TD-LTE主要功能

饶志华 汤冠军 陈彦

【摘要】TDLTE下行频选调度的主要原理是依据UE反馈的下行信道CQI信息，在频域上为UE分配较好的子带资源，来优化链路性能，避开小区间的干扰。本测试研究主要用来验证TD-LTE系统对下行频率选择性调度功能的支持，考察在不同加扰模式下下行频域选择性调度和非频域选择性调度的性能比较。

【关键词】TDLTEFSSFDSCQI

一、下行频率选择性算法原理介绍及现场测试

1.1DL-FSS算法理论分析以及预期

1.1.1DL-FSS原理说明

下行频选调度的主要原理是依据UE反馈的下行信道CQI信息，在频域上为UE分配较好的子带资源。其本质的想法是利用无线信道在频域上质量变化的自由度，来优化链路性能，避开小区间的干扰。OFDMA系统中，每个子带信道质量的选择性来源于两个方面，一是无线信道本身多径特性造成的频域上的衰落变化；二就是相邻小区间干扰在频域上的分布所造成的各个子带上干扰功率的不同。

（1）无线信道自身的频选衰落

图1是不同UE的无线信道本身频选衰落的示意图。

在无线传播环境中存在的信道的时延扩展，会造成频域上衰落的起伏。对于20MHz的TD-LTE系统，其可用带宽远远大于一般传播环境中的相干带宽，因此调度器可以在20MHz带宽中，选择对于某UE衰落较小的子带，以提升该UE的性能。同时当小区中存在多个的UE时，不同UE的信道衰落是不相关的。调度器可以综合多个UE的信道信息，统筹所有的资源分配，让每个被调度的UE都获得较好的子带。

（2）邻区干扰在频域上的分布

在多小区的网络中，下行的性能受到邻区干扰的制约。但是在非满载的网络中，邻区干扰往往不能占满所有的频域资源。此时，调度器可以通过CQI中包含的干扰信息，选择没有邻区干扰的子带分配给用户，达到避开干扰，优化下行性能的目的。

根据3Gpp协议TS36.213中，对于CQI的定义，CQI应该只是在当前宽带或者子带上发送PDSCH的性能，它综合考虑了无线信道环境，邻区干扰，以及UE自身接收能力的所有影响。利用子带CQI汇报，即可以获取不同子带上的无线信号实际接收质量信息。调度器可以根据这种信息避开干扰。当下次的调度结果中，有一部分子带依然与邻区干扰“相撞”时，这一部分子带会再次避开，直到双方的调度资源基本完全错开。

1.1.2DL-FSS预期

通过系统仿真，对于下行50%负载，对比频选调度与非频选调度，所期望获取的性能增益如下：

增益: 好点：<5%；中点：25%~35%；差点：>40%；整体： >10%

增益大小依赖于实际网络中无线信道的选择性，比如视距环境频选特性较弱，而非视距信道环境频选特性较弱。邻區的负载情况及业务特性情况特性也有一定影响。同时UE自身的信道估计能力也会影响汇报值是否精确。

从以上看到，在好点频选调度的性能增益较小，这是因为在好点高SINR的情况下，UE接收到的信号功率强，受到的干扰小。因此调度器的选择结果对该UE的性能影响不大。反之，在差点的UE，由于自身接收到的信号功率弱，受到的干扰大，如何选择合理的子带，避开较深的衰落和邻区的干扰就成为了决定性能的关键因素。因此在中差点运用频选调度，会取得更好的增益。

1.2测试环境描述

本次测试在现有的TD-LTE扩大规模网络中选取了5个站点作为测试区域，该区域属于典型的密集城区，平均站间距500米。其中主测小区为中北公司小区3，处于5个站点中间，其余4个站为加扰邻区，邻区设置下行分别为空扰，OCNG50%加扰，OCNG100%加扰。

1.3关键参数配

测试环境：密集或典型城区环境

频率：2.6G，D频段；系统带宽：20MHz

帧结构:采用上行/下行配置1（2:2，子帧配置：DSUUDDSUUD）常规长度CP；

特殊子帧配置7（DwPTS:GP:UpPTS=10:2:2）

CFI：3；天线模式：DL：8天线：Mode3/7自适应

1.4测试系统、终端、测试仪表

海思TD-LTE商用终端：HUAWEIE398

DriverTestinstrument（路测软件）：CDSB18-RAU20s

二、测试内容及方法

2.1测试约定

单项指标的记录，涉及到测试时间长短的，测试时间最少60s，记录数据为60s中获取数据序列的均值。

测试时的TCP/IP配置如下：

TCP接收窗长（RWin）：1034816；默认发送窗：同RWin

MTUSize：1446；ACKS选择：打开

2.2信道条件定义

本测试规范中，根据信道条件的不同分为四类测试点：“极好”点、“好”点、“中”点和“差”点。这四类点依据SINR值来进行区分。

极好点：>22dB；好点：15～20dB；中点：5dB～10dB；差点：-5dB～0dB

SINR定义：采用EESM（指数等效SINR映射）映射方法得到。

2.3测试步骤

（1）测试区域所有小区配置为非频域选择性调度；（2）在主测小区选择好、中、差点（3个好点、4个中点、3个差点），10部终端根据上述比例分布主测小区内；（3）周围邻区打开，配置为空扰；（4）各终端同时开启下载业务，稳定后保持3分钟以上，记录主测小区每个用户的下行吞吐量，RSRP，RSRQ，CQI，SINR，RANK，占用的RB数，MCS，MIMO方式，监测主测小区的IoT水平、同时在线用户数以及PDCCH和PDSCH资源占用情况，统计小区吞吐量；（5）将主测小区和加扰小区都配置为频域选择性调度，重复步骤2-4；（6）周围邻区配置为50%OCNG加扰，重复步骤4-5；（7）周围邻区配置为100%OCNG加扰，重复步骤4-5。

三、测试研究总结

●测试结果

DL-FSS相对DL-FDS好、中、差点吞吐量比较见表1：

小区吞吐量对比见表2。

●测试结果分析

从测试结果中可以看出下行FSS相对下行FDS，（1）好点相对增益比较小；（2）中、差点能够带来比较大的增益，在50%加扰情况下的差点增益尤其明显，可以达到68.9%。

通过分析在50%加扰情况下差点的记录,可以看出由于周边邻区是50%OCNG的加扰方式，那么UE的整体信道环境就具有很明显的频域选择性，这时候基站会选择信道条件比较好、干扰比较小的PRB分配给UE，从而就会带来很大的频域选择性增益。UE的信道环境可以用子带CQI信息来表征,截取其中的一段LOG，如表3所示（index4），可以看出最好的子带和最差的子带CQI的差值为8。

3.1外场下行FSS总体结论

从以上的测试研究结果可以得到如下的结论。下行FSS对比下行FDS：（1）FSS相对FDS在空扰、50%加扰，100%加扰都有明显增益；（2）FSS相对FDS在中点和差点的增益高,极好点和好点的增益较小，（3）小区边缘平均吞吐量FSS比FDS在空扰、50%加扰，100%加扰下分别增加了45.49%，68.89%，33.82%，小区边缘增益更加明显。

3.2规划建议

建议在实际网络部署中开启DLFSS频选调度，可明显改善小区边缘用户体验并且有效提升小区整体吞吐量。

参考文献

[1]张辰. TD-LTE智能化组网部署. 2010

[2]郭省力，方俊利，张跃虎. LTEFSS链路预算及覆盖估算方法研究. 2012

[3]LTE上下行调度算法介绍. 华为，2010

[4]3GPPTS36.213Physicallayerprocedures