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LTE网络功率分配参数研究中国电信陕西公司2014年12月28日LTE网络功率分配参数研究摘要：不同的导频发射功率和PDSCH功率偏置配比对网络吞吐率的影响比较大，本文旨在通过对理论分析、空载和加载仿真对比、实际路测经验对比三方面来研究Pa、Pb配比关系对吞吐率的影响。通过理论结合实际，给出一个完整的Pa、Pb配比方案研究，作为新建网络和商用网络功率规划或优化的参考，从而达到网络性能最优化。关键词：Pa、Pb、加载、SINR、吞吐率、导频功率配比1LTE功率分配概述LTE下行采用OFDM技术，小区内不同UE的子载波之间是相互正交的，所以小区内的干扰很小。但由于LTE同频组网，所有小区同时使用整个系统宽带，所以小区间的干扰不可忽视，影响网络性能。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LTE同频小区间干扰，保证网络覆盖和容量需求。合理的配置导频的发射功率和PDSCH的功率偏置，使LTE系统性能最优化，是LTE功率规划的关键。导频功率配比在通过修改RS、PA、PB改变小区数据和导频功率以及相互关系，主要影响数据业务吞吐率。本文旨在通过PDSCH功率分配理论、仿真结果、实际测试对比三方面来研究PA、PB的配比关系对吞吐率的影响。2LTE功率分配参数详解对于PDSCH功率控制来说，一个slot上的OFDM符号可以分为两类：没有参考信号的称为A符号（TYPEA），有参考信号的称为B符号（TYPEB）。图1RS分布图数据信道的发射功率是以ERRE的方式给出的，不同符号相对Cell-specificReferenceSignal的EPRE的比值由ρA和ρB决定。ρA：无RS的OFDM符号上的PDSCHRE功率相对于RSRE功率的比值，线性值；ρB：有RS的OFDM符号上的PDSCHRE功率相对于RSRE功率的比值，线性值；表1OFDM符号相对Cell-specificReferenceSignal的EPRE的比值定义PDSCH功率控制，通过调整ρA及ρB来决定某一个UE的PDSCH上不同OFDM符号的EPRE。简单地说，ρA用来确定不包含Cell-specificReferenceSignal的OFDM符号上的PDSCHEPRE，而ρB用来确定包含Cell-specificReferenceSignal的OFDM符号上PDSCH的EPRE。PDSCH的两种OFDM符号对应的数据RE发射功率分别为PPDSCH_A和PPDSCH_B，计算公式如下：PPDSCH_A＝ρA+PDSCHCfg.ReferenceSignalPwrPPDSCH_B＝ρB+PDSCHCfg.ReferenceSignalPwrρA＝Pa，Pa通过RRC信令下发到UE，用于PDSCH解调。Pa可配置的离散值有：{-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,2,3}。Pb表示PDSCH上EPRE的功率因子比率ρB/ρA的指示，由参数PDSCHCfg.Pb设置。ρB通过PDSCH上EPRE的功率因子比率ρB/ρA确定，不同Pb和天线端口数配置下，根据协议取值，ρB/ρA取值如表2所示。表2天线端口数1,2,4时的ρB/ρA取值3LTE功率分配参数设置对网络的影响LTE功率分配参数中，参考信号功率、Pa、Pb主要影响单用户SINR、吞吐率等指标，控制信道功率设置主要影响整网接入、切换等KPI。本文主要研究参考信号功率、Pa、Pb对网络的影响，主要影响功率利用率、SINR和吞吐率。3.1功率利用率根据图1RS分布图所示，B符号上有2个导频，8个非导频RE，则每RB上B符号功率为2*PRS+8*PPDSCH_B，由BtotP表示。A符号上没导频，12个非导频RE，则每RB上A符号功率为12*PPDSCH_A，由AtotP表示。AtotP和BtotP相等且等于最大发射功率时，功率利用率最高，功率利用率公式为：),max(),min(BtotAtotBtotAtotPPPP以双天线端口为例，当Pa=-3dB，Pb=0时，ρA=-3dB=1/2，ρB=ρA*5/4=1/2*5/4=5/8，PPDSCH_A=1/2*PRS，PPDSCH_B=5/8*PRS，则：AtotP=12*PPDSCH_A*NRB=12*1/2*PRS*NRB=6*PRS*NRBBtotP=（2*PRS+8*PPDSCH_B）*NRB=（2*PRS+8*5/8*PRS）*NRB=7*PRS*NRB),max(),min(BtotAtotBtotAtotPPPP=6*PRS*NRB/7*PRS*NRB=6/7=86%当Pa=-3dB，Pb=1时，ρA=-3dB=1/2，ρB=ρA=1/2,PPDSCH_A=PPDSCH_B=1/2*PRS.AtotP=12*PPDSCH_A*NRB=12*1/2*PRS*NRB=6*PRS*NRBBtotP=（2*PRS+8*PPDSCH_B）*NRB=（2*PRS+8*1/2*PRS）*NRB=6*PRS*NRB),max(),min(BtotAtotBtotAtotPPPP=100%此时功率利用率最高。依据此计算方法可以计算出不同AP和BP组合下的功率利用率，如表3所示：表3不同AP和BP组合下的功率利用率3.2SINR和下载速率网络优化中，更加关注整网SINR值和吞吐率。为了更加量化的研究不同Pa、Pb对SINR值和吞吐率的影响，采用仿真来进行说明。SINR仿真选取15个站点覆盖区域仿真研究相同无线环境下，不同Pa、Pb设置值时不同网络负载下的SINR变化趋势。SINR仿真时采用的主要参数如表4所示。表4仿真主要参数设置参数取值频段(MHz)1.8GHz频段DL:1850-1870UL:1755-1775传播模型ClutterRelatedCostHata，并依据不同的地物设置天线增益(dBi)2T4R17dBiPCI根据软件最优规划进行设置RS功率15.2dBm（Pa、PB）（-3,1）、（0，1）、（0，0）分别仿真ActualLoad(DL)0%、50%、70%分别仿真ActualLoad(UL)0%、50%、70%分别仿真MainResolution(m)20（地图精度）TransmissionModeOL_Adaptive空载时，（Pa、Pb）为（-3,1）、（0,1）和（0,0）时SINR分布如图2所示（蓝色到红色表示SINR由高到低）。（15.2,-3,1）空载（15.2,0,1）空载（15.2,0,0）空载图2不同参数组空载SINR仿真图70%加载时，（Pa、Pb）为（-3,1）、（0,1）和（0,0）时SINR分布如图3所示（蓝色到红色表示SINR由高到低）。（15.2,-3,1）加载70%（15.2,0,1）加载70%（15.2,0,0）加载70%图3不同参数组加载70%SINR仿真图在参考信号功率均为15.2dBm的情况下，针对（Pa、Pb）为（-3,1）、（0,1）和（0,0）参数组，在空载、50%加载和70%加载下的仿真结果表5所示。表5不同参数组不同负载SINR对比表(Pa,Pb）负载SINR均值(dB)相对于空载SINR变化幅度(-3,1)空载7.47--(-3,1)50%加载6.20-17.00%(-3,1)70%加载4.78-36.01%(0,1)空载6.87--(0,1)50%加载3.90-43.23%(0,1)70%加载2.95-57.06%(0,0)空载6.61--(0,0)50%加载3.28-50.38%(0,0)70%加载2.27-65.66%从SINR分布图和仿真汇总表可以看出：1.网络负载相同时，（Pa、Pb）设置为（-3,1）时SINR均值最好，（0,1）次之，（0,0）最差；2.针对（Pa、Pb）不同的设置，随着负载的增加，SINR均值均会呈现下降趋势，但是（0,0）参数组随着网络负载的增加，SINR均值下降幅度最大，（0,1）参数组次之，（-3,1）参数组表现最好。吞吐率仿真吞吐率仿真受到地理模型权重、业务、话务地图等多方面的影响，较为复杂。因此借鉴协议针对（18.2，-3,1）、（15.2,0,0）和（15.2,0,1）的仿真结果（此处参考信号功率分别为18.2dBm、15.2dBm和15.2dBm主要是考虑到RRU发射功率一致）。如下图，通过对10MHz单小区空载情况下，三组参数的仿真，得到不同SINR下吞吐率表现如图4所示。图4不同SINR下不同参数组吞吐率表现图从图4可以看出：1.整体看，(15.2,0,1)和(15.2,0,0)两种场景吞吐率均优于(18.2,-3,1)。在功率配比为(15.2,0,0)时最高；(15.2,0,1)次之；(18.2,-3,1)最差。2.由于(0,0)的导频SINR相比(-3,1)低3dB，但B类符号数据功率较高，从AvgSINR-THP曲线来看，(0,0)还是优于(-3,1)的。3.根据仿真情况进行预测，(15.2,-3,1)相比(18.2,-3,1)，导频及数据SINR均降低3dB，因此理论上AvgSINR-THP曲线将会比(18.2,-3,1)更差。4实际案例4.1案例背景西安经过一段时间的优化，RF调整空间较小，网络结构调整和新增站点短时间内难以落实，为了满足快速提升下载速率的要求，提升客户感知。因此展开对功率参数的调整和验证。4.2实际测试对比西安LTE站点主要为FDD制式，根据理论研究和仿真结果，选取城墙以内区域主要验证（ReferenceSignalPwr，Pa，Pb）为（15.2，-3，1）、（15.2，0，0）、（16.4，-3，1）、（16.4，0，0）、（15.2，0，1）、（16.4，0，1）。空载情况下验证结果如下表所示。表6不同参数组空载实测对比表参考信号功率PaPb测试里程(公里)里程覆盖率(%)平均下行吞吐率(Mbps)下载速率大于12M比例(%)平均RSRP(dBm)平均SINR(dB)15.2-3114.5397.6936.8995.05-84.9012.2015.20014.8097.743.3798.72-81.3211.6115.20114.8796.0942.3497.36-86.1311.8116.4-3114.5897.8936.7296.23-83.6711.7816.40014.5098.0542.8197.92-81.0011.4316.40114.5297.9842.6698.45-84.1511.80可以看出：Pa、Pb参数一定的情况下，测试RSRP随ReferenceSignalPwr值变化而变化，ReferenceSignalPwr设置越大，测试平均RSRP越大。ReferenceSignalPwr值一定的情况下，相对于（Pa=-3，Pb=1）参数组，（Pa=0，Pb=0）参数组SINR下降0.6dB，（Pa=0，Pb=1）参数组下降0.4dB。即对于SINR来说，（Pa=-3，Pb=1）参数组最优，（Pa=0，Pb=1）参数组次之，（Pa=0，Pb=0）参数组对于SINR负增益最严重；ReferenceSignalPwr值一定的情况下，相对于（Pa=-3，Pb=1）参数组，（Pa=0，Pb=0）参数组下载速率提升23%，（Pa=0，Pb=1）参数组提升15%。即对于下载速率来说，（Pa=0，Pb=0）参数组最优，（Pa=0，Pb=1）参数组次之，（Pa=-3，Pb=1）参数组对于下载速率负增益最严重；可以看出，空载情况下，（Pa=-3，Pb=1）对于SINR值最优，（Pa=0，Pb=0）对于下载速率最优，（Pa=0，Pb=1）可兼顾下载速率与SINR值。50%加载情况下验证结果如下表所示。表7不同参数组加载实测对比表参考信号功率PaPb测试里程(公里)里程覆盖率(%)平均下行吞吐率(Mbps)下载速率大于12M比例(%)平均RSRP(dBm)平均SINR(dB)15.2-319.3795.5827.2782.34-78.926.8915.2009.387.8328.5881