宿迁移动关于PRACH格式对上行速率影响的研究

仓晓宝



宿迁移动关于PRACH格式对上行速率影响的研究

仓晓宝

南京欣网通信科技股份有限公司，江苏 南京 210032

为了提升用户的上行感知，提高小区上行速率，宿迁移动通过修改PRACH格式对上行速率的影响进行研究，挑选苏州银行宿迁分行室分站点进行测试并验证。

PRACH格式；上行速率；宿迁移动

引言

随着网络的不断发展，用户对网络感知的要求不断提高。提高小区上行速率迫在眉睫。PRACH（Physical Random Access Channel）物理随机接入信道，与随机接入信道（RACH，Random Access Channel）形成映射关系。PRACH是用来传输RACH的信道。PRACH是上行随机接入信道。终端接收到FPACH响应消息后，会根据Node B指示的信息在PRACH信道发送RRC Connection Request消息，进行RRC连接的建立。如果有多条PRACH信道，UE就会根据FPACH指示信息选择相应的PRACH信道。本文通过研究PRACH格式对上行速率的影响，选出最合适的参数设置及提升上行速率的方案。

1 理论基础

1.1 上行速率提升的总体方案

上行速率提升总体方案主要从网络侧和终端侧两方面着手。

网络侧影响因素主要有如下几个方面：（1）系统带宽，现网目前配置20 M；（2）子帧配比，现网目前1∶3；（3）上行MU-MIMO，现网目前多个UE模拟上行MIMO；（4）PRACH格式优化，现网目前0。

终端测因素主要有如下几个方面：（1）上行载波聚，现网目前CAT8R10；（2）上行64 QAM，现网目前CAT5R8；（3）上行MIMO，现网目前CAT7R10。

1.2 本案例主要研究PRACH格式对上行速率的影响

PRACH是UE一开始发起呼叫时的接入信道，UE接收到FPACH响应消息后，会根据Node B指示的信息在PRACH信道发送RRC Connection Request消息，进行RRC连接的建立。PRACH由CP（循环前缀）、前导序列（Preamble）和保护间隔（GT）组成。

（1）CP与UE的移动速度有关；

（2）前导序列；

（3）保护间隔：对抗多径干扰的保护，以抵消传播时延一般来说较长的序列，能获得较好的覆盖范围；但较好的覆盖范围需要较长的CP和GT来抵消相应的往返时延，即小区覆盖范围越大，传输时延越长，需要的GT越大。为适应不同的覆盖要求，Preamble格式和小区覆盖范围的关系约束原则为：小区内边缘用户的传输时延只有在GT内部，才能保证PRACH能正常接收，且不干扰其他的子帧[1]。

表1

在PRACH信道初始化之前，层1将从高层的RRC（Radio Resource Control，无线资源控制协议）收到下述信息。

（1）前缀扰码；

（2）消息长度（10 ms or 20 ms）；

（3）AICH发射时间参数[0 or 1]：AICH transmission timing；

（4）对应每个ASC的有效签名和有效的RACH子信道号；

（5）AP前缀功率攀升步长（Preamble_Initial_Power）；

（6）前缀重传最大次数；

（7）最后发送的前缀和消息部分的控制信道的功率偏差；（Pp-m=Pmessage-control–Ppreamble）；

（8）传输格式集合（TFS和TFCS），包括每种TFC所对应的数据信道和控制信道的功率增益因子。

在物理随机接入过程初始化之前，层1将从高层的MAC层收到下述信息：用于PRACH消息部分的传输格式PRACH传输的ASC；被发送的数据块。

1.3 前导格式的使用场景

（1）格式0，总长度1个子帧，CP长度103.33 μs，GT96.88 μs，r14.53 km，使用场景小/中型小区，可满足多数场景覆盖。

（2）格式1，总长度2个子帧，CP长度684.38 μs，GT515.63 μs，r77.34 km，使用场景大型小区和UE高速场景。

（3）格式2，总长度3个子帧，CP长度203.13 μs，GT196.88 μs，r29.53 km，使用场景中型小区和UE快速场景。

（4）格式3，总长度4个子帧，CP长度684.38 μs，GT715.63 μs，r100.16 km，使用场景海面、孤岛等超长距离覆盖和UE高速移动场景。

（5）格式4，总长度2个OFDM，CP长度14.58 μs，GT9.375μs，r1.406 km，使用场景小型小区、短距离或热点特别是密集市区、室内覆盖或热点补充覆盖场景。

1.4 PRACH格式4对上行速率的影响

PRACH格式4中的随机接入信道占用特殊自侦UPPTS时频资源，节省了上行子帧的RB，有助于提升上行速率[2]。

如表1配置所示，一个半帧中有200个PRB用作上行，假设PUCCH占用32个PRB，PRACH占用6个PRB，最多剩余162个PRB用于PUCCH。

如表2配置所示，如果配置为PRACH格式4，那么PRACH占用特殊子帧UPPTS时频资源，增加了6个PRB用于PUCCH，总计168个PRB，理论上行速率提升4%左右。

2 测试验证

2.1 测试准备

测试场景：苏州银行宿迁分行，子帧配比1∶3，特殊子帧配比10∶2∶2。

测试方法如下：

（1）参数修改。PRACH格式由0改为4，小区半径由10 km改为1.4 km。

（2）在1、2、3、4层任意位置，用MIFI做上传业务，比较修改前后最大上传速率和平均上传速率的变化。

（3）通过室内外切换测试验证修改后是否影响随机接入性。

表2

表3

（4）主流终端是否支持PRACH格式4。

2.2 上行速率验证

见表3。

图1 PRACH格式与上行速率关系

如图1所示，当使用PRACH 4之后上行最大速率和平均速率都有提升。

2.3 室分开启PRACH之后对KPI的影响

对选中区域开启PRACH 4格式后，连续观察5日指标，小区无线接通率、RRC连接建立成功率、E-RAB建立成功率、无线掉线率、切换出成功率指标无异常，修改此参数对全网其他网络指标无明显影响。

3 结束语

开启PRACH 4格式之后关键KPI指标无异常变化，由于室分站点覆盖半径较小，满足覆盖要求的情况下，上行最大速率提升11.2%，上行平均速率提升5.5%。

通过修改PRACH参数提升上行速率感知，可以因地制宜制订相应的提升方案。通过本案例的研究，针对小型小区，覆盖控制合理的区域，利用好已有的理论知识并科学地分析，加以解决，可以达到提升用户感知及增加经济效益的效果。

[1]沈嘉. 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，2007.

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

Suqian Mobile’s Research on the Impact of PRACH Format on Uplink Rate

Cang Xiaobao

Nanjing Xinwang Communication Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210032

In order to improve the uplink awareness of users and improve the uplink rate of the cell, Suqian Mobile studies the impact of the PRACH format on the uplink rate, and selects the Suqian Branch of Suzhou Bank to test and verify.

PRACH format; uplink rate; Suqian Mobile

TN929.5

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