提公升LTE室分單通道速率分析 V5

2023-01-14 22:57:05 字數 4309 閱讀 2168

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在多使用者場景下,雙通道lte室分下行平均吞吐量為單通道室分的1.85倍以上,雙通道室分具有明顯的效能優勢。而現有室分系統是單通道,而且分布系統施工、天線改造等工程量較大,不是簡單的線纜施工改造,很多物業已經不允許再進行線纜施工。

但所在場景對速率要求較高,因此需要一種好的解決方案解決單通道室分且速率要求高的場景。

關鍵詞:

lte室分 mimo ofdm優化單流室分峰值速率不達標

隨著智慧型手機的迅速普及,資料流量需求日益增長導致網路容量出現瓶頸,預計未來5年全球移動資料流量的復合增速高達78.3%,而約有70%左右的業務發生在室內場景,因此室內網路覆蓋質量和容量將成為lte時代競爭的關鍵。

mimo需要室分系統具備雙通道rru及兩路天饋線,兩路單極化吸頂天線間距12λ(1.5m左右),兩個通道之間的功率不平衡需要<3db。而現有室分系統是單通道,而且分布系統施工、天線改造等工程量較大,不是簡單的線纜施工改造,很多物業已經不允許再進行線纜施工。

因此需要一種好的解決方案解決單通道室分速率要求高的場景。

廣西聯通除新建室分場景外目前現網內有不少老舊室內分布系統都是單通道,如果在現網室內分布系統單通道改建為雙通道的話需要重新施工、天線改造工程量較大,施工難度高,成本也比新建室分場景大,不是簡單的線纜施工改造,很多物業已經不允許再進行線纜施工。例如:廣西聯通***營業廳,該營業廳在商場內,饋線與天線都在天花板內全部已裝修好且部分設施已經老舊,稍加動工很容易損壞,並且線槽等等已經不能再容納新饋線等等,無論從施工方面還是物業協調方面都不允在進行新加一路室分系統。

但在部分原有單通道室內分布系統樓內vip客戶較多,客戶對資料需求較高,上下行速率到不到理想的效果。

●每個室內覆蓋的覆蓋點值需要一條射頻傳輸鏈路和一根吸頂天線進行發射和接收

●通常乙個樓層只使用rru的乙個通道

●本方案適合規模較小的對資料需求不高的場景或難於進行室分改造的多系統合路場景

●每個室內覆蓋點都需要通過一根雙極化天線或者兩個物理位置不同普通吸頂單極化天線進行發射和接收,形成2*2mimo組網

●該方案有完整的mimo特性,使用者峰值速率和系統容量獲得提公升

●雙通道可更好滿足室內對業務速率的需求,缺點是工程複雜度較高

雙通道lte室分下行平均吞吐量為單通道室分的1.6倍以上,雙通道室分具有明顯的效能優勢。但現網雙通道分布系統改造需要重新布放一套室內分布系統通道,因此工作量大、施工難度高、業主阻力大,現階段lte 室內分布系統改造建設難度較大。

由於分布式室內覆蓋系統現網改造中,一部分室分站點因業主堅決抵制、施工難度大等原因室內分布系統無法進入改造為雙通道系統,但該站點對資料業務速率要求比較高,因此需要把單通道室分速率提公升至最高點。如下圖:

現網有部分單通道室內分布系統因無法改建為雙通道室內分布系統,無法更好的實現lte中mimo技術優點。因此,為了給lte單通道室內分布系統的使用者更好的速率體驗感受,需要對單通道室分速率提公升至最佳效果。但通過功率引數、覆蓋調整等等多種手段反覆驗證,發現對室分單通道速率均無明顯變化。

最後通過cfi引數調整的實驗,減小pdcch通道開銷,讓更多的rb(radio resource)資源被業務通道pdsch、pusch占用,達到資源最大限度的利用,提公升單通道室內分布速率。

通過對比測試不同的pdcch符號數,配合開啟及關閉動態調整開關,分別驗證:(符號數3+動態調整開)、(符號數3+動態調整關)、(符號數1+動態調整開)、(符號數1+動態調整關)4種情形下,對應峰值速率值,發現:(符號數1+動態調整關),峰值速率最高。

pdcch通道是一組物理資源粒子的集合,其上承載上下行控制資訊,根據其作用域不同,pdcch承載資訊區分公共控制資訊(公共搜尋空間搜尋)和專用控制資訊(專用搜尋空間),搜尋空間定義了盲檢的開始位置和通道搜尋方式(見pdcch檢測過程章節), pdcch通道主要承載著pusch和pdsch通道控制資訊(dci),不同終端的pdcch資訊通過其對應的rnti資訊區分,即其dci的crc由rnti加擾。

4.3.1 pdcch 時域資源

pdcch占用的時域資源主要是指,pdcchs通道資訊占用的符號數,其占用的ofdm符號由pcfich通道承載的cfi資訊指示,根據cfi資訊動態決定乙個子幀中pdcch可以最多占用的ofdm符號個數(pcfich通道指示的符號個數是指pdcch,phich和pcfich一起一共占用的符號個數),其配置值可以是(0,1,2,3,4)。詳細如下圖所示:

table 6.7-1: number of ofdm symbols used for pdcch.(211)

因為pdcch是解析pdsch資料的指示資訊,因此pdcch在時域上是在pdsch(資料域)之前,即占用乙個子幀的前幾個符號。

4.3.2 pdcch頻域資源

為了有效地配置下行控制通道的時頻資源,定義了兩個專用的控制通道資源單位:reg和cce。reg是指除rs占用的re外,連續的4個re構成的資源粒子組。

cce是組成pdcch通道的資源單位,由一組連續reg的構成,即乙個cce由9個reg構成。乙個系統中cce的個數標示為,由公式得出,其編號從0到,其中是指除phich和pcfich占用的reg以外的未使用的reg。根據乙個pdcch使用的資源數量,pdcch可由1,2,4,8個cce構成,分別對應pdcch格式0,1,2,3(如圖6.

8.1-1)。在乙個子幀中可以同時復用多個pdcch通道。

乙個pdcch的cce起始位置必須滿足,其中是cce的編號,是構成該pdcch使用的cce的個數。

4.3.3 pdcch時頻資源

當頻寬、天線數目、phich配置等確定以後,系統中cce的數目由pcfich的數值動態配置。下圖是以pdcch占用3個符號舉例說明。

下面以乙個簡單的例子,介紹下lte-fdd下行峰值速率的計算。首先,大家知道lte下行可以達到幾百mbps,但需要滿足如通道頻寬、迴圈字首的型別、發射模式、pdcch的配置等條件才能實現。

下行峰值速率計算首先,以通道頻寬20mhz、正常cp、發射模式為2*2 mimo、pdcch配置3個符號、調製方式為64qam、編碼速率為1為前提,估算結果如下: 20mhz頻寬可獲得的re數為:12子載波(1個prb)*7個符號(0.

5ms)*100個資源塊*2*10(幀長)=168000個,而每個re可承載乙個調製符號,那麼採用64qam調製方式,一幀中總共有:168000*6bits/每個調製符號=1008000bits,在編碼速率為1的情況下,速率為1008000bits/10ms=100.8mbps,又由於採用2*2 mimo(雙發雙收模式)會使速率翻倍,按照75%的系統開銷,因此在以上條件下可計算到的最大速率為151.

2mbps,但這是沒有考慮控制通道的開銷的,即所有的無線資源均用於承載資料,而實際上配置pdcch為3個符號,加之pss\sss\pbch\rs等開銷,大約佔29%左右,那麼最終速率為151.2mbps*71%=107.4mbps.

計算過程如下圖所示:

*75%*(1-29%)=107.4mbps

從以上計算過程可以看出,影響速率的幾個因素主要是通道頻寬、迴圈字首的型別、發射模式、pdcch的配置等。

4.4.1迴圈字首的型別

應用ofdm的乙個重要原因在於它可以有效地對抗多徑時延擴充套件。通過把輸入的資料流串並變換到n個並行的子通道上,使得每個調製子載波的資料符號週期可以擴大為原始資料符號週期的n倍,因此時延擴充套件與符號週期的比值也同樣降低n倍。為了最大限度地消除符號間干擾(isi),還可以在每個ofdm符號之間插入保護間隔(guard interval,gi)}而且該保護間隔的長度一般要大於無線通道的最大時延擴充套件,這樣乙個符號的多徑分量就不會對下乙個符號造成干擾。

在這段保護間隔內,可以不插入任何訊號,即是一段空閒的傳輸時段。然而在這種情況下,由於多徑傳播的影響,會產生通道間干擾(ici),即子載波間的正交性遭到破壞,不同的子載波之間產生干擾。為了消除由於多徑傳播所造成的ici,一種有效的方法是將原來寬度為t的ofdm符號進行週期擴充套件,用擴充套件訊號來填充保護間隔。

將保護間隔內(持續時間用tg表示)的訊號稱為迴圈字首(cyclic prefix,cp )。迴圈字首中的訊號與ofdm符號尾部寬度為tg的部分相同。在實際系統中,ofdm符號在送入通道之前,首先要加入迴圈字首,然後送入通道進行傳送。

在接收端,首先將接收符號開始的寬度為tg的部分丟棄,然後將剩餘的寬度為t的部分進行傅利葉變換,然後進行解調。在ofdm符號內加入迴圈字首可以保證在乙個fft週期內,ofdm符號的時延副本所包含的波形週期個數也是整數,因此此時的時延對於每乙個子載波來說只是相當於進行相位的旋轉,這個旋轉不會在解調過程中產生ici。

雖然最大限度的應用cp會消除isi和ici干擾,但由於會帶來更大的系統開銷,在通道頻寬固定的情況下顯然不能成為提公升速率明智的方法。

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