5G网络弱场感知优化研究

5G网络弱场感知优化研究

万逢申

中国电信百色分公司，广西 百色 533000

【摘要】目前4G网络建设已趋于稳定，但移动通信发展迅速，计算设备和移动通信设备也广泛普及，移动通信用户越来越多，导致无线资源日益短缺，网络流量和负载压力也日益增大，4G网络容量面临着较大的压力，为了缓解4G网络压力，急需提升5G网络分流能力。然5G网络正规模建设中，尚未达到全面覆盖情况，且初期为分流4G网络压力已对5G网络采取宽进严出的互操作策略，势必造成远点弱场用户数量明显增加，如何精准提升弱场用户感知体验，提高客户满意度，驱动5G分流比增长成为了一项重要的任务。从覆盖能力、网络性能、用户感知三大维度入手，充分挖掘各个维度的特性功能，短期内快速有效提升弱场感知，提升5G网络作用。

【关键字】5G网络；弱场；赋形波束；自适应

Research on Weak Field Perception Optimization in 5G Networks

Wan Fengshen

（China Telecom Baise branch, Baise 533000, Guangxi）

【Abstract】 At present, the construction of 4G network has tended to be stable, but mobile communication has developed rapidly, computing equipment and mobile communication equipment have also been widely popularized, and mobile communication users have become more and more, leading to an increasing shortage of wireless resources, increasing network traffic and load pressure. 4G network capacity is facing greater pressure. In order to alleviate the pressure of 4G network, it is urgent to improve the streaming capacity of 5G network. However, the construction of the 5G network is currently on a large scale and has not yet achieved full coverage. In the initial stage, the pressure of perting 4G networks has led to the adoption of a wide in and strict out interoperability strategy for 5G networks, which will inevitably lead to a significant increase in the number of remote weak field users. How to accurately improve the perceived experience of weak field users, improve customer satisfaction, and drive the growth of 5G persion ratio has become an important task. Starting from the three dimensions of coverage capability, network performance, and user perception, fully explore the characteristics and functions of each dimension, quickly and effectively improve weak field perception in the short term, and enhance the role of 5G networks.

【Key words】 5G network; Weak field; Shaped beam; self-adaption

1.引言

5G网络是移动通信网络发展中的第五代网络，与之前的四代移动网络相比较而言，5G网络在实际应用过程中表现出更加强化的功能，并且理论上其传输速度每秒钟能够达到数十GB，这种速度是4G移动网络的几百倍。对于5G网络而言，其在实际应用过程中表现出更加明显的优势及更加强大的功能。5G网络属于当前一种新型的网络方式，其普及率仍比较低。而4G网络负荷过高，为达到用户分流和资源利用目的，目前现网采用宽进严出的驻留策略，远点弱场用户势必会增加，让5G弱场用户覆盖能力、网络性能、用户感知提升，不仅是有效提升5G分流比的重要手段，而且还是下沉用户，精准提升用户满意度的利器。针对弱场感知优化，面对5G网络上行受限的特性，常规RF优化手段已显得捉襟见肘；新增规划站点周期长，见效慢。因此需要利用原厂优势，通过主设备厂家新特性功能快速有效的优化弱场用户感知。

2.弱场优化方案概述

为给用户能在全新的网络中有个优质的网络体验，通过覆盖能力、网络性能、用户感知三个维度探索弱场感知提升新特性功能，精准提升弱场用户满意度，提升5G用户感知，满足用户日益增长的业务需求。

2.1覆盖能力提升

建网初期5G射频模块均预留功率给反开LTE。目前反开工作基本完成，通过计算当前同一个 RRU下的小区功率，根据小区当前已经使用的功率，以及当前最大可用的功率，计算出小区当前剩余的功率:根据剩余的小区功率，调整小区功率以达到RRU功率利用率最佳的状态，增加了5G小区覆盖能力，提升远点用户的接入能力。

2.2网络性能提升

(1)SRS宽窄自适应应用提升远点SRS功率改善远点性能指标，应用SRS宽窄自适应功能，SRS参考信号在远点/近点自适应，远点使用窄带的SRS参考信号，从而提升远点的SRS的RE功率，改善远点性能。

(2)PDCCH最优波束赋形增益增加用户解调成功率提升网络性能，NR基站的PDCCH传输方式从采用宽波束到PDCCH采用窄波束且有赋形增益，能大幅增加远点用户的解调成功率，降低漏检概率，提升用户在远点使用体验。

2.3用户感知提升

(1)上行波形自适应切换提升远点用户感知，通过将上行波形自适应切换，改善远点性能，改善MCS，从而达到SE最大化的目的，提升远点用户上行信道质量，提升用户感知。

(2)5G NR 上行聪慧预调度提升上行用户感知，通过部署上行聪慧预调度功能优先对上行预调度用户分配资源，提升用户上行感知。

3.弱场方案实施

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3.1覆盖能力提升

5GAAU/RRU功率余量提升

提升措施：考虑到LTE容量和覆盖需求，建网初期5G射频模块均预留功率给反开LTE。目前反开工作基本完成，通过对现网5G AAU/RRU的功率余量统计，可以看到现网5G小区功率提升空间主要在20W以下，比例超过74%，功率提升在50W以上的占比为16.36%，累计提升538个5G小区功率后，整体5G下行总体流量从331.36GB提高到617.87GB，功率提升用户吸纳及分流比等指标改善效果明显，RSRP>=-110MR(%)从97.62%提升到97.79%，MR覆盖率优化显现。

优化效果：

（图一）5G小区功率余量调整前后流量对比图

（图二）5G小区功率余量调整前后MR覆盖率对比图

3.2网络性能提升

SRS宽窄自适应应用提升远点SRS功率改善远点性能指标

提升措施：提升基站根据用户数调度先后顺序分配SRS资源，优先分配宽带，宽带资源分配完毕后再分配窄带资源。很容易出现近点分配窄带而远点分配宽带的情况。在弱场SRS的窄带能在一定程度上提升弱场、远点的性能，而且SRS窄带也提供更多的SRS资源可以满足更多用户对SRS的资源需求。SRS宽窄自适应功能，SRS参考信号在远点/近点自适应，远点使用窄带的SRS参考信号，从而提升远点的SRS的RE功率，从而改善远点性能。

宽带SRS传输的主要好处在于只使用1个SRS传输就可以把整个频带都上报给GNB。由于子帧的最后一个符号用于发送SRS(不管是宽带SRS还是窄带 SRS)，则整个符号都不能用于该小区内所有UE的上行数据传输，所以从资源利用的角度上看，使用宽带SRS传输的效率更高，使用更少的符号就可以探测整个带宽。

在上行路径损耗较高的情况下，宽带SRS传输可能导致相对较低的接收功率谱密度(发射功率固定的情况下，将功率平均分配给越大的带宽，每个RE分配到的功率就越小)，这会恶化信道估计的结果。在这种情况下，使用多个窄带SRS是个更好的选择，这样可以使可用的传输功率集中在更窄的频率范围内，提高增益。

SRS宽窄自适应功能，近点使用SRS宽带资源，提高波束赋形增益，提升下行速率；远点使用SRS窄带资源下行速率优于宽带资源，同时远点用户占用SRS窄带资源，能为近点用户节省SRS宽带资源，可以提高SRS资源容量。

目前SRS宽窄带自适应主要是基于PL判断用户处于远近点，基于上行CSIRS路损PL估算UE位置，通过 RRC重配方式，使近点UE占用SRS宽带资源，远点用户占用SRS窄带资源。

优化效果：部署SRS宽窄自适应功能后，区域整体指标上行QPSK编码比例下降2.76%，同时上行UE Throughput从553kbps提升到596kbps，提升9.02pp，两者均明显改善。下行QPSK编码比例与下行UE Throughput亦有所改善。覆盖率上升0.23%，达到预期效果。其它日常关键指标基本持平，接通率约有0.23%的提升，掉线率约有0.03%的改善，切换成功率等指标保持平稳；用户数、流量指标也呈增长趋势。

PDCCH最优波束赋形增益增加用户解调成功率提升网络性能

提升措施：NR基站版本下PDCCH传输方式默认采用宽波束，远点用户可能出现PDCCH漏检导致性能下降。改为最优波束方案后，PDCCH采用窄波束且有赋形增益，大幅增加远点用户的解调成功率，降低漏检概率，提升网络性能。

现网 NR 基站版本下 PDCCH传输方式采用 BC 模式，并开启 SSB8 波束配置。当配置SSB多波束模式且在 Be 模式下，基站选择 PDCCH的固定发射波束为随机接入阶段的驻留最优波束，这样存在问题是，随机接入阶段最优波束并不适合 UE 的小区内所有的场景，如果UE 移动到其他波束区间，那么PDCCH的性能可能会有所下降。

为此，基站需要开启 SSB RSRP 最优波束上报的功能，UE 及时上报当前驻留的最优波束，在 BC 模式下，基站会根据 UE 上报的最优波束，配置 PDCCH 的发送波束。

优化效果：PDCCH 最优波束功能部署后，对比修改前后的性能指标，MAC上下行误块率、上下行HARQ重传比例，上下行CCE分配失败率等指标都有明显提升，用户速率、用户数和5G的总流量也有提升。

3.3用户感知提升

上行波形自适应切换

提升措施：NR和LTE最大的区别在于NR可以根据使用情况选择使用CP-OFDM进行上行链路，也可以使用DFT-S-OFDM，使得NR可以通过切换上行OFDM的方式，提升用户上行体验。

NR上行波形有两个选项：一个是CP-OFDM（与DL波形相同），另一个是DFT-S-OFDM（与LTE-UL波形相同）。转换预编码是创建如下所示的DFT-S-OFDM波形的第一步，UE是否需要使用CP-OFDM或DFT-S-OFDM取决于以下RRC参数：

在功能上，变换预编码是以一种特殊的方式传播UL数据，降低波形的峰均功率比。在数学方面，变换预编码只是一种形式的dft（数字傅立叶变换）。需要提到的一点是在PI/2 BPSK（Transform Precoding专用）情况下，可以为其特别做power boosting，提升覆盖，对于UE整个覆盖短板的上行方向是一个强力的支持。从总体上来说，DFTS可以为功放提升更大的平均发射功率能力。

优化效果：部署基于DFT波形和CP波形自适应的上行波形切换功能后，整体上行QPSK占比明显改善，从22.36%下降到19.89%，上行误块率明显改善，从1.51%改善到1.41%，上行HARQ重传比率从13.74%下降到13.34%，上行UE Throughput改善9.50pp，分流比提升0.45%。SN变更成功率(%)有2.71%的提升，接通率约有0.23%的提升，掉线率和切换成功率等指标保持平稳。针对上行QPSK占比高的TOP小区优化，在边缘用户占比高，上行受限明显的弱覆盖小区部署基于DFT波形和CP波形自适应的上行波形切换功能，会取得明显增益。

5G NR 上行聪慧预调度提升上行用户感知

提升措施：随着SA用户增加，用户对感知体验的要求不断提高。通过部署上行聪慧预调度功能优先对上行预调度用户分配资源，提升用户上行感知。从验证效果来看，对用户上行感知提升显著。

上行聪慧预调度算法根据下行TCP MSS筛选真实的存在下行业务传输的用户，对其上行TCP数据或者反馈进行预调度，用户上行传输流程由SR->DCI0->BSR->DCI0->真实数据，改进为BSR->DCI0->真实数据，节约了SR请求响应的流程。同时上行资源不足时，针对识别的上行预调度用户优先分配资源，避免排队等待下一个上行调度时隙。

优化效果：针对上行QPSK较高且上行UE Throughput较差的小区进行试点上行聪慧预调度功能。上行QPSK编码比例下降13.86%，上行HARQ重传比率下降1.54%，优化效果明显，上行CCE分配失败率也有1.12%劣化。

4.结束语

通过覆盖能力、网络性能、用户感知三个维度的弱场感知专题优化，提升网络的稳定性和用户体验，快速有效提升弱场感知，减少不必要的5G站点建设费用，达到降本增效的目的。同时，5G分流比的提升也会加速与经济社会各领域的深度融合，实现运营商的效益最大化。我们相信，随着技术的不断发展和改进，5G网络将会变得更加智能、高效和可靠，为人们的生活和工作带来更多的便利和创新。

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