FDD—LTE上行速率的提升参数

张霖

摘 要 目前电信现网采用的LTE网络制式主要是FDD-LTE，上行理论最大速率约为50Mbps，下行理论速率约为150Mbps，在当前配置下满足用户下载业务需求量较大的场景，但一些特殊场景，如演唱会、高清视频对话、驾校智能考试实时视频回传业务等对上行速率要求较高，此外，随着VoLTE业务的商用以及4G用户的增加，4G网络不仅承担数据业务，还将承担起话音业务，这对上行速率提出了更高的要求。本文研究在现有网络配置和无线环境下，通过挖掘上行性能参数来快速的提升上行速率，改善上行速率體验，提高资源的利用率。

【关键词】上行速率 参数 FDD-LTE

1 上行速率影响因素分析

1.1 系统的带宽

不同的系统带宽决定UE总的可用RB数，如20MHz对应可用的RB数为100个RB。

1.2 终端的能力

根据3GPP规范，LTE支持5种等级的终端，在同样的带宽下由于不同等级的终端在传输间隔内能发送的最大比特数是不同的，支持的调制方式也不同。如cat5等级的终端可以支持上行64QAM的调制方式。

1.3 信道质量

终端在进行上行业务时采用哪种等级的MCS依赖于当时的信道质量。信道影响因素主要包含RSRP，SINR，信道相关性。若信道质量差，会使网络采用较低的调制编码方式，如QPSK，这必然影响上行速率。

1.4 终端上行可分配的RB数

主要影响因素为小区可用资源、小区的用户数、信道条件。

2 上行速率影响参数分析

由于系统带宽是固定的都是20MHz而终端能力一般都是固定的无从优化，因此我们从改善信道条件和终端可分配的RB数来提升上行速率。需要说明的是我们研究的不是通过无线环境优化来进行提升，而是侧重于如何通过上行速率影响参数来挖掘上行速率提升的潜力。

2.1 信道质量的提升

信道质量提升的目的是为了提高终端占用的上行MCS，更高的上行MCS可以使终端使用更高的调制编码方式如16QAM、64QAM，从而提升上行速率。假设分配同等的RB数，上行平均MCS值越高，可以得到更好的上行速率。为此，我们研究功控参数、调度参数、上行链路自适应参数在改善信道质量中的作用。

2.1.1 上行功控参数

上行功控的目的是在业务的持续过程中，跟踪大尺度衰落（路径损耗、阴影衰落），并周期性地动态调整发射功率谱，以满足业务质量的要求，节省发射功率，降低邻区干扰，提高系统容量。诺基亚PUSCH上行功控表达式如下：

PPUSCH（ i）= min{PCMAX ，10log10 （MPUSCH（ i））+PO_PUSCH（j ）+α（j ）||PL +?TF（ ）i+ f （ i）}[dBm]

PPUSCH（ i）为PUSCH功率所在的子帧号

其中10log10 （MPUSCH（ i））+PO_PUSCH（j ）+α（j ）||PL +?TF（i ）属于开环功控，遵从3GPP协议实现（涉及参数为管控类型，本文不讨论），而f （ i） 闭环功控部分由各厂家算法实现。

诺基亚的PUSCH上行闭环功控，由SINR类的ulpcLowqualSch、ulpcUpqualSch、RSSI类的ulpcUplevSch ，ulpcLowlevSch，共4个参数组成判决矩阵，如图1所示。

以表1现网参数设置为例，当上行sinr>18dB，RSSI<-103dBm时处于第一象限，此时闭环功控调整值为-1dB or -3dB，若sinr>18dB，RSSI=[-103 ，-104dBm]UE功率调整+1dB，若sinr>18dB，RSSI<-104dBmUE功率调整+3dB，其它情况以此类推。

实验区域采用表1的实验值，测试结果显示上行速率较现网值提升上行速率约5.85%。

2.1.2 上行调度参数

iniMcsUl，定义了PUSCH信道上（除随机接入信息3）的初始调制编码值（MCS）。iniPrbsUl则上行链路初始分配的PRB数目。iniMcsUl默认设置为6，配置过高会因信道质量达不到要求而解调失败。iniPrbsUl默认设置为5，由于终端所在位置的随机性，上行初始PRB位置过高，可能会导致UE功率不足。

实验中发现单纯增大iniMcsUl和iniPrbsUl提升上行速率较小，如结合上行功控参数可以使上行速率更明显，实验参数如表2。实验测试表明上行MCS平均值增加1.2阶，速率提升约9.05%，如图2所示。

2.1.3 上行链路自适应参数

上行链路自适应的目标是保证每个UE所要求的最小传输性能，如用户数据速率、误块率、延迟，同时使得系统吞吐量达到最大。上行链路自适应可以结合自适应传输带宽、功率控制和自适应调制编码的应用，分别对频率资源、干扰水平和频谱效率这3个性能指标做出最佳调整。

在试验区域打开上行链路自适应功能参数后，上行速率提升12.58%，如图3所示。

2.2 终端可分配的RB数的提升

终端能分配到多少RB数取决于小区可用的资源和小区内的用户数，而小区用户数是无法可控的，所以我们可以在小区用户数不变的情况下，通过参数调整增加小区可用的资源来提高终端可分配的RB数。为保证实验的准确性，我们选取的实验小区选在郊区基站，用户数较少的单小区进行验证。

2.2.1 提高PUSCH信道的RB数

（1）调整prachFreqOff参数。原理分析：PRACH是物理随机接入信道，在频域占用6个PRB与PUCCH相邻，在时域位于普通上行子帧中（format 0～3）。PUCCH是物理上行控制信道，它由1个RB pair组成，位于上行子帧的两边边带上，它与PRACH相邻，由图4容易看出如果prachFreqOff设置不合理，容易导致信道干扰或者频率资源浪费。endprint

目前现网宏站的PRACH信道普遍采用format 0格式，此时PRACH出现在普通上行子帧，这时需要考虑合理设置prachFreqOff，以使PRACH信道紧贴合PUCCH信道提高PUSCH信道利用率。

（2）设置方法：步骤1 需计算出PUCCH占用的RB数，选取诺基亚设备的计算公式有：

MaxPucchResourceSize = nCqiRb + roundup{[（（rounddown （（（maxNrSymPdcch * 12 - 4） * dlChBw - roundup （phichRes * （dlChBw / 8）） * 12 - 16） / 36）） + n1PucchAn - pucchNAnCs * 3 / deltaPucchShift ） * deltaPucchShift] / （3*12）} + roundup （pucchNAnCs / 8）

其次，PrachFreqOff的设置原则：

（1）roundup（MaxPucchResourceSize/2） if it is located at the lower edge

（2）ulChBw-6-roundup（MaxPucch ResourceSize/2 if it is located at the upper edge of the PUSCH area

某实验小区的参数设置，该小区计算出的PUCCH占用的RB是12个，根据PRACH设置原则可以计算出PrachFreqOff 应设置为6，但现网设置为8，根据图2所示，PRACH和PUCCH之间会出现2个RB的间隔出现了资源浪费。将PrachFreqOff由8改为6后，单小区的上行速率提升了1.58%。

2.2.2 压缩PUCCH占用的RB数

由图2可知压缩PUCCH占用的RB数可以提升PUSCH可用的RB数。由2.2.1计算PUCCH占用的RB数可知调整PUCCH占用的RB数涉及到nCqiRb、maxNrSymPdcch等较多参数，压缩PUCCH会降低系统容量，故一般不修改。

3 总结

本文研究了在不改变现网无线环境的情况下，分析了影响上行速率相关因素，通过挖掘相关参数来提升信道质量和终端可占用的RB数来提升上行速率。通过试验表明，均取得不同程度的提升，上行速率较之前提升了1.58%～12%，较大程度上改善了用户感知度和提高资源利用率。

最后，本文虽然研究的是在现有无线环境的通过参数优化来提升上行速率，但参数优化的基础仍然依赖于良好的无线环境优化。因此，重视无线环境的基础优化仍然是我们网络优化的重点，而不能因为通过调整参数可以解决就忽视了无线环境的基础优化，如果这样那就本末倒置了。一个良好的无线环境加上合理的参数配置才能使我们的网络优化工作相得益彰，达到良好的网络质量。随着LTE数据和VOLTE语音业务的发展，以及一些上行速率需求大的场景，对上行速率的要求也會越来越高，这需要我们在工作中不断尝试和总结，以实现更好的网络性能和客户满意度。

作者单位

中国电信股份有限公司贵州分公司 贵州省贵阳市 550025endprint