LTE中PDCCH CCE利用率影响因素探讨
更新时间:2023-03-10 21:59:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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LTE中PDCCH CCE利用率影响因素探讨
【摘要】主要探讨了LTE FDD中物理下行控制信道的控制信道单元利用率的各种影响因素,并阐述了PDCCH CCE高利用率分析流程以及研究PDCCH CCE利用率的意义,最后对现网案例进行具体分析。 1 引言
LTE中PDCCH(Physical Downlink Control Channel,物理下行链路控制信道)的主要作用是承载DCI(Downlink Control Information,下行控制信息),DCI中包含了UE(User Equipment,用户设备)所需的子帧中的下行资源分配信息、上行资源赋予信息以及如何进行解码等信息。UE下载数据需要先读取PDCCH以便获知下行数据所在资源块位置及大小;UE上传数据得先由PDCCH中DCI指示为其分配了资源块之后才能上传,可见PDCCH在LTE中具有重要的作用。PDCCH实质为一个大的信道,该信道中有多个PDCCH候选,当仅考虑专用UE信息时,每个PDCCH候选对应一个UE前向连接,占用1/2/4/8个CCE(Control Channel Element,控制信道单元)(CCE是PDCCH的最小资源单位),因此PDCCH容量实际上反映了小区能容纳的UE前向连接数,对该PDCCH容量的资源利用率情况用指标PDCCH CCE利用率来衡量。
2 PDCCH CCE利用率影响因素分析 2.1 PDCCH CCE利用率定义 PDCCH CCE利用率公式如下:
PDCCH CCE利用率=
(1)
其中,分母“PDCCH信道可分配的CCE个数=每TTI PDCCH CCE可用数目×统计周期内TTI数”,具体计算方法为(由于带宽、MIMO符号数决定的REG个数-PCFICH占用的4个REG-PHICH占用的REG)/9;分子“PDCCH信道占用CCE个数”是指小区实际所使用的CCE数量(公共信令使用的PDCCH CCE个数、上行调度使用的PDCCH CCE个数及下行调度使用的PDCCH CCE个数之和)。
2.2 影响PDCCH CCE利用率因素分析
在分析PDCCH CCE利用率之前,有必要对一个子帧中的控制区域和数据区域进行分析,如图1所示:
图1 子帧内的控制区域和数据区域示意图
其中,控制区域包含PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel,物理控制格式指示信道)、PDCCH、PHICH(Physical Hybrid Automatic Repeat Indicator Channel,物理混合自动重传指示信道)、DL-RS(Downlink-Reference Signal,下行参考信号);数据区域包含PDSCH(Physical Downlink Shared Channel,物理下行链路共享信道)、DL-RS、SSS(Secondary Synchronization Signal,从同步信号)、PSS(Primary Synchronization Signal,主同步信号)、PBCH(Physical Broadcast Channel,物理广播信道)。
根据前述PDCCH CCE利用率指标公式定义,该指标的高低与其可分配的CCE数及实际占用的CCE数有关,下面从以下2个方面进行分析: (1)可分配CCE数量影响因素 ◆时域控制格式指示设置
CFI(Control Format Indicator,控制格式指示)指示了一个子帧内可用于控制信道的符号数。当系统带宽大于10RB时,CFI指示的可用于PDCCH的符号数为1/2/3;当系统带宽小于等于6—10RB时,CFI指示的可用于PDCCH的符号数为2/3/4。
显然,CFI=1比CFI=2占用的控制区域符号数小,在同一系统带宽以及相同PHICH GROUP数量前提下可分配CCE数量小,即PDCCH容量较小。
◆频域系统带宽
根据CCE的定义:包含36个RE(Resource Element,资源单元)的一个连续资源块,显然系统带宽越大可用的CCE也就越多。 ◆PHICH duration设置
在FDD(Frequency Division Duplex,频分双工)制式下,不同的PHICH duration指示了PHICH所占用的符号数。当PHICH duration设置为normal时,非MBSFN子帧所占用符号数为1;当PHICH duration设置为extended时,非MBSFN子帧所占用符号数为3。 PHICH duration的配置限制了控制区域至少需要占用的符号数。UE是采用CFI和extended PHICH duration相比较中取其大者。例如,对于下行系统带宽大于10RB的小区而言,如果配置了extended PHICH duration,此时UE会忽略PCFICH的值而认为控制区域所占的OFDM数等于PHICH duration(即等于3)。 ◆PHICH GROUP数目
每个PHICH GROUP占用3个REG(Resource Element Group,资源单元组),一个小区内可用的PHICH GROUP数的计算方式如下:
PHICH GROUP数量(FDD)=「Ng(Nrb/8)」,normal cp时 (2)
PHICH GROUP数量(FDD)=2×「Ng(Nrb/8)」,extended cp时 (3)
其中,Ng∈{1/6,1/2,1,2};Nrb表示系统下行带宽(单位为RB)。可以看出,Ng越大,PHICH GROUP数量也越大,相应的控制区域内可用于PDCCH的资源数就越少。 上述中提及的PHICH duration、Ng均包含在PHICH CONFIG里,在MIB(Master Information Block,主信息块)中发送。 (2)PDCCH实际占用CCE数量影响因素
影响PDCCH实际占用CCE数量的因素与用户多少、用户使用的DCI格式、用户所处的环境等有关。表1是PDCCH不同格式下所支持的比特数,它反映了不同格式的DCI至少需要何种格式的PDCCH承载。
表1 PDCCH不同格式设置
PDCCH格式 0 1 2 3 CCE聚合级别 1 2 4 8 对应REG数量 9 18 36 72 PDCCH bits数量 72 144 288 576 如果一个用户的DCI是72bits,则其只需要使用PDCCH格式为0的即可,即只占用1个CCE就够了。而另一个用户的DCI长度为130,则需要使用PDCCH格式为1的,即占用2个CCE。显然小区下若使用PDCCH格式1的用户较多,则占用CCE相对较多。
针对同一格式的DCI,如果用户所处的无线环境较差,则需要较高的CCE聚合级别来发送,以抵抗差的无线环境,提高PDCCH解调性能。较高的CCE聚合级别意味着使用较多的CCE,因此若在无线环境较差下的用户较多,则占用CCE相对较多。
若eNB下等待调度的用户多,则相应的DCI需求也多,占用CCE相对较多。3 PDCCH CCE高利用率分析流程
PDCCH CCE利用率高、低场景分析如表2所示:
表2 PDCCH CCE利用率高、低场景分析
小区吞吐率(低) PDCCH CCE利用率(低) PDCCH CCE利用率(高) 调度用户数(小) 少人使用 调度用户数(大) / 用户少,数据速率不高,但用户所处无线环境差 用户多,主要使用低速业务(如QQ) 用户少,但消耗大量网调度用户数(小) / 络资源(如FTP) 小区吞吐率(高) 用户多,消耗适当的网络资源(典调度用户数(大) / 型的业务模型) 在日常优化中,当发现PDCCH CCE利用率较高时,如图2所示:
图2 PDCCH CCE高利用率分析
对于PDCCH CCE高利用率,一方面,从无线参数入手进行调整与优化,减少PDCCH CCE高利用率可能带来的分配失败;另一方面,改善无线环境,进行基站扩容或分裂。此外,还可针对用户使用的业务模型,适时打开半持续调度来降低对应的PDCCH开销。
在可用于PDCCH的CCE确定的情况下,此时如果前向连接的用户较多,则PDCCH CCE利用率较高,反之则低,体现了控制信道的繁忙程度。
当用于控制区域的符号数增加,无形中可用于PDCCH的CCE也增加,从而PDCCH的容量增加,支持的前向连接的UE数增多,但是同一子帧内能用于用户数据传输的符号减少(即资源块减少),影响了单用户峰值吞吐量;当用于控制区域的符号数减少,则同一子帧内用于用户数据传输的资源增加,单用户峰值吞吐量随之增加。因此,需要根据具体场景,在PDCCH容量和吞吐量之间进行平衡:当网络轻载,连接用户不是瓶颈时,可以减少控制区域
所占符号数,提高吞吐量;当用户多时,需要适当放宽CFI以免连接受限,当然,用于数据传输的资源就会减少,吞吐量有所降低。 4 案例分析
在对某试验网城市FDD网络性能进行分析时,尽管A、B厂家的PDCCH CCE利用率均无瓶颈,但发现A设备区域PDCCH CCE利用率明显高于B设备区域,基本上是B厂家的2倍。如图3所示:
图3 统计周期内不同厂家PDCCH CCE利用率
根据现网用户发展情况来看,由于用户量较少,在两个设备区域使用的CCE情况应该大致相同,因此把分析重点放在了分母上。首先根据统计公式比较两厂家的可用CCE数量,如图4所示:
图4 统计周期内不同厂家PDCCH可用CCE数比较
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