5G优化案例5G波束配置优化提升CQI优良比案例.docx

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5G优化案例5G波束配置优化提升CQI优良比案例

5G波束配置优化提升CQI优良比案例

XX

3.2结合倾角与方位角的优化16

1）开阔场景CQI优良比质差小区优化16

2）楼宇阔场景CQI优良比质差小区优化17

3.3波束特性优化整体优化效果17

四、经验总结18

5G波束配置优化提升CQI优良比案例

XX

【摘要】CQI是信道质量指示，英文全称channelqualityindication，由UE测量所得，一般是指下行信道质量。

由于CQI和PDSCH的信道质量密切相关，且体现的是全部在网用户的信道质量，所以将NRCQI的优良率作为对覆盖的一项重要考核指标。

XX电信通过调整AAU波束配置提升CQI优良比总结了一套和方案。

【关键字】5GCQI优良率波束配置

【业务类别】优化方法一、问题描述

如下图XX5GCQI走势，8月以来CQI指标呈现了下滑趋势，需要分析原因，提出相应措施，快速提升CQI优良比。

ØXX电信5G站CQI指标走势

二、分析过程

1.1CQI优良比指标介绍

1）NRCQI优良率指标定义

SNCQI优良率定义：

统计时段内，gNB小区内UE上报的“4-bitCQITable表下UE上报的CQI”大于等于10的次数与“4-bitCQITable2表下UE上报的CQI”大于等于7的次数数量之和在整个CQI上报数量中的比例。

SNCQI优良率统计公式：

（4-bitCQITable表下UE上报的CQI大于等于10的次数+4-bitCQITable2表下UE上报的CQI大于等于7的次数）/（4-bitCQITable表UE上报的CQI次数+4-bitCQITable2表UE上报的CQI次数）×100%

∑k=15（4−bitCQITable表下UE上报的CQIk）+∑15

（4−bitCQITable2表下UE上报的CQIk）

CQI优良率=

k=10

k=7

∑k=15（4−bitCQITable表下UE上报的CQIk）+∑15

（4−bitCQITable2表下UE上报的CQIk）

k=1k=1

编码方式越高（QPSK<16QAM<64QAM<256QAM），依赖的信道条件需要越好。

CQI和PDSCH调制方式的对应关系如下，其中CQI在1~3之间，对应QPSK，在4~6的时候，对应16QAM，在7~11时候对应64QAM,12~15对应于256QAM。

2）NRCQI周期性上报

UE在上报CQI时候，有周期上报和非周期上报之分。

周期CQI上报时候，按照eNB分配的CQI周期进行周期性上报，非周期CQI上报时候，eNodeB特别指示UE上行数据传输的资源插入CQI上报。

NR目前版本仅支持周期性CQI上报，暂时未启用非周期上报。

1.2XXCQI优良比指标分析

1）CQI优良比区间分布情况

（XX电信现网有CQI指标5G有412个小区，CQI优良比在90%以下的小区有40个）

在CQI优良比质差小区分布上看CQI质差小区呈现两种规律第一种是站间距较远的站点覆盖区域较开阔的场景，第二种是站间距较小同时覆盖区域楼宇较密集的楼宇场景。

2）TOP40CQI优良比质差小区分析

选取CQI优良比在90%一下的40个小区为TOP小区分析现网CQI质差原因如下。

通过对TOP小区质差原因分析可以看出，覆盖问题是现网CQI优良比指标低的主要原因。

3）区分两种不同场景下TOP小区指标走势

Ø场景区分

开阔的场景:

（将郊区以及农村覆盖范围已道路;低层住房等为主的小区定义为开阔的场景小区）

楼宇场景:

（将城镇区域覆盖范围为楼宇为主的小区定义为楼宇场景小区）

Ø两种场景CQI指标走势

根据上述场景区分方法对现网TOP小区进行场景区分后指标如下：

通过对现网CQI优良比指标的初步分析可知影响指标的主要原因为覆盖问题，对TOP小区区分了两种场景。

开阔场景小区有14个；楼宇场景小区有23个。

下面将介绍5G波束特性是如何优化覆盖问题的。

1.35G波束特性介绍

NR系统采用波束赋形技术，对每类信道/信号都会形成能量更集中，方向性更强的窄波束。

但是相对宽波束，窄波束的覆盖范围有限，一个波束无法完整的覆盖小区内的所有用户，也无法保证小区内的每个用户都能获得最大的信号能量，如下图所示。

所以引入波束管理，基于各类信道/信号的不同特征，gNodeB对各类信道/信号分别进行波束管理，并为用户选择最优的波束，提升各类信道/信号的覆盖性能及用户体验。

MassiveMIMOAAU通过修改射频通道的相位权值，调整天线波束倾角。

（注意不是预置电子下倾角）

1）5G波束特性原理描述

立体覆盖波束仅用于广播波束，为了增强不同组网场景下广播信道、同步信号的覆盖范围，更好的匹配小区覆盖范围和用户分布，gNodeB支持多种覆盖场景的波束。

运营商可以选择适合自身覆盖需求的波束场景，解决不同组网场景下小区覆盖受限以及邻区干扰问题。

举例：

AAU为32T32R的模块，每列天线对应2个独立射频通道。

通过调整射频通道相位权值K1、K2，同时配合移相器，实现天线波束倾角调整。

2）波束的覆盖配置

为了匹配不同组网场景下的广播波束覆盖，本功能同时考虑水平面和垂直面下不同覆盖范围需求，组合出如下16种不同的配置，如下表所示。

Ø波束覆盖场景

配置ID

（水平3dB波宽，垂直

3dB波宽）

说明

SCENARIO_1

（110°，6°）

水平方向覆盖范围依次变小（对应水平3dB波宽依次变小），垂直方向覆盖范围对应为低层高度（对应垂直3dB波宽为6°）。

SCENARIO_2

（90°，6°）

SCENARIO_3

（65°，6°）

SCENARIO_4

（45°，6°）

SCENARIO_5

（25°，6°）

SCENARIO_6

（110°，12°）

水平方向覆盖范围依次变小（对应水平3dB波宽依次变小），垂直方向覆盖范围对应为中层高度（对应垂直3dB波宽为12°）。

SCENARIO_7

（90°，12°）

SCENARIO_8

（65°，12°）

SCENARIO_9

（45°，12°）

SCENARIO_10

（25°，12°）

SCENARIO_11

（15°，12°）

SCENARIO_12

（110°，25°）

SCENARIO_13

（65°，25°）

SCENARIO_14

（45°，25°）

水平方向覆盖范围依次变小（对应水平3dB波宽依次变小），垂直方向覆盖范围对应为高层

高度（对应垂直3dB波宽为25°）。

SCENARIO_15

（25°，25°）

SCENARIO_16

（15°，25°）

Ø射频AAU模块支持的覆盖场景配置

射频模块

天线数

覆盖场景配置

RRU5258

8T

SCENARIO_3~SCENARIO_5

AAU5310

32T

SCENARIO_1

AAU5313

SCENARIO_6~SCENARIO_8

AAU5811

SCENARIO_12~SCENARIO_15

AAU5319

32T

SCENARIO_1

SCENARIO_6~SCENARIO_8

AAU5270E

64T

SCENARIO_1~SCENARIO_16

AAU5612

AAU5613n77/n78

AAU5614

AAU5619

AAU5613n79

64T

不支持SCENARIO_1~SCENARIO_16

3）关于水平波宽与垂直波宽计算

Ø

水平波宽

计算波束的水平波宽：

如上图所示，当B=30m、D=70m，则可计算出α=25°，参照波束覆盖场景表，可知适合使用SCENARIO_5、SCENARIO_10、SCENARIO_15。

Ø垂直波宽

计算波束的垂直波宽：

如上图当D=70m、h=20m、H=30m，则可计算出β=23°，参照波束覆盖场景表，可知适合使用SCENARIO_12~SCENARIO_16。

取水平与垂直的场景交集，即SCENARIO_15能同时满足水平和垂直覆盖需求。

现网中运营商需要综合考虑站高、站间距、用户分布情况、覆盖范围、射频模块能力等各方面要素来确定覆盖场景。

波束个数固定：

小区的时隙配比为8：

2时，必须配置8个波束。

小区的时隙配比为其他情况时，必须配置7个波束。

4）波束的倾角和方位角

小区覆盖范围与天线的倾角和方位角有关，调整倾角或方位角后，小区的覆盖半径和覆盖形状会发生变化。

为了降低选站规划和站点优化难度，节约优化成本和人力协调成本，以及更好的解决小区间干扰问题，用户可以通过波束特性远程设置天线的倾角与方位角。

gNodeB支持以1°为粒度，调整广播波束的倾角和方位角。

通过调整倾角和方位角可以实现更多的波束指向，满足不同覆盖要求，实现灵活的组网。

各场景支持的倾角和方位角可调范围如下：

Ø各覆盖场景下的倾角、方位角

覆盖场景ID

倾角可调范围

方位角可调范围

SCENARIO_1

AAU5612：

-3°~15°

0°

其他AAU：

-2°~9°

SCENARIO_2

AAU5612：

-3°~15°

-10°~10°

其他AAU：

-2°~9°

SCENARIO_3

AAU5612：

-3°~15°

64T

其他AAU：

-2°~9°

AAU5612、AAU5613、AAU5270E、

AAU5619、AAU5614：

-22°~22°

RRU：

0°

8T

RRU5258：

-10°~10°

SCENARIO_4

AAU5612：

-3°~15°

8T

其他AAU：

-2°~9°

RRU5258：

-22°~22°

RRU：

0°

其他：

-32°~32°

SCENARIO_5

AAU5612：

-3°~15°

8T

其他AAU：

-2°~9°

RRU5258：

-32°~32°

RRU：

0°

其他

-42°~42°

SCENARIO_6

AAU5612：

0°~12°

0°

其他AAU：

0°~6°

SCENARIO_7

AAU5612：

0°~12°

-10°~10°

其他AAU：

0°~6°

SCENARIO_8

AAU5612：

0°~12°

-22°~22°

其他AAU：

0°~6°

SCENARIO_9

AAU5612：

0°~12°

-32°~32°

其他AAU：

0°~6°

SCENARIO_10

AAU5612：

0°~12°

-42°~42°

其他AAU：

0°~6°

SCENARIO_11

AAU5612：

0°~12°

-47°~47°

其他AAU：

0°~6°

SCENARIO_12

AAU5612：

3°

0°

其他AAU：

6°

SCENARIO_13

AAU5612：

3°

64T

其他AAU：

6°

AAU5612、AAU5613、AAU5270E、

AAU5619、AAU5614：

-22°~22°

32T

AAU5313、AAU5811、AAU5310：

-22°

~22°

SCENARIO_14

AAU5612：

3°

-32°~32°

其他AAU：

6°

SCENARIO_15

AAU5612：

3°

-42°~42°

其他AAU：

6°

SCENARIO_16

AAU5612：

3°

-47°~47°

其他AAU：

6°

5）波束特性相关参数说明

参数名称

参数ID

配置建议

覆盖场景

NRDUCellTrpBeam.CoverageScenario

根据现网的工参、AAU的天线文件等信息，进行专业的网规网优覆盖分析，确定最优的覆盖场景、倾角、方向角等。

其中AAU的天线文件会包含不同覆盖场景对应的空间中不同位

置的天线增益。

如果使用自定义波束覆盖场景，需要先通过MONRDUCellTrpCustBeam设置每个波束的倾角和方向角，再配置本参数为

“CUSTOMIZED_BEAM_SCENARIO”。

倾角

NRDUCellTrpBeam.Tilt

按照网络规划配置。

配置为缺省值255时，对于AAU5612硬件实际的倾角默认值为3°，其

他AAU硬件实际的倾角默认值为6°。

方位角

NRDUCellTrpBeam.Azimuth

按照网络规划配置。

场景化波束算法开关

NRDUCellTrpBeam.ScenarioBeamAlgoSw

小区间覆盖场景不一致时会引入邻区间相互干扰，降低下行吞吐率，建议启用子开关

“SCENARIO_BEAM_DENSIFY_ALGO_SW”。

SSB最大功率偏置

NRDUCellTrpBeam.MaxSsbPwrOffset

建议在大站间距、SUL（Supplementary

Uplink）等PBCH或SS功率受限场景配置需要的偏置值。

三、解决措施

3.1不同场景下的波束配置

如上文介绍的5G波束特性结合现网因覆盖问题造成的CQI优良比低的两种场景，分别采取不同的参数配置进行验证。

每种波束配置各配置一天时间，然后取天级指标对比。

在调整波束配置同时要打开场景化波束算法开关MaxSsbPwrOffset减少小区间覆盖场景不一致时引起的邻区间相互干扰。

1）开阔场景波束配置验证

由于开阔场景下一般站间距较远，同时覆盖的建筑较低所以分别采取SCENARIO_1；SCENARIO_2；SCENARIO_6；SCENARIO_7；SCENARIO_12，几种配置进行指标验证。

（通过参数配置验证在开阔场景下波束配置为SCENARIO_2为最佳）

2）楼宇场景波束配置验证

由于开阔的场景下一般站间距较远，同时覆盖的建筑较低所以分别采取SCENARIO_2；SCENARIO_3；SCENARIO_7；SCENARIO_8；SCENARIO_13，几种配置进行指标验证。

（通过参数配置验证在楼宇场景下波束配置为SCENARIO_3为最佳）

3.2结合倾角与方位角的优化

在验证了不同波束配置后，再结合倾角与方位角的调整来优化5G小区的覆盖，可以达到更加的优化效果。

考虑到具体每个小区的覆盖情况不同倾角与方位角的调整也不同需要具体分析，大致选取倾角5~8°方位角-10~10度左右。

1）

开阔场景CQI优良比质差小区优化

2）楼宇阔场景CQI优良比质差小区优化

3.3波束特性优化整体优化效果

在TOP小区波束优化的基础上将波束特性优化推广至全网5G站点，通过波束配置优化与倾角方位角优化两步优化后，XX5GCQI由95.2%提升到95.7%,，提升幅度约0.5%左右。

四、经验总结

XX电信通过总结5G波束特性优化的方法来提升5GCQI优良比，为后续5G网络规模扩大后的指标稳定提供一个相应优化手段。

Ø5G波束配置方案总结

不同场景

波束配置推荐

倾角与方位角推荐

场景化波束

算法开关

开阔场景

SCENARIO_2

倾角5~8°方位角-10~10

开

楼宇场景

SCENARIO_3

倾角6~12°方位角-5~5

开