渐进式提升CQI优良比的研究与实践.doc

渐进式提升CQI优良比的研究与实践【案例摘要】LTE 的下行物理共享信道（PDSCH）支持三种调制方式： QPSK、 16QAM 和 64QAM，其中CQI：1-6 采用 QPSK，CQI：7-9 采用 16QAM，CQI：10-15 采用 64QAM。eNodeB 根据上报的CQI来决定下行PDSCH信道的MCS。不同的MCS对应不同的编码方式，因此UE用户上报的CQI值的大小决定了UE用户的下行编码效率，在同等情况下，下行编码效率越高，下载速率越高。由此可见，UE用户上报的CQI指标即反映了LTE网络全网性无线信号覆盖质量，又反映了下行信道编码的效率。相对于RSRP、SINR和上下行速率等指标，CQI更能全面的反映LTE网络的覆盖质量。本文通过对影响CQI优良比的因素进行研究与探讨，通过由点到面，点面结合方法，有效提升了南昌市LTE网络的CQI优良比。【关键词】 CQI优良比 编码方式 由点到面 提升1 概述CQI是无线信道通信质量的测量标准，它是反映当前信道质量的一项重要指标。通常，一个高值的CQI标志着有一个较好的信道质量。CQI10是采用64QAM调制的必要条件，CQI7是采用16QAM调制的必要条件，采用高阶调制方式，在同等条件下，能获得更高的下载速率。目前集团采用CQI7的比例来衡量网络覆盖水平。CQI本质上反应了当前的信道质量，提升CQI从根本上需要提升SINR。UE 的CQI上报值跟信道效率的对应关系如下图1所示。图 1 UE CQI与信道效率的对应关系2 “点”方法提升CQI优良比所谓“点”方法提升CQI，即针对南昌网络CQI优良比低的TOP小区进行分析，找出导致该站点CQI优良比差的具体原因，然后对其进行有针对性的调整。2.1 越区覆盖导致的CQI差1、问题描述通过无线网络优化平台跟踪小区NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2的话统，发现该扇区CQI7比例为70%，为TOP小区，如下图所示：图 2 NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2指标统计2、问题分析通过使用网优平台取该扇区的平均接入距离，发现该扇区的平均接入距离为1500M，查询该扇区天线挂高为23M，下倾角为3+2=5，理论覆盖最大距离为450m，因此判断是由于湖面反射覆盖过远，导致该扇区CQI大于7的比例差。图 3 NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2接入距离统计图 4 NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2地理位置3、问题解决 优化方案通过网管将NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2扇区电子下倾角由3调整为8控制覆盖，同时对该扇区进行射频优化，将扇区方位角由170调整为185，减少其湖面效应，调整结果如图5所示：图 5 NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2调整电子下倾角 测试结果10月22日下午4点调整了电子下倾角和方位角后，利用无线网络优化平台跟踪10月22日之后的指标，发现NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2的CQI7的比例为91%，指标提升极为明显，如下图所示：图 6 NC_HF_L_东湖区环保厅公寓-2调整后指标统计指标趋势图如下所示：图 7调整前后指标趋势图2.2 重叠覆盖导致的CQI差1、问题描述通过无线网络优化平台跟踪小区NC_HF_L_八一广场金昌利基站BBU福州路28号34栋RRU-1的话统，发现该扇区CQI7比例为70%，为TOP小区，指标如下图所示：图 8 NC_HF_L_八一广场金昌利基站BBU福州路28号34栋RRU-1指标统计2、问题分析结合谷歌地球图层分析，该扇区周围站点和环境发现该扇区覆盖区域内有4个扇区覆盖范围与之重叠，站点分布图如下所示：图 9 NC_HF_L_八一广场金昌利基站BBU福州路28号34栋RRU-1地理位置路测数据如下图所示：图 10调整前路测数据3、问题解决 解决方案通过分析发现，扇区NC_HF_L_福州路体育馆乐巢酒吧门口-2的覆盖区域可由扇区NC_HF_L_西湖区惠苑宾馆省体育馆运动员宿舍-1满足覆盖，通过后台将NC_HF_L_福州路体育馆乐巢酒吧门口-2进行闭塞操作。 测试验证闭塞完成后，对该区域进行拉网复测验证，发现该区域SINR值明显得到提升，如下图所示：图 11 周围站点调整路测数据 指标跟踪9月14日对扇区NC_HF_L_福州路体育馆乐巢酒吧门口-2进行闭塞操作后，NC_HF_L_八一广场金昌利基站BBU福州路28号34栋RRU-1扇区CQI7比例达到88%，得到极大提升：图 12 周边扇区调整前后指标对比指标趋势图如下所示：图 13 调整前后指标趋势图2.3 MOD3干扰导致的CQI差1、问题描述通过无线网络优化平台跟踪小区NC_HF_L_东湖区新魏路南昌电务工程公司-1和NC_HF_W_青山湖区城北半边街电信宿舍-3的话统，发现两个扇区CQI7比例为68%，为TOP小区，如下图所示：图 14 指标统计2、问题分析分析发现，这两个站点相聚170m左右，扇区分布密集，这种情况下很容易产生MOD3干扰，通过核查分析发现扇区NC_HF_L_东湖区新魏路南昌电务工程公司-1的PCI为260，模值为2，扇区NC_HF_W_青山湖区城北半边街电信宿舍-3的PCI为281，模值为2，互为MOD3干扰，扇区分布图和路测数据如下：图 15 扇区分布图图 16 调整前路测数据从路测数据中看出NC_HF_W_青山湖区城北半边街电信宿舍-3 PCI=281 RSRP=-92.28，NC_HF_L_东湖区新魏路南昌电务工程公司-1 PCI=260 RSRP=-93.37形成mod3干扰，严重影响SINR值。3、问题解决 解决方案由于两个站点相距过近，RF调整效果并不明显，将扇区NC_HF_W_青山湖区城北半边街电信宿舍-3 PCI=281和扇区NC_HF_W_青山湖区城北半边街电信宿舍-2 PCI=279 PCI对调，调整结果如图所示：图 17 NC_HF_W_青山湖区城北半边街电信宿舍-3调整PCI 测试验证完成PCI修改操作后，对该区域进行拉网复测验证，发现该区域SINR值明显得到提升，如下图所示：图 18 调整后路测数据示意图 指标跟踪将两个扇区的PCI调整后，跟踪两个扇区的CQI指标，均有明显提升：图 19 两个扇区调整后指标统计指标趋势图如下所示：图 20调整前后指标趋势图图 21 调整前后指标趋势图2.4 弱覆盖导致的CQI差1、问题描述通过无线网络优化平台跟踪小区NC_HF_L_青山湖区银志纺织服装城宅急送江西分公司-1的话统，发现该扇区CQI优良比始终在70%左右，为TOP小区，指标如下：图 22 调整前NC_HF_L_青山湖区银志纺织服装城宅急送江西分公司-1指标2、问题分析该小区附近站点稀少，某些路段存在弱覆盖情况，测试数据如下图所示：图 23 附近道路DT数据从上图可以看出NC_HF_L_青山湖区银志纺织服装城宅急送江西分公司-1作为主服务小区，RSRP为-105dbm左右，SINR值在6db左右，邻区列表中无比之更好的扇区，从基站分布来看该区域无站点覆盖，弱覆盖路段100米，已有规划天网杆基站NC_HF_W_高新大道与火炬六路交叉口。3、问题解决 解决方案由于前期已有规划站点天网杆基站NC_HF_W_高新大道与火炬六路交叉口，通过建设起该站点可以解决该弱覆盖区域。 测试验证站点NC_HF_W_高新大道与火炬六路交叉口开通后，进行现场测试验证，RSRP、SINR指标均有较大提升。图 24 站点开通后路测情况 指标跟踪10月19日站点NC_HF_W_高新大道与火炬六路交叉口开通后，扇区NC_HF_L_青山湖区银志纺织服装城宅急送江西分公司-1CQI优良比有70%左右提升到80%，提升效果明显，如图所示：图 25调整前后指标对比指标趋势图如下所示：图 26 调整后指标趋势图2.5 “点”方法总结CQI的“点”优化即TOP小区的优化，这是一个日常性循序渐进的工作。就目前而言，我们所遇到的CQI差小区多数是由于天馈覆盖不合理、模三干扰、拓扑结构不合理、设备告警等问题导致，我们通常可以引入一个负拉动的概念，即按照CQI7的比例的次数占比程度来分析，因TOP小区制宜，采用调整下倾角、方位角、整改天面、更换天线、补盲、处理障碍、SFN等优化手段来解决CQI差的问题，可以有效提升小片区域的CQI优良比水平。3 “面”方法提升CQI优良比通过 “点”方法对南昌LTE网络的CQI指标进行优化，虽然对局部区域的提升效果明显，但对于整体网络而言，这种效果是持续但缓慢的一种过程，要想立竿见影的取得效果就必须从系统上整体优化，“面”的方法即使用合理的调整参数方法来全面的对整个网络指标进行提升。3.1 修改时间同步和频率同步 参数定义和影响：时间同步：时间信号是带有年月日时分秒时间信息的时钟信号。目前时间信息业界使用UTC（Universal Time Coordinated）时间信息。UTC时间是世界标准时间。相位同步又称时间同步，是指绝对时间的同步。一般所说的时间同步的操作就是按照接收到的时间来调控设备内部的时钟和时刻。时间同步既调控时钟的频率又调控时钟的相位，同时将时钟的相位以数值表示，时间同步是指全网设备时间信息和UTC时间同步，即时间信号的起始时刻和UTC时间保持一致。如图27所示，信号A和B是相位同步，信号C、D和A不是相位同步。图 27相位时间（Phase Time）指时钟信号与理想信号在对应的有效瞬间（一般指上升沿或者下降沿）的延迟时间，简称为“相位”。相位也即时延。时间同步有两个主要的功能：授时和守时。用通俗的语音描述，授时就是“对表”。通过不定期的对表动作，将本地时刻与标准时刻相位同步；守时类似于频率同步，保证在对表的间隙里，本地时刻与标准时刻偏差在可接受范围内。图 28频率同步：频率同步指两个信号的变化频率相同或者保持固定的比例，信号的相位可以不一致，频率也可以不一致，其相对应的有效瞬间以同一平均速率出现。保持某种严格的特定关系，以维持lte网络中所有的设备以相同的速率运行如图29所示，信号A、B和C是频率同步。频率同步中，时钟信号是按周期变化的信号，该信号不包含时间信息。图 29相位同步与频率同步的区别如图30所示的Watch A与Watch B，如果二者每时每刻的时间都保持一致，这种状态叫时间同步（Phasesynchronization）。如果二者的时间不一样，但保持一个恒定的差值（如，6小时），那么这种状态称为频率同步(Frequency synchronization)。图 30同步方式对LTE网络性能影响相位同步影响在固定时刻，由于LTE输出相位完全叠加。也就是在相同时间，所有LTE基站为相同时刻输出信号，在存在模三干扰区域将造成较大干扰，对于SINR以及CQI、吞吐率视模三干扰情况会有不同影响。对于正常覆盖场景下影响较小。如图31：图 31频率同步影响LTE基站在相同时刻相位不完全叠加或错开。这样在交叠覆盖场景下，由于频率同步带来的错峰发射，会对网内模三干扰会有一定的正向增益。图 32 参数修改：为了积极响应4G大会战，南昌市网络9月10日将选定区域的频率同步修改为时间同步以达到更好的发现和解决网络问题的目的，修改后指标对比如下：图 33 修改前后指标对比修改为时间同步后，CQI的优良比降低了5%，通过使用“点”方法对暴露出的问题跟踪解决，成功将CQI的优良比再次提升1%。趋势图如下所示，可以看出同步方式修改为时间同步后，对全网CQI指标影响较大：3.2 UE不连续接收开关（DRX） 参数定义和影响：基于包的数据流通常是突发性的，在一段时间内有数据传输，但在接下来的一段较长时间内没有数据传输。在没有数据传输的时候，可以通过停止接收PDCCH（此时会停止PDCCH盲检）来降低功耗，从而提升电池使用时间。这就是DRX（Discontinuous Reception，非连续接收）的由来。 DRX的基本机制是为处于RRC_CONNECTED态的UE配置一个DRX cycle。DRX cycle由“On Duration”和“Opportunity for DRX”组成：在“On Duration”时间内，UE监听并接收PDCCH（激活期）；在“Opportunity for DRX”时间内，UE不接收PDCCH以减少功耗（休眠期）。(1)当开启DRX时，终端如果暂时尚未进入SLEEP状态，在发送SR时不存在休眠到唤醒这个过程，那么发起ping业务的时延不会有明显变化；(2)当开启DRX时，如果终端没有数据传输且由于DRX周期休眠的原因正好进入SLEEP状态时，那么这时候终端如发起上行的PING业务，就需要等到WAKEUP后，再发送上行的SR，从而完成PING。由于SLEEP转换WAKEUP需要一定过程，PING时延会比较长。(3)在关闭DRX时，终端在发送SR时不存在休眠到唤醒这个过程，所以时延正常。DRX休眠期必然存在SR虚警和CQI误检，而CQI虚检为015的概率是相等的，所以整体虚检的均值为7.5值，CQI的均值和大于7的比例都会受到较大的影响； 参数修改：南昌9月28日开始关闭DRX，指标对比如下：图 34 全网调整DRX后CQI优良比指标统计调整前后指标对比发现CQI优良比提升了2%左右。趋势图如下所示：3.3 修改CQI上报周期 参数定义和影响：CQI的上报分为两种：非周期性上报和周期性上报。 而所谓上报就是指由UE通过一定的信道（必然是上行信道），在一定的时机，将之前测量得到的自己的信道信息以CQI的形式发送给ENB。 该参数配置的越小，周期性CQI反馈的越频繁，下行吞吐率越好，但支持的用户个数越少，随着用于上行数据传输的RB数减少，上行吞吐率也越低；该参数配置的越大，周期性CQI反馈的越稀疏，下行吞吐率越低，但支持的用户个数越多，随着用于上行数据传输的RB数增加，上行吞吐率也越高。 参数修改：南昌市网络挑选部分区域试验修改CQI上报周期，将CQI周期自适应开关关闭，修改CQI上报周期为5ms，修改后指标对比如下：图 35 参数修改前后指标对比修改CQI上报周期后，选定区域CQI优良比提升了2%。趋势图如下所示：3.4 修改PA&PB参数设置 参数定义和影响：PB参数的含义及设置参考该参数表示PDSCH上EPRE（Energy Per Resource Element）的功率因子比率指示，它和天线端口共同决定了功率因子比率的值。1、 面取值范围：032、 对无线网络性能的影响：Pb取值越大，ReferenceSignalPwr在原来的基础上抬升得越高，能获得更好的信道估计性能，增强PDSCH的解调性能，同时减少了PDSCH（Type B）的发射功率，可以改善边缘用户速率。参数PA的含义及设置参考1、 含义：PDSCH功控算法关闭，且静态ICIC算法关闭时，采用均匀功率分配，小区所有用户的PA值。 2、 界面取值范围：-6, -4.77, -3, -1.77, 0, 1, 2, 33、 参数调整对网络性能的影响： A、均匀分配功率时，为了保证当下行带宽全部分配时，eNB功率正好用完，则每个RB上的功率应该 等于 eNB最大发射功率平摊到每个RB上的功率，而每个RB上的功率的绝对值是由PA和RS功率共同决定的，所以在eNB总功率不变的情况下，对于不同的RS功率（或者对于不同的RS功率抬升），为了尽量保证当下行带宽全部分配时，eNB功率尽可能用完，对所有UE设置的PA应不同。B、RS功率一定时，增大该参数，增加了小区所有用户的功率，提高小区所有用户的MCS，但可能造成功率受限，影响吞吐率；反之，降低小区所有用户的功率和MCS，降低小区吞吐率。 参数修改：目前南昌全网PA和PB参数的设置值为（-3，1），根据上述理论，当PA设置增大，提升小区所用的MCS即提升了CQI7的占比，所以10月23日下午4点南昌全网修改PA和PB的参数设置值由（-3，1）修改为（0，0），修改前后指标如下：图 36 全网调整PAPB后CQI优良比指标统计调整后指标对比，CQI7的占比提升了2%左右。趋势图如下所示：3.5 “面”方法总结针对CQI指标的面上提升，通常是通过各种参数或者是厂家算法来进行范围内的修改，这些参数可单独修改，也可组合修改，但是参数修改都是双刃剑，这就需要我们对各种参数修改的影响做到知其然也要其所以然。涉及修改的参数及影响如下表所示：修改参数脚本影响同步方式SET CLKSYNCMODE:CLKSYNCMODE