5G优化案例聚焦高频覆盖短板提升NR边缘覆盖.docx

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5G优化案例聚焦高频覆盖短板提升NR边缘覆盖

聚焦高频覆盖短板提升NR边缘覆盖

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XX年XX月

聚焦高频覆盖短板，提升NR边缘覆盖

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【摘要】相对于4G，5G拥有更高的速率、更低的时延以及更大的连接数，不仅可以进一步提升用户的网络体验，为移动终端带来更快的传输速度，同时还将满足未来万物互联的应用需求，赋予万物在线连接的能力。

建网初期，基站数量远未达到全覆盖需求，部分基站之间间距较大，弱覆盖区域较多。

功率控制通过调整gNodeB和UE的发射功率，用以补偿信道的路径损耗和阴影衰落，抑制5G同频小区间的干扰，可以有效提升网络覆盖和保障容量需求，对于改善用户感知，提升品牌形象，有着重要意义。

【关键字】5G，边缘覆盖，功率控制

【业务类别】5G性能、参数优化

一、研究背景

2019年6月6日，工业和信息化部正式发放5G商用牌照，中国电信正式进入5G时代。

2020年2月22日，工信部召开“加快推进5G发展、做好信息通信业复工复产工作电视电话会议”，相关会议与文件，对5G发展提出明确要求。

3月4日，中共中央政治局常务委员会召开会议，会议指出，要加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设，其中便包括5G基建。

可以看出，政府针对5G建设的鼓励政策接连不断，后续也有望继续出台一系列支持5G建设的优惠措施，包括资金支持、建设支持和用电支持。

作为运营商，这是前所未有的机遇，但同时，5G网络的部署也面对各种各样的挑战。

作为第五代移动通信技术，相对于4G，5G拥有更高的速率、更低的时延以及更大的连接数，不仅可以进一步提升用户的网络体验，为移动终端带来更快的传输速度，同时还将满足未来万物互联的应用需求，赋予万物在线连接的能力。

但同时由于5G频段较高，覆盖距离受限，穿透性较差，5G全覆盖所需要的基站数要更多。

在建网初期，基站数量远未达到

全覆盖需求，部分基站之间间距较大，弱覆盖区域较多。

因此，提升NR小区边缘覆盖，对于改善用户感知，提升品牌形象，有着重要意义。

功率控制通过调整gNodeB和UE的发射功率，用以补偿信道的路径损耗和阴影衰落，抑制5G同频小区间的干扰，可以有效提升网络覆盖和保障容量需求。

二、技术原理

NR下行采用OFDMA（OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess）技术，上行采用OFDMA和SC-FDMA（SingleCarrier-FrequencyDivisionMultipleAccess）技术，小区内不同UE的子载波之间是相互正交的，不存在小区内UE之间的相互干扰，因此不存在CDMA系统中因远近效应而进行功率控制的必要性。

但所有的无线通信系统，都面临着对抗路径损耗、阴影衰落的问题，NR系统使用功率控制主要用于补偿信道的路径损耗和阴影衰落，并抑制NR同频小区间干扰，保证网络覆盖和容量需求。

按照功率控制的方向，NR系统功率控制分为下行功率控制和上行功率控制。

本次将重点研究下行功率控制对NR覆盖的性能提升。

NR下行功率分配以符号为粒度分配到每个子载波上，不同信道和信号的功率可以相同，也可以不同，需要根据实际场景来配置。

1NR下行物理信道及信号介绍

NR下行物理信道包括：

PBCH（PhysicalBroadcastChannel/广播信道）PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel/下行控制信道）

PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel/下行共享数据信道）

下行物理信号包括：

SS（SynchronizationSignals/同步信号）

DMRS（DemodulationReferenceSignal/解调参考信号）

PT-RS（PhaseTrackingReferenceSignal/相噪跟踪参考信号）

CSI-RS（ChannelStateInformationReferenceSignal/信道状态信息参考信号）

各个下行物理信道与信号在时频域的分布如下：

1.1PBCH（PhysicalBroadcastChannel/广播信道）

PBCH信道中传输的内容：

MIB（MasterInformationBlock），主要作用为：

获取用户接入网络中的必要信息：

系统帧号SFN；

RMSI（RemainingSI，即SIB1，UE在接入过程中必要的系统消息）使用的子载波间

隔；

SS/PBCHRB边界和CRB边界之间的偏差；PDSCHDMRS的符号位置；

RMSI所在的初始BWP的时频域位置，带宽大小等信息；UE是否能驻留在该小区的指示信息

NR中PBCH信道和PSS/SSS组合在一起，在时域上占用连续4个符号，频域上占用20个RB,组成一个SS/PBCHblock;其中PBCH信道占用SS/PBCHblock中的符号1和符号3,以及符号2中的部分RE。

1.2PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel/下行控制信道）

下行控制信道用于传输来自L1/L2的下行控制信息，主要包括：

下行调度信息DLassignments，以便UE接收PDSCH；

上行调度信息ULgrants，以便UE发送PUSCH；

指示SFI（SlotFormatIndicator），PI（Pre-emptionIndicator）和功控命令等信息，辅助UE接收和发送数据

PDCCH时域占用Slot前1~3符号；频域使用资源可配置，最大支持全频段。

1.3PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel/下行共享数据信道）

时域上，每个TTI内时域资源由PDCCH和PDSCH进行分享，S帧有2个符号GP,最后1-2个符号用作SRS或PUCCH资源，起始位置和终止位置由DCI指示；频域上，可占用全带宽，属于可配置资源，可用的带宽由系统配置决定；调制方式QPSK/16QAM/64QAM/256QAM，支持LDPC编码。

PDCCH和PDSCH时频资源图如下：

1.4SS（SynchronizationSignals/同步信号）

SS（SynchronizationSignals/同步信号）包括PSS（PrimarySynchronizationSignals/

主同步信号）与SSS（SecondarySynchronizationSignals/辅同步信号），主要作用为：

用于UE进行下行同步，包括时钟同步，帧同步和符号同步；获取小区/CELLID；

用于小区信号质量（RSRP/RSRQ/RS-SINR）测量，主要是通过SSS信号测量，用于初始波束选择，RRM测量等。

SS时域上占用连续4个符号，频域上占用20个RB。

1.5DMRS（DemodulationReferenceSignal/解调参考信号）

用于PBCH，PDCCH，PDSCH信道的相关解调，取代了LTE中CRS的部分功能。

1.6PT-RS（PhaseTrackingReferenceSignal/相噪跟踪参考信号）

NR新引入的参考信号，用于跟踪相位噪声的变化，主要用于高频段。

1.7CSI-RS（ChannelStateInformationReferenceSignal/信道状态信息参考信号）

小区测量用于信道信息测量（CSI）上报，上报内容包括，CQI,LI,PMI,RI等；移动性管理，PDSCH速率匹配，波束管理及波束训练，取代了LTE中CRS的部分功能。

TRS信号：

基于CSI-RS的一种，Trackingrs精细化时频跟踪（频率校正），主要用于下行时频资源同步，取代了LTE中CRS的部分功能。

2下行功率控制分类

下行功率控制分为静态功率控制和动态功率控制。

静态功控根据各个信道或信号的覆盖能力，进行功率偏置参数配置，从而调整发射功率。

当前支持如下几种下行信道或信号的静态功率控制：

SS（SynchronizationSignals/同步信号）PBCH（PhysicalBroadcastChannel/广播信道）PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel/下行控制信道）TRS（TrackingReferenceSignal/跟踪参考信号）PDSCH（PhysicalDownlinkSharedChannel/下行共享数据信道）

动态功控根据各个信道或信号的实际传输情况和UE反馈信息，自适应地调整发射功率。

当前仅支持PDCCH的动态功率控制。

3下行静态功率控制

下行信道或信号的静态功率控制均通过在小区基准功率ReferencePwr上设置功率偏置的方式来实现。

小区基准功率（物理含义为单通道每RE上的功率）可由NR界面配置的每通道功率

MaxTransmitPower内部计算得到。

下行信道或信号的每RE上的功率计算方式如下：

ReferencePwr＝MaxTransmitPower-10×log10（RBcell×12）

其中，MaxTransmitPower为每个射频物理发射通道的最大发射功率，单位为dBm。

对于宏站站型，通过参数NRDUCellTrp.MaxTransmitPower配置，对于Lampsite站型，通过参数NRDUCelCoverage.MaxTransmitPower配置。

按如下优先级生效：

1）NRDUCelCoverage.MaxTransmitPower2）NRDUCellTrp.MaxTransmitPower

RBcell表示小区总带宽对应的RB个数，每个RB包含12个RE。

3.1SSB功率控制

PBCH和SS通过静态功率控制，可提升远点用户PBCH和SS的覆盖性能。

PBCH和SS每RE上功率的计算公式为：

ReferencePwr+MaxSSBPwrOffset+10×log10（RFChannelNum）ReferencePwr：

小区基准功率

RFChannelNum：

射频物理通道个数

MaxSsbPwrOffset：

SSB最大功率偏置，该参数表示特定小区特定TRP的所有SSB发送时所采用的功率相对基准功率的最大偏置，可通过参数NRDUCellTrpBeam.MaxSSBPwrOffset进行配置，参数取值范围为[-15,15]，该参数配置越大，表示发送SSB使用的功率越大，该SSB波束覆盖范围越大，但同时刻发送的数据传输可用功率减少；该参数配置越小，表示SSB使用的功率越小，该SSB波束覆盖范围越小，同时刻发送的数据传输可用功率增加。

3.2PDCCH功率控制

PDCCH根据DCI不同的类型，分为公共调度的DCI和专用调度的DCI

静态分配使用固定的功率给DCI使用，计算公式如下：

ReferencePwr+MaxCommonDciPwrOffset+10×log10（RFChannelNum）

MaxCommonDciPwrOffset：

公共搜索空间的DCI功率偏置最大值（包含SI和寻呼），NSA和SA的配置原则如下：

NSA组网：

公共DCI的功率相同，通过NRDUCellChnPwr.MaxCommonDciPwrOffset配置，

该参数表示小区公共搜索空间的DCI功率汇聚后，小区公共搜索空间的DCI功率相对于基准功率的功率偏置最大值，取值范围[-15,15]，该参数越大，公共搜索空间的DCI的覆盖范围越大，但其他DCI可用的功率越少；该参数越小，公共搜索空间的DCI的覆盖范围越小，但其他DCI可用的功率越多。

由于中射频功率汇聚能力的约束或者调度过程中功率资源的约束，实际生效值可能比配置值低。

SA组网：

不同类型的DCI功率可以不同，通过参数NRDUCellChnPwr.MaxRmsiDciPwrOffset来配置RMSIDCI相对小区基准功率的功率偏置最大值，通过参数NRDUCellChnPwr.MaxPagingDciPwrOffset来配置PagingDCI相对小区基准功率的功率偏置最大值，通过参数NRDUCellChnPwr.MaxOsiDciPwrOffset来配置OSIDCI相对小区基准功率的功率偏置最大值

用户专有PDCCH静态功控：

用于专用DCI的功率计算公式如下：

ReferencePwr+MaxDedicatedDciPwrOffset+10×log10（RFChannelNum）

MaxDedicatedDciPwrOffset：

专有搜索空间的DCI功率偏置最大值，可以通过参数

NRDUCellChnPwr.MaxDedicatedDciPwrOffset配置

3.3TRS功率控制

CSI-RS功率控制功能可实现小区级的CSI-RS（3I）EPRE调整。

通过提升CSI-RS的发送功率，可以提升小区中远点用户CSI-RS的覆盖性能

CSI-RS的功率（dBm）计算公式如下：

ReferencePwr+PowerOffset+10×log10（RFChannelNum）PowerOffset：

CSI-RS的功率偏置最大值或TRS的功率偏置

通过参数NRDUCellChnPwr.MaxCsirsPwrOffset来配置CSI-RS相对小区基准功率的功率偏置最大值；

通过参数NRDUCellChnPwr.TrsPwrOffset来配置TRS相对小区基准功率的功率偏置最大值,该参数表示TRS功率汇聚后，TRS信道功率相对于基准功率的功率偏置最大值，取值范围[0,3]。

该参数越大，TRS的覆盖范围越大，但TRS间干扰也越大；该参数越小，TRS的覆盖范围越小，但TRS间干扰也越小。

由于中射频功率汇聚能力的约束或者调度过程中功率资源的约束，实际生效值可能比配置值低。

3.4PDSCH功率控制

PDSCH汇聚功能配置的偏置最大值可通过参数NRDUCellChnPwr.MaxPDSCHConvPwrOffset来配置。

该参数表示PDSCH功率汇聚后，PDSCH信道功率相对于基准功率的功率偏置最大值，取值范围[0,15]，该参数配置的越大，PDSCH

功率汇聚的程度越大，功率汇聚生效后可获取的增益越大；该参数配置的越小，PDSCH功率汇聚的程度越小，功率汇聚生效后可获取的增益越小。

由于中射频功率汇聚能力的约束或者调度过程中功率资源的约束，实际生效值可能比配置值低。

4下行动态功率控制

当前仅支持PDCCH的动态功率控制，PDCCH动态功控仅包括用户专有PDCCH动态功控。

用户专有PDCCH动态功控：

当PDCCH的BLER（BlockErrorRate）大于目标BLER值时，抬升该用户CCE的发射功率，功率最大可抬升3dB；

当PDCCH的BLER小于目标BLER值时，降低该用户CCE发射功率直至初始值，其中初始值为用户专有PDCCH静态功控后的发射功率。

其中，PDCCH的BLER目标值可以通过参数NRDUCellPdcch.PdcchBlerTarget进行配置。

PdcchBlerTarget（PDCCH误块率目标值）取值范围[0,1]，界面取值范围为[0,200],该参数设置的越小，PDCCH误块率越低；该参数设置的越大，PDCCH误块率越高。

过高的误块率会降低上下行吞吐率，过低的误块率会加大PDCCH资源消耗，导致系统容量下降，调度用户数降低。

三、启动测试

1小区选定

选取SZ-市区-三角洲生态公园-HA-7012372-1小区作为本次测试对象，基站位于三角洲公园沱河南侧，经纬度116.9569，33.65827，该站点为NSA站点，小区PCI76，天线挂高24m，方位角120°，主要覆盖东南方向沱河公园。

2参数核查

核查选定小区功率控制相关参数，确定调整基准及步长最大发射功率（MAXTRANSMITPOWER）LSTNRDUCELLTRP:

NRDUCELLTRPID=1

SSB最大功率偏置（MaxSsbPwrOffset）:

LSTNRDUCELLTRPBEAM:

NRDUCELLTRPID=1

公共搜索空间的DCI功率偏置（MaxCommonDciPwrOffset）：

LSTNRDUCELLCHNPWR:

NRDUCELLID=1

TRS功率偏置（TrsPwrOffset）：

LSTNRDUCELLCHNPWR:

NRDUCELLID=1

物理下行共享信道汇聚功率偏置最大值（MaxPdschConvPwrOffset）:

LSTNRDUCELLCHNPWR:

NRDUCELLID=1

PDCCH误块率目标值（PdcchBlerTarget）：

LSTNRDUCELLPDCCH:

NRDUCELLID=1

查询现网功率控制参数配置如下：

参数名称

最大发射功率

SSB最大功率偏置

公共搜索空间的

DCI功率偏置

TRS功

率偏置

物理下行共享信道汇聚功率偏置

PDCCH误块

率目标值

参数英文名

MAXTRANSMITPOWER

MaxSsbPwrOffset

MaxCommonDciPwrOffset

TrsPwrOffset

MaxPdschConvPwrOffset

PdcchBlerTarget

基准值

349

0

0

0

0

3

3测试计划

3.1选定路线进行DT，测试在不同参数下，整体覆盖效果变化，测试路线如下：

3.2选取好点，中点，差点进行CQT，分别测试在不同参数下，各点指标变化，测试项目为FTP下行，测试时长为120s/次，详情如下表

测试位置

好点

中点

差点

位置点定义

RSRP＞-80

-80＞RSRP＞-100

-100＞RSRP

SINR＞25

25＞SINR＞10

10＞SINR

测试项目

FTP下载

FTP下载

FTP下载

测试时长（秒）

120

120

120

CQT好点，中点，差点具体位置，如下图所示：

4测试准备

准备测试工具及人员如下：

测试硬件：

HUAWEIMate20X（5G）、联想E40笔记本、SBU-353GPS测试软件：

GENEXProbe5.2

分析软件：

GENEXAssistant5.2测试人员：

马阔阔

四、性能验证

1SSB功率控制性能验证

1.1保持其它功控参数不变，仅调整SSB最大功率偏置，通过DT对比分析在不同SSB

最大功率偏置下，整体覆盖效果变化

参数设置

MaxSsbPwrOffset=0

MaxSsbPwrOffset=15

RSRP

图层

RSRP

统计

MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，RSRP平均值为-97.85dBm，RSRP>-95dBm采样占比仅33.84%，中点、远点及旁瓣覆盖较弱；

MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，RSRP平均值为-92.14dBm，RSRP>-95dBm采样占比达65.82%，中点、远点及旁瓣覆盖均有明显改善。

参数设

MaxSsbPwrOffset=0

MaxSsbPwrOffset=15

置

SINR

图层

SINR

统计

MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，SINR平均值为18.31dB，SINR>15dB采样占比为71.48%，SINR>25dB采样占比为15.59%，远点及旁瓣覆盖质量较差；

MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，SINR平均值为22.88dB，SINR>15dB

采样占比为81.43%，SINR>25dB采样占比为39.66%，各点覆盖质量均有较大提升。

参数设置

MaxSsbPwrOffset=0

MaxSsbPwrOffset=15

PCCPDCCHD

LGrant

Count

图层

PCCPDCCHD

LGrant

Count

统计

MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，PCCPDCCHDLGrantCount平均值为

1219.22，PCCPDCCHDLGrantCount>1200采样占比为55.94%；

MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，PCCPDCCHDLGrantCount平均值为

1201.43，PCCPDCCHDLGrantCount>1200采样占比为44.30%，远点及旁瓣调度值略有下降。

参数设置

MaxSsbPwrOffset=0

MaxSsbPwrOffset=15

下行

FTP速

率图层

下行

FTP速

率统计

MaxSsbPwrOffset=0时，DT采样点总计263个，下行FTP速率平均值为322.65Mbps，下行FTP速率>150Mbps采样占比为76.34%，下行FTP速率>400Mbps采样占比为25.19%，下行FTP速率>600Mbps采样占比为9.16%；

MaxSsbPwrOffset=15时，DT采样点总计237个，下行FTP速率平均值为315.61Mbps，下行FTP速率>150Mbps采样占比为73.95%，下行FTP速率>400Mbps采样占比为23.95%，下行FTP速率>600Mbps采样占比为12.61%，近点下行FTP速率有所提升。

1.