异频切换对边缘速率的影响研究

覃道满，陈楚雄

（中国联通广州市分公司，广东 广州 510630）

1 LTE多频段组网

随着LTE业务量的快速增长，为了适应不断增长的容量需求，LTE网络逐渐从单频网逐渐发展为多频段组网，主要包括900 M、1800 M和2100 M三个频段，1800频段为覆盖层，900频段和 2100频段为容量层。覆盖场景包括：城中村、校园、会展、体育馆、车站和机场等。经过多年不断扩容，现网异频频点已有 5个，从制式上来看，75.86%是L1800小区，20.68%是L2100小区，2.49%是L900 M小区。从分布上看，异频小区插花比较严重，且大多不是连续覆盖。

由于异频小区的非连续覆盖以及异频频点的增多，异频切换比例影响越来越大。异频切换对边缘速率影响主要来自三个方面：一是达到 A2门限后启GAP测量，在启 GAP测量期间上行 /下行要停止调度，测试期间速率掉底，影响用户感知速率；二是异频切换门限设置不合理时，可能导致提早启 GAP测量影响小区速率，切换过晚可能导致邻区覆盖较好而用户还驻留在服务小区；三是无异频覆盖的区域，小区异频切换开关打开时，只要电平满足 A2门限就会触发异频切换测量，会产生大量无效的异频 A2测量就直接影响用户感知。

研究目标：启GAP测量次数、无效测量和无效切换参数配置。

2 原理介绍

2.1 异频 GAP测量

满足A2门限后，UE将启GAP测量异频小区，测量期间，UE速率掉底为 0，对上下行的影响分析如下：

在下行：异频测量期间 UE不能发送 HARQ反馈，eNodeB侧会停止进入 GAP测量之前 4次下行调度，4次调度共占用 4 ms时间。另外 UE在6 ms GAP测量期间不会接收数据，eNodeB侧同样停止调度，前后共有10 ms时间不调度。GAP模式0，测量周期为40 ms，启GAP测量对下行速率有 25%的影响。GAP模式1，测量周期为 80 ms，启GAP测量对下行速率的影响为 12.5%。

在上行：一般经过初次重传后通过调整编码方式即可以保证数据正确传输，因此 GAP测量也需要避开初次重传。如图 1和图2所示，eNodeB侧在启动 GAP测量前 12 ms即停止上行调度以防止有可能发生的GAP测量对初次重传的影响，另外 UE在6 ms GAP测量期间不会接收数据，总共影响 18 ms。如果采用GAP模式0，测量周期为 40 ms，启 GAP测量对上行速率有 45%的影响；如果为 GAP模式1，测量周期为80 ms，启GAP测量对上行速率影响为 22.5%。

图1 GAP测量时间

图2 测量GAP的结构

2.2 基于A4的A2门限策略

在A4门限不变的情况下，A2门限的设置会产生以下三种情况：

图3 不合理A2门限切换结果

A2门限设置过小，没有及时切换，不能及时占用最优小区； A2门限设置过大，会产生不必要的切换，或连锁切换，两者都会影响用户速率。理想的情况是，测量即切换且不产生乒乓切换。

2.3 基于A3的A2门限策略

A4是切换的绝对门限，A3是相对门限，A3方式与A4相比，A3方式更容易切换，两者的切换过程对比如图 4所示。

图4 A2+A3与A2+A4切换策略对比

2.4 同心圆盲切换

共站同心圆覆盖，开启基于频率优先级的异频切换，用户在接入（切入、重选）小区中心电平好的场景触发异频切换到高优先级小区，低优先级小区向高优先级小区切换可以采用基于覆盖的盲切换，低优先级小区之间采用常规切换策略。

图5 共站同覆盖同心圆场景

3 优化方案探讨

3.1 GAP测量周期优化

从原理可知，采用GAP模式0，测量周期为40 ms，开启GAP测量对上行速率有 45%的影响，对下行速率有25%的影响。采用GAP模式 1，测量周期为80 ms，启GAP测量对下行速率的影响下降为1.5%，对上行速率影响下降为 22.5%，对上下行的改善幅度为 50%。

3.2 基于A4策略的A2门限优化

保持A4门限不变，仅调整A2门限来优化最优速率门限。识别切换过早场景，降低A2门限，降低GAP启测量门限，减少测量次数与比例。

图6 A2+A4切换过程

针对切换过晚场景，通过提高 A2门限，提早切换到目标邻区获得最佳的体验速率。

图7 A2+A4切换过程2

根据小区所有切换次数综合取最优的门限，尽量减少测量对用户的影响。根据不同小区的 RSRP和速率建模，按照切换前后速率相当的情况下评估切换前后的RSRP差值，通过调整这个切换点的差值，使得切换前后的速率因启 GAP测量损失最小，并且识别切换点的电平和 A2的设置，防止 A2设置过大提前启 GAP测量。

3.3 基于A3的A2门限策略优化

对于异频交替插花组网的场景，如异频小区不共站交替覆盖，或者因干扰原因使用 L2100设备替换有干扰的 L1800设备，异频切换次数较多，可以用A2+A3策略代替 A2+A4策略。

3.4 异频切换开关优化

针对一个统计周期内（如半个月）无异频切换请求次数的小区，关闭异频切换开关时，无异频切换开关时，可降低异频 A2门限至重定向到异系统的门限。

3.5 基于频率优先级的同心圆切换

随着网络不断演进出现了多频组网场景，可分为覆盖层和容量层，由于异频测量影响速率，针对此类覆盖场景，可以打开容量层向覆盖层基于覆盖的盲切换。覆盖层中心区域向容量层开启基于频率优先级的盲切换进行话务分担，从而规避异频启 gap测量带来的影响。

基于频率优先级的盲切换起动门限由 A1控制（一般基于覆盖的切换是由 A2控制），由 A2控制控制停止切换。

4 优化方案对网络质量的影响

4.1 调整GAP测量周期

GAP测量周期从 40 ms修改为80 ms后，上下行用户感知速率提升 5%，上下行低速率比例小幅度改善。接通率、掉话率和切换成功率等常规指标保持稳定。

对于用户感知速率，远点增益在 10.57%。由于GAP测量一般在覆盖差点才起效，因此可以通过话统看路损大于 110的用户感知速率变化更直观。路损区间的吞吐量或吞吐率测量（PL.Traffic.Thruput.Cell）公式：

路损大于110以上的用户感知速率=[（L.Thrp.bits.UE.UL.PL5+….+L.Thrp.bits.UE.UL.PL14）-（L.Thrp.bits.UE.UL.SmallPkt.PL5+…L.Thrp.bits.UE.UL.SmallPkt.PL14）]/（ L.Thrp.Time.UE.UL.RmvSmallPkt.PL5+…L.Thr p.Time.UE.UL.RmvSmallPkt.PL14）

4.2 基于A3的A2门限策略优化

对于异频交替组网的场景，异频切换次数较多，为了评估性能最优，采用 A3和A4做一组对比。以修改A3后依据路测切换前后的速率平滑，前后速率GAP差值综合最小为目标。通过计算小区每次异频切换前后的点平映射成的速率差判断切换过晚问题，综合评估 A2起测到切换的点平差评估提前 GAP测量比例，从而给出最佳的 A2门限设置建议。评估过程：小区频谱效率一致的场景建议采用 A3，频谱效率差异较大的场景建议采用 A4。

4.2.1 基于A2+A4的异频切换的优化

步骤1：选择 5个切换前后速率 GAP较大的TOP区。

步骤2：修改 A2门限到评估的最优值。

步骤3：在最优值前后± 3dB，±6dB调整采集黑盒学习的样本点。

4.2.2 基于A2+A3的异频切换的优化

步骤1：将A4门限改为A3，评估方案修改后速率差异。

步骤2：修改 A2门限到评估的最优值。

步骤3：在最优值前后± 5dB调整用于采集黑盒学习的样本点。效果：

（1）A3优化和 A4策略的 A2调整对掉话率，接入成功率等均有提升，掉话率明显改善。

（2）异频切换成功率略有下降，但异频切换次数减少。基于 A3的A2门限优化减少 46%，基于 A4的A2门限优化减少 45%，同时减少了异频乒乓切换次数，提升明显。

（3）上下行平均速率均有提升，但增益幅度小于波动值，提升不明显。

（4）边缘速率提升增益大于波动值，基于 A3的A2门限优化提升尤为明显。下行低于 10 M比例提升4.9%，低于5 M比例提升 6.12%。基于 A4的 A2门限优化提升不明显，下行低于 5 M比例提升0.37%。

（5）综合评估，基于 A3的A2门限优化 +微调优化后结果增益最优，常用 KPI增益大于基于 A4的 A2门限优化方案。

4.3 基于频率优先级的异频切换

现网有 L1800和L2100同覆盖场景，满足开通基于频率优先级的切换条件，将满足条件的 4个站打开基于频率优先级开关。

（1）总体上 4G流量占比较修改前提升 2个百分点，常规指标正常。

（2）4G流量内 L2100流量占比及用户数均有较大幅度提升，基于频率优先级异频切换效果明显。

表1 打开基于频率优先级切换后业务量

在某区域策略整体推广后，异频流量提升明显，流量占比提升 35%，L1800小区用户数及 PRB利用率下降，异频小区用户数和 PRB利用率明显上升。需要注意的是，在共站同覆盖的异频小区，异频盲切换对相同覆盖的要求较高，可能导致回落到异系统。若工参准确性较差，使用盲切换功能风险较大。

4.4 异频切换开关优化

对于异频插花组网，由于小区异频切换开关都是默认打开，存在部分小区长期没有异频切换请求但仍有异频 GAP测量。如 A2门限默认设置为 A值，这意味着只要电平低于 A值就会触发异频 GAP测量，这直接影响用户感知速率。针对该问题，在确定的周期内统计异频切换请求次数，若没有异频切换请求则关闭小区级异频切换开关。

切换开关关闭后，统计关闭区域小区指标，无线接通率、掉话率和同频切换成功率等常规指标保持稳定，日总流量增加 5%，上行吞吐率增长10.8%，下行吞吐率增长 5.01%，下行吞吐率大于 20 Mb/s比例降低 1%，上行吞吐率低于 256 kb/s占比降低1.12%。

5 结束语

异频切换起GAP测量会影响现网用户感知，在插花组网的情况下，如何优化异频切换参数设置，减少测量次数和切换次数，是提升边缘速率的手段之一。本文通过分析切换影响速率的各种因素，从测量周期、切换门限、切换参数设置等维度进行分析探讨，并总结了速率提升的工作思路和实践成效，对日益重载的LTE网络优化及NSA组网下锚点切换策略优化具有一定指导意义。综合前文所述，有以下建议：一是对于中低速场景GAP1模式的异频起GAP影响较小，建议非高速场景开启，高速场景由于信号变化快，建议继续使用GAP0模式。二是在异频插花干扰场景，参数设置差异化导致异频切换比例较高，这种场景下A2+A3切换策略增益较高。三是注意A1门限的设置，与A2门限的差值保持在合理范围内，及时停止测量。四是重视越区覆盖问题，针对覆盖过远的小区，建议开启基于距离的切换。