5G优化案例关于黄金六步法解决5GNR速率低问题探究.docx

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5G优化案例关于黄金六步法解决5GNR速率低问题探究

“黄金六步法”解决5GNR速率低问题案例

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关于“黄金六步法”解决5GNR速率低问题探究

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【摘要】随着工业4.0等国家战略的部署，5G网络大带宽、高时延、海量连接的特征具有非常大的应用空间，5G是面向2020年以后移动通讯需求而发展的新一代移动通信技术，目前已经成为全球研究的热点。

为了更好地发挥在本地5G网络的先发优势，专项团队对5GNR的速率优化方法进行研究和探索，通过参数、射频等多种优化手段尝试了提升网络峰值速率的，更好地发挥5G超高频谱。

【关键字】5G、速率

【业务类别】优化方法、参数优化

1概述

5G移动网络较2G、3G、4G网络而言最大的优势在于为用户提供更高速率。

小区峰值吞吐量是5G网络的一个基本性能指标，因此小区下行速率测试或演示是众多局点客户的一个普遍需求。

因各种原因，在速率测试演示中，外场频现速率低下的问题。

本文根据不同局点不同需求，全面分析导致速率问题的原因，制定科学的速率问题排查和优化流程，以便外场出现速率故障时快速参考定位解决。

2理论峰值速率计算

NR理论吞吐率计算与带宽、调制方式、MIMO模式及具体参数配置有关。

以100M带宽小区为例，进行理论计算时需要考虑PDCCH在每个子帧占用符号数，同步信道占用符号数，参考信号占用符号数，广播信道、同步信道占用符号数。

实际的吞吐量还要考虑空口BLER的影响。

NR1.0帧结构如下图。

2msDSDU周期内，由2个全下行slot，1个上下行转换slot，1个全上行slot组成。

2.1下行峰值速率计算

图2.1：

NR1.0帧结构图

按帧结构可知，slot0下行符号数12个，slot1下行符号数9个，slot2下行符号数12个。

时域上，2ms周期内共占用12+9+12=33个Symbol，symbN=33。

频域上，下行100M带宽272RB，PRBn=272；每RB12个子载波，RBscN=12。

考虑调制方式：

下行采用64QAM，每符号携带6比特数据，mQ=6。

考虑空分复用：

CPE终端支持2T4R，下行4流峰值速率，ν=4。

考虑编码效率：

按最高阶MCS=28计算，对应码率C=948/1024≈0.92578。

计算单用户，64QAM，下行4流峰值速率如下：

即DLThroughPut=12*272*33*6*4*0.92578/1024/1024*500=1141.17Mbps

2.2上行峰值速率计算

上行峰值速率计算跟下行计算思路一致。

按帧结构可知，DSDU配置，上行slot3上行符号数11个。

时域上，2ms周期内占用11个Symbol，symbN=11。

频域上，PUCCH和PRACH占用16RB，实际可供PUSCH使用的RB数是272-16=256，

即PRBn=256；每RB12个子载波，RBscN=12。

考虑调制方式：

上行采用64QAM，每符号携带6比特数据，mQ=6。

考虑空分复用：

CPE终端支持2T4R，上行2流峰值速率，v=2。

考虑编码效率：

按最高阶MCS=28计算，对应码率C=948/1024≈0.92578。

计算单用户，64QAM，上行2流峰值速率如下：

即ULThroughPut=12*256*11*6*2*0.92578/1024/1024*500

=179.00Mbps

3峰值速率优化方法介绍

3.1通过参数优化实现PDSCH和PDCCH同传

单用户测试中，为了追求极限速率，可将slot0-2中的第一个符号同传PDCCH和PDSCH。

其中PDCCH占用24RB，PDSCH占用248RB。

帧结构如下：

图3.1：

PDSCH占用帧结构图

考虑同传情况下，slot0、slot1、slot2的第一个符号传输下行数据，

symbN=3，PRBn=248。

下行四流提升速率=RBscN*PRBn*symbN*mQ*v*C

=12*248*3*6*4*0.92578/1024/1024*500

=94.59Mbps

即DLThroughPut=1141.17+94.59=1235.76Mbps

通过PDSCH和PDCCH同传，下行四流速率能提升94.59Mbps，峰值速率可达1235.76Mbps。

3.2选择多径环境

下行速率的成倍提升，主要在于MIMO通信系统实现，将相同的时频资源分配给同一个UE，并用于发送多个并行的传输。

由于发射端和接收端同时存在多根天线，并加上发射机和接收机的信号处理，组合在一起以抑制不同层间干扰。

SU-MIMO通常要求相对高的SINR，通常在15dB或更高。

在CPE2T4R配置下，每天线接收不同层数据流，可以通过找点和摆天线，降低空间复用数据流之间的干扰。

在近点位置，RSRP/SINR相近的情况下，丰富的多径环境可以降低信道间的相关性，使信道矩阵的秩RANK较高，适合数据多流传输，容易测出高速率。

如城西测试点位A，处于基站NLOS环境下，周边的办公大楼玻璃外墙提供了丰富的信号反射路径，信道条件比较理想，该点位可测出下行8流峰值速率。

相对而言，测试点位B，处于基站LOS环境下，虽然RSRP/SINR较高，但反射径相对较少，流间干扰较大，只能测试出下行4流峰值速率。

3.3调整终端接收天线的位置

图3.2：

多径覆盖示意图

天线的摆放会影响终端解调性能。

如下图扎堆摆放的情况下，天线的相关性较高，流间干扰比较大，导致误码率上升。

图3.3：

常规天线排列

建议按照下图交叉极化的方式摆放天线，使接收天线的极化方式垂直，降低天线间的

相关性，减少流间干扰。

图3.4：

推荐天线排列

3.4移动性影响

目前下行峰值速率一般在静止状态下测得。

在低速移动的场景下，终端能够保持下行四流，但是因信道快衰落和多普勒频移的影响，终端解调过程中容易出现Bler抬升，MCS降低，从而下行速率下降。

如组网测试过程中（20Km/h），MCS基本下降到20左右，速率维持在600Mbps波动。

在高速移动的场景下，下行四流误码率大幅上升，此时两流的性能表现更优。

4影响速率因素及排查流程

4.1影响速率涉及因素

1、无线弱场

可通过调整周围小区方位角、下倾角、功率等相关参数来改善该区域覆盖，如果附近无

合适小区则建议局方在该区域增站。

2、干扰

系统内干扰，比较典型的例子就是导频污染，在确定了主服务小区后，通过调整其他

小区方位角、下倾角、功率等相关参数来减小该区域的干扰问题。

系统外部干扰，在非忙时段闭站进行清频测试找出并处理干扰源。

3、参数类

小区功率、双功模式、RANK模式等参数设置对用户峰值速率影响较大

4、其他因素

终端因素、网卡配置、服务器等多种其他非常规类因素，也会对5G用户速率产生很大影响。

4.2黄金六步法

从6个方面梳理优化思路：

双工配置、无线环境排查、告警排查、网卡配置检查、功率参数检查、TCP优化等。

通过后台查询基站工作正常，无告警、峰值速率参数合理。

进一步确定由于电脑网卡双工配置错误、小区功率参数不合理、RANK参数设置有误导致峰值速率不理想。

图4.1：

下行速率排查流程

无线参数核查：

上下行峰值速率参数核查，5G下行单用户（2T4R）峰值达成条件：

RANK

稳定在4流，MCS稳定在27阶（使能256QAM），无误码，且DLGrant次数稳定在1600次

（商用4:

1配置），100M带宽下行调度RB数最大为273个（部分调度TTI会预留部分给公共信道使用）。

上述条件可以分为两个维度：

空口信道质量和资源调度

空口信道质量是影响速率最明显的因素，可以通过RSRP、SINR、MCS、BLER、RANK等指标

来衡量。

这些指标对速率的影响作用如下：

图4.2：

影响速率指标

常见的空口信道质量有如下问题：

4.2.1黄金第一步：

MCS低问题排查

峰值测试中如果要使得实际峰值接近理论峰值，则一般CSIRSRP在-75dBm以上，DMRSSINR

在30dB以上。

以此保证MCS都集中在27阶，且IBLER接近0%（IBLER为x%，则损失x%的吞吐率）。

在OMT工具的DownlinkRSRP、DRSSINR视图观察RSRP（CSIRSRP）和SINR（DM-RSSINR）信

息。

4.2.2黄金第二步：

IBLER高问题排查

定点峰值测试过程中，要求BLER尽可能接近0，外场移动性测试一般收敛在10%。

在OMT上的LFBLER视图可以观察IBLER信息。

IBLER高排查思路和MCS低问题类似，重点关注空口的变化，如果SINR异常，包括陡降、波动等，则说明误码的原因是信道条件的不稳定；如果SINR正常，则说明当前系统无线条件稳定，高误码可能是MCS选阶算法有问题，MCS选阶太高导致误码不收敛。

4.2.3黄金第三步：

RANK调度问题排查

下行单用户最大支持2T4R的天线硬件配置模式，OMT或者Probe工具可以观察TUE终端RANK调度的情况；

在OMT工具的LFDLMIMO视图可以观察RANK调度信息：

图4.3：

测试软件RANK指示

Rank值不符合预期需要查看UE能力支持的天线数、Probe可以查看UE上报的Rank值，

如下图所示CQI14~15，MCS大部分在27，但是RANK一直在Rank2。

首先检查配置，查看CSI-RS类型及下行DMRStype类型、占用符号数及附加导频个数，

这3个参数决定能使用的端口数及应用场景。

其次查看一下CSI-RSRP信号质量，如下图所示，RSRP还是比较好的，说明不是覆盖差导致。

图4.3：

测试示意图

如果是移动性场景，看看RANK低的点是否在LTE切换或者NR小区变更区域，进行切换性能优化，如是否存在频繁切换，通过优化切换参数来解决。

如果室内空旷，则有可能因为空旷缺少反射无法提供多径的信号反射。

配置为Rank2和Rank3，并且比较吞吐量效果。

如果Rank3的吞吐量比Rank2还低，则说明当前的空间信道不能支持Rank3。

//打桩成rank2会更稳定

MODNRDUCELLRSVDPARAM:

NrDuCellId=3,RsvdU8Param67=2;

//CPE的RB自适应，RANK2或者2T2R时可以调度更多RB

MODNRDUCELLRSVDOPTPARAM:

NrDuCellId=3,ParamId=164,Param1=3

参考行业内的优化手段方法：

IBLER高问题、RANK差问题、资源调度不足、传输带宽不

足；

4.2.4黄金第四步：

TCP性能优化

网卡性能优化、注册表修改、TCP参数核查，

在测试中，存在TCP单线程速率不超过60Mbps情况下，需要考虑优化TCP窗口。

优化

TCP窗口防止TCP发送窗口或者接受窗口小导致单线程TCP速率低问题：

1、关闭heuristics功能

netshinttcpsetheuristicsdisabled

2、优化TCPautotuning

netshinttcpsetglobalautotuninglevel=normal

3、修改完之后可以用netshinttcpshowglobal查看是否修改成功，查出来的如下的

红色框框是normal

图4.4：

关闭后图示

端到端MTU大小测试方法（例如PING1400字节长的报文）：

ping10.160.202.9-l1400–f

-l是PING报文大小，PING报文头28字节，加上1400字节的数据内容就是1400字

节，S1-U还会加上GTPU头36个字节。

因此，在S1-U传输中的报文总长度会达到1464个字节。

-f是禁止报文分片，当报文长度超过设备MTU时，不能通过。

4.2.5黄金第五步：

无线坏境及告警排查

5G小区好点的信号强度RSRP在[-75,-99]之间，核实测试现场信号强度-110dBm，并且测试终端摆点位置与AAU主瓣方向夹角在30-45度之间，满足峰值验证的最佳验证条件。

核查基站告警情况：

4.2.6黄金第六步：

峰值速率参数核查

华为相关参数：

//基站修改MIMO模式，适用于4T4R小区

MODNRDUCELLPDSCH:

NrDuCellId=0,MaxMimoLayerNum=LAYER_4;

//打开下行256QAM

MODNRDUCELLALGOSWITCH:

NrDuCellId=0,Dl256QamSwitch=ON;

//打开TRS/CSI-RS/SSBRateMatch开关MODNRDUCELLPDSCH:

NrDuCellId=0,

RateMatchSwitch=SSB_RATEMATCH_SW-1&CSIRS_RATEMATCH_SW-1&TRS_RATEMATCH_SW-1;

//PDCCH占用1个符号

MODNRDUCELLPDCCH:

NrDuCellId=0,OccupiedSymbolNum=1SYM;

//DMRSType2单符号

MODNRDUCELLPDSCH:

NrDuCellId=0,DlDmrsConfigType=TYPE2,DlDmrsMaxLength=1SYMBOL;

5案例

5.1低速率问题

5.1.1XX魏都区三里桥建安大道

【问题现象】：

测试车辆西向东行驶至如图路段UE占用XX魏都区三里桥建安大道基站3

小区（PCI：

89，RSRP:

-89，SINR:

8.75）该区域出现连续低速率现象。

【测试分析】：

通过LOG回放可以看出从魏文路建安大道向西200米一直到八龙路附近全部几乎为0速率。

初步分析为XX魏都区三里桥建安大道基站后台参数问题，从而导致该区域出现连续低速率现象。

【优化方案】：

建议尽快解决XX魏都区三里桥建安大道基站后台参数问题。

5.1.2XX魏都区XX市商校

【问题现象】：

测试车辆西向东行驶至如图路段UE占用XX魏都区市商校家属院移动基站3小区（PCI：

89，RSRP:

-99.64，SINR:

-8.56）该区域出现连续低速率现象。

【测试分析】：

通过后台核查，初步分析为XX魏都区XX市商校基站告警，UE接收不不到距离较近的XX魏都区XX市商校基站的信号，从而导致许继大道霸陵路交叉口向西500米左右出现连续低速率现象。

【优化方案】：

建议尽快解决XX魏都区XX市商校基站告警问题。

5.1.3XX魏都区五一路XX人家移动

【问题现象】：

测试车辆西向东行驶至如图路段UE占用XX魏都区五一路XX人家移动基站3小区（PCI：

413，RSRP:

-74.06，SINR：

14.19）该区域出现连续低速率现象。

【测试分析】：

通过LOG回放可以看出从许继大道五一路交叉口往东200米、往西100米处都出现的低速率现象而且都占用的是XX魏都区五一路XX人家移动基站信号。

初步分析为XX魏都区五一路XX人家移动基站后台参数问题，从而导致该区域出现连续低速率现象。

【优化方案】：

建议尽快解决XX魏都区三里桥建安大道基站后台参数问题。

XX魏都区市联运公司电信

【问题现象】：

测试车辆由东向西行驶至如图路段UE占用XX魏都区市联运公司电信基站

2小区（PCI：

463，RSRP:

-80.63，SINR：

15.56）该区域出现连续低速率现象。

【测试分析】：

通过LOG回放可以看出从新兴路延安路交叉口向东200米处，到新兴路解放路交叉口向西200米之间都出现的低速率现象而且都占用的是XX魏都区市联运公司电信基站信号。

初步分析为XX魏都区市联运公司电信基站后台参数问题，从而导致该区域出现连续低速率现象。

【优化方案】：

建议尽快解决XX魏都区市联运公司电信基站后台参数问题。

5.1.4XX魏都区外运公司

【问题现象】：

测试车辆由西向东行驶至如图路段UE占用XX魏都区外运公司基站2小区

（PCI：

397，RSRP:

-79.69，SINR：

1.94）该区域出现连续低速率现象。

【测试分析】：

通过LOG回放可以看出从许由路解放路口到许由路仓库路口向西300米之间都出现的低速率现象而且都占用的是许XX魏都区外运公司基站信号。

初步分析为XX魏都区外运公司基站后台参数问题，从而导致该区域出现连续低速率现象。

【优化方案】：

建议尽快解决XX魏都区外运公司基站后台参数问题。

6总结

基于5G网络建设初期对于整个网络系统粗浅了解，尝试对5G网络速率优化进行摸索，不断寻找当前5G系统存在的种种影响网络速率的因素并通过尝试各种方法让问题最终得以解决，通过对各种问题优化过程的经验总结，给出有效的优化方法，为后续5G网络速率优化提供参考。