5G优化案例：5G NR 低RANK值分析研究案例

5GNR低RANK值分析研究案例XX分公司XXXX年XX月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1 5GNRRANK的基本概念 31.1 RANK相关概念 31.2 权值介绍 51.3 RANK自适应算法 72 RANK低分析排查指导 93 典型路测RANK低问题类型分析 94 总结 155GNR低RANK值分析研究案例XX【摘要】随着工业4.0等国家战略的部署，5G网络大带宽、高时延、海量连接的特征具有非常大的应用空间，5G是面向2020年以后移动通讯需求而发展的新一代移动通信技术，目前已经成为全球研究的热点。5G移动网络较2G、3G、4G网络而言最大的优势在于为用户提供更高速率。小区峰值吞吐量是5G网络的一个基本性能指标，因此小区下行速率测试是众多局点的一个普遍需求。因各种原因，在速率测试过程中，外场频现速率低下的问题，而RANK等级直接影响了NR的下载速率，本文根据不同实际路测情况，全面分析RANK低导致速率问题的原因，制定科学的RANK低问题排查和优化流程，通过参数、射频等多种优化手段尝试了提升RANK值和网络峰值速率的，更好地发挥5G超高频谱。【关键字】5GNRRANK速率感知定位思路【业务类别】参数优化5GNRRANK的基本概念RANK相关概念TB块：一个TB块对应包含一个MACPDU的数据块，这个数据块在一个TTI内发送。每个TTI最多发送两个TB块；CodeWord码字：一个码字是对在一个TTI上发送的一个TB进行CRC插入、码块分割并为每个码块插入CRC、信道编码、速率匹配之后，得到的数据码流。不同的码字区分不同的数据流，其目的是通过MIMO发送多路数据，实现空间复用。一个码字对应一种MCS和一个CQI，码字越多，链路自适应越好，但CQI开销越大。当前协议规定，5GNR最大支持2个码字：1~4层：使用1个码字；5~8层：使用2个码字；Layer层：就是通常说的流，码字通过层映射映射到各个流上，这有点像串行到并行的变换，因此层数越多，速率就会越高。在空间复用中，层数=秩（RANK数）。码字和层的对应关系如下表：RANK秩：秩(RANK)可以看作收发设备间传输通路上独立的并行信道的数目，即同时支持的相对独立的信道数，而MIMO实际传送所使用的数据流数则称为层数。由于不同MIMO信道下数据通路之间的正交性不同，因此实际应用中必须考虑数据流之间所产生的干扰。采用多个天线传送多个码字时，需要根据空间信道的秩来确定所能同时发送的数据流数(即层数)，以降低信息之间的干扰，增加接收准确性，提升信息传送容量。Port天线端口:用于传输的逻辑端口，与物理天线不存在定义上的一一对应关系，可同时对应到一个或多个物理天线上；每个端口上有自己独立的DMRS信号,供UE解调出各个端口上的信号。波束：各流上的数据通过BF加权后，映射到64根天线上发送，在权值的作用下（改变信号的幅度和相位），各天线上的信号将会进行赋形，集中打向UE。RANK数=波束个数。流到天线的映射：以64T64R天线8流为例，每个流都会选择一个64维的权值向量W1，W2，…，W8，然后通过与流上符号进行运算，得到64维的数据，此过程即是加权过程。然后各个流上的数据进行叠加后，映射到各个天线上PreSINR：即通过测量上行SRS(SoundingReferenceSignal)的SINR值；DeltaSINR：是根据SRS的最强8（4）个波束（具体个数和UE接收天线数有关）在SRS权下和对应波束在PMI权下计算得到的Sinr之间的差值，即SRS权相对PMI权的增益。权值介绍权值分为动态权和静态权，MM基于权值计算用户的信号特征，并根据权值改变波束的形状和方向。PDSCH动态权值计算，有三种不同的方法：SRS权、PMI权和VAM权。动态权-SRS权gNodeB通过获取UE上行信道的SRS（SoundingReferenceSignal）信号，根据互易原理计算出对应下行信道的特征。基站根据SRS信息，从无穷个Beam中挑出最好的多个正交beam。其优点是下行波束指向精确，缺点是下行波束精度和SRS信号质量直接相关，且SRS需要全带宽发送，覆盖更容易受限；动态权-PMI权gNodeB基于UE上行反馈的PMI（PrecodeMatrixIndication）选择最佳的权值。UE根据CSI-RS信息，从Codebook中有限个Beam中挑出最好的多个正交beam，并反馈BeamId给基站。其优点是UE反馈BeamId仅需2RB，覆盖不容易受限，缺点是下行波束精度受Codebook限制，波束指向不好，影响覆盖和容量。动态权-VAM权VAM方案对阵面进行划分，每个子阵面通过一个波束发送一个Port，UE进行测量并反馈PMI/CQI/RI。VAM权相对PMI权（目前商用终端SRS权支持度较低），波束更密，指向更准。静态权-DFT权基站内部预置静态权，性能相比动态权差。权值与Rank调度权值先从开环权或PMI权切换入SRS权，此时初始Rank即为UE上报的RI，因为无论是PMI权还是DFT权，均使用UE上报的RI来调度实际的rank值。当使用SRS权值时：当PreSINR(SRS信号的信噪比)>ThldSRSforRANK（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<ThldSRSforrank，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RANK如使用PMI权，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UECSI的RI为1，则当前使用RANK为1UECSI的RI为2-3，当前使用RANK为2UECSI的RI为4-8,则当时使用RANK为4RANK自适应算法gNodeB通过为用户选择合适的下行波束赋形权值，可以提高MIMO多天线阵列增益，提高频谱效率，可以在一定程度上提高下行吞吐量，提高用户感受。通过打开NRDUCellAlgoSwitch.AdaptiveEdgeExpEnhSwitch的子开关“DL_PMI_SRS_ADAPT_SW”来开启权值自适应开关。下行SRS（SoundingReferenceSignal）权与PMI（PrecodingMatrixIndication）权自适应方案，允许用户在SINR较大时，选择基于SRS得到的BF权值；在SINR较小时，选择基于PMI的BF权值，相对于SRS权，远点用户的PMI权可以提升权值准确性，提升边缘用户的SINR，进而提升边缘用户的速率。当用户上行SRSSNR大于ThSRS(SrsPreSinrJudgeThld，默认值-20dB)该用户选择SRS权；否则选择PMI权，两边都有固定3dB迟滞保护。RANK自适应总体来说可以归为3种自适应方法：谱效率最优、条件数边界保护RANK自适应、不考虑条件数边界保护RANK自适应。使用谱效率最优算法吞吐率比条件数边界保护RANK自适应算法吞吐率更优。谱效率最优自适应算法总体思想是SUMCS根据CQI、外环调整量以及BFGAIN等已经先确定，在确定MCS后通过一系列的数学公式得到当前MCS、不同RANK下的频谱效率。根据对不同MCS和RANK下的谱效率进行计算，是默认的自适应算法。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，不能越阶升降条件数边界保护RANK自适应该算法的原理是：两个条件数据：连续600slot90%的满足条件可以尝试升RANK条件数1：MCS>22阶和流间的deltaSINR差值不能大于门限，同时满足两个条件升rank条件数2：MCS>18阶，流间的deltaSINR差值必须小于门限，同时满足两个条件升rank升/降rank如下表所示：Case1：指MCS大于22阶时，1升2时，deltaSINR差值不能大于10，2升3时，deltaSINR差值不能大于20，依次类推；Case2：当MCS大于18阶时，1升2，deltaSINR差值必须小于5，2升3时，deltaSINR差值不能大于8，依次类推，且在双码字场景下，要求倒数第一流和倒数第二流的差值必须小于等于4，比如4升5，要去第5流的deltaSINR和第4流的deltaSINR必须小于等于4，依次类推。降rank就看MCS，8降7，MCS低于15阶，7降6，MCS低于15阶，MCS最后那个9表示无效值，不参与计算。不考虑条件数边界保护RANK自适应（Presinr低时用）该算法的原理是：连续600slot90%的满足条件可以尝试升RANK，仅基于MCS考虑升RANK。升RANK的MCS门限大于22阶降rank的MCS门限小于等于12阶RANK低分析排查指导RANK低定义，一般指RANK<2的路测点的分析，通常情况下，如果连续出现多个路测点RANK值<2，则判断为RANK低。根据实际路测分析情况，总结RANK低总体定位思路如下：典型RANK低问题类型分析频繁切换导致RANK低现象：如下图所示，在Assistant上地理化显示路测4GPCI，DLRANK，5GPCI等信息，可以通过主服PCI分布变化来观察是否存在频繁切换，图中4G和5G红框部分PCI频繁发生变化，RANK也随之发生了变化，导致频繁切换路段大部分时间RANK<=2。分析：用户切换过程中链路会中断（表现在切换的那1s内调度次数会减少），切换后用户初始接入，低RANK低MSC能保证接入和切换成功率，大概在30ms左右可调整回来，影响较小；但是如果发生频繁切换，会导致RANK无法快速调整回来，因此需要对频繁切换区域进行优化；如果4G或5G在5s（时间可根据需求自定义）内存在2次及以上次切换，则判断为频繁切换，如果频繁切换的小区关系存在小区A->B->A的场景，则称之为乒乓切换。优化方法：针对频繁切换路段进行优化，以减少频繁切换次数，主要步骤如下：确定主服小区：确定主服小区有两个手段，降低邻区信号强度和增强主服小区信号强度。对于越区的邻区，优先调整邻区的方位角、下倾角、功率、和Pattern等参数，降低邻区信号强度。切换参数优化：通过路测日志查看测量报告，计算服务小区电平和邻区电平的差异，得到需要修改的A3门限、幅度迟滞、两两小区间cellindividualoffset或时间迟滞，评估能否解决频繁切换问题。通过切换门限调整:上表中4G锚点切换参数调整会对现网LTE用户也造成影响，因此可以为NSA用户设立独立的同频切换参数组：MODCELLQCIPARA:LocalCellId=*,Qci=*,NsaDcIntraFreqHoGroupId=xx;ADDINTRAFREQHOGROUP:LocalCellId=*,IntraFreqHoGroupId=xx,IntraFreqHoA3Hyst=4,IntraFreqHoA3Offset=4,IntraFreqHoA3TimeToTrig=320ms;小区对切换参数调整如果精品路线以某个方向行驶时，某2个小区间只有1次切换关系，那么也可以通过调整cellindividualoffset来精准改变切换位置，只影响指定的邻区。邻区关系调整增加LTE邻区，添加NR邻区关系。对于同频邻区，只需要调整邻区关系ADD/RMVEUTRANINTRAFREQNCELL，并调整NR邻区关系ADD/RMVNRNRELATIONSHIP。对于单次切换后导致的RANK1点，可以通过参数NRDUCellPdsch.DlInitRank从默认值RANK修改为RANK2,提升切换后的RANK抬升速度。强邻区不切换导致RANK低现象&分析：如下图所示，UE占用PCI为968的小区作为主服务小区，SS-RSRP为-77.15dbm，但邻区中PCI为438的小区SS-RSRP为-63.47dbm，NR最强邻区的SSBRSRP比主服小区强很多，UE多次上报PCI438的A3事件，但是网络侧一直没有下发辅站变更命令，强邻区不切换会导致UE无法驻留在最优小区，会受到来自邻区的干扰从而导致RANK差。优化方案：针对强邻区不切换问题，需要排查以下几个方面：①配置核查：5G辅小区是否漏配5G目标小区5G辅小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②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③信令分析：是否存在流程交叉等其他问题外部干扰导致RANK差现象&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，出现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分析。如下图所示，UE占用PCI为389的小区，SS-RSRP为-88.18dbm，SS-SINR仅为9.95db，连续多个路测打点RANK为1，打点位置覆盖较好但是RANK低，同时MCS很差，上下行MCS大部分分布在QPSK和16QAM，误码远高于收敛值10%，证明网络存在干扰，需要进行干扰排查。优化方案：针对5G干扰问题，需要重点排查以下几种类型的干扰：RF覆盖问题导致RANK低下行弱覆盖导致RANK低现象&分析：覆盖越差，CSI-RSSINR测量结果越差，非天选终端选择低RANK的概率越大；覆盖越差，基站测量到的SRS结果会更差，基站选择低RANK的概率会更大。下行弱覆盖为连续出现接收电平较低的采样点形成弱覆盖区域，弱覆盖区域可能导致手机的接收电平小于最小接入电平而掉网，或用户进入弱覆盖区域后因低电平质量而速率降低，影响下载速率。优化方案：对于弱覆盖区域，通常只能选择增强主服的覆盖强度，增强覆盖的可选手段如下：增加小区最大发射功率（MaxTransmitPower）调整机械方位角让AAU主瓣覆盖问题路段（要注意避免在其他位置造成弱覆盖）；减小机械下倾角；增加小区、站点等重叠覆盖导致RANK低现象&分析：通常情况下，如果某一路段存在多个信号强度相当（3dB以内）的小区覆盖该路段，但却没有一个足够强的主服务小区来主导覆盖，则可认为存在重叠覆盖。重叠覆盖邻区会成为潜在的干扰源，在有负载的情况下会对服