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5GNR速率优化的方法和实践—5G移动通信网络优化(重点推荐)

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  • 上传时间:2020-09-06
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    • 1、 5G NR速率优化的方法和实践5G移动通信网络优化 摘要:随着工业4.0等国家战略的部署,5G网络大带宽、高时延、海量连接的特征具有非常大的应用空间,5G是面向2020年以后移动通讯需求而发展的新一代移动通信技术,目前已经成为全球研究的热点。 苏州作为中国电信第一批5G试验网络,已经完成了第一阶段的网络功能验证和测试,正进入第二阶段规模组网测试。为了更好地发挥在本地5G网络的先发优势,苏州电信组织自有力量和厂家人员对5G NR的速率优化方法进行研究和探索,通过参数、射频等多种优化手段尝试了提升网络峰值速率的,更好地发挥5G超高频谱。 1、概述 5G移动网络较2G、3G、4G网络而言最大的优势在于为用户提供更高速率。小区峰值吞吐量是5G网络的一个基本性能指标,因此小区下行速率测试或演示是众多局点客户的一个普遍需求。 因各种原因,在速率测试演示中,外场频现速率低下的问题。本文根据不同局点不同需求,全面分析导致速率问题的原因,制定科学的速率问题排查和优化流程,以便外场出现速率故障时快速参考定位解决。 2、理论峰值速率计算 NR 1.0帧结构如下图。2ms DSDU周期内,由2个全下行slo

      2、t,1个上下行转换slot,1个全上行slot组成。 2.1下行峰值速率计算 按帧结构可知,slot0下行符号数12个,slot1下行符号数9个,slot2下行符号数12个。 时域上,2ms周期内共占用12+9+12=33个Symbol,symbN=33。 频域上,下行100M带宽272RB,PRBn=272;每RB 12个子载波,RBscN=12。 考虑调制方式:下行采用64QAM,每符号携带6比特数据,mQ=6。 考虑空分复用:CPE终端支持2T4R,下行4流峰值速率,v=4。 考虑编码效率:按最高阶MCS=28计算,对应码率C=948/1024?0.92578。 峰值速率=RBscN*PRBn*symbN*mQ*v*C 计算单用户,64QAM,下行4流峰值速率如下: 即DL ThroughPut =12*272*33*6*4*0.92578/1024/1024*500 =1141.17Mbps 注:帧结构是2ms周期,1s调度500个周期。计算中除以两次1024,是将速率单位转换成Mbps。 2.2上行峰值速率计算 上行峰值速率计算跟下行计算思路一致。 按帧结构可知,DSDU配置

      3、,上行slot3上行符号数11个。 时域上,2ms周期内占用11个Symbol,symbN=11。 频域上,PUCCH和PRACH占用16RB ,实际可供PUSCH使用的RB数是272-16=256, 即PRBn=256;每RB 12个子载波,RBscN=12。 考虑调制方式:上行采用64QAM,每符号携带6比特数据,mQ=6。 考虑空分复用:CPE终端支持2T4R,上行2流峰值速率,v=2。 考虑编码效率:按最高阶MCS=28计算,对应码率C=948/1024?0.92578。 峰值速率=RBscN*PRBn*symbN*mQ*v*C 计算单用户,64QAM,上行2流峰值速率如下: 即UL ThroughPut =12*256*11*6*2*0.92578/1024/1024*500 =179.00Mbps 3、峰值速率优化方法介绍 3.1 通过参数优化实现PDSCH和PDCCH同传 单用户测试中,为了追求极限速率,可将slot0-2中的第一个符号同传PDCCH和PDSCH。 其中PDCCH占用24RB,PDSCH占用248RB。帧结构如下: 考虑同传情况下,slot0、slot1、

      4、slot2的第一个符号传输下行数据,symbN=3,PRBn=248。 下行四流提升速率 =RBscN*PRBn*symbN*mQ* v*C =12*248*3*6*4*0.92578/1024/1024*500 =94.59Mbps 即DL ThroughPut =1141.17+94.59 =1235.76Mbps 通过PDSCH和PDCCH同传,下行四流速率能提升94.59Mbps,峰值速率可达1235.76Mbps。 3.2 选择多径环境 下行速率的成倍提升,主要在于MIMO通信系统实现,将相同的时频资源分配给同一个UE,并用于发送多个并行的传输。由于发射端和接收端同时存在多根天线,并加上发射机和接收机的信号处理,组合在一起以抑制不同层间干扰。 SU-MIMO通常要求相对高的SINR,通常在15dB或更高。在CPE 2T4R配置下,每天线接收不同层数据流,可以通过找点和摆天线,降低空间复用数据流之间的干扰。 在近点位置,RSRP/SINR相近的情况下,丰富的多径环境可以降低信道间的相关性,使信道矩阵的秩RANK较高,适合数据多流传输,容易测出高速率。如城西测试点位A,处于基站N

      5、LOS环境下,周边的办公大楼玻璃外墙提供了丰富的信号反射路径,信道条件比较理想,该点位可测出下行8流峰值速率。 相对而言,测试点位B,处于基站LOS环境下,虽然RSRP/SINR较高,但反射径相对较少,流间干扰较大,只能测试出下行4流峰值速率。 3.3 调整终端接收天线的位置 天线的摆放会影响终端解调性能。如下图扎堆摆放的情况下,天线的相关性较高,流间干扰比较大,导致误码率上升。 建议按照下图交叉极化的方式摆放天线,使接收天线的极化方式垂直,降低天线间的相关性,减少流间干扰。 A B 下行8流 下行4流 3.4 移动性影响 目前下行峰值速率一般在静止状态下测得。在低速移动的场景下,终端能够保持下行四流,但是因信道快衰落和多普勒频移的影响,终端解调过程中容易出现Bler抬升,MCS降低,从而下行速率下降。如组网测试过程中(20Km/h),MCS基本下降到20左右,速率维持在600Mbps波动。在高速移动的场景下,下行四流误码率大幅上升,此时两流的性能表现更优。 3.5无线环境问题处理方法 ? 无线弱场 可通过调整周围小区方位角、下倾角、功率等相关参数来改善该区域覆盖,如果附近无合适小区则

      6、建议局方在该区域增站。 ? 系统站间干扰 比较典型的例子就是导频污染,在确定了主服务小区后,通过调整其他小区方位角、下倾角、功率等相关参数来减小该区域的干扰问题。 ? 异常干扰源 在非忙时段闭站进行清频测试找出并处理干扰源。 ? 其他情况 在某些切换设置不合理区域也会影响流量指标,比如切换较晚,那么在切换带源服务小区信噪比已经很差,导致流量较低,此时通过合理切换优化也可改善该区域的流量问题。 4、外场典型案例 4.1测试电脑问题引起的流量异常 ? 故障现象 在近期测试中,发现无论是定点强场测试还是移动中测试,业务速率始终未超过900Mbps,我们以室内测试为例。 该站点为新开室分站点,周围无任何干扰,测试点的无线环境测量如下: 频点:3450 带宽:100M 测试点环境:RSRP为-82dBm、SINR为32dB、CQI为15 在该测试点分别进行了内、外网FTP下载,灌包业务,上行基本没有问题,可达到180Mbps左右,下载基本都在850Mbps左右,且比较稳定,后更换了测试终端,测试结果一致。 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65 -60 0 100 20

      7、0 300 400 500 600 700 800 900 1000 10:27:10:27:10:27:10:27:10:27:10:28:10:28:10 10:28:16 10:29:16 10:29:22 10:29:28 10:29:34 10:29:40 10:29:46 10:29:52 10:29:58 10:30:04 10:30:10 10:30:16 10:30:22 10:30:28 10:30:34 10:30:40 10:30:46 10:30:52 10:30:58 10:31:04 10:31:10 10:31:16 NR_DL_Rate_PDCP/SSB RSRP vs Time NR_DL_Rate_PDCP NR_SSBAvgRsrp 图 4-1 故障现象 ? 故障排查 1. 我们测试过程中分别使用了内、外网FTP、灌包等业务,测试结果一致,那么基本排除掉了服务器问题,而之前其他测试速率是没有问题的,也就说明整个网络的带宽也不存在异常。 2. 测试分别使用了不同终端,测试结果一致,排除了终端问题。 3. 在排除了服务器及终端问题后,我们进行了SPA

      8、灌包测试,测试结果如下,使用SPA灌包后层1流量可接近1420Mbps,但高层流量依然是850多Mbps,关闭SPA灌包后层1流量恢复到850多Mbps,这说明实际上空口质量是支持大流量业务的,问题就出在业务包数上,而我们分别进行的内、外网、灌包等业务又排除掉了服务器问题,所以最终需要检查接收端即测试笔记本是否存在问题 图 4-2 SPA灌包测试结果 4. 在更换笔记本后发现问题解决。 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65 -60 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 10:52:10:52:10:52:10:52:10:52:10:52:10:53:00 10:53:08 10:53:16 10:53:24 10:53:32 10:53:40 10:53:48 10:53:56 10:54:04 10:54:12 10:54:20 10:54:28 10:54:36 10:54:44 10:54:52 10:55:00 10:55:08 10:55:16 10:55:24 NR_DL_Rate_PDCP/PHY_1/S

      9、SB RSRP vs Time NR_DL_Rate_PHY_1 NR_DL_Rate_PDCP NR_SSBAvgRsrp 图 4-3 更换笔记本后测试结果 更换测试电脑后,下行FTP业务速率177.29MB/s,1Byte=8bit,折合1418Mbps。查看CPE侧log,PHY和PDCP层速率也接近1420Mbps,基本达到峰值。 -100-95-90-85-80-75-70-65-60100010501100115012001250130NR_DL_Rate_PDCP/PHY_1/SSB RSRP vs Time NR_DL_Rate_PHY_1 NR_DL_Rate_PDCP NR_SSBAvgRsrp ? 经验总结 在处理流量类问题时,如果信令、告警、参数配置没有错误的情况下尽量多用替换法进行充分的数据测试,由于LTE是一个高速的数据网络,无论服务器、基站、终端、测试笔记本哪一个环节出现问题都会影响到测试结果,在定位这类问题时优先进行服务器、终端、笔记本验证。 4.2 异频测量设置引起的流量异常 ? 故障现象 在某区域进行移动下载测试时发现整体覆盖率较好,RSRP-110&SINR-3约有98%左右,但测试下载速率较低,平均下载速率只有17.122Mbps,远远达不到应有的30

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