李壽鵬，張國(guó)棟，蘇雷

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司山東分公司，濟(jì)南 251400）

1 PCI概述

PCI（Physical Cell Identifier，物理小區(qū)標(biāo)識(shí)），也稱為物理小區(qū)ID。LTE系統(tǒng)提供504個(gè)物理層小區(qū)ID，與TD-SCDMA系統(tǒng)的128個(gè)擾碼概念類似。網(wǎng)管配置時(shí)，為小區(qū)配置0～503之間的一個(gè)號(hào)碼即可。PCI直接決定了小區(qū)同步序列，并且多個(gè)物理信道的加擾方式也和PCI相關(guān)。例如PDSCH的加擾序列的產(chǎn)生與物理小區(qū)ID是有關(guān)系的。而且，物理小區(qū)ID與小區(qū)專屬參考信號(hào)的頻域位置也是相關(guān)的。所以需要對(duì)相鄰小區(qū)的PCI進(jìn)行合理的規(guī)劃以避免干擾。

2 PCI的獲取

2.1 主同步信號(hào)和輔同步信號(hào)

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，UE解出小區(qū)擾碼序列（共有128種可能性），即可獲得該小區(qū)ID。TD-LTE的方式類似，不同的是UE需要解出兩個(gè)信號(hào)：主同步信號(hào)（PSS，共有3種可能性）和輔同步信號(hào)（SSS，共有168種可能性）。由兩個(gè)序列的序號(hào)組合，即可獲取該小區(qū)ID。 采用主輔同步信號(hào)的優(yōu)勢(shì)是能夠保證終端能夠準(zhǔn)確并快速檢測(cè)出主同步信號(hào)，并在已知主同步信號(hào)的前提下來(lái)檢測(cè)輔同步信號(hào)，加快小區(qū)搜素速度。

圖1給出了PSS（Primary Synchronized Signal，主同步信號(hào)）和SSS（Secondary Synchronized Signal，輔同步信號(hào)）的位置示意圖。在時(shí)域上PSS位于DwPTS的第三個(gè)符號(hào)；SSS位于5ms第一個(gè)子幀的最后一個(gè)符號(hào)。PSS和SSS信號(hào)的位置相對(duì)固定。

圖1 同步信號(hào)時(shí)域位置示意圖

在頻域上，TD-LTE系統(tǒng)支持多種傳輸帶寬配置，為了保證各個(gè)系統(tǒng)帶寬下PSS和SSS位置的相對(duì)固定和檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化，PSS和SSS信號(hào)在頻域上總是處于整個(gè)系統(tǒng)帶寬中央1.08MHz（6個(gè)PRB塊）的位置，如圖2所示。

2.2 PCI的獲取

PCI是在小區(qū)搜索的時(shí)候獲取的。小區(qū)搜索時(shí)，首先進(jìn)行時(shí)間同步檢測(cè)。其基本原理是使用本地同步序列和接收信號(hào)進(jìn)行同步相關(guān)，進(jìn)而獲得期望的峰值，根據(jù)峰值判斷出同步信號(hào)的位置。當(dāng)終端處于初始接入狀態(tài)時(shí)，對(duì)接入小區(qū)的帶寬是未知的，主同步和輔同步處于整個(gè)帶寬中央，并占用1.08MHz帶寬。因此，初始接入時(shí)，UE首先在其支持的工作頻段內(nèi)以100kHz為間隔的頻柵上進(jìn)行掃描，并在每個(gè)頻點(diǎn)上進(jìn)行主同步信道的檢測(cè)。在這一過(guò)程中，終端僅僅檢測(cè)1.08MHz的頻帶上是否存在主同步信號(hào)。

圖2 同步信號(hào)頻域位置示意圖

當(dāng)檢測(cè)出PSS信號(hào)后，根據(jù)主同步信號(hào)和輔同步信號(hào)之間的固定關(guān)系，進(jìn)行輔同步信號(hào)的檢測(cè)。小區(qū)在獲得了主同步信號(hào)和輔同步信號(hào)之后就獲得了小區(qū)的 PCI。

這里需要說(shuō)明的是，TD-LTE系統(tǒng)既可以采用常規(guī)CP（Cyclic Prefix，循環(huán)前綴），也可以使用擴(kuò)展CP，所以，對(duì)應(yīng)的PSS和SSS之間的距離存在兩種可能，需要終端采用盲檢的方式識(shí)別，通常是采用PSS與SSS相關(guān)峰的距離進(jìn)行判斷。檢測(cè)出SSS之后，系統(tǒng)采用的CP類型也就相應(yīng)確定了。

3 PCI與小區(qū)專屬參考信號(hào)

3.1 PCI與PDSCH信道

概述中提到過(guò)，PCI的合理規(guī)劃能夠減少相鄰小區(qū)間的干擾。因?yàn)橛行┪锢硇诺赖募訑_方式是和PCI有關(guān)的。例如PDSCH信道。PDSCH信道的加擾序列的初始化值（Cinit）是與PCI相關(guān)的，見式（1）。

3.2 PCI與小區(qū)專屬參考信號(hào)

PCI與小區(qū)專屬參考信號(hào)（CRS，Cell-specific Reference Signals）的產(chǎn)生，位置等都有著相關(guān)性，這些相關(guān)性導(dǎo)致了PCI在規(guī)劃時(shí)一些需要注意的原則。

3.2.1 小區(qū)專屬參考信號(hào)序列生成與PCI

小區(qū)專屬參考信號(hào)在天線端口0～3上發(fā)送，并且只支持Δf=15kHz。

其中，ns表示時(shí)隙號(hào)（一個(gè)無(wú)線幀內(nèi)），l標(biāo)示一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的OFDM符號(hào)數(shù)。

c(i)在每個(gè)OFDM符號(hào)進(jìn)行初始，見式（3-3）。

3.2.2 小區(qū)專屬參考信號(hào)位置與PCI

式中m表示參考信號(hào)序列的序號(hào)，m`表示本小區(qū)參考信號(hào)在20MHz帶寬參考信號(hào)中的位置。當(dāng)本小區(qū)帶寬為20MHz時(shí)，二者相等。v和vshift表示不同參考信號(hào)的頻域位置，其中：

v表示參考信號(hào)的起始位置，在v的基礎(chǔ)上有vshift的偏移。因?yàn)関shift是經(jīng)過(guò)（PCI）模6運(yùn)算的，所以只有0～5 6種取值。所以參考信號(hào)會(huì)在6個(gè)子載波內(nèi)循環(huán)取值，位置與PCI相關(guān)。

在同一時(shí)隙內(nèi)如果資源單元 （k，l）用于發(fā)送某一天線端口的參考信號(hào)，那么其他天線端口對(duì)應(yīng)位置不發(fā)送任何數(shù)據(jù)，并置為0。圖3給出了常規(guī)CP下不同參考信號(hào)符號(hào)圖案，Rp表示用于傳輸天線端口p參考信號(hào)的資源單元。

結(jié)合v和vshift的公式與圖3圖片，可以確定參考信號(hào)的具體位置。在使用兩個(gè)天線端口（port0和port1）的情況下，小區(qū)專屬參考信號(hào)包含了插入到每個(gè)時(shí)隙中的第一個(gè)和倒數(shù)第三個(gè)OFDM符號(hào)的所謂參考符號(hào)，帶有6個(gè)子載波的頻域間隔。每個(gè)資源塊（RB）內(nèi)的每個(gè)時(shí)隙包含了12個(gè)子載波，因此共有4個(gè)參考符號(hào)。

在天線端口2（port2）和天線端口3（port3）上，port2和port3發(fā)送的參考信號(hào)插入到每個(gè)時(shí)隙的第二個(gè)OFDM符號(hào)中，也有6個(gè)子載波的頻域間隔。每個(gè)資源塊（RB）內(nèi)共有2個(gè)參考符號(hào)。

介紹PCI與參考信號(hào)位置的關(guān)系可以從以下三個(gè)方面展開。

（1） 相鄰小區(qū)PCI相等。

圖3 參考信號(hào)位置示意圖

結(jié)合結(jié)合v和vshift的公式，如果相鄰小區(qū)的PCI相等，那么，PCI模6之后仍然相等。相鄰小區(qū)的vshift是相等的。再看v的表達(dá)式，在天線端口0（port0，p=0）上，觀察第一個(gè)OFDM符號(hào)（l=0）v=0。兩個(gè)小區(qū)的v的定義方法是一樣的，所以，這兩個(gè)相鄰小區(qū)的v也是一樣的。這就導(dǎo)致了這兩個(gè)相鄰小區(qū)port0上的參考信號(hào)位置是相同的。同樣的情況發(fā)生在port1，port2，port3上。那么，這兩個(gè)相鄰小區(qū)的參考信號(hào)在頻域上是完全相同的。同時(shí)，TD-LTE系統(tǒng)小區(qū)間是同步的，所以它們?cè)跁r(shí)域上也是同步的。這必然會(huì)引起參考信號(hào)的小區(qū)間干擾。

（2） 相鄰小區(qū)PCI mod 6相等。

仍然是結(jié)合v和vshift的表達(dá)式來(lái)解釋。如果相鄰小區(qū)的PCI mod 6相等，例如小區(qū)A的PCI=1，小區(qū)B的PCI=7。很簡(jiǎn)單的得到：

PCI（A）mod 6=1=PCI（B）mod 6

從而vshift（A）=（A）mod 6 ＝vshift（B）=（B）mod 6

這種情況其實(shí)與PCI相等的情況是一樣的。根據(jù)上文的分析，如果相鄰小區(qū)的模6相等，那么所有天線端口上的參考信號(hào)位置都將是相同的。

（3）相鄰小區(qū)的PCI mod 3相等。

假設(shè)小區(qū)A的PCI=1，則模6為1模3為1；小區(qū)B的PCI=4，模6為4模3為1，小區(qū)A和小區(qū)B相鄰。那么

P C I（A）m o d 6≠PCI（B）mod 6 PCI（A）mod 3＝PCI（B）mod 3

小區(qū)A與B的vshift是不相等的。所以，小區(qū)A的port0上的參考信號(hào)是不會(huì)與小區(qū)B的port0上的參考信號(hào)位置重合的。同樣的情況適用于小區(qū)A與小區(qū)B的port1上的參考信號(hào)，小區(qū)A與小區(qū)B的port2上的參考信號(hào)，小區(qū)A與小區(qū)B的port3上的參考信號(hào)均不會(huì)重疊。但是我們從參考信號(hào)符號(hào)圖和公式中都可以看出，port1與port0的參考符號(hào)是頻率復(fù)用的，帶有3個(gè)子載波的頻域偏置。port2與port3參考符號(hào)是頻率復(fù)用的，帶有3個(gè)子載波的頻域偏置。小區(qū)A的port0上的v=0（p=0，l=0），那么對(duì)于小區(qū)A的port0而言：

（v+vshift）mod 6=1 ；

同時(shí)，小區(qū)B的port1上的v=3（p=1，l=0），對(duì)于小區(qū)B的port1而言：

（v+vshift）mod 6＝ (3+4）mod 6=1

比較上面兩個(gè)式子，可以得出，兩個(gè)小區(qū)的port0與port1上的（v+vshift）mod 6是相等的。所以，小區(qū)A的port0上的參考信號(hào)頻域位置與小區(qū)B的port1上的參考信號(hào)頻域位置是一樣的。那么，A小區(qū)的port0上的參考信號(hào)就會(huì)與小區(qū)B的port1上的參考信號(hào)產(chǎn)生一定的互干擾。同樣可以推導(dǎo)出其他天線端口的情況。

總結(jié)以上分析，相鄰小區(qū)的PCI相等，PCI mod 6相等，或PCI mod 3相等都會(huì)導(dǎo)致參考信號(hào)的位置重疊，產(chǎn)生參考信號(hào)的小區(qū)間干擾，從而導(dǎo)致SNR的降低。如果相鄰小區(qū)的PCI，PCI mod 6，或PCI mod 3均不相等，那么它們的小區(qū)專屬參考信號(hào)在頻域上的位置將會(huì)錯(cuò)開，可以得到較好的SNR。

4 PCI不合理導(dǎo)致CRS干擾優(yōu)化案例

下面是一個(gè)PCI設(shè)置不合理導(dǎo)致相鄰小區(qū)CRS干擾，SNR降低的例子。

在扇區(qū)A（PCI154）和扇區(qū)B（PCI148）站點(diǎn)之間的交界區(qū)域，RSRP非常好，但SNR很差（<5dB），調(diào)整天線俯仰角和方位角，問(wèn)題依舊。因而不是無(wú)線環(huán)境的問(wèn)題。

但是，將扇區(qū)B的PCI148改為PCI147后，路測(cè)顯示：SNR好轉(zhuǎn)至25～30dB?？梢悦黠@的看到PCI優(yōu)化前后的效果對(duì)比。

分析其原因，是因?yàn)樯葏^(qū)A的PCI（154）mod 6=4，等于扇區(qū)B的PCI（148）mod 6。從而，這兩個(gè)相鄰小區(qū)的CRS信號(hào)位置是相同的，所以CRS產(chǎn)生了嚴(yán)重的干擾。在修改了扇區(qū)B的PCI之后，扇區(qū)B的PCI（147）mod 6=3，這樣，在頻域上，扇區(qū)B的CRS信號(hào)就與扇區(qū)A的CRS信號(hào)在不同的位置上，從而避免了CRS信號(hào)的干擾。PCI的優(yōu)化在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化案例中起了非常大的作用。

5 結(jié)論

從理論方面分析，相鄰小區(qū)的PCI，PCI mod 6，PCI mod 3是不宜相等的。這點(diǎn)也從實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中得到了證實(shí)。因?yàn)镻CI共有504個(gè)，所以想做到相鄰小區(qū)的PCI不相等是很容易規(guī)劃的。PCI經(jīng)過(guò)模6預(yù)算后，只有0～5 6個(gè)取值，所以，在相鄰小區(qū)規(guī)劃時(shí)只能對(duì)于PCI mod 6的6個(gè)值復(fù)用進(jìn)行小區(qū)的PCI規(guī)劃。這在規(guī)劃上也是可以實(shí)現(xiàn)的。但是PCI mod 3卻只有0～2 3個(gè)取值，想在全網(wǎng)復(fù)用3個(gè)值是很困難的，所以在進(jìn)行配置時(shí)，我們只能盡量避免對(duì)打的小區(qū)和相鄰的小區(qū)PCI mod 3不相等。因此，在做PCI規(guī)劃時(shí)應(yīng)首先考慮相鄰小區(qū)的PCI和PCI mod 6不想等，然后盡量避免相鄰小區(qū)的PCI mod 3相等。

[1] 王映民, 孫韶輝等編著. TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：人民郵電出版社，2010.