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1、LTE网络接入参数验证总结报告 河南公司无线网优中心二零一五年十月目录1 概述32 随机接入过程32.1 随机接入场景32.2随机接入流程43 PRACH反向开环功控64 验证区域85 接入参数验证85.1 接入参数调整95.2 PRACH开环功控验证105.2.1 验证方法105.2.2 测试结果105.3 接入参数性能验证125.3.1 PRACH初始前缀接收功率135.3.2 PRACH的功率攀升步长145.3.3 PRACH前缀最大发送次数155.4 验证总结161 概述在河南公司LTE网络4G绿化行动优化工作中，对4G用户的业务接入感知的优化主要通过优化接入相关参数来实现，主要目标是
2、降低用户接入时延；切换参数优化主要目标是降低用户的切换延时，提升用户速率感知。2 随机接入过程随机接入是终端在开始和网络通信之前的接入过程，是保证通信建立的决定性环节，随机接入过程直接影响到系统的性能。随机接入过程的目的是为数据传输分配资源或者取得上行同步。随机接入过程分为两种类型：同步随机接入过程和非同步接入。当UE已经和系统取得上行同步时，UE的随机接入过程称为同步随机接人；当UE没有和系统取得上行同步，或者在丢失上行同步的情况下称为非同步随机接入。LTE随机接入过程有两种模式：竞争接入和非竞争接入。UE初始化一个基于竞争的随机接入过程。在这个过程中，随机接入前导序列由UE随机选择，这样就
3、会导致有可能多于一个UE同时传输同一个前导序列，所以需要一个解决竞争的过程。eNodeB可以通过给UE分配一个专用的前导序列来避免竞争的发生，这就是非竞争模式。由于省去了选择前导这个过程，非竞争模式快于竞争模式。2.1 随机接入场景在LTE中，有5种情况将会触发随机接入过程：1.RRC_IDLE状态开始初始接入；2.RRC连接重建立过程；3.切换；4.UE处于RRC_CONNECTED状态，UE要接收新的下行数据，但是上行非同步，需要随机接入过程建立同步；5.UE处于RRC_CONNECTED状态，UE要发送新的上行数据，但是上行非同步或者是没有PUCCH资源可以传输SR信息，此时需要随机接入
4、过程。LTE系统的随机接入作用包括：（1）对于以上5个场景，随机接入的主要作用是获取上行同步。（2）在建立初始网络接入的时候，例如从RRC_IDLE状态过渡到RRC_CONNECTED状态，随机接入还起到给UE分配一个小区唯一的标示符C-RNTI的作用。2.2随机接入流程LTE系统的随机接入过程有两种方式：1）基于竞争对于前面提到的随机接入应用的前5种场景，都可以触发基于竞争的随机接入过程。在这个过程中，UE随机的选择一个前导序列，可能导致多个UE同时选择相同的前导序列发送，结果发生碰撞，接下来需要一个竞争解决过程来处理。图 01竞争随机接入流程2）基于非竞争对于前面提到的随机接入应用的场景4
5、(新的下行数据)和3(切换)，eNodeB可以通过分配一个特定的前导序列给UE，来避免竞争。图 02非竞争随机接入流程正常的下行链路或者上行链路的数据传输出现在随机接入过程之后。LTE的RACH的设计必须能够满足LTE需求中的低延时(在LTE需求中规定从空闲状态向连接状态转换必须在100 ms内完成)，同时要保证在低信噪比环境(在小区边缘UE的切换)下有良好的检出率。其中基于竞争的模式适用于以上5种情况，具有普遍适用性，而基于非竞争的模式只适用于切换和下行链路数据到达的情况，鉴于这种情况，本文主要介绍竞争模式下的随机接入过程。基于竞争的随机接入过程分为4个步骤：1）PRACH，承载随机接入前导
6、；2）在下行链路PDSCH中，承载随机接入响应，UE通过PDCCH中的RA-RNTI，找出承载该响应的PDSCH，响应中的信息至少要有随机前导标识符、时间校准信息、初始的UL授权和临时C-RNTI信息；3）UE传输消息3，该消息在PUSCH上承载，传输块的大小取决于步骤2中的UL授权，至少需要80 bit/s，这个过程中要使用HARQ进程；4）根据C-RNTI或者临时C-RNTI，把竞争解决消息发送到UE，其中也包含消息3中的UE标示，并且支持HARQ。UE检测到随机接入成功，但是此时没有C-RNTI，那么将TC-RNTI作为C-RNTI，然而对于该竞争过程的其他UE，该竞争过程不成功。一个U
7、E检测到随机接入成功而且已经具有C-RNTI，则继续使用这个C-RNTI。3 PRACH反向开环功控PRACH功控采用功率递增（power ramping）的方式对最近一次PRACH preamble的发射功率进行控制，即如果前一次preamble没有得到反馈，则加强功率再次发射。PRACH功控计算公式为：UE PRACH信道的发射功率定义如下：l 是随机接入初始目标接收功率，开环功控参数，对应的OMC参数是preambleIniReceivedPower(PRACH)。l 是Msg3相对于随机接入的功率偏移参数。l 由前导功率抬升步长和随机发送尝试次数得到，是从第一个preamble到最后一
8、个preamble对应的总的功率提升大小。是UE前导尝试传输次数；是功率攀升步长，高层配置，对应的OMC参数是powerRampingStep(PRACH)，推荐配置是2dB。l messagePowerOffsetGroupB是基站配置的Msg3传输时功率控制余量，UE用该参数区分随机接入前导为group A或group B，后台可配，与小区相关，对应的OMC参数是 messagePowerOffsetGroupB(PRACH) ，推荐配置是8dB。图 01 UE PRACH power ramp up processPRACH的发射功率 PRACH = minPcmax , PREAMBL
9、E_RECEIVED_TARGET_POWER + PL PRACH的功率相关RRC参数： Pinitial，N，Step 分别表示初始目标接收功率，尝试接入次数，功率攀升步长。随机接入过程中preamble发射后如果在指定接收窗口内没有检测到msg2，则认为preamble检测失败，需要再次发射。为提高检测成功率，UE需要逐步提升发射功率，直到前缀发送次数达到Max retrans number for prach，极限是UE最大发射功率。PLmax+Pinitial+（N-1）*step = Pcmax 在确定preamble最大重传次数（Max retransmit number for
10、 prach）后，可根据初始发射功率、重传次数以及UE最大发射功率计算重传攀升步长。 Max retransmit number for PRACH PRACH前缀重传的最大次数，随机接入过程中preamble的最大重传次数，用于提高检测成功率。 随机接入过程中preamble发射后如果在指定接收窗口内没有检测到msg2，则认为preamble检测失败，需要再次发射，该参数指示最大重传次数。 该参数的配置与UE的冲突概率及功率的攀升步长有关。 4 验证区域LTE网优项目中，我们建议选择郑州簇4，来验证LTE 接入参数、切换参数的优化验证工作。5 接入参数验证 LTE用户接入过程中，由于接入过程
11、中MSG3消息的调度优先级高，MSG3消息占用了比较多的RB资源，会引起数据业务UE不能调度满RB资源，造成用户数据流量损失。因此可以通过调整随机接入前缀起始RB位置，预留更多RB资源给业务信道使用。建议将簇4所有小区的随机接入前缀起始RB位置从5统一设置为4.当UE发送随机接入前缀后，未收到响应，则会把发射功率加上PrStep进行再次尝试，直到前缀发送次数达到Max retrans number for prach。PRACH的每次重传，发送功率都会攀升一个步长。PRACH的功率攀升步长越大，重传发送功率越大，增加接入概率但有可能导致功率浪费和不必要的干扰。建议在簇4将所有小区的PRACH的
12、功率攀升步长从目前设置的1（2db）调整为2（4db）,验证提升功率攀升步长对UE接入性能的影响。当UE发送随机接入前缀后，未收到响应，则会把发射功率加上功率攀升步长进行再次尝试，直到前缀发送次数达到最大传输次数。该参数指示PRACH的最大重传次数。PRACH前缀最大发送次数越多，功率攀升越容易达到最大值，但也增加了接入延时。建议将PRACH前缀最大发送次数从目前设置的 5-8次调整为25次.降低PRACH前缀发送次数，降低用户接入延时和切换延时。从前期DT/CQT测试数据分析看，市区部分室内信号覆盖较差，由于室分系统未能到位主要靠室外宏站覆盖，建议通过将PRACH初始前缀接收功率从-100d
13、Bm修改为-95dBm，增大UE初始前缀msg1的发射功率，减少msg1重发概率，减少用户的接入和切换时延，提升用户接入性能和业务感知。5.1 接入参数调整郑州电信簇4建议验证的接入类参数如下表所示：No.参数参数中文名管理对象名称当前设置值建议修改值修改理由1PrachFreqOffset随机接入前缀起始RB号公共随机接入信道54PRACH信道的位置计算，表示第一个PRACH信道的RB起始位置，其中一个PRACH占用6个RB。2powerRampingStepPRACH的功率攀升步长公共随机接入信道12PRACH的功率攀升步长越大，重传发送功率越大，增加接入概率3preambleTransM
14、axPRACH前缀最大发送次数公共随机接入信道52降低PRACH前缀发送次数，降低用户接入延时和切换延时。4preambleIniReceivedPowerPRACH初始前缀接收功率(dBm)公共随机接入信道-100-95增大初始前缀msg1发射功率，减少msg1重发概率，减少接入和切换时延。5.2 PRACH开环功控验证5.2.1 验证方法表 01 PRACH功率控制测试规范测试任务PRACH开环功率控制测试测试目的验证PRACH开环功率控制功能正常预置条件1. 环境运行正常，小区成功建立；2. 基站侧和UE侧log工具运行正常并已打开。测试步骤单步确认结果1将UE放置在服务小区边缘，进行a
15、ttach操作；UE接入服务小区成功2保存基站侧和UE侧log。预期结果UE侧PUSCH的发射功率符合下面的公式：通过准则UE侧PRACH发射功率符合协议定义功率公式；测试结果通过5.2.2 测试结果在SIB2中查看终端接收到广播的初始目标功率以及功率攀升步长：图 01 SIB2中PRACH功率参数从SIB2 消息中，得出deltapreambleMSG3=0查看Msg1的发射次数，如图 52：图 02 查看MSG1的发射次数从随机接入流程看，MSG1发送了1次。 在LTE PUCCH Power Control查看此时的路损值，如图 53所示：图 03 在LTE PUCCH Control log中查看此时路损从PUCCH功率控制消息看DL路径损耗=136db在MSG1消息中产看前导格式以及PRACH信道的发射功率: 图 04
