基于小区相关性的PCI优化方法研究

侯优优，隋延峰

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

基于小区相关性的PCI优化方法研究

侯优优，隋延峰

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

现网中可以通过道路测试等方式发现MOD3干扰区域，而仅仅基于道路测试的PSS调整很难评估调整后其他MOD3情况和周边小区产生的干扰。因此对于MOD3干扰的调整需要尽可能通过区域内总体干扰情况的评估来得到最佳方案。本文研究一种基于小区相关性的PCI调整方法。

PCI；MOD3冲突；小区相关性

1 PCI定义

PCI（Physical Cell ID，物理层小区识别号）用于UE识别eNode B小区。

PCI的具体组成如下：

PCI＝(3×Nid1)+Nid2

其中Nid2为主同步序列（PSS），Nid1定义为辅同步序列（SSS），UE需要在小区同步过程中推算出PCI。

LTE系统中共定义了504个独立的PCI，这些PCI被分为168个组，每组分别对应不同的Nid1号码，其取值范围为0～167。每个组中又含有3个识别码，分别对应不同的Nid2号码，Nid2取值范围为0～2。

2 PCI对网络性能的影响分析

TD-LTE系统采用干扰随机化、干扰消除、干扰协调等机制来有效地控制同频干扰。在LTE系统中，很多物理信道/信号如PSS/SSS，PCFICH等，其时频域位置都与PCI有关，因此PCI规划的合理性很重要。如果PCI规划不好，会造成比较大的邻区干扰，从而降低小区吞吐量，增加传输时延。比如为了避免相邻小区之间的主同步序列PSS序列相同，规划PCI时需要考虑PCI MOD3的PCI分配，而PSS相同导致的干扰是目前LTE系统内部干扰的主要来源之一。

TD-SCDMA系统采用N频点组网，公共信道可以实现N个频点的异频复用，以降低干扰。而TDLTE系统中，在控制信道完全同频组网下，干扰更加严重。对于RS参考信号，假如TD-LTE系统在2个天线端口配置，可以实现PCI MOD3不等时RS位置错开。在网络空载下，RS信号相当于N=3的异频组网，但网络满载情况下，RS信号受到其他小区数据域的RE的干扰，实际相当于N=1的同频组网。

2.1 PCI MOD3相同对网络性能的影响分析

PCI的分配会影响参考信号和物理信道的资源元素RE分配。下面首先分析PCI MOD3相同对网络性能的影响。

图1 2天线端口RS分布图

TD-LTE小区的RS信号序列如下：

2天线端口下结合MOD3以后的RS分布图如图1所示。

通过分析RS Shift位置可知，在网络空载下，RS可以实现N=3的复用，但是在网络满载下，受到数据域RE的干扰，RS相当于N=1的完全同频。试验网中选取小区覆盖重叠区域对PCI MOD3的场景进行了测试。分别测试最强的2个小区，在网络空载下PCI在MOD3相同和MOD3不同的情况，对FTP下载速率的影响，测试结果证明在网络空载下，PCI MOD3相同下，RS位置一样，邻区间RS干扰导致数据吞吐量下降，因此，在保证最近邻区PCI MOD3不等的情况下，可以获得更佳的网络性能。

2.2 PCI MOD6相同分析

参考信号分配的RE如图2所示，从图中可以看出，每第6个物理层小区识别号的分配模式重复，因此规划时还需考虑MOD 6的PCI分配。

图2 参考信号分配的RE位置图

3 PCI分配的约束条件

3.1 约束条件1：主同步信号对小区PCI的约束要求

相邻小区PCI之间MOD3的余值不同，即：

mod(PCI1，3)≠mod(PCI2，3)

原理：相邻小区必须采取不同的PSS序列，否则将严重影响下行同步的性能。

3.2 约束条件2：辅同步信号对小区PCI的约束要求

相邻小区PCI除以3后的整数部分不同，即：

floor(PCI1/3)≠floor(PCI2/3)

原理：相邻小区采用的SSS序列也需要不同，否则也将影响下行同步性能。由于SSS信号序列由两列小m序列共同决定。只要，和不完全相同即可，约束条件1已经保证了相邻小区的不同，此约束条件相对较弱。

3.3 约束条件3：PBCH对小区PCI的约束要求

相邻小区PCI不同，即：

PCI1≠PCI2

原理：加扰广播信号的序列初始序列需要不同。广播信道的扰码初始序列有

3.4 约束条件4：DL-RS对小区PCI的约束要求

相邻小区PCI MOD6的余值不同，即：

mod(PCI1，6)≠mod(PCI2，6)

原理：相邻小区的DL-RS映射的物理资源位置不同，此条件包含在约束条件1中。

4 PCI规划的原则与思路

归纳总结PCI规划分配中必须遵循的原则如下：

（1）共站小区PCI的辅同步序列SSS必须相同，但其PCI不能相同，并且应保证共站小区的PCI MOD3后的余数不等。

（2）同一个小区的所有邻区列表中不能有相同的PCI；邻区和邻区的邻区PCI也不能相同。

（3）本小区与最近邻区的PCI MOD3后的余数（即主同步序列号）尽量不等；同时邻小区之间也应该避免PCI MOD6后余数相同的小区相互对打。

（4） 复用PCI的两个小区之间距离应当尽量远。PCI复用至少间隔4层小区以上，并且距离大于5倍的小区覆盖半径。

PCI规划类似于扰码规划或BSIC规划，为保证手机永远不同时接收到超过一个小区的相同识别号，相同的PCI设置在隔离尽可能大的区间，并且需要考虑上述其他方面的影响。

PCI规划的思路是首先研究相邻小区之间对PCI的约束条件，其次是根据研究结果采用合理的规划算法，并对全网PCI进行规划。全网PCI的规划输入包括小区的位置信息、可能的邻区等等，需要借助规划工具或者基于耐心细致的手工规划。

采用合理的规划算法为全网分配PCI的步骤包括：

根据实际网络的拓扑结构计算邻区关系；

根据邻区关系为所有小区分配PCI，考虑PCI复用距离尽可能远；同时，PCI规划应考虑未来网络扩展的需求。当分配PCI时，应考虑在网络规划边界处的需求。

5 PCI优化建议

在LTE试验网中，通过测试可以发现一些可以定位为系统内干扰的网络问题，在排除了周围小区过覆盖问题后，此时应检查周围小区的PCI，确认是否存在邻区PCI之间MOD3相同而导致的干扰。重点应当注意那些相邻边界较长的相邻小区，在其之间尽量避免PCI MOD3的值相等。

同时天馈接反会造成小区的覆盖区域与规划不同，也会造成类似的问题。通过路测时或路测后分析服务小区的PCI打点图可以很容易发现某基站各小区覆盖区域内的PCI值是否和规划数据相同，如果出现颠倒的情况，很可能是由于天馈接反造成的。

通常上述问题可以通过简单地调整问题点小区的PCI的方式加以避免。但是由于共站小区的辅同步序列SSS必须相同，上述调整只能通过同站不同方向小区的PCI互换实现，但是这很容易造成调整后的PCI和周边其他邻近小区的MOD3相同。

所以更合理的优化调整方法只能是类似局部PCI规划的方式，借助规划工具或算法，对一片区域局部的多个小区均进行PCI调整。整体上可以借助类似在GSM和TD-SCDMA网络频率优化和结构优化中常用的干扰值确定的方式，对于小区共模和不共模两种情况，结合小区间位置关系及覆盖重叠程度，计算区域总体干扰值，借助算法达到调整后区域总体干扰值最低的目标，保证系统内干扰水平最低。

6 基于小区相关性的PCI优化方法

现网中可以通过道路测试等方式发现MOD3干扰区域，而仅仅基于道路测试的PSS调整很难评估调整后其他MOD3情况和周边小区产生的干扰。因此对于MOD3干扰的调整需要尽可能通过区域内总体干扰情况的评估来得到最佳方案。本课题研究一种基于小区相关性的PCI调整方法。

小区相关性就是小区间重叠覆盖的量化结果，可以通过覆盖边界区域大小、切换次数、MR统计和扫频数据得到，在目前LTE网络缺少话务的情况下切换次数和MR统计都很难代表小区覆盖的区域，可以借助扫频数据做为小区相关性的静态数据。

扫频仪工作模式较多，可输出的主要参数有EARFCN、PCI检测、PSS测量、SSS测量、Cell Specific RS测量、TDD配置检测、OFDM Symbol Power测量、时隙/无线帧/无线子帧功率测量、Timing Offset、GPS INFO、邻区信息等。对于小区相关性的建立可以通过扫频仪TOP N模式。该模式可以周期性上报测得的最强N个小区的PCI和RSRP等信息。

6.1 小区相关性的建立

通过区域遍历扫频，可以得到各小区为最强信号的采样点，例如A1小区为最强信号的采样点共有M个，其中某一个采样点的示例数据如表1所示。

对于A1小区为最强信号的采样点，可以认为是A1为服务小区的采样点，其中测量到的各其他小区可作为邻区的采样点N必定小于A1小区的采样点M。而小区相关性的建立只需要取得在不同的采样点下，邻区电平与主服务小区电平的差值，根据电平差值取得邻区对主服务小区的干扰概率。目前LTE网络的电平产值区间还没有定论，我们可以初步设定9 dB(或者10 dB)为干扰概率差值。

表1 A1小区为最强信号采样点示例数据

6.2 MOD3干扰值的计算

小区相关性可设计如表2所示。

其中P(A1，A2)的计算方法为：A1作为服务小区样本点中A2出现的与A1小区差值小于9 dB的样本点的比例，该值取值为（0，1）。

通过干扰矩阵可以得到A1的MOD3干扰值S(A1) =ΣnP(A1，n)，n小区与A1为MOD3小区。

6.3 PCI优化方案的选定

如果优化工程中发现A1小区的覆盖区域内有MOD3干扰，需要调整A基站的PCI，主要优化步骤为：

（1） 确定优化区域和保护带小区；

（2）根据表2计算方式分别计算不同PCI方案下的MOD3干扰值，选取最低干扰值方案为优化输出方案；

（3）当优化区域为多个基站时可以采用遍历算法或者遗传算法。

如图4所示，当认为A基站与周边有MOD3干扰时，需要首先将A基站覆盖区域作为优化区域，并划定周边的2～3层小区为保护带。保护带内小区与A基站进行相关性计算，而保护带内小区PCI不做变化。对于A基站的PCI调整方式有5种，分别对应着1个计算干扰值，如表3所示。

表2 小区相关性数据表

图4 优化区和保护带示例图

表3 优化方案和干扰值对应表

以上对应表中干扰值最小方案为最佳优化方案，如果原配置方案干扰值最小则没有优化方案。当优化区域内为多个基站时，可以通过遍历计算或者遗传算法进行计算，如当优化区域内为n个小区时通过遍历计算方式得到的优化方案为6n个。如果优化区域内基站太多，运算量过大可以采用遗传算法，即设定适值计算门限调节计算压力。

7 结论

目前中国移动LTE外场测试中已经发现对于邻区MOD3冲突所产生的干扰，在现网中基于道路测试的PSS调整很难评估调整后其他MOD3情况和周边小区产生的干扰，优化方法非常有限，往往对于干扰道路的PSS调整后周边区域会产生新的干扰。本文中采用建立小区相关性的方法，对于优化区域的中MOD3干扰的调整通过遍历计算总体干扰情况的评估来得到最佳方案。由于遍历计算量巨大，该方法需要通过扫频数据建立数据库进行相关字段匹配计算完成，同时该方法可适用基于MR数据源的计算。

[1] 3GPP 36．214 Physical Layer Measurement[S]．

PCI optimization method based on the cell correlation

HOU You-you, SUI Yan-feng
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China)

Existing LTE network by drive testing found some MOD3 conflict areas, based only on the drivie testing PSS optimization is difficult to evaluate the surrounding cell interference. The optimization needs for MOD3 disturbance as much as possible through the evaluation of the overall interference situation in the area to get the best solution. In this paper, an optimization method for PCI based cell correlation.

PCI; MOD3 conflict; cell correlation

TN929.5

A

1008-5599（2013）03-0025-05

2013-02-01