5G优化案例5G RANK指标分析及优化思路探究.docx

1、5G优化案例5G RANK指标分析及优化思路探究5G RANK 指标分析及优化思路探究XX【摘要】本文介绍了 5G Rank 指标的基本原理，分析了制约 Rank 提升的因素； 聚焦“UE 上报的 RI 差”及“基站调度的 RI 差”两个方面重点分析了 Rank 问题定位及处理思路；同时以厦门城区 A 类道路为试点，探索并总结现网 Rank 常见问题的分析、优化方法。通过本次专项优化，主城区平均 Rank 从 2.85 提升至3.0，提升 0.15；下行平均速率由 494.74Mbps 提升至 551.66Mbps，增幅 11.51%， 效果显著。Rank 指标直接影响 5G 网络速率，影响

2、5G 用户感知。在 5G 规模建设时期，基于 Rank 的 5G 网络专项优化显得尤为重要，本次城区 Rank 专项分析及优化为后续区县 A 类道路、5G 簇优化提供了有效的优化思路及经验借鉴。【关键字】Rank 定义、Rank 问题分析、优化、速率提升【业务类别】移动网、基础维护1.Rank 定义及影响因素1.1Rank 定义RANK：空分复用流数。简单理解就是相同的时频资源，在空间中分成几份同时传输。码字通过层映射映射到各个流上（码字数 流数 天线端口数）。在时频资源不变的情况下，RANK 越高，实际吞吐率越高。 左图单流：1 个时频资源（RB）一次调度，分配给 1 个用户。右图多流：波束

3、 1 的信号直射到 UE，波束 2 的信号通过反射后达到 UE，当这两条径不相关时，就可以构成两流，而这两流就是由这两个波束构成的。1.2影响UE 上报RI 的因素1.1.1参考信号：CSI-RSUE 上报的 RI 是基于 CSI-RS 参考信号测量得到。在 3G/4G 时代，参考信号又叫做导频信号，是预先定义好的一些已知信号序列，占用一定的时频资源块。在通信过程中，通过对比实际接收到的参考信号与预先定义的标准参考信号间的变化，来完成信道质量的测量、估计、相干检测和解调等功能。直观的说，就是根据这些已知的参考信号 X 和其实际接收 Y 来求取方程中矩阵 H 的特征值，再配置 H 应用于其他未知

4、数据信号的检测解调等，在 5G 的波束成形技术中也会协助求解类似的波束成形矩阵权值。CSI-RS 信号主要用于服务小区和邻区测量，RRM 算法，包括 CQI，PMI，RI 的反馈，可以这么理解，CSI-RS 主要有如下应用场景：1）RI 上报，即 RANK 上报2）初始 CQI 上报，用以初始 MCS 选择3）PMI 上报，用于预编码矩阵的计算4）终端移动时的服务小区和邻区测量其中 1、2、3 这三项功能在当前版本中已经使用，统称为 3I 测量，而第四项功能当前版本尚未用到。19B 版本中，CSI-RS 为用户级参考信号，即有用户接入才会发送，并且每个用户占用不同的 CSI-RS 资源。每个用

5、户的 CSI-RS 都是发满全带宽（即基站发送CSI-RS 时是在全带宽每个 RB 上都有 CSI-RS）。终端根据接收到的 CSI-RS 信号预估下行最优的流数（Rank），并通过 RI 反馈给基站。CSI-RS 配置中，以下几个关键配置可能会影响终端的 RI 测量： 1）CSI-RS Port 数CSI-RS Port 数与 UE 上报的 RI 的关系为：RI 的上限值CSI-RS Port 数。即如果 CSI-RS Port 数配置为 2，则 UE 上报的 RI 最大不超过 2。2）PDSCH 相对 CSI-RS 的功率偏置信元用于控制基站给 UE 下发的 CSI-RS 配置信令中携带的

6、 powerControlOffset信元，参数为 NRDUCellRsvd:RsvdParam188，该信元用于指示终端基站发送的CSI-RS 相对 PDSCH 的功率偏置是多少。该信元的值越大，表示基站告知 UE CSI-RS 相对 PDSCH 功率越高。举例说明，如果 powerControlOffset 从-6 修改 0，在其他配置全都不变并且基站发功不变的情况下，对 UE 来说，PDSCH 的功率就从比CSI-RS 低 6dB 变成与 CSI-RS 相同，则 UE 预估的 RI 和 CQI 都会相应提高。3）CSI-RS 相对 PDSCH 实际功率偏置用于控制基站给实际发送的 CSI

7、-RS 相对 PDSCH 的功率偏置，参数为 ： NRDUCellRsvd:RsvdParam126，该参数配置越高，表示 CSI-RS 的实际发射功率越高，终端所测量到的 CQI、RI 都会随之提高。4）基站发送 CSI-RS 的波束类型不同的环境中，基站发送 CSI-RS 的波束类型不同，UE 测量到的 RI、CQI 也会随之变化。一般来说，基站发送的最优的 CSI-RS 波束是以尽可能窄的波束包住 UE 所有主要的径，实际信道由于变化剧烈并且非天选终端一流 SRS 也不能完整反映下行 4 根接收天线上径的情况，这样，能在不丧失过多功率的情况下获得最大的空间自由度。当前版本推荐的使用 VA

8、M 宽波束代替 DFT 窄波束来作为 CSI 的发送波束，主要是相对展宽的波束能够比窄波束包住更多的径，从而不会丧失信道的空分增益。关于 VAM 权，在权值章节有更加详细的介绍。1.1.2环境因素环境因素是影响 UE 上报的 RI 的主因。UE 上报的 RI，实际上就是 UE 对环境多流状况的测量，从原理上来说，UE 会对空间的多个信道进行测量，并且进行均衡，通过均衡后的结果上报 RI 和 CQI，从而体现终端对空口多径信道的测量结果。不同的环境，会导致终端测量结果发生较大的差异，因此在实际的 rank 调优过程中，都建议选择 NLOS，且周边多径（反射/折射）更为复杂的环境，如下图对比所示：

9、一、思明区香秀路，多径环境丰富二、湖滨西路空旷场景，相应多径环境更差因此在规划精品路线时，尽量选择周边多径更加丰富的环境来规划，从而在拉网过程中获取更高的 Rank。1.1.3UE 的算法实现对于终端来说，实际测量的算法都是统一的，但由于终端的性能不同，这其中涉及到终端不同的芯片能力，不同的天线情况，因此各个终端的测量结果，即便是在相同的位置，实际上也是不同的，对于终端来说，他是按照标准的 Massive MIMO 网络方法来测量并计算各个信道情况的，对于 PMI 权和 SRS 权而言，终端的测量方法不会有差异，只是基站侧在最终调度的时候是否会使用终端上报结果的区别。1、首先终端下行的天线数，

10、和基站侧下发的 Port 数，组成了一个 xTxR 的MM 网络，终端会对这个 xTxR 的网络每个信道进行测量2、终端对于测量到的每个信道的情况进行数字化，即每个信道的测量结果形成一个函数作为无线信道的影响因子，即 R=h*T+n，其中 R 表示接收方，T 表示发送方，h 表示信道情况，N 表示信道的噪声情况（建模时可以考虑为高斯白噪声）3、多个信道的情况，最终量化成一个 xTxR 的信道矩阵，即 R=H*T+N4、对这个 H 信道矩阵进行 SVD 分解，将这个矩阵的共轭部分计算出来，即可以使用线性代数的方法将这个矩阵的秩计算出来，终端即会将这个计算出来的秩再评估相关性之后进行上报，即为 R

11、I。1.3基站选择调度 Rank 的基本方法1.2.1权值基站目前有 3 种大类型的权值，分别为开环权、PMI 权以及 SRS 权，以下分别介绍这 3 种权值下 Rank 的调度方法：一、开环权一般在未获取到正常 SRS 或未获取到正常 3I 测量上报的时候，基站侧会选择开环权进行调度，在进行开环权调度的时候，一般会使用终端最近一次上报的合法 RI 进行相应 Rank 的调度，但最高的 Rank 不会超过 Rank2（2 Port）/rank4（48 Port）一般来说，在初始接入和切换入的一小段时间会使用开环权，如果长期使用开环权进行调度的话，会导致 Rank 无法抬升，需要分析原因，常见的

12、主要原因是用于调度 rank 的测量量（包括 SRS 或 3I），基站侧没有收到合法值导致;二、PMI 权PMI 权的主要含义是通过终端上报的 PMI 码本在确认最终 PDSCH 的权值，是一个依赖终端上报的权值方案，主要流程如下：1）基站发送 CSI 波束，即所谓的外层权，这个 CSI 波束是根据基站侧配置来选择波束类型，以及通过 SRS 测量来选择最优波束 ID；2）终端对 CSI 波束进行测量，根据测量结果上报来进行 RI/PMI 的调度因此 PMI 权下，调度 rank 就是终端实际测量的结果，基站侧不做任何处理，如果终端上报的 RI 偏低，则可能导致整体 rank 偏低；三、VAM

13、权VAM 权实际上指的是一种 CSI 波束类型，可以理解为一套外层权值，和 VAM 相对的主要有 DFT，全宽，半宽等几种波束类型，VAM 权下的外层波束类型主要有 3 种：VAM-H，VAM-V，VAM-HV，相较于 DFT，VAM 波束更宽，可以包含更多的多径信息，在覆盖和自由度不受限的场景下，可以获取更高的 RI 和更好的 CQI， 从而提升整体谱效率；四、SRS 权SRS 权和 PMI 的差异在于，内层权的计算不再依赖终端，而是根据 SRS 的测量结果进行 SVD 分解计算得到，并最终决定调度的 Rank，终端上报的 RI 只是作为初始调度 rank 的一个输入量，后续 rank 的升

14、降完全依赖于基站对 SRS 测量结果以及 MCS 的实际调度结果来决定；相较于 PMI 权，SRS 权更加精准，几乎没有PMI 权值下的量化损失（PMI 码本数量有限，而 SRS 的权值粒度相较于 PMI 码本更细），因此整体从频谱效率来说，SRS 权优于 PMI 权，但 SRS 权依赖天选终端； 基站侧可以配置 SRS/PMI 权值自适应，会根据 SRS 测量的结果来自适应的选择 SRS 权还是 PMI 权，基站侧和权值配置强相关的具体参数如下：参数 IDMO含义建议值DL_PMI_SRS_ADAPT_SWAda ptiveEdgeExp Enh SwitchNRDUCellAlgoSwi

15、tch支持 MIMO 权值在 SRS 权与 PMI 权间自适应，在远近点，SRS 受限场景均能选取合适权值提升用户传输性能；该开关关闭， 小区支持单一权值方案，固定 PMI 权在近点性能受限，固定 SRS 权在 LOS 径远点性能受限且会因为 SRS 资源受限、权值更新不及时导致性能恶化ONFixedWeightT ypeNRDUCellPdschDL_PMI_SRS_ADAPT_SW 关闭时才生效。0 表示固定 PMI 权，1 表示固定 SRS 权， Notes：对于非天选，只能 PMI 权，SRS权只能 1 流SRS_WEIG HT1.2.2天选终端针对天选终端，一般基站默认使用 SRS

16、权进行调度，此时的 Rank 调度完全依赖基站侧对 SRS 的测量结果来进行。当然，最初的 Rank 还是依赖终端上报的RI。在天选终端调度 SRS 权的场景，基站侧主要有 2 种调度 Rank 的算法，一个叫边界保护的 Rank 自适应，一种叫谱效率最优的 Rank 自适应，在商用网场景， 推荐使用谱效率最优的 Rank 自适应，下面简单介绍谱效率最优的 Rank 自适应方法谱效率最优的 Rank 自适应原理是根据最优的谱效率来选择相应的 Rank，即对每一个 Rank 都需要维护一个谱效率计算结果，然后进行对比，选择最优的进行调度计算谱效率需要输入 2 个测量结果，一个是累积的外环调整量，

17、一个是当前SRS 的测量结果，通过这 2 个测量来综合计算每个 rank 的谱效率，具体方法如下：1）根据 SRS 测量结果，获得每流的 delta-SINR_Layer2）计算各流的 SINR：SINR_layer = -10*10log(Rank) + SINR_report+delta_SINR_layer，并且根据计算的外环累积量来计算调整的 SINR 3）根据加权求和的方法来计算该码字的总谱效率，如果计算出来该码字的第一流与最优遗留的 deltaSINR 大于门限 MaxCondValueThld（默认 15，保留参数可配置），需要在原频谱效率基础上，乘以折算系数 EffCoef（默

18、认为 0.8，保留参数可配），作为新的码字 SINR，这个计算出来的 SNR 即可认为是谱效率如果多一流计算出来的谱效率优于当前流数 1.1 倍（默认值），则选择升 rank 如果少一流计算出来谱效率优于当前流数 1.1 倍（默认值），则选择降低 rank 升降 rank 都只能逐阶升降，不能越阶升降如果在远点，当 SRS 测量结果较低时，即测量的 PreSINR 低于某个值时（该值是一个门限），此时基站会认为 SRS 测量结果不可靠，可以自适应调整到 PMI权进行调度1.2.3非天选终端对于非天选终端来说，优先使用 PMI 权，在使用 PMI 权的场景下，基站实现则相对简单，完全依赖终端上报

19、的 RI 来进行 Rank 调度；但在远点，终端上报 RI=1 的场景，针对 1T4R 非天选终端，可以使用 SRS 权调度，主要是考虑在 RI=1 场景，1T4R 可以将上行 1 个 SRS 信道测量结果完全了解清楚，此时使用 SRS 权调度可以获取 SRS 测量结果增益。由于依赖终端上报的 RI 来进行 Rank 的调度，那么如果终端上报不准的场景下，可能会损失性能，因此基站在后续版本，针对 PMI 权引入了 Rank 探测的算法进行优化，基本原理如下：探测方向Rank12Rank23Rank34升9默认 22，参数可配置Rank2-3 门限-2降4默认 18，参数可配置Rank2 NR-

20、Detail-CQI Statistic-Wide Band-PCC MeasuredRI 进行查看、地理化显示等UE 上报的 RI 差总体定位思路如下：2.1.1强邻区不切换导致 UE 上报的 RI 低现象&分析：强邻区不切换会导致 UE 无法驻留在最优小区，CSI-RS 会受到来自邻区的干扰从而导致 UE 上报的 RI 差。如下图所示，NR 最强邻区的 SSB RSRP 比主服小区强 9dB，UE 多次上报 PCI 142&333 的 A3 事件，但是网络侧一直没有下发辅站变更命令。优化：针对强邻区不切换问题，需要排查以下几个方面： 配置核查：5G 辅小区是否漏配 5G 目标小区5G 辅小

21、区是否配置多个与目标小区相同 PCI 邻区4G 主小区是否漏配 5G 目标小区4G 主小区是否配错5G 目标小区信息X2 口未配置或配置错误 告警核查：4G 主小区到 5G 服务小区和 5G 目标小区的 X2 口是否存在传输异常5G 目标小区是否存在异常告警 信令分析：是否存在流程交叉等其他问题2.1.2下行干扰导致 UE 上报的 RI 低现象&分析：当小区存在干扰信号时，小区的上下行业务会受到影响，CSI-RS 的测量同样受到干扰，会出现终端上报的 RI 低导致 gNB 调度的 RANK 低、MCS 差， 误码率高等问题，严重时会导致 UE 无法做业务；当出现如上的问题时，需要进入干扰问题的

22、分析。 如下图所示，连续多个路测打点 RANK ThldSRS for RANK（默认为-2dB，参数 NRDUCellRsvd.RsvdParam54 控制）则采用谱效率最优的 rank 自适应方案（参数可配）;当 PreSINR ThldSRS for rank，采用不考虑条件数的边界保护 rank 自适应算法。当使用 PMI 权或 DFT 权时，都使用 UE 上报的 RI 来进行 RANK 调度：当使用 PMI 权时，Rank 自适应算法不生效，直接使用 UE 上报的 RI当 PMI 未上报或通道校正未通过时，则使用 DFT 权，根据 UE 上报的 RI 来选择 rank，但遵从如下规则U