行256QAM可以同时共存；

测试条件：

结合3.1的测试结果，选取信道质量为“好”或者“极好”的点，使得下行256QAM和上行64QAM可以同时开启

测试步骤：

1.开启256QAM后,使用终端下载1G大文件,持续1min

2.开启64QAM后,使用终端上传1G大文件,持续1min

3.使用终端同时进行上传下载业务,持续1min

测试数据记录与处理：

3.记录详细的无线环境测量数据,包含RSRP\SINR\上下行吞吐率\MSC\调制方式

3试验效果分析

3.1开启前后峰值速率和调制占比对比

3.1.1峰值速率对比

根据SINR值对极好点、好点、中点进行下行256QAM开启和关闭的测试，开启后的下行速率总体提升29.12%。

具体测试结果如下表所示：

测试环境

SINR（dB）

下行256QAM

调制方式

下载速率（Mbps）

极好点

开启

256QAM

144.74

极好点

关闭

64QAM

112.09

好点

20.4

开启

256QAM

94.44

好点

关闭

64QAM

70.64

中点

9.9

开启

64QAM

64.17

中点

8.9

关闭

64QAM

45.98

3.1.2调制占比前后对比

从测试结果统计分析，极好点的DL256QAM调制占比较高，对于下行数据，SINR值的好坏直接决定了DL256QAM的占比。

DL256QAM开启后室外CQT点DL测试数据速率最高达到了144.74Mbps，速率增益提升幅度在29%~39%左右。

3.1.3开启下行256QAM-极好点测试

256QAM功能开启，在极好点下测试，QXDM软件可看到MCS（27阶）调制方式为256QAM，QXDM下载速率平稳在144.74Mbps。

3.1.4开启下行256QAM-好点测试

256QAM功能开启，在好点下测试，QXDM软件可看到MCS（21阶）调制方式为256QAM，QXDM下载速率平稳在94.44Mbps。

3.1.5开启下行256QAM-中点测试

256QAM功能开启，在中点下测试，QXDM软件可看到MCS（14阶）调制方式为64QAM，QXDM下载速率平稳在64.17Mbps。

3.1.6关闭下行256QAM-极好点测试

256QAM功能关闭，在极好点下测试，QXDM软件可看到MCS（28阶）调制方式为64QAM，QXDM下载速率平稳在112.09Mbps。

3.1.7关闭下行256QAM-好点测试

256QAM功能关闭，在好点下测试，QXDM软件可看到MCS（27阶）调制方式为64QAM，QXDM下载速率平稳在70.64Mbps。

3.1.8关闭下行256QAM-中点测试

256QAM功能关闭，在中点下测试，QXDM软件可看到MCS（27阶）调制方式为64QAM，QXDM下载速率平稳在45.98Mbps。

3.2下行64QAM与256QAM的转换点

测试站点开启下行256QAM，由SINR较差的位置向eNB方向行驶，在08:

19:

39.914时刻，ML1PDSCHStatIndication调制方式未使用256QAM，测量服务小区RSRP为-74.81dBm，FTLSNR为18dB，如下图：

在ML1PDSCHStatIndication下一时刻08:

19:

39.997调制方式出现256QAM，测量服务小区RSRP为-74.51dBm，FTLSNR为19dB，如下图：

综上所述可看出，下行64QAM与256QAM的转换点为SINR为19dB时，SINR为19dB下行调制方式为256QAM，SINR为18dB时下行调制方式为64QAM。

3.3下行256QAM与上行64QAM共存测试

站点开启UL_64QAM测试上行速率，服务小区RSRP为-61.19dBm，FTLSNR为25.7dB，MCS（27阶）调制方式为64QAM，上传速率为14.21Mbps，如下图：

同时开启下行256QAM与上行64QAM，服务小区RSRP为-72.75dBm，FTLSNR为27.5dB，在PDSCHStat中可看出MCS为（26阶）下行调制方式为256QAM，下载速率为138.27Mbps，在DCIInformation中可看出MCS为（28阶）上行调制方式为64QAM，上传速率为13.74Mbps，如下图：

3.4256QAM试验前后网络指标对比

3.4.1PDCP上下行速率对比

从上图指标统计来看，相关站点在开启下行256QAM后PDCP下行速率从均值4.75Mbps提升到6.48Mbps，提升幅度达到36.42%，而PDCP上行速率基本保持稳定。

3.4.2上下行流量对比

从统计指标分析，相关站点开启下行256QAM后，下行流量均值从1233.29GB增长到1665.94GB，增长幅度达到35.08%；而上行流量也从均值112.63GB增长到133.07GB，增长幅度达到18.15%。

3.4.3无线接入成功率对比

从上图统计分析，在开启下行256QAM前后，相关站点的无线接入成功率基本在99.27%左右浮动，说明开启下行256QAM后对无线接入性能未造成影响，不影响用户接入感知。

3.4.4LTE掉线率对比

从上图统计分析，在开启下行256QAM前后，相关站点的LTE掉线率基本在0.34%左右浮动，指标保持稳定。

说明开启下行256QAM后对用户保持性能未造成影响，不影响用户上网的体验感知。

4试验分析结论

通过测试验证下行256QAM功能及场景测试，得出结论：

1、下行256QAM功能开启前后对比上行速率，QXDM测得下行速率提升29.12%；

2、路测过程中SINR与调制方式验证得出，当SINR为19dB时下行调制方式为256QAM，SINR为18dB时下行调制方式为64QAM，进一步得出低于SINR19dB时调制方式进行降阶；

3、从网络侧指标统计来看，开启下行256QAM后，下行速率和上下流量得到提升和增长，而上行速率、无线接入成功率、LTE掉线率都保持稳定状态，对用户感知未造成任何负面影响。

5应用及推广建议

5.1应用场景

无线环境良好SINR大于19dB时可使用下行256QAM，适合场景如：

办公楼、写字楼、大型超市室分系统，宏站可依据MR指标针对覆盖情况进行选择性开启。

5.2网络适用条件

1、爱立信LTE现网eNB版本为L15B，开启下行256QAM功能需L16A版本以上。

2、终端能力需支持Category11或更高，如小

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