33LTE网络PDCCH占用率过高优化案例.docx
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33LTE网络PDCCH占用率过高优化案例
广东茂名-LTE网络PDCCH占用率过高优化案例
LTE网络PDCCH占用率过高优化案例
【摘要】本文主要探讨了LTEFDD中物理下行控制信道PDCCH的控制信道单元利用率的各种影响因素，并阐述了PDCCH占用率过高分析流程以及研究PDCCH利用率的意义，如何合理对PDCCH各参数进行优化，降低用户调度时延，提升用户感知。
【关键字】PDCCHCCE利用率、PDCCH容量、网络负荷、
【业务类别】参数优化
一、概述
1.1创新背景
LTE中PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel，物理下行链路控制信道）的主要作用是承载DCI（DownlinkControlInformation，下行控制信息），DCI中包含了UE（UserEquipment，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（ControlChannelElement，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PDCCHCCE利用率来衡量。
1.2问题来源
茂名信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0PDCCHCCE占用率一直较高，7月13日至22日PDCCH信道占用率均值达72.6%。
1.3问题分析
日期
地市
小区名称
PDCCH信道占用率（%）
PDCP层总流量（MB）
最大RRC连接用户数
2019/7/13
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
74.19%
936.337
50
2019/7/14
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
73.41%
950.86
56
2019/7/15
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
71.78%
859.56
44
2019/7/16
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
71.00%
807.37
41
2019/7/17
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
71.91%
958.864
52
2019/7/18
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
70.77%
862.823
49
2019/7/19
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
73.35%
873.416
43
2019/7/20
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
69.46%
793.838
41
2019/7/21
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
76.78%
936.829
51
2019/7/22
茂名
信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0
73.32%
879.962
40
小区网元忙时PDCCHCCE占用率指标
问题小区无线覆盖环境较好，无故障，分析该小区相关指标，查看PDCCHCCE过高时段，接入用户较多，PDCP流量负荷未达到门限值，初步分析接入该小区大多数用户主使用低速业务（如QQ、微信等），造成PSCCHCCE使用率高而PDCP流量负荷不高。
根据PDCCHCCE利用率公式（PDCCHCCE利用率=PDCCH信道占用CCE个数/PDCCH信道可分配的CCE个数）可知，造成PDCCHCCE利用率过高主要原因有二个：
1、PDCCH信道占用CCE个数过大，小区覆盖区域较大，接入用户过多。
2、PDCCH信道可分配的CCE个数过小，即小区PDCCH符号数配置较小。
1.4优化方案
针对上述二个导致PDCCHCCE利用率过高原因，优化方案如下：
方案1：
修改”信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0”小区电子下倾由6→8,降低RS功率由242→212，降低覆盖范围，减少接入用户数。
方案2：
修改”信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0”小区参数”PDCCH初始OFDM符号数”由1→3；”PDCCH容量提升开关”由OFF→ON；修改”PDCCH码率上限”由75→95；提升PDCCH信道的容量；
二、创新方案
2.1PDCCHCCE利用率定义
LTE中PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel，物理下行链路控制信道）的主要作用是承载DCI（DownlinkControlInformation，下行控制信息），DCI中包含了UE（UserEquipment，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（ControlChannelElement，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PDCCHCCE利用率来衡量。
PDCCHCCE利用率定义：
PDCCHCCE利用率=PDCCH信道占用CCE个数/PDCCH信道可分配的CCE个数*%
其中:
分母”PDCCH信道可分配的CCE个数”=TTIPDCCHCCE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PDCCHCCE个数、上行调度使用的PDCCHCCE个数及下行调度使用的PDCCHCCE个数之和）,主要受小区覆盖范围内接入的用户数多少来决定；
2.2PDCCHCCE容量估算
在LTE网络中，PDCCH（下行物理控制信道）承载特定UE的调度、资源分配信息-DCI，如下行资源分配、上行授权、PRACH接入响应、上行功率控制命令、信令消息（如系统消息、寻呼消息等）的公共调度指配。
通常，PDCCH信道位于每一个子帧开始的1、2、3个符号内，具体占用几个符号是按照PCFICH指示的值来定的。
（PCFICH位于每一个子帧的第一个符号内，占用16RE资源），那么PDCCH信道需要占用多少个符号呢？
由于现网中CFI指示是动态自适应调整的，依据厂家eNodeB算法而定，需要考虑在一个TTI中被调度的用户数量（用户数越多，PDCCH承载的DCI越多）、下行无线环境因素（无线线环境越好，所需CCE也越少）。
PDCCH信道占用的符号数也是不确定。
PDCCH信道的容量：
PDCCH信道是由CCE构成的，一个CCE包含36（4*9=36）RE资源。
一个PDCCH信道中包含的CCE的数量，叫CCE的聚合等级，可以是1、2、4、8个连续的CCE.在一个子帧中，不同的PDCCH信道可以使用不同的CCE聚合等级（n），也就是包含不同数量的RE资源。
所以说PDCCH的容量是由CCE的数量决定的。
越高的聚合等级将提供编码效率越高，越能对抗较差的无线环境。
对于较好的无线环境，采用较低的聚合等级将能节约资源。
通常控制信息（如系统消息、寻呼）都是采用聚合等级4或8.而对特定UE的调度就可以用1、2、4、8.。
PDCCH的容量计算：
以20MHz信道带宽为例，PDCCH分别占用不同数量的符号可提供的CCE数量如下表：
计算CCE数量的公式：
CCE的数量=（总RE数-参考（RS）占用RE数-PCFICH占用RE数-PHICH占用RE数）/36
通过CCE数据可算出每一个调度周期（TTI）能调度的用户数是多少，调度特定UE的CCE最小聚合等级是1，若以20MHz带宽，3个PDCCH符号为例，可调度84个用户（实际可调度的用户数还受其他因素影响）。
但现网中PDCCH信道不仅承载用户面资源的分配与调度，控制消息也需要占用PDCCH，上面也提到了控制消息包括系统消息、寻呼消息、PRACH接入响应、上行TPC功控命令等。
也就是说实际调度的用户数肯定小于84个（因控制消息的CCE聚合等级为4或者8）。
2.3修改PDCCH算法部分参数说明
PDCCH初始OFDM符号数（InitPdcchSymNum）
含义：
该参数表示PDCCH初始占用的OFDM符号个数。
当PDCCH占用OFDM符号数动态调整开关关闭时，该参数表示PDCCH信道占用的OFDM符号数；对于TDD该参数表示仅配置下行调度控制信息的下行子帧的PDCCH初始占用的OFDM符号个数。
当PDCCH占用OFDM符号数动态调整开关打开时，对于1.4M和3M带宽，系统默认PDCCH信道占用OFDM符号数分别固定为4和3，该参数配置无效；对于5M、10M、15M和20M带宽，该参数缺省值为1，PDCCH占用OFDM符号数在1,2,3之间自适应调整，如果该参数配置为2或3，则PDCCH占用OFDM符号数在2,3之间自适应调整；TDD5M带宽，系统默认2/3符号自适应，该参数的配置无效。
当CellEmtcAlgo中EmtcAlgoSwitch参数的子开关EMTC_SWITCH为打开且修改此参数导致startSymbolBR-r13信元的取值发生变化时，该小区内已接入的eMTC用户会被主动释放。
该参数仅适用于FDD及TDD。
对无线网络性能的影响：
该参数设置的越小，初始PDCCH符号个数越少，可支持PDCCH符号自适应特性，CCE非受限场景下能提高下行吞吐量，但符号数越少PDCCH容量越小，CCE受限场景下可能将降低下行吞吐量；该参数设置的越大，初始PDCCH符号个数越多，可能无法支持PDCCH符号自适应特性，符号数越多PDCCH容量越大，但可能将降低下行吞吐量。
PDCCH容量提升开关（PdcchCapacityImproveSwitch）
该开关用于控制提升PDCCH容量的优化方案。
对于FDD，开关打开后：
（1）闭环调整初始值只针对SRB有效；
（2）某个用户的CCE分配失败后会进行抬升该用户的PDCCH功率同时降低该用户的聚合级别进行二次资源分配。
开关关闭时：
（1）闭环调整初始值针对SRB和DRB均有效；
（2）某个用户的CCE分配失败后不会进行抬升该用户的PDCCH功率同时降低该用户的聚合级别进行二次资源分配的处理。
对于TDD，开关打开后：
某个用户的CCE分配失败后会进行抬升该用户的PDCCH功率同时降低该用户的聚合级别进行二次资源分配。
开关关闭时：
某个用户的CCE分配失败后不会进行抬升该用户的PDCCH功率同时降低该用户的聚合级别进行二次资源分配的处理。
该参数仅适用于FDD及TDD。
对于FDD，开关打开后：
（1）能够降低PDCCH闭环调整初始值，提升PDCCH容量，从而提升小区吞吐率；
（2）能够提升CCE分配成功率，提升小区吞吐率。
对于TDD，开关打开后：
能够提升CCE分配成功率，提升小区吞吐率。
PDCCH码率上限（PdcchMaxCodeRate）
含义：
该参数表示PDCCH的最大码率，系统中所使用的PDCCH的码率不能超过该值，否则需要抬升聚合级别。
该参数仅适用于FDD及TDD。
对无线网络性能的影响：
该参数设置的越小，PDCCH允许的码率上限越小，因此系统选择的聚合级别越大，PDCCH覆盖越好，但是容量越差；该参数设置的越大，PDCCH允许的码率上限越高，因此系统选择的聚合级别越小，PDCCH覆盖越差，但是容量越好。
2.4方案实施情况
2.4.1方案1
修改”信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0”小区电子下倾由6→8,降低RS功率由242→212；
调整前电子下倾配置
调整前RS功率配置
修改指令：
MODRETSUBUNIT:
DEVICENO=0,SUBUNITNO=0,TILT=80;
MODRETSUBUNIT:
DEVICENO=0,SUBUNITNO=1,TILT=80;
MODPDSCHCFG:
LOCALCELLID=0,REFERENCESIGNALPWR=212;
调整后电子下倾配置
调整后RS功率配置
2.4.2方案2
修改”信宜东镇粤桂路口_LFRRU1-0”小区参数”PDCCH初始OFDM符号数”由1→3；”PDCCH容量提升开关”由OFF→ON；修改”PDCCH码率上限”由75→95；提升PDCCH信道的容量；
调整前”PDCCH初始OFDM符号数”
调整前”PDCCH容量提升开关”和”PDCCH码率上限”配置
修改指令：
MODCELLPDCCHALGO:
LOCALCELLID=0,INITPDCCHSYMNUM=2,PDCCHCAPACITYIMPROVESWITCH=ON,PDCCHMAXCODERATE=95;
调整后”PDCCH初始OFDM符号数”
调整后”PDCCH容量提升开关”和”PDCCH码率上限”配置
2.5验证情况
优化前后指标对比：
调整前
调整后
参数调整完后查看指标，PDCCHCCE利用率日均由72.60%降至54.82%,有了明显的下降。
三、经验总结
由于带宽资源有限的前提下，PDCCH的容量越大，能调度的用户数也就越多，但PDCCH属于控制信道，开销过大将影响实际用户的吞吐率，所以在日常PDCCH优化中，要考虑到控制信道容量和吞吐量之间的平衡；通常在现网中CFI采用自适应算法，可根据需要调度用户数的多少及无线环境调整PDCCH占用符号数的多少，动态调整PDCCH容量，提升资源利用效率。
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