多场景TD-LTE下行功率分配对吞吐率的影响研究

凌小根

摘要：通过对TD-LTE常用的不同子帧和特殊子帧配比、RS配置功率、、等组合的多种场景进行业务验证，结合TD-LTE下行功率分配的原理，定性和定量地研究了和对下行功率分配的影响，进而得出下行功率分配在实际应用中对RSRP、RS_SINR、RSRQ和上下行吞吐率的定量变化，详细分析了各配置场景在实验局中的上下行业务表现，达到根据不同需求，为多场景的覆盖、上下行吞吐率等的后续规划、优化、相关应用配置提供合理化建议的目的。

关键词：TD-LTE；下行功率分配；子帧配比；吞吐率；多场景1引言

随着TD-LTE相关网规网优的深入与细化，小区专属参考信号功率的调整在优化中被广泛使用，其配置已形成了一定的经验与原则，但在不同RS功率配置的场景下，小区下行功率的分配及其对上下行吞吐率的影响并没有严格的标准和统计。在这种背景之下，通过对不同RS功率、子帧配比方式、和所组成的TD-LTE网络多场景进行对比测试，研究得出其对于下行功率分配、RSRP、RS_SINR、RSRQ、上下行吞吐率等方面的影响，并通过定性与定量的对比分析给出合理化配置建议。

2下行功率分配

2.1 下行功率控制的目的

LTE下行采用OFDMA技术，一个小区内发送给不同UE的下行信号之间是相互正交的，因此不存在CDMA系统因远近效应而进行功率控制的必要性，即基站对本小区内所有频带都是以等功率发射的[1]。但为避免小区间干扰，采用下行静态或半静态的功率分配还是必要的。RS RE和正常的PDSCH RE的功率比是由系统半静态地配置的，不同小区可以采用不同的功率配比[2]。

下行功率分配对各种下行物理信道的发射功率进行控制，如广播信道、控制信道、共享信道、参考信号等。下行功率分配的目标是在满足用户接收质量的前提下尽量降低下行信道的发射功率，达到减轻小区间干扰的目的。eNode B决定下行发送的每资源单元能量EPRE[3]。

2.2 下行功率分配的影响因素

下行小区专属参考信号EPRE源于下行参考信号传输功率，由高层参数Reference-signal-power通知。每个OFDM符号内的PDSCH EPRE和小区专属RS EPRE之比使用对应OFDM符号指示的或者定义。

目前大多采用TM2/3/7/8自适应的传输模式，所以。由高层信令配置的UE级参数，改变UE的就改变了基站给UE分配的功率，该参数就是下行功控的输出值。增大，说明用户的数据RE功率增大，在小区总功率不变的情况下，数据RE的接收功率增加，可以提升SINR，提高取值，小区中心用户功率上升，对邻区边缘用户的干扰增加，体现为整网平均吞吐率上升，但边缘吞吐率下降。但如果过大，对邻区的干扰严重，且导致控制信道功率降低，覆盖不平衡。降低取值，小区中心用户功率下降，对邻区边缘用户的干扰减小，体现为整网平均吞吐率下降，但边缘吞吐率上升。是由RRC信令指出的用户级参数，按配置编号0至7的取值集合如下：{-6,-4.77,-3,-1.77,0,1,2,3}dB。

是（功率因子比率的值）的索引，表示PDSCH上EPRE的功率因子比率指示，該值具体由高层通知（以RRC信令的方式给出）的与eNode B配置的天线端口数目决定，取值越大，Reference signal power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，但同时减少了PDSCH（Type B）的发射功率，可以改善边缘用户速率。取值及与的对应关系如下：取值集合为{0,1,2,3}，对应的取值分别为{1,4/5,3/5,2/5}（单天线端口）或者{5/4,1,3/,4,1/2}（2或4天线端口）。

下行信道的功率分配主要和、相关。控制着业务信道RE和 RS RE功率的比例，控制着RS符号上业务 RE和非RS符号上业务信道RE的功率比例，也就是说在载波功率一定的情况下，以上2个变量，控制了下行功率的分配，进而影响着UE的吞吐率。

3子帧配比

3.1 上下行子帧切换点配置

上下行子帧配比，为TD-LTE提供了灵活的上下行容量配置，从而支持不同类型的非对称业务需求，在同等载波功率的情况下，不同的子帧配比对下行的功率、上下行吞吐也有相应的影响，由此也将不同子帧配比纳入了研究的不同场景范畴。

3.2 特殊子帧配比

不同特殊子帧的配比，会对覆盖范围，传输下行业务数据的RE数量有影响，故将该配比也作为不同配置场景的一部分。

4多场景下行功率分配产生的影响及规划建议

4.1 多场景设置

采用基于子帧和特殊子帧配比、RS配置功率、、等组合的多种场景，其中子帧配比与特殊子帧配比（常规CP）均用配比号表示，选取常用的1、2号子帧配比和5、7号特殊子帧配比进行两两组合。下行功率相关的3个变量小区RS功率、、的取值集合分别为{9,12,15}dBm、{0,-3}dB和{0,1}。根据功率利用率分配表，只选取2组利用率为100%的、组合。验证测试采用单终端同时上传&下载FTP业务，为降低本/邻小区网络状况对测试结果的影响，选取了G省某空载TD-LTE室内双流站点为验证测试对象，测试区域位于天线底。TD-LTE上下行子帧配置[4]:1号子帧配比为5ms转换点周期，UL:DL=2:2；2号子帧配比为5ms转换点周期，UL:DL=1:3。特殊子帧DwPTS/ GP/ UpPTS长度（单位：OFDM符号）[5]：5号特殊子帧配比常规CP下，DwPTS：GP：UpPTS=3:9:2；7号特殊子帧配比常规CP下，DwPTS：GP：UpPTS=10:2:2。

4.2 下行功率分配对RSRP的影响

()=(0,0)与(-3,1)两组功率利用率为100%的设置中，后者由于的抬升，使得同等RS功率设置(小区功率)的情况下，RSRP有细微的抬升，平均为0.84dB，RS=12dBm时抬升最大，为1.69dB，获得更好的信道估计。实际应用测试中，RS功率由12dBm提升3dB时，RSRP对应的提升为2.58dB。

4.3 下行功率分配对RS_SINR的影响

()=(0,0)与(-3,1)两组设置中，同等RS功率设置的情况下， 较之RSRP，RS_SINR有较明显的提升，平均为2.70dB，即(-3,1)较之(0,0)设置能获得额外平均2.70dB的RS_SINR改善，对提升边缘覆盖率和吞吐率有较大的帮助，对边缘覆盖有覆盖优化相关需求的推荐使用该配置。同时，在覆盖较好的情况下加大RS功率配置，并不会对RS_SINR有明显的影响。

4.4 下行功率分配对RSRQ的影响

两组不同的()=(0,0)与(-3,1)设置中，变化对RSRP的影响的绝对值，较之变化对干扰水平（RSSI）的影响要小，体现在同等RS功率设置情况下，(-3,1)较之(0,0)设置能获得额外平均2.64dB的RSRQ增益，能使得参考信号的质量更优，覆盖更加稳定。

4.5 下行功率分配对下行吞吐率的影响

⑴在验证对比测试中，不同RS功率设置、()组合（特殊）子帧配比的多场景下，功率分配对于部分无线指标虽然有较大的影响，但对于下行平均吞吐率的影响有限，在3%以内。⑵在小区RS功率为9dBm配置时，()设置为(-3,1)较之(0,0)，在不同的（特殊）时隙配比下，对于下行吞吐率均有提升，在满足覆盖的情况下，RS功率=9dBm和(-3,1)的()组合是推荐配置。⑶在2号子帧配比，7号特殊子帧配比的情况下，将RS功率抬升至15dBm，对网络的下行吞吐率有较大的负面影响，速率约下降了10%，故此项为非推荐配置，除非有特殊的覆盖需求。⑷2号子帧配比的情况下，7号特殊子帧配比较之5号配比，在实测中平均有13.14%的下行容量（平均吞吐率）的提升。⑸1号子帧配比的情况下，7号特殊子帧配比较之5号配比，在实测中平均有33.29%的下行容量（平均吞吐率）的提升。

4.6 下行功率分配对上行吞吐率的影响

本次验证的多种场景，理论上只有子帧配比对上行吞吐率有影响，但实际由于存在上下行相互间的资源调度、HARQ等，特殊子帧的配比也对上行容量（吞吐率）有不可忽略的影响，本次统计为上行容量的需求规划提供配置参考。1)2号子帧配比的情况下，5号和7号特殊子帧配比上行容量（平均吞吐率）持平。2)1号子帧配比的情况下，7号特殊子帧配比较之5号配比，在实测中平均有24.64%的上行容量（平均吞吐率）的提升。3)1号子帧配比，5号特殊子帧配比的情况下，上行吞吐率表现出较大的不稳定性，波动较大，其他均较为稳定。

5总结

通过对TD-LTE常用的不同子帧和特殊子帧配比、小区总功率（RS配置功率）、、等组合的多种场景进行业务验证，结合TD-LTE下行功率分配的原理，定性和定量地研究了和对下行功率分配的影响，进而得出下行功率分配在实际应用中对RSRP、RS_SINR、RSRQ和上下行吞吐率的定量变化，详细分析了针对性的不同配置场景在实验局中的平均吞吐率业务表现，为不同场景的覆盖、上下行吞吐率（容量）等的后续规划、优化、相关应用配置提供了现网数据参考和合理化建议。

[参考文献]

[1]陈俊,彭木根,王文博.TD-LTE系统功率控制技术的研究[J].数据通信，2010.4.

[2]沈嘉,索士强,全海洋,等.3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[3]王映民,孙韶辉,等.TD-LTE技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[4]3GPP TS 36.300 V11.3.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Overall description,Stage 2(Release 11)[S].

[5]张新程,田韬,周晓津.LTE空中接口技术与性能[M].北京：人民邮电出版社，2009.