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2018/12/19 12:03

VoLTE业务上下行覆盖平衡判断研究

C114通信网  

【摘要】:LTE移动通信网络无线优化是基础。目前关于下行弱覆盖的判断机制较为完善,但对于上行弱覆盖判断机制较为欠缺。LTE网络对于上下行不平衡的判断准则属于空白状态。本文主要介绍基于“VOLTE业务感知电平比例差值”的上下行覆盖平衡判断法则的研究思路及判断方法。该判断法则数据源获取方便、判断流程清晰方便,可以快速的判断上下行失衡问题。对现场网络优化有一定帮助。

【关键字】:RSRP(Reference Signal Receiving Power,参考信号接收功率)、用户接收功率(PUSCH)、上下行不平衡、上行低电平占比、下行低电平占比

[Abstract]: Wireless optimization is the basis of LTE mobile communication network optimization. At present, the judgment mechanism of downward weak coverage is relatively perfect, but the judgment mechanism of upstream weak coverage is relatively deficient. The judgment criterion of LTE network for uplink and downlink imbalance is in blank state at present. This paper mainly introduces the research idea and judgment method of up-down coverage balance judgment rule based on "VOLTE service perception level proportional difference". The data source is easy to obtain. The process of judgment is clear and convenient, and it can quickly judge the imbalance between the upstream and the downstream. It is helpful for mobile network optimization.

[Key words]: RSRP(Reference Signal Receiving Power)、User received power(PUSCH)、Uplink and downlink imbalance、Uplink low level ratio、Downlink low level ratio

1背景概述

LTE无线信号根据传播方向分为上行和下行两个方向,理想情况下上下行覆盖是平衡的,即满足用户基本需求的上行覆盖的区域与下行覆盖区域基本一致。考虑到终端发射和解调能力、基站的发射和解调能力、无线信号传播路径的不确定性以及无线环境的差异,在全网范围内完全实现无线链路上下行平衡是不可能的。网络中必然存在无法同时满足上下行覆盖需求的区域。在这些区域内,终端有可能收到网络侧的下行数据而网络侧无法收到终端上报的上行数据,对于某些场景虽然增加CRS功率可以提升下行覆盖,但此时上行覆盖受限问题往往会突显出来,具体表现为下行覆盖良好但通话质量很差。

以VOLTE语音为典型的对称业务对于上下行覆盖平衡要求较高。如何快速判断上下行覆盖失衡问题亟待解决。目前下行弱覆盖的判断方法较为完善,但上行弱覆盖的判断方法较为欠缺。本文主要介绍一种“基于‘VOLTE业务感知电平比例差值’的上下行覆盖平衡判断法则”,该判断法则具备数据源获取方便、判断流程清晰方便等优点,可以快速的判断上下行链路失衡问题。对现场覆盖优化有一定帮助。

2上下行覆盖平衡判断准则介绍

2.1 判断法则“上下行覆盖平衡门限”推导过程

基于“VOLTE业务感知电平比例差值”的上下行覆盖平衡判断法则,其中的“感知电平门限”、“上下行覆盖平衡门限”从VOLTE用户基本感知角度出发通过“门限测试、门限修正、统计归纳” 等手段形成。

2.1.1 门限测试

选取小范围集中连片宏站,配置不同CRS功率(CRS=6、12、18、21)并进行VOLTE2VOLTE MOS打分测试。

RSRP为UE侧接收的基站CRS功率, PUSCH电平为ENODEB侧接收的UE单个PRB上发射PUSCH电平。在这里我们为了简化计算过程,默认认为TD-LTE网络上下行链路损耗相等。ENODEB接收UE单个PRB上发射PUSCH电平即“用户接收功率(PUSCH信道,PRB级别)”。在路测数据上其可等效为以下公式,表示UE单个PRB上PUSCH TX power经与下行方向同样的路径损耗后到达基站的PUSCH电平。

用户接收功率(PUSCH信道,PRB级别)=PUSCH TX power-10*lg(PUSCH Rb Num/slot)-Pathloss

经过测试统计分析发现VOLTE上下行感知拐点门限最终取CRS=6时下行(下行先受限),CRS=21时上行(上行先受限)。下表为不同CRS设置时上下行感知拐点门限统计。

由统计可知,MOS≥3.0时,上行PUSCH感知拐点门限为-121dBm,下行RSRP感知拐点门限为-121dBm。

下表“-”代表统计时未发现明显的拐点

表1:不同CRS设置时上下行感知拐点门限统计

CRS设置值
MOS≥3.0
MOS≥3.5
RSRP
PUSCH
RSRP
PUSCH
CRS=6
-121
-
-119
-
CRS=12
-120
-117
-113
-115
CRS=18
-117
-120
-113
-117
CRS=21
-116
-121
-109
-117
小范围测试感知拐点门限
-121
-121
-119
-117

2.1.2 门限修正

前文小范围测试环境,选取的无线环境较好。其感知拐点门限并不适用于全网,需要对其进行适当修正。

下行门限修正方法:

结合多地市不同类型网格测试RSRP和SINR关系对下行RSRP拐点电平进行修正。得出MOS≥3.5时下行拐点RSRP电平为-109dBm;MOS≥3.0时下行拐点RSRP电平为-111dBm。

修正时使用SINR值做为桥梁。如小范围测试时下行RSRP=-121dBm时SINR=0,此时对应网格拉网时RSRP=-111dBm。

图1:网格测试时RSRP与SINR关联

图1:网格测试时RSRP与SINR关联

上行门限修正方法:

上行修正则考虑增加一定的IOT(Interference over Thermal,平均干扰抬升)余量,小范围测试站点平均IOT为-117dBm。目前上行高干扰小区的判断标准为IOT≥-110dBm,建议IOT余量为7dB。

修正后VOLTE上下行业务感知拐点电平门限如下表:

表2:不同CRS设置时上下行感知拐点门限修正结果统计

CRS设置值
MOS≥3.0
MOS≥3.5
RSRP
PUSCH
RSRP
PUSCH
CRS=6
-121
-
-119
-
CRS=12
-120
-117
-113
-115
CRS=18
-117
-120
-113
-117
CRS=21
-116
-121
-109
-117
小范围测试感知拐点门限
-121
-121
-119
-117
修正感知拐点门限
-111
-114
-109
-110

2.1.3 门限归纳

判断法则的“下行弱覆盖”判断数据源采用MR上报的“RSRP(Reference Signal Receiving Power,参考信号接收功率)”;“上行弱覆盖”判断数据源采用ENODEB统计的“用户接收功率(PUSCH信道,PRB级别)”。

“上下行覆盖平衡”判断采用“上行低电平占比”与“下行低电平占比”两者的差值区间进行判断,低电平门限由采用前文“修正后感知拐点门限”。

其中

上行低电平占比=“ PUSCH≤-114dBm采样占比”;

下行低电平占比=“ RSRP≤-111dBm采样占比”

 “上下行覆盖平衡”、“下行弱覆盖小区”、“上行弱覆盖小区”等判断门限由现网KPI指标较好小区(LTE无线接通率≥99.50%等多项约束条件带入。)进行统计分析得出。

通过分析发现,指标好小区的上下行低电平占比差值区间占比呈正态分布,上下行低电平占比差值在10.00%时出现峰值,峰值前后的90.00%小区落在5.00%-25.00%之间,遂取差值区间5.00%-25.00%为上下行覆盖平衡合理范围。当差值>25.00%,上行弱覆盖;当差值<5.00%,下行弱覆盖。

图2:上下行低电平占比差值区间分布图

图2:上下行低电平占比差值区间分布图

通过对不同CRS设置值进行单独统计发现,差值区间分布与整体统计一致,绝大多数小区差值分布在5.00%到25.00%之间。说明差值区间分布基本不受CRS功率影响。

图3:不同CRS设置上下行低电平占比差值区间分布图

图3:不同CRS设置上下行低电平占比差值区间分布图

对指标较好小区进行下行低电平占比统计发现95.00%的小区分布在10.00%以内。所以将“MR RSRP≤-111dBm采样占比大于10.00%”的小区定义为“下行弱覆盖小区”。

图4:下行RSRP低电平占比区间累计分布图

图4:下行RSRP低电平占比区间累计分布图

对指标较好小区进行上行低电平占比统计发现95.00%的小区分布在35.00%以内。所以将 “PUSCH≤-114dBm采样占比大于35.00%”的小区定义为“上行弱覆盖小区”。

图5:上行PUSCH低电平占比区间累计分布图2.2 上下行覆盖平衡判断流程

图5:上行PUSCH低电平占比区间累计分布图2.2 上下行覆盖平衡判断流程

基于“VOLTE业务感知电平比例差值”的上下行覆盖平衡判断法则具体判断流程如下:

STEP1:数据源获取

分别提取MR"参考信号接收功率"和“用户接收功率(PUSCH)”等KPI统计数据,对于用户接收功率(PUSCH)日采样点<1000或MR RSPR日采样点<1000小区暂不处理;

备注:采样点<1000统计意义不大。

STEP2:上下行弱覆盖小区判断

对于“参考信号接收功率RSRP≤-111dBm采样占比>10.00%”小区,判定为“下行弱覆盖小区”;

对于“用户接收功率(PUSCH)≤-114dBm采样点占比>35.00%”小区,判定为“上行弱覆盖小区”。

STEP3:上下行覆盖平衡判断

统计“用户接收功率(PUSCH)≤-114dBm采样点占比”与“MR RSRP≤-111dBm采样点占比”差值,当差值>25.00%,上行偏弱覆盖;当差值<5.00%,下行偏弱覆盖;当25.00%≥差值≥5.00%,上下行覆盖平衡。

34判断法则应用效果

在某地市进行了判断法则的应用试点 。并重点处理“上下行低电平占比差值>40.00%”的高频次小区。通过优化试点区域“上下行低电平占比差值>40.00%”的高频次小区占比由2.32%降至0.87%。其中覆盖平衡达标小区比例为90.00%,有44.44%的小区因为覆盖平衡带来关键KPI指标的提升。

图6:试点前后高频次上下行不平衡小区占比对比图

图6:试点前后高频次上下行不平衡小区占比对比图

从对比来看,经过优化 “下行低电平占比”由7.47%改善至6.70%;“上行低电平占比”由61.92%改善至34.94%;“上下行低电平占比差值”由54.45%改善至28.25%。其他指标如“LTE_无线接通率[单位:%]”、“LTE_切换成功率[单位:%]”、“VOLTE QCI=1 ERAB建立成功率[单位:%]”等均有不同程度的改善。

表3:试点优化前后关键指标对比

时间点
下行低电平采样占比
上行低电平采样占比
上下行低电平占比差值
LTE_RRC连接建立成功率[单位:%]
LTE_E-RAB建立成功率[单位:%]
LTE_无线接通率[单位:%]
LTE_无线掉线率[单位:%]
优化前
7.47%
61.92%
54.45%
99.69%
99.94%
99.63%
0.10%
优化后
6.70%
34.94%
28.25%
99.83%
99.97%
99.81%
0.10%
时间点
LTE_切换成功率[单位:%]
VOLTE QCI=1 ERAB建立成功率[单位:%]
VoLTE语音掉话率(%)[单位:%]
VOLTE QCI=5 ERAB建立成功率[单位:%]
VOLTE QCI=5 ERAB掉话率[单位:%]
VOLTE空口上行丢包率[单位:百万分之一]
VOLTE空口下行丢包率[单位:百万分之一]
优化前
99.45%
99.60%
0.03%
99.95%
0.13%
725.40
180.46
优化后
99.64%
99.85%
0.03%
99.96%
0.12%
412.97
154.70

5总结

基于“VOLTE业务感知电平比例差值”的上下行覆盖平衡判断法则,从VOLTE用户基本感知角度出发通过“门限测试、门限修正、统计归纳” 等手段形成。通过现场试点应用效果明显。该判断法则数据源较容易获取,判断流程简单明了。可作为网络指标优化的辅助定位手段,具有一定推广价值。

参考文献:

[1] 韩志刚. LTE FDD技术原理与网络规划.北京:人民邮电出版社,2012.

作者:大唐移动通信设备有限公司    李雪岗,李铁钧,杨中华,吴忠

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