调整CFI配置提升全网速率案例绿箭.docx

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调整CFI配置提升全网速率案例绿箭

合理配置PDCCH提升全网平均速率案例

【摘要】通过对UE端PDCCH信道的研究理解，结合LTE系统下行链路的特性及FDD-LTE建网初期用户量的特点，通过合理配置PDCCH信道中CFI达到降低系统开销，提升速率，提高用户体验的目的。

【关键词】LTE系统下行链路；CFI；系统开销

一、PDCCH信道

PDCCH信道是一组物理资源粒子的集合，其上承载上下行控制信息，根据其作用域不同，PDCCH承载信息区分公共控制信息（公共搜索空间搜索）和专用控制信息（专用搜寻空间），搜索空间定义了盲检的开始位置和信道搜索方式（见PDCCH检测过程章节），PDCCH信道主要承载着PUSCH和PDSCH信道控制信息（DCI），不同终端的PDCCH信息通过其对应的RNTI信息区分，即其DCI的crc由RNTI加扰。

1PDCCH占用的资源

1.1PDCCH时域资源

PDCCH占用的时域资源主要是指，PDCCHs信道信息占用的符号数，其占用的OFDM符号由PCFICH信道承载的CFI信息指示，根据CFI信息动态决定一个子帧中PDCCH可以最多占用的OFDM符号个数（PCFICH信道指示的符号个数是指PDCCH,PHICH和PCFICH一起一共占用的符号个数），其配置值可以是（0,1,2,3,4）。

详细如下图所示：

Table6.7-1:

NumberofOFDMsymbolsusedforPDCCH.（211）

Subframe

NumberofOFDMsymbolsforPDCCHwhen

Subframe1and6forframestructuretype2

1,2

MBSFNsubframesonacarriersupportingPDSCH,configuredwith1or2cell-specificantennaports

1,2

MBSFNsubframesonacarriersupportingPDSCH,configuredwith4cell-specificantennaports

SubframesonacarriernotsupportingPDSCH

Non-MBSFNsubframes（exceptsubframe6forframestructuretype2）configuredwithpositioningreferencesignals

1,2,3

2,3

Allothercases

1,2,3

2,3,4

因为PDCCH是解析PDSCH数据的指示信息，因此PDCCH在时域上是在PDSCH（数据域）之前，即占用一个子帧的前几个符号。

1.2PDCCH频域资源

为了有效地配置下行控制信道的时频资源，定义了两个专用的控制信道资源单位：

REG和CCE。

REG是指除RS占用的RE外，连续的4个RE构成的资源粒子组。

CCE是组成PDCCH信道的资源单位，由一组连续REG的构成，即一个CCE由9个REG构成。

一个系统中CCE的个数标示为

，由公式

得出，其编号从0到

，其中

是指除PHICH和PCFICH占用的REG以外的未使用的REG。

根据一个PDCCH使用的资源数量，PDCCH可由1，2，4，8个CCE构成，分别对应PDCCH格式0，1，2，3（如图6.8.1-1）。

在一个子帧中可以同时复用多个PDCCH信道。

一个PDCCH的CCE起始位置必须满足

，其中

是CCE的编号，

是构成该PDCCH使用的CCE的个数。

Table6.8.1-1:

SupportedPDCCHformats.

PDCCHformat

NumberofCCEs

Numberofresource-elementgroups

NumberofPDCCHbits

144

288

576

1.3PDCCH时频资源

当带宽、天线数目、PHICH配置等确定以后，系统中CCE的数目由PCFICH的数值动态配置。

下图是以PDCCH占用3个符号举例说明。

二、LTE下载速率计算

下面以一个简单的例子，介绍下LTE-FDD下行峰值速率的计算。

首先，大家知道LTE下行可以达到几百Mbps，但需要满足如信道带宽、循环前缀的类型、发射模式、PDCCH的配置等条件才能实现。

下行峰值速率计算首先，以信道带宽20MHz、正常CP、发射模式为2*2MIMO、PDCCH配置3个符号、调制方式为64QAM、编码速率为1为前提，估算结果如下：

20MHz带宽可获得的RE数为：

12子载波（1个PRB）*7个符号（0.5ms）*100个资源块*2*10（帧长）=168000个，而每个RE可承载一个调制符号，那么采用64QAM调制方式，一帧中总共有：

168000*6bits/每个调制符号=1008000bits，在编码速率为1的情况下，速率为1008000bits/10ms=100.8Mbps，又由于采用2*2MIMO（双发双收模式）会使速率翻倍，按照75%的系统开销，因此在以上条件下可计算到的最大速率为151.2Mbps，但这是没有考虑控制信道的开销的，即所有的无线资源均用于承载数据，而实际上配置PDCCH为3个符号，加之PSS\SSS\PBCH\RS等开销，大约占29%左右，那么最终速率为151.2Mbps*71%=107.4Mbps.计算过程如下图所示：

*75%*（1-29%）=107.4Mbps

从以上计算过程可以看出，影响速率的几个因素主要是信道带宽、循环前缀的类型、发射模式、PDCCH的配置等。

2.1信道带宽

信道带宽由国家工信部统一确定。

2.2循环前缀的类型

应用OFDM的一个重要原因在于它可以有效地对抗多径时延扩展。

通过把输入的数据流串并变换到N个并行的子信道上，使得每个调制子载波的数据符号周期可以扩大为原始数据符号周期的N倍，因此时延扩展与符号周期的比值也同样降低N倍。

为了最大限度地消除符号间干扰（ISI），还可以在每个OFDM符号之间插入保护间隔（GuardInterval,GI）}而且该保护间隔的长度一般要大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。

在这段保护间隔内，可以不插入任何信号，即是一段空闲的传输时段。

然而在这种情况下，由于多径传播的影响，会产生信道间干扰（ICI），即子载波间的正交性遭到破坏，不同的子载波之间产生干扰。

为了消除由于多径传播所造成的ICI，一种有效的方法是将原来宽度为T的OFDM符号进行周期扩展，用扩展信号来填充保护间隔。

将保护间隔内（持续时间用Tg表示）的信号称为循环前缀（CyclicPrefix,CP）。

循环前缀中的信号与OFDM符号尾部宽度为Tg的部分相同。

在实际系统中，OFDM符号在送入信道之前，首先要加入循环前缀，然后送入信道进行传送。

在接收端，首先将接收符号开始的宽度为Tg的部分丢弃，然后将剩余的宽度为T的部分进行傅立叶变换，然后进行解调。

在OFDM符号内加入循环前缀可以保证在一个FFT周期内，OFDM符号的时延副本所包含的波形周期个数也是整数，因此此时的时延对于每一个子载波来说只是相当于进行相位的旋转，这个旋转不会在解调过程中产生ICI。

虽然最大限度的应用CP会消除ISI和ICI干扰，但由于会带来更大的系统开销，在信道带宽固定的情况下显然不能成为提升速率明智的方法。

2.3发射模式

MIMO技术可以提高系统的信道容量,提高信息传输速率,作为LTE的关键技术之一，极大的提升了网络速率，就联通网络现状而言，宏站天馈系统支持2*2MIMO模式使用。

2.4PDCCH配置

上文着重的介绍了PDCCH配置原理，此处就不再重复了。

PDCCH信道配置作为发送上/下行资源调度信息、功控命令的专用信道，必定是在占用的系统资源的前提下实现的，但就现阶段LTE用户数而言，完全没有必要最大限度配置PDCCH信道资源来承载调度信息、功控命令等信息，可以减少PDCCH信道开销，让业务信道PDSCH/PUSCH占用最大信道资源，达到高速率要求。

三、PDCCH信道容量估算

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。

首先，PDCCH信道的容量用什么来衡量？

大家都知道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。

那为什么需要不同的CCE聚合等级呢，一个是要支持不同的DCI格式，提升资源利用率，因为DCI信息量的多少与其格式及信道带宽有着密切的关系。

另一个是，适应不同的无线环境。

DCI信息量大小与PDCCH容量的比例表明了编码效率，如果DCI格式固定，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。

最后，由于控制信息的重要性，更高的聚合等级将能对控制信息提供更强的保护。

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.其次，那么PDCCH的容量如何计算？

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：

信道带宽（20MHz）

CFI

PRB数

100

总RE数

1200

2400

3600

2*2MIMO

参考（RS）占用RE数

400

PCFICH占用RE数

PHICH占用RE数

156

假设Ng=1，PHICH组为13，那么13*3*4=156RE

PDCCH占用RE数

628

1828

3028

CCE数量

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。

最后，知道了CCE数据就不难算出每一个调度周期（TTI）能调度的用户数是多少，因为调度特定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）。

PDCCH的容量越大，实际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。

四、方案实施

4.1全网站点参数修改

基于以上理论支撑，决定对衡水全网宏站PDCCH信道配置进行CFI参数调整，提升全网速率。

目前衡水市区共102个宏站，考虑到部分室分站点小区覆盖室外，故对110个站点进行参数调整，参数调整时间为2014年12月19日，附件为调整详表：

4.2参数修改

（1）修改前参数配置

（2）修改后参数配置

4.3参数调整后结果验证

（1）数据对比

从以上数据对比结果来看，在调整PDCCH信道CFI参数减小该信道开销后，全网速率提升较为明显。

（2）效果图

调整前RSRP图

调整后RSRP图

调整前SINR图

调整后SINR图

调整前PDCHDL速率图

调整后PDCHDL速率图

调整前PDCPUL速率图

调整后PDCPUL速率图

4.4后台指标监控

进行参数调整后，对衡水FDD-LTE全网指标进行为期一周的监控，包含RRC连接建立成功率、E-RAB连接建立成功率、无线接通率、无线掉线率等指标，结果如下：

从监控结果来看，参数调整未对指标造成影响。

五、总结

LTE速率一直是网络工作者关注的重点，如何提升网络速率是摆在眼前的重中之重，就目前而言，LTE还处于建网初期，考虑到现网用户数量较少，没有过大的信令负荷，通过CFI参数调整，减小PDCCH信道开销，让更多的RB（radioresource）资源被业务信道PDSCH、PUSCH占用，达到资源最大限度的利用，提升全网速率。

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