吳威

摘 要 本文主要通過對(duì)PDCCH信道特性的分析，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源配置及評(píng)估單用戶在不同調(diào)制方式下占用的PDCCH資源情況，提出了在移動(dòng)通信領(lǐng)域基于用戶調(diào)制方式的PDCCH資源容量評(píng)估方法。

關(guān)鍵詞 PDCCH；容量評(píng)估；信道資源

中圖分類號(hào) TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）206-0089-02

隨著廣東移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)用戶的不斷增長，TDLTE網(wǎng)絡(luò)容量問題日益突顯，在容量不足的小區(qū)，相關(guān)的KPI指標(biāo)會(huì)有劣化，隨之用戶感知度明顯下降，因此網(wǎng)絡(luò)容量的評(píng)估對(duì)用戶感知和網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)均有著重要的意義。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源容量評(píng)估，主要依靠整體的下行資源利用率來進(jìn)行評(píng)估，但TDLTE網(wǎng)絡(luò)資源是一個(gè)共享的資源結(jié)構(gòu)，網(wǎng)管統(tǒng)計(jì)的資源利用率僅針對(duì)一個(gè)特定時(shí)間范圍內(nèi)，無法對(duì)實(shí)時(shí)的用戶信息進(jìn)行反饋，當(dāng)用戶在做大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，即使一個(gè)用戶其小區(qū)的資源利用率也會(huì)很高，反之當(dāng)小區(qū)內(nèi)大量用戶在做小包業(yè)務(wù)時(shí)，由于其占用的業(yè)務(wù)資源較少，小區(qū)的下行資源利用率反而不高。

由于通過資源利用率對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷進(jìn)行評(píng)估無法真實(shí)地反映小區(qū)的實(shí)際負(fù)荷，所以需建立一套貼進(jìn)用戶的實(shí)際感知且綜合考慮系統(tǒng)資源和網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的小區(qū)容量評(píng)估方法，以達(dá)到合理評(píng)估小區(qū)容量問題并提升用戶感知的目的。

1 PDCCH信道特性分析

LTE網(wǎng)絡(luò)中的PDCCH信道為物理下行控制信道，用于下行承載調(diào)度和其他控制信息，UE根據(jù)在子幀中檢測到的具有DCI格式（1，1A，1B，1C，1D，2，2A）或者UE擴(kuò)展的DCI格式（2B）的PDCCH，使用上層定義的傳輸塊數(shù)目限制條件來解碼在同一子幀中相應(yīng)的PDSCH，若PDCCH信道資源容量不足，將無法對(duì)小區(qū)內(nèi)的用戶進(jìn)行充分的調(diào)度，從而影響用戶的業(yè)務(wù)速率和應(yīng)用感知，PDCCH信道特性分析主要涉及以下一些概念及參數(shù)。

1.1 LTE無線網(wǎng)絡(luò)

LTE是由3GPP組織制定的UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長期演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。

1.2 LTE的信道結(jié)構(gòu)

LTE子幀結(jié)構(gòu)由控制域和數(shù)據(jù)域兩部分組成控制域和數(shù)據(jù)域，其中控制域占用一個(gè)子幀的前1、2、3個(gè)OFDM符號(hào)，承載控制信道PHICH、PCFICH、PDCCH，而數(shù)據(jù)域占用控制域以外的OFDM符號(hào)，傳輸業(yè)務(wù)信息。

1.3 LTE物理資源概念

資源單元（RE）：對(duì)于第一個(gè)天線端口，一個(gè)OFMD或者SC-FDM符號(hào)上的一個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的單元；資源塊（RB）：一個(gè)時(shí)隙中，頻域上連續(xù)寬度為180kHz的物理資源稱為一個(gè)資源塊；資源單元組（REG）：控制區(qū)域中RE集合，用于映射下行控制信道，每個(gè)REG中包含4個(gè)RE；控制信道單元（CCE）：由9個(gè)REG組成，共計(jì)36個(gè)RE。

1.4 PCFICH信道作用及資源

物理控制格式指示信道（PCFICH）：用于指示一個(gè)子幀中傳輸PDCCH所使用的OFDM符號(hào)個(gè)數(shù)，映射到控制區(qū)域的第一個(gè)OFDM符號(hào)的4個(gè)REG上，固定占用16個(gè)RE資源。

1.5 PHICH信道作用及資源

物理HARQ指示信道，承載HARQ的ACK/NACK信息。每個(gè)PHICH？group由3部分組成，分別映射到一個(gè)REG上，共占用3個(gè)REG，占用12個(gè)RE資源。每個(gè)小區(qū)的PHICH？group資源由高層配置，且與下行系統(tǒng)帶寬相關(guān)，TDD模式下，其配置與上下行子幀配比相關(guān)。

1.6 CRS參考信號(hào)的作用及資源

小區(qū)專用參考信號(hào)（CRS）：用于小區(qū)信道測量和下行信道估計(jì)，其時(shí)域位置與天線端口相關(guān)，在頻域上每6個(gè)子載波插入一個(gè)參考信號(hào)，而占用資源數(shù)則與系統(tǒng)帶寬和天線配置相關(guān)。

1.7 PDCCH資源的作用及資源

物理下行控制信道承載用戶數(shù)據(jù)的資源分配信息及用戶的數(shù)據(jù)相關(guān)的HARQ信息，一個(gè)PDCCH是一個(gè)或者幾個(gè)連續(xù)的CCE的集合。每個(gè)用戶根據(jù)無線環(huán)境的不同按不同的聚合等級(jí)可能占用1、2、4、8個(gè)CCE。PDCCH的資源占用的符號(hào)數(shù)由PCFICH進(jìn)行指示，最大占用3個(gè)符號(hào)。每子幀的最大PDCCH的可用CCE數(shù)=（控制區(qū)域的子載波數(shù)-控制區(qū)域的其它資源數(shù)）/36。

2 小區(qū)容量評(píng)估方法

通過對(duì)PDCCH信道特性的分析，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源配置及評(píng)估單用戶在不同調(diào)制方式下占用的PDCCH資源情況，特提出了在移動(dòng)通信領(lǐng)域基于用戶調(diào)制方式的PDCCH資源容量評(píng)估方法。本方法主要通過采集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)小區(qū)參數(shù)配置信息計(jì)算小區(qū)的PDCCH資源的最大CCE配置數(shù)，通過采集網(wǎng)管數(shù)據(jù)“CCE聚合度為X的次數(shù)”分別對(duì)不同時(shí)間段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)使用的CCE聚合度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用等效算法計(jì)算出對(duì)應(yīng)時(shí)段內(nèi)的單用戶等效CCE數(shù)，從而計(jì)算出小區(qū)內(nèi)PDCCH信道承載的用戶數(shù)，以此對(duì)小區(qū)的控制信道容量進(jìn)行評(píng)估。

2.1 PDCCH資源的CCE計(jì)算

LTE的控制區(qū)域主要承載LTE控制信息，占用每個(gè)下行子幀的前3個(gè)OFDM符號(hào)，包含了PCFICH、PHICH、PDCCH控制信息和CRS參考信號(hào)，控制區(qū)域的大小由PCFICH進(jìn)行指示與系統(tǒng)帶寬、天線端口和PHICH配置信息相關(guān)。其計(jì)算方式如為（公式1）：Ncell？CCE=（NDLRB*A*B-Npcfich-NphichNcrs）/36，其中：NDLRB為下行帶寬內(nèi)所包含的RB數(shù)，A為一個(gè)RB內(nèi)包含的子載波數(shù)，B為控制區(qū)域所占用的最大符號(hào)數(shù)，Npcfich為PCFICH所占用的RE數(shù)，Nphich為PHICH所占用的RE數(shù)，Ncrs為CRS所占用的RE數(shù)，36為一個(gè)CCE所占用的RE數(shù)。

2.2 小區(qū)內(nèi)單用戶等效CCE計(jì)算

用戶所處的無線環(huán)境的好壞在業(yè)務(wù)信道反映為小區(qū)的編碼方式（64QAM、16QAM、QPSK）占比，因此本計(jì)算方法以小區(qū)編碼方式的占比等效小區(qū)下用戶的分布，對(duì)小區(qū)內(nèi)用戶的無線環(huán)境和占用的控制信道的CCE數(shù)進(jìn)行評(píng)估，其等效算法如下（公式2）：

其中：式中x為CCE的聚合度，取值為1、2、4、8，CCEx為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)CCE聚合度為x的次數(shù)（x取值為1、2、4、8）。

PDCCH資源的調(diào)度能力與UE所在的無線環(huán)境息息相關(guān)，當(dāng)無線環(huán)境差時(shí)，為使終端能夠順暢地解調(diào)出PDCCH信道的DCI信息，則需要較低的編碼方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其使用的CCE資源也會(huì)較多，因此小區(qū)內(nèi)CCE的使用評(píng)估，需考慮到小區(qū)內(nèi)用戶所在的無線環(huán)境。

2.3 PDCCH承載用戶數(shù)計(jì)算

PDCCH承載用戶數(shù)計(jì)算（公式3）為：Ncell？ user=？Ncell？CCE/等效CCE。其中：

Ncell？CCE由公式1計(jì)算得出，等效CCE由公式2計(jì)算得出。

3 結(jié)論

隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的增長，系統(tǒng)容量將是影響用戶感知的一個(gè)重要因素，缺少完善的容量評(píng)估體系，將無法對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行精確的投入和分配。本計(jì)算方法立足于LTE網(wǎng)絡(luò)理論體系，通過小區(qū)配置情況與編碼方式占比情況，計(jì)算出PDCCH信道承載能力的瓶頸，可準(zhǔn)確輸出LTE容量不足小區(qū)清單，在排除小區(qū)資源配置與無線環(huán)境問題的情況下，對(duì)該小區(qū)進(jìn)行硬件擴(kuò)容，可實(shí)現(xiàn)資源利用最大化并提升用戶感知。

參考文獻(xiàn)

[1]3GPP TS 36.201： Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Physical Layer General Description.

[2]3GPP TS 36.211： Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Physical channels and modulation.

[3]3GPP TS 36.212： Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Multiplexing and channel coding.

[4]3GPP TS 36.302：Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Services provided by the physical layer.