史光耀，楊秀敏，黃輝（中國電信股份有限公司貴州分公司，貴州 貴陽 550001）

LTE中PDCCH CCE利用率影響因素探討

史光耀，楊秀敏，黃輝
（中國電信股份有限公司貴州分公司，貴州 貴陽 550001）

【摘 要】

主要探討了LTE FDD中物理下行控制信道的控制信道單元利用率的各種影響因素，并闡述了PDCCH CCE高利用率分析流程以及研究PDCCH CCE利用率的意義，最后對現(xiàn)網(wǎng)案例進(jìn)行了具體分析。

物理下行控制信道 控制信道單元 利用率

1 引言

LTE中PDCCH（Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道）的主要作用是承載DCI（Downlink Control Information，下行控制信息），DCI中包含了UE（User Equipment，用戶設(shè)備）所需的子幀中的下行資源分配信息、上行資源賦予信息以及如何進(jìn)行解碼等信息。UE下載數(shù)據(jù)需要先讀取PDCCH以便獲知下行數(shù)據(jù)所在資源塊位置及大小；UE上傳數(shù)據(jù)得先由PDCCH中DCI指示為其分配了資源塊之后才能上傳，可見PDCCH在LTE中具有重要的作用。PDCCH實質(zhì)為一個大的信道，該信道中有多個PDCCH候選，當(dāng)僅考慮專用UE信息時，每個PDCCH候選對應(yīng)一個UE前向連接，占用1/2/4/8個CCE（Control Channel Element，控制信道單元）（CCE是PDCCH的最小資源單位），因此PDCCH容量實際上反映了小區(qū)能容納的UE前向連接數(shù)，對該P(yáng)DCCH容量的資源利用率情況用指標(biāo)PDCCH CCE利用率來衡量。

2 PDCCH CCE利用率影響因素分析

2.1 PDCCH CCE利用率定義

其中，分母“PDCCH信道可分配的CCE個數(shù)=每TTI PDCCH CCE可用數(shù)目×統(tǒng)計周期內(nèi)TTI數(shù)”，具體計算方法為(由于帶寬、MIMO符號數(shù)決定的REG個數(shù)-PCFICH占用的4個REG-PHICH占用的REG)/9；分子“PDCCH信道占用CCE個數(shù)”是指小區(qū)實際所使用的CCE數(shù)量（公共信令使用的PDCCH CCE個數(shù)、上行調(diào)度使用的PDCCH CCE個數(shù)及下行調(diào)度使用的PDCCH CCE個數(shù)之和）。

2.2 影響PDCCH CCE利用率因素分析

在分析PDCCH CCE利用率之前，有必要對一個子幀中的控制區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行分析，如圖1所示：

其中，控制區(qū)域包含PCFICH（Physical Control Format Indicator Channel，物理控制格式指示信道）、PDCCH、PHICH（Physical Hybrid Automatic Repeat Indicator Channel，物理混合自動重傳指示信道）、DL-RS（Downlink-Reference Signal，下行參考信號）；數(shù)據(jù)區(qū)域包含PDSCH（Physical Downlink Shared Channel，物理下行鏈路共享信道）、DL-RS、SSS（Secondary Synchronization Signal，從同步信號）、PSS（Primary Synchronization Signal，主同步信號）、PBCH（Physical Broadcast Channel，物理廣播信道）。

根據(jù)前述PDCCH CCE利用率指標(biāo)公式定義，該指標(biāo)的高低與其可分配的CCE數(shù)及實際占用的CCE數(shù)有關(guān)，下面從以下2個方面進(jìn)行分析：

（1）可分配CCE數(shù)量影響因素

◆時域控制格式指示設(shè)置

CFI（Control Format Indicator，控制格式指示）指示了一個子幀內(nèi)可用于控制信道的符號數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)帶寬大于10RB時，CFI指示的可用于PDCCH的符號數(shù)為1/2/3；當(dāng)系統(tǒng)帶寬小于等于6RB至10RB時，CFI指示的可用于PDCCH的符號數(shù)為2/3/4。

顯然，CFI=1比CFI=2占用的控制區(qū)域符號數(shù)小，在同一系統(tǒng)帶寬以及相同PHICH GROUP數(shù)量前提下可分配CCE數(shù)量小，即PDCCH容量較小。

◆頻域系統(tǒng)帶寬

根據(jù)CCE的定義：包含36個RE（Re sourc e Element，資源單元）的一個連續(xù)資源塊，顯然系統(tǒng)帶寬越大可用的CCE也就越多。

◆PHICH duration設(shè)置

在FDD（Frequency Division Duplex，頻分雙工）制式下，不同的PHICH duration指示了PHICH所占用的符號數(shù)。當(dāng)PHICH duration設(shè)置為normal時，非MBSFN子幀所占用符號數(shù)為1；當(dāng)PHICH duration設(shè)置為extended時，非MBSFN子幀所占用符號數(shù)為3。

PHICH duration的配置限制了控制區(qū)域至少需要占用的符號數(shù)。UE是采用CFI和extended PHICH duration相比較中取其大者。例如，對于下行系統(tǒng)帶寬大于10RB的小區(qū)而言，如果配置了extended PHICH duration，此時UE會忽略PCFICH的值而認(rèn)為控制區(qū)域所占的OFDM數(shù)等于PHICH duration（即等于3）。

◆PHICH GROUP數(shù)目

每個PHICH GROUP占用3個REG（Resource Element Group，資源單元組），一個小區(qū)內(nèi)可用的PHICH GROUP數(shù)的計算方式如下：

PHICH GROUP數(shù)量（FDD）=「Ng(Nrb/8)」，normal cp時 （2）

PHICH GROUP數(shù)量（FDD）=2×「Ng(Nrb/8)」，extended cp時 （3）

其中，Ng∈{1/6,1/2,1,2}；Nrb表示系統(tǒng)下行帶寬（單位為RB）?？梢钥闯?，Ng越大，PHICH GROUP數(shù)量也越大，相應(yīng)的控制區(qū)域內(nèi)可用于PDCCH的資源數(shù)就越少。

圖1 子幀內(nèi)的控制區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域示意圖

上述中提及的PHICH duration、Ng均包含在PHICH CONFIG里，在MIB（Master Information Block，主信息塊）中發(fā)送。

（2）PDCCH實際占用CCE數(shù)量影響因素

影響PDCCH實際占用CCE數(shù)量的因素與用戶多少、用戶使用的DCI格式、用戶所處的環(huán)境等有關(guān)。表1是PDCCH不同格式下所支持的比特數(shù)，它反映了不同格式的DCI至少需要何種格式的PDCCH承載。

表1 PDCCH不同格式設(shè)置

如果一個用戶的DCI是72bits，則其只需要使用PDCCH格式為0的即可，即只占用1個CCE就夠了。而另一個用戶的DCI長度為130，則需要使用PDCCH格式為1的，即占用2個CCE。顯然小區(qū)下若使用PDCCH格式1的用戶較多，則占用CCE相對較多。

針對同一格式的DCI，如果用戶所處的無線環(huán)境較差，則需要較高的CCE聚合級別來發(fā)送，以抵抗差的無線環(huán)境，提高PDCCH解調(diào)性能。較高的CCE聚合級別意味著使用較多的CCE，因此若在無線環(huán)境較差下的用戶較多，則占用CCE相對較多。

若eNB下等待調(diào)度的用戶多，則相應(yīng)的DCI需求也多，占用CCE相對較多。

表2 PDCCH CCE利用率高、低場景分析

圖2 PDCCH CCE高利用率分析

3 PDCCH CCE高利用率分析流程

PDCCH CCE利用率高、低場景分析如表2所示。

在日常優(yōu)化中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)PDCCH CCE利用率較高時，具體分析如圖2所示。

對于PDCCH CCE高利用率，一方面，從無線參數(shù)入手進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，減少PDCCH CCE高利用率可能帶來的分配失敗；另一方面，改善無線環(huán)境，進(jìn)行基站擴(kuò)容或分裂。此外，還可針對用戶使用的業(yè)務(wù)模型，適時打開半持續(xù)調(diào)度來降低對應(yīng)的PDCCH開銷。

在可用于PDCCH的CCE確定的情況下，此時如果前向連接的用戶較多，則PDCCH CCE利用率較高，反之則低，體現(xiàn)了控制信道的繁忙程度。

當(dāng)用于控制區(qū)域的符號數(shù)增加，無形中可用于PDCCH的CCE也增加，從而PDCCH的容量增加，支持的前向連接的UE數(shù)增多，但是同一子幀內(nèi)能用于用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆枩p少（即資源塊減少），影響了單用戶峰值吞吐量；當(dāng)用于控制區(qū)域的符號數(shù)減少，則同一子幀內(nèi)用于用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁Y源增加，單用戶峰值吞吐量隨之增加。因此，需要根據(jù)具體場景，在PDCCH容量和吞吐量之間進(jìn)行平衡：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)輕載，連接用戶不是瓶頸時，可以減少控制區(qū)域所占符號數(shù)，提高吞吐量；當(dāng)用戶多時，需要適當(dāng)放寬CFI以免連接受限，當(dāng)然，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁Y源就會減少，吞吐量有所降低。

4 案例分析

在對某試驗網(wǎng)城市FDD網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析時，盡管A、B廠家的PDCCH CCE利用率均無瓶頸，但發(fā)現(xiàn)A設(shè)備區(qū)域PDCCH CCE利用率明顯高于B設(shè)備區(qū)域，基本上是B廠家的2倍。如圖3所示：

圖3 統(tǒng)計周期內(nèi)不同廠家PDCCH CCE利用率

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)用戶發(fā)展情況來看，由于用戶量較少，在兩個設(shè)備區(qū)域使用的CCE情況應(yīng)該大致相同，因此把分析重點(diǎn)放在了分母上。首先根據(jù)統(tǒng)計公式比較兩廠家的可用CCE數(shù)量，如圖4所示：

圖4 統(tǒng)計周期內(nèi)不同廠家PDCCH可用CCE數(shù)比較

可以看出，A廠家PDCCH可用CCE數(shù)量比B廠家低，且基本為2倍關(guān)系，初步判定A、B廠家該指標(biāo)的差異與分母的可用CCE數(shù)量有關(guān)。根據(jù)前述可分配CCE數(shù)量分析，重點(diǎn)檢查有關(guān)無線參數(shù)配置。目前A、B廠家都配置為PDCCH符號自適應(yīng)，如圖5和圖6所示。

圖5 A廠家CFI設(shè)置方式

其他無線參數(shù)如系統(tǒng)帶寬、PHICH CONFIG配置相同。進(jìn)一步深入分析，即便兩廠家均采用了CFI動態(tài)調(diào)整方式在每個TTI（Transmission Time Interval，傳輸時間間隔）內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，但也有一個調(diào)整起點(diǎn)設(shè)置問題，A設(shè)備廠家的調(diào)整起點(diǎn)是1個符號，可從圖7統(tǒng)計看出。

B設(shè)備廠家暫無此類統(tǒng)計，但可從信令跟蹤來看，具體如圖8所示。

可以看出，B設(shè)備廠家CFI自適應(yīng)調(diào)整的起始符號本身就是從2、3符號自適應(yīng)，從而導(dǎo)致B設(shè)備可用CCE數(shù)量大于A設(shè)備，最終造成在目前負(fù)荷很輕的情況下，A廠家區(qū)域PDCCH CCE利用率大約為B設(shè)備區(qū)域的2倍。

5 結(jié)束語

在分析PDCCH CCE利用率時，除了考慮網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、無線覆蓋好壞等因素以外，無線參數(shù)的設(shè)置也起著至關(guān)重要的作用，需要進(jìn)行多維度分析，以便在PDCCH CCE利用率處于安全值的情況下采取針對性措施提高PDCCH CCE的利用率，進(jìn)而實現(xiàn)控制信道容量和吞吐量之間的平衡。

圖6 B廠家CFI設(shè)置方式

圖7 A廠家CFI調(diào)整起點(diǎn)示意圖

圖8 B廠家CFI調(diào)整起點(diǎn)示意圖

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史光耀：工學(xué)學(xué)士畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)，現(xiàn)任職于中國電信股份有限公司貴州分公司無線通信傳輸局，長期從事無線維護(hù)優(yōu)化管理工作。

楊秀敏：工學(xué)碩士畢業(yè)于重慶郵電大學(xué)，現(xiàn)任職于中國電信股份有限公司貴州分公司無線通信傳輸局，從事網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作。

黃輝：碩士畢業(yè)于貴州大學(xué)工商管理專業(yè)，現(xiàn)任職于中國電信股份有限公司貴州分公司無線通信傳輸局，從事網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化管理工作。

Discussion on Infl uencing Factors of LTE PDCCH CCE Utilization

SHI Guang-yao, YANG Xiu-min, HUANG Hui
(China Telecom Co., Ltd., Guizhou Branch, Guiyang 550001, China)

Various influencing factors of physical downlink control channel (PDCCH) control channel element (CCE) utilization in LTE FDD system were discussed. In addition, high utilization analysis process and utilization research signifi cance of PDCCH CCE were elaborated. Finally, a case of existing network analyzed specifi cally.

physical downlink control channel (PDCCH) control channel element (CCE) utilization

10.3969/j.issn.1006-1010.2015.12.001

TN929.5

A

1006-1010(2015)12-0005-05

史光耀,楊秀敏,黃輝. LTE中PDCCH CCE利用率影響因素探討[J]. 移動通信, 2015,39(12): 5-9.

2015-04-14

責(zé)任編輯：袁婷 yuanting@mbcom.cn