精品案例聚焦高频覆盖短板提升NR边缘覆盖.docx
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精品案例聚焦高频覆盖短板提升NR边缘覆盖
聚焦高频覆盖短板提升NR边缘覆盖
聚焦高频覆盖短板，提升NR边缘覆盖
【摘要】相对于4G，5G拥有更高的速率、更低的时延以及更大的连接数，不仅可以进一步提升用户的网络体验，为移动终端带来更快的传输速度，同时还将满足未来万物互联的应用需求，赋予万物在线连接的能力。
建网初期，基站数量远未达到全覆盖需求，部分基站之间间距较大，弱覆盖区域较多。
功率控制通过调整gNodeB和UE的发射功率，用以补偿信道的路径损耗和阴影衰落，抑制5G同频小区间的干扰，可以有效提升网络覆盖和保障容量需求，对于改善用户感知，提升品牌形象，有着重要意义。
【关键字】5G，边缘覆盖，功率控制
【业务类别】5G性能、参数优化
一、研究背景
2019年6月6日，工业和信息化部正式发放5G商用牌照，中国电信正式进入5G时代。
2020年2月22日，工信部召开“加快推进5G发展、做好信息通信业复工复产工作电视电话会议”，相关会议与文件，对5G发展提出明确要求。
3月4日，中共中央政治局常务委员会召开会议，会议指出，要加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设，其中便包括5G基建。
可以看出，政府针对5G建设的鼓励政策接连不断，后续也有望继续出台一系列支持5G建设的优惠措施，包括资金支持、建设支持和用电支持。
作为运营商，这是前所未有的机遇，但同时，5G网络的部署也面对各种各样的挑战。
作为第五代移动通信技术，相对于4G，5G拥有更高的速率、更低的时延以及更大的连接数，不仅可以进一步提升用户的网络体验，为移动终端带来更快的传输速度，同时还将满足未来万物互联的应用需求，赋予万物在线连接的能力。
但同时由于5G频段较高，覆盖距离受限，穿透性较差，5G全覆盖所需要的基站数要更多。
在建网初期，基站数量远未达到全覆盖需求，部分基站之间间距较大，弱覆盖区域较多。
因此，提升NR小区边缘覆盖，对于改善用户感知，提升品牌形象，有着重要意义。
功率控制通过调整gNodeB和UE的发射功率，用以补偿信道的路径损耗和阴影衰落，抑制5G同频小区间的干扰，可以有效提升网络覆盖和保障容量需求。
二、技术原理
NR下行采用OFDMA（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess）技术，上行采用OFDMA和SC-FDMA（SingleCarrier-FrequencyDivisionMultipleAccess）技术，小区内不同UE的子载波之间是相互正交的，不存在小区内UE之间的相互干扰，因此不存在CDMA系统中因远近效应而进行功率控制的必要性。
但所有的无线通信系统，都面临着对抗路径损耗、阴影衰落的问题，NR系统使用功率控制主要用于补偿信道的路径损耗和阴影衰落，并抑制NR同频小区间干扰，保证网络覆盖和容量需求。
按照功率控制的方向，NR系统功率控制分为下行功率控制和上行功率控制。
本次将重点研究下行功率控制对NR覆盖的性能提升。
NR下行功率分配以符号为粒度分配到每个子载波上，不同信道和信号的功率可以相同，也可以不同，需要根据实际场景来配置。
1NR下行物理信道及信号介绍
NR下行物理信道包括：
PBCH（PhysicalBroadcastChannel/广播信道）
PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel/下行控制信道）
PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel/下行共享数据信道）
下行物理信号包括：
SS（SynchronizationSignals/同步信号）
DMRS（DemodulationReferenceSignal/解调参考信号）
PT-RS（PhaseTrackingReferenceSignal/相噪跟踪参考信号）
CSI-RS（ChannelStateInformationReferenceSignal/信道状态信息参考信号）
各个下行物理信道与信号在时频域的分布如下：
1.1PBCH（PhysicalBroadcastChannel/广播信道）
PBCH信道中传输的内容：
MIB（MasterInformationBlock），主要作用为：
获取用户接入网络中的必要信息：
系统帧号SFN；
RMSI（RemainingSI，即SIB1，UE在接入过程中必要的系统消息）使用的子载波间隔；
SS/PBCHRB边界和CRB边界之间的偏差；
PDSCHDMRS的符号位置；
RMSI所在的初始BWP的时频域位置，带宽大小等信息；
UE是否能驻留在该小区的指示信息
NR中PBCH信道和PSS/SSS组合在一起，在时域上占用连续4个符号，频域上占用20个RB,组成一个SS/PBCHblock;其中PBCH信道占用SS/PBCHblock中的符号1和符号3,以及符号2中的部分RE。
1.2PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel/下行控制信道）
下行控制信道用于传输来自L1/L2的下行控制信息，主要包括：
下行调度信息DLassignments，以便UE接收PDSCH；
上行调度信息ULgrants，以便UE发送PUSCH；
指示SFI（SlotFormatIndicator），PI（Pre-emptionIndicator）和功控命令等信息，辅助UE接收和发送数据
PDCCH时域占用Slot前1~3符号；频域使用资源可配置，最大支持全频段。
1.3PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel/下行共享数据信道）
时域上，每个TTI内时域资源由PDCCH和PDSCH进行分享，S帧有2个符号GP,最后1-2个符号用作SRS或PUCCH资源，起始位置和终止位置由DCI指示；频域上，可占用全带宽，属于可配置资源，可用的带宽由系统配置决定；调制方式QPSK/16QAM/64QAM/256QAM，支持LDPC编码。
PDCCH和PDSCH时频资源图如下：
1.4SS（SynchronizationSignals/同步信号）
SS（SynchronizationSignals/同步信号）包括PSS（PrimarySynchronizationSignals/主同步信号）与SSS（SecondarySynchronizationSignals/辅同步信号），主要作用为：
用于UE进行下行同步，包括时钟同步，帧同步和符号同步；
获取小区/CELLID；
用于小区信号质量（RSRP/RSRQ/RS-SINR）测量，主要是通过SSS信号测量，用于初始波束选择，RRM测量等。
SS时域上占用连续4个符号，频域上占用20个RB。
1.5DMRS（DemodulationReferenceSignal/解调参考信号）
用于PBCH，PDCCH，PDSCH信道的相关解调，取代了LTE中CRS的部分功能。
1.6PT-RS（PhaseTrackingReferenceSignal/相噪跟踪参考信号）
NR新引入的参考信号，用于跟踪相位噪声的变化，主要用于高频段。
1.7CSI-RS（ChannelStateInformationReferenceSignal/信道状态信息参考信号）
小区测量用于信道信息测量（CSI）上报，上报内容包括，CQI,LI,PMI,RI等；移动性管理，PDSCH速率匹配，波束管理及波束训练，取代了LTE中CRS的部分功能。
TRS信号：
基于CSI-RS的一种，Trackingrs精细化时频跟踪（频率校正），主要用于下行时频资源同步，取代了LTE中CRS的部分功能。
2下行功率控制分类
下行功率控制分为静态功率控制和动态功率控制。
静态功控根据各个信道或信号的覆盖能力，进行功率偏置参数配置，从而调整发射功率。
当前支持如下几种下行信道或信号的静态功率控制：
SS（SynchronizationSignals/同步信号）
PBCH（PhysicalBroadcastChannel/广播信道）
PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel/下行控制信道）
TRS（TrackingReferenceSignal/跟踪参考信号）
PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel/下行共享数据信道）
动态功控根据各个信道或信号的实际传输情况和UE反馈信息，自适应地调整发射功率。
当前仅支持PDCCH的动态功率控制。
3下行静态功率控制
下行信道或信号的静态功率控制均通过在小区基准功率ReferencePwr上设置功率偏置的方式来实现。
小区基准功率（物理含义为单通道每RE上的功率）可由NR界面配置的每通道功率MaxTransmitPower内部计算得到。
下行信道或信号的每RE上的功率计算方式如下：
ReferencePwr＝MaxTransmitPower-10log10（RBcell12）
其中，MaxTransmitPower为每个射频物理发射通道的最大发射功率，单位为dBm。
对于宏站站型，通过参数NRDUCellTrp.MaxTransmitPower配置，对于Lampsite站型，通过参数NRDUCelCoverage.MaxTransmitPower配置。
按如下优先级生效：
1）NRDUCelCoverage.MaxTransmitPower
2）NRDUCellTrp.MaxTransmitPower
RBcell表示小区总带宽对应的RB个数，每个RB包含12个RE。
3.1SSB功率控制
PBCH和SS通过静态功率控制，可提升远点用户PBCH和SS的覆盖性能。
PBCH和SS每RE上功率的计算公式为：
ReferencePwr+MaxSSBPwrOffset+10log10（RFChannelNum）
ReferencePwr：
小区基准功率
RFChannelNum：
射频物理通道个数
MaxSsbPwrOffset：
SSB最大功率偏置，该参数表示特定小区特定TRP的所有SSB发送时所采用的功率相对基准功率的最大偏置，可通过参数NRDUCellTrpBeam.MaxSSBPwrOffset进行配置，参数取值范围为[-15,15]，该参数配置越大，表示发送SSB使用的功率越大，该SSB波束覆盖范围越大，但同时刻发送的数据传输可用功率减少；该参数配置越小，表示SSB使用的功率越小，该SSB波束覆盖范围越小，同时刻发送的数据传输可用功率增加。
3.2PDCCH功率控制
PDCCH根据DCI不同的类型，分为公共调度的DCI和专用调度的DCI
静态分配使用固定的功率给DCI使用，计算公式如下：
ReferencePwr+MaxCommonDciPwrOffset+10log10（RFChannelNum）
MaxCommonDciPwrOffset：
公共搜索空间的DCI功率偏置最大值（包含SI和寻呼），NSA和SA的配置原则如下：
NSA组网：
公共DCI的功率相同，通过NRDUCellChnPwr.MaxCommonDciPwrOffset配置，该参数表示小区公共搜索空间的DCI功率汇聚后，小区公共搜索空间的DCI功率相对于基准功率的功率偏置最大值，取值范围[-15,15]，该参数越大，公共搜索空间的DCI的覆盖范围越大，但其他DCI可用的功率越少；该参数越小，公共搜索空间的DCI的覆盖范围越小，但其他DCI可用的功率越多。
由于中射频功率汇聚能力的约束或者调度过程中功率资源的约束，实际生效值可能比配置值低。
SA组网：
不同类型的DCI功率可以不同，通过参数NRDUCellChnPwr.MaxRmsiDciPwrOffset来配置RMSIDCI相对小区基准功率的功率偏置最大值，通过参数NRDUCellChnPwr.MaxPagingDciPwrOffset来配置PagingDCI相对小区基准功率的功率偏置最大值，通过参数NRDUCellChnPwr.MaxOsiDciPwrOffset来配置OSIDCI相对小区基准功率的功率偏置最大值
用户专有PDCCH静态功控：
用于专用DCI的功率计算公式如下：
ReferencePwr+MaxDedicatedDciPwrOffset+10log10（RFChannelNum）
MaxDedicatedDciPwrOffset：
专有搜索空间的DCI功率偏置最大值，可以通过参数NRDUCellChnPwr.MaxDedicatedDciPwrOffset配置
3.3TRS功率控制
CSI-RS功率控制功能可实现小区级的CSI-RS（3I）EPRE调整。
通过提升CSI-RS的发送功率，可以提升小区中远点用户CSI-RS的覆盖性能
CSI-RS的功率（dBm）计算公式如下：
ReferencePwr+PowerOffset+10log10（RFChannelNum）
PowerOffset：
CSI-RS的功率偏置最大值或TRS的功率偏置
通过参数NRDUCellChnPwr.MaxCsirsPwrOffset来配置CSI-RS相对小区基准功率的功率偏置最大值；
通过参数NRDUCellChnPwr.TrsPwrOffset来配置TRS相对小区基准功率的功率偏置最大值,该参数表示TRS功率汇聚后，TRS信道功率相对于基准功率的功率偏置最大值，取值范围[0,3]。
该参数越大，TRS的覆盖范围越大，但TRS间干扰也越大；该参数越小，TRS的覆盖范围越小，但TRS间干扰也越小。
由于中射频功率汇聚能力的约束或者调度过程中功率资源的约束，实际生效值可能比配置值低。
3.4PDSCH功率控制
PDSCH汇聚功能配置的偏置最大值可通过参数NRDUCellChnPwr.MaxPDSCHConvPwrOffset来配置。
该参数表示PDSCH功率汇聚后，PDSCH信道功率相对于基准功率的功率偏置最大值，取值范围[0,15]，该参数配置的越大，PDSCH功率汇聚的程度越大，功率汇聚生效后可获取的增益越大；该参数配置的越小，PDSCH功率汇聚的程度越小，功率汇聚生效后可获取的增益越小。
由于中射频功率汇聚能力的约束或者调度过程中功率资源的约束，实际生效值可能比配置值低。
4下行动态功率控制
当前仅支持PDCCH的动态功率控制，PDCCH动态功控仅包括用户专有PDCCH动态功控。
用户专有PDCCH动态功控：
当PDCCH的BLER（BlockErrorRate）大于目标BLER值时，抬升该用户CCE的发射功率，功率最大可抬升3dB；
当PDCCH的BLER小于目标BLER值时，降低该用户CCE发射功率直至初始值，其中初始值为用户专有PDCCH静态功控后的发射功率。
其中，PDCCH的BLER目标值可以通过参数NRDUCellPdcch.PdcchBlerTarget进行配置。
PdcchBlerTarget（PDCCH误块率目标值）取值范围[0,1]，界面取值范围为[0,200],该参数设置的越小，PDCCH误块率越低；该参数设置的越大，PDCCH误块率越高。
过高的误块率会降低上下行吞吐率，过低的误块率会加大PDCCH资源消耗，导致系统容量下降，调度用户数降低。
三、启动测试
5小区选定
选取SZ-市区-三角洲生态公园-HA-7012372-1小区作为本次测试对象，基站位于三角洲公园沱河南侧，经纬度116.9569，33.65827，该站点为NSA站点，小区PCI76，天线挂高24m，方位角120°，主要覆盖东南方向沱河公园。
6参数核查
核查选定小区功率控制相关参数，确定调整基准及步长
最大发射功率（MAXTRANSMITPOWER）
LSTNRDUCELLTRP:
NRDUCELLTRPID=1
SSB最大功率偏置（MaxSsbPwrOffset）:
LSTNRDUCELLTRPBEAM:
NRDUCELLTRPID=1
公共搜索空间的DCI功率偏置（MaxCommonDciPwrOffset）：
LSTNRDUCELLCHNPWR:
NRDUCELLID=1
TRS功率偏置（TrsPwrOffset）：
LSTNRDUCELLCHNPWR:
NRDUCELLID=1
物理下行共享信道汇聚功率偏置最大值（MaxPdschConvPwrOffset）:
LSTNRDUCELLCHNPWR:
NRDUCELLID=1
PDCCH误块率目标值（PdcchBlerTarget）：
LSTNRDUCELLPDCCH:
NRDUCELLID=1
查询现网功率控制参数配置如下：
参数名称
最大发射功率
SSB最大功率偏置
公共搜索空间的DCI功率偏置
TRS功率偏置
物理下行共享信道汇聚功率偏置
PDCCH误块率目标值
参数英文名
MAXTRANSMITPOWER
MaxSsbPwrOffset
MaxCommonDciPwrOffset
TrsPwrOffset
MaxPdschConvPwrOffset
PdcchBlerTarget
基准值
349
0
0
0
0
3
7测试计划
3.1选定路线进行DT，测试在不同参数下，整体覆盖效果变化，测试路线如下：
3.2选取好点，中点，差点进行CQT，分别测试在不同参数下，各点指标变化，测试项目为FTP下行，测试时长为120s/次，详情如下表
测试位置
好点
中点
差点
位置点定义
RSRP＞-80
-80＞RSRP＞-100
-100＞RSRP
SINR＞25
25＞SINR＞10
10＞SINR
测试项目
FTP下载
FTP下载
FTP下载
测试时长（秒）
120
120
120
CQT好点，中点，差点具体位置，如下图所示：
8测试准备
准备测试工具及人员如下：
测试硬件：
HUAWEIMate20X（5G）、联想E40笔记本、SBU-353GPS
测试软件：
GENEXProbe5.2
分析软件：
GENEXAssistant5.2
测试人员：
马阔阔
四、性能验证
9SSB功率控制性能验证
1.1保持其它功控参数不变，仅调整SSB最大功率偏置，通过DT对比分析在不同SSB最大功率偏置下，整体覆盖效果变化
参数设置
MaxSsbPwrOffset=0
MaxSsbPwrOffset=15
RSRP图层
RSRP统计
MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，RSRP平均值为-97.85dBm，RSRP>-95dBm采样占比仅33.84%，中点、远点及旁瓣覆盖较弱；
MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，RSRP平均值为-92.14dBm，RSRP>-95dBm采样占比达65.82%，中点、远点及旁瓣覆盖均有明显改善。
参数设置
MaxSsbPwrOffset=0
MaxSsbPwrOffset=15
SINR图层
SINR统计
MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，SINR平均值为18.31dB，SINR>15dB采样占比为71.48%，SINR>25dB采样占比为15.59%，远点及旁瓣覆盖质量较差；
MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，SINR平均值为22.88dB，SINR>15dB采样占比为81.43%，SINR>25dB采样占比为39.66%，各点覆盖质量均有较大提升。
参数设置
MaxSsbPwrOffset=0
MaxSsbPwrOffset=15
PCC
PDCCHDL
Grant
Count图层
PCC
PDCCHDL
Grant
Count统计
MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，PCCPDCCHDLGrantCount平均值为1219.22，PCCPDCCHDLGrantCount>1200采样占比为55.94%；
MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，PCCPDCCHDLGrantCount平均值为1201.43，PCCPDCCHDLGrantCount>1200采样占比为44.30%，远点及旁瓣调度值略有下降。
参数设置
MaxSsbPwrOffset=0
MaxSsbPwrOffset=15
下行FTP速率图层
下行FTP速率统计
MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，下行FTP速率平均值为322.65Mbps，下行FTP速率>150Mbps采样占比为76.34%，下行FTP速率>400Mbps采样占比为25.19%，下行FTP速率>600Mbps采样占比为9.16%；
MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，下行FTP速率平均值为315.61Mbps，下行FTP速率>150Mbps采样占比为73.95%，下行FTP速率>400Mbps采样占比为23.95%，下行FTP速率>600Mbps采样占比为12.61%，近点下行FTP速率有所提升。
1.2保持其它功控参数不变，仅调整SSB最大功率偏置，通过CQT测试在不同SSB最大功率偏置下，好点、中点、差点的性能指标变化
SSB最大功率偏置（MaxSsbPwrOffset）
平均RSRP（dBm）
平均SINR（dB）
平均下行速率（Mbps）
平均上行速率（Mbps）
好点
0
-66.94
28.35
768.85
104.64
5
-64.61
31.34
851.68
104.65
10
-57.52
32.84
874.81
104.66
15
-57.54
32.76
887.62
104.67
中点
0
-95.28
21.52
251.72
43.82
5
-93.15
22.8
267.77
43.80
10
-92.16
23.65
295.36
43.86
15
-90.23
25.48
317.78
43.81
差点
0
-107.53
7.66
75.24
19.22
5
-104.13
14.67
120.5
19.22
10
-99.25
19.59
180.07
19.24
15
-94.1
21.77
214.1
19.21
MaxSsbPwrOffset=0时，好点平均下载速率为768.85Mbps，中点平均下载速率为251.72Mbps，差点平均下载速率为75.24Mbps；
MaxSsbPwrOffset=15时，好点平均下载速率为887.62Mbps，中点平均下载速率为317.78Mbps，差点平均下载速率为214.1Mbps；
可以看出，调整SSB最大功率偏置0至15后，好点、中点、差点平均下行速率均有不同程度提升，其中好点提升15.4%，中点提升26.2%，差点提升184.6%，差点提升幅度较为明显。
上行速率未受调整影响。
1.3测试小结
通过分析DT及CQT测试结果，可以看出，通过SSB静态功率控制，可有效增强远点覆盖强度及质量，虽对远点用户调度有一定影响，但仍能大幅提高下行速率，对提升远点用户感知有显著作用。
10PDCCH功率控制性能验证
2.1保持其它功控参数不变，仅调整公共搜索空间的DCI功率偏置，通过DT对比分析在不同公共搜索空间的DCI功率偏置下，整体覆盖效果
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