鄭勢(shì)

摘要：對(duì)于TDD-LTE和FDD-LTE小區(qū)邏輯根序列規(guī)劃，LTE設(shè)備廠商間沒(méi)有統(tǒng)一的方法，各自使用獨(dú)有的規(guī)劃方法。文章提出一種利用現(xiàn)網(wǎng)物理小區(qū)標(biāo)識(shí)（PCI）快速實(shí)現(xiàn)規(guī)劃邏輯根序列起始索引號(hào)的方法。該方法根據(jù)不同場(chǎng)景的小區(qū)規(guī)劃進(jìn)行差異化和優(yōu)化，提高了小區(qū)的接入性能指標(biāo)和用戶(hù)感知指標(biāo)，同時(shí)也提高了原有技術(shù)的規(guī)劃效率、精確度和規(guī)劃工具通用性。

關(guān)鍵詞：前綴；邏輯根序列；起始索引號(hào)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

物理隨機(jī)接入信道（PRACH）是用戶(hù)進(jìn)行初始連接、切換、連接重建立及重新恢復(fù)上行同步的接入信道。如果小區(qū)邏輯根序列復(fù)用度過(guò)高，用戶(hù)在隨機(jī)接入時(shí)碰撞沖突概率將會(huì)增加，一旦沖突將導(dǎo)致隨機(jī)接入失敗，需等待重新發(fā)送請(qǐng)求，接入時(shí)延增加將導(dǎo)致用戶(hù)感知差［1］。

1 LTE小區(qū)邏輯根序列規(guī)劃概述

目前LTE站點(diǎn)開(kāi)通前都需要進(jìn)行小區(qū)邏輯根序列劃分，保障現(xiàn)網(wǎng)接入指標(biāo)的穩(wěn)定。小區(qū)邏輯根序列規(guī)劃主要有以下兩種。

1.1 手工規(guī)劃

在mapinfo地圖上手工對(duì)服務(wù)小區(qū)與鄰區(qū)進(jìn)行邏輯根序列起始索引號(hào)的規(guī)劃，依靠?jī)?yōu)化人員自身的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)地理位置的熟悉，逐一判斷每個(gè)小區(qū)歸屬的起始索引號(hào)。手工進(jìn)行規(guī)劃工作量大，在小范圍區(qū)域內(nèi)可以滿(mǎn)足，但是在中大型網(wǎng)絡(luò)中，規(guī)劃準(zhǔn)確率下降，沖突概率大大增加。

1.2 軟件規(guī)劃

規(guī)劃人員導(dǎo)入基站經(jīng)緯度、站高、方向角等工程參數(shù)后，軟件進(jìn)行小區(qū)的邏輯根序列索引號(hào)的規(guī)劃。需要保證工程參數(shù)信息準(zhǔn)確，一旦參數(shù)有誤規(guī)劃出的索引號(hào)標(biāo)識(shí)將會(huì)重復(fù)，在周?chē)^(qū)和鄰區(qū)中沖突概率增加，影響用戶(hù)接入［2］。邏輯根序列的規(guī)劃，不同LTE設(shè)備廠商都有自己的規(guī)劃方法，并不統(tǒng)一，且各廠家的規(guī)劃工具不通用。

為解決以上不足，本文以規(guī)劃起始邏輯根序列索引號(hào)為研究出發(fā)點(diǎn)，提出一種利用現(xiàn)網(wǎng)物理小區(qū)標(biāo)識(shí)（PCI），快速規(guī)劃邏輯根序列起始索引號(hào)的方法。該方法中優(yōu)化人員根據(jù)不同場(chǎng)景類(lèi)型的小區(qū)，進(jìn)行差異化規(guī)劃，提高小區(qū)的接入性能指標(biāo)，解決了原有技術(shù)中軟件不通用、規(guī)劃效率低、依賴(lài)技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)和規(guī)劃不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

2 隨機(jī)接入邏輯根序列配置原理

PRACH前導(dǎo)簽名序列是由838個(gè)長(zhǎng)度為NZS=839（Zadoff-Chu）序列組成，每個(gè)序列對(duì)應(yīng)1個(gè)根值u。3GPP規(guī)范協(xié)議36.211中規(guī)定一個(gè)小區(qū)中有64個(gè)前導(dǎo)序列，一個(gè)小區(qū)中所有UE的PRACH資源是相同的，只需根據(jù)不同的前導(dǎo)序列來(lái)區(qū)分不同的UE。對(duì)于基于競(jìng)爭(zhēng)的PRACH，UE需要知道所有可用的前導(dǎo)序列信息。838個(gè)根的ZC序列，一個(gè)序列就需要10 bit來(lái)指示，為減少信令開(kāi)銷(xiāo)，需要對(duì)ZC序列排序。在一個(gè)小區(qū)中只需廣播第一個(gè)根序列的編號(hào)WLogRtSeqStNum（0-837）得到的根值u，這個(gè)根序列通過(guò)多次循環(huán)移位產(chǎn)生多個(gè)前導(dǎo)序列。如果一個(gè)根序列不能產(chǎn)生64個(gè)前導(dǎo)序列，利用接下來(lái)的邏輯根序列繼續(xù)產(chǎn)生前導(dǎo)，直至64個(gè)前導(dǎo)序列全部產(chǎn)生。邏輯根序列的編號(hào)是循環(huán)連續(xù)的，837后面是0。

中低速場(chǎng)景和高速場(chǎng)景下的NCS與小區(qū)半徑、每個(gè)前導(dǎo)中NCS的根數(shù)以及該小區(qū)中所需要的根u的個(gè)數(shù)之間的對(duì)用關(guān)系如表1和表2所示。例如：中低速場(chǎng)景NCS=46，每個(gè)前導(dǎo)中可包含的NCS個(gè)數(shù)=839÷46=18，所以該小區(qū)至少需要64÷18=4個(gè)根u才能產(chǎn)生64個(gè)前導(dǎo)序列。要將4個(gè)根u通過(guò)廣播消息通知UE，需要4×10 bits。為了減少信令開(kāi)銷(xiāo)，對(duì)ZC序列的根u進(jìn)行排序，即每個(gè)都選擇連續(xù)的根u，當(dāng)知道第一個(gè)根u，就可以知道其余的根u，在一個(gè)小區(qū)中僅廣播第一個(gè)根序列的編號(hào)WLogRtSeqStNum。3GPP協(xié)議中關(guān)于隨機(jī)接入前導(dǎo)序列長(zhǎng)度、用來(lái)產(chǎn)生前導(dǎo)信號(hào)的循環(huán)位移NCS、 （前導(dǎo)格式0～4）如表1—3所示［3］。

3 物理隨機(jī)接入信道參數(shù)規(guī)劃步驟

（1）根據(jù)規(guī)劃的小區(qū)半徑選擇前導(dǎo)格式。

（2）根據(jù)小區(qū)接入負(fù)載容量確定合適的RACH密度，結(jié)合相鄰小區(qū)綜合考慮時(shí)頻域分布和時(shí)頻位置，確定“PRACH配置索引”的取值。

（3）判斷小區(qū)是否為高速小區(qū)，確定“是否為高速狀態(tài)（HighSpeedFlag）”的配置。

（4）根據(jù)所選擇的前導(dǎo)格式、規(guī)劃的小區(qū)半徑和“是否為高速狀態(tài)（highSpeedFlag）”來(lái)確定NCS的大小。

（5）選擇根序列。高速情況下需要根據(jù)NCS選擇根序列，低速情況下根序列配置和NCS的配置無(wú)直接關(guān)系。

（6）根據(jù)NCS的大小，計(jì)算出生成64個(gè)前導(dǎo)碼需要的根序列數(shù)N，即本小區(qū)需要占用的根序列數(shù)，第（5）步選擇的根序列及隨后的N-1個(gè)根序列都屬于本小區(qū)使用的根序列［4］。

4 規(guī)劃算法流程和效果

4.1 確定隨機(jī)接入前導(dǎo)序列長(zhǎng)度

物理隨機(jī)接入信道配置索引（PRACH conf Index）設(shè)置3，查詢(xún)3GPP規(guī)范協(xié)議36.211，前導(dǎo)格式（Preamle Format）對(duì)應(yīng)值為0。根據(jù)表1隨機(jī)接入前導(dǎo)序列長(zhǎng)度，前導(dǎo)格式0對(duì)應(yīng)隨機(jī)接入前導(dǎo)序列長(zhǎng)度839。

4.2 每個(gè)根序列所能產(chǎn)生preamble碼數(shù)量X計(jì)算

X=839NCS（1）

X值向下取整。NCS根據(jù)表2中NCS配置序號(hào)對(duì)應(yīng)NCS低速集合或高速集合取值。

4.3 根u所需數(shù)量Y值計(jì)算

定義根u所需數(shù)量Y：產(chǎn)生全部64個(gè)前導(dǎo)序列所需要的根u的個(gè)數(shù)。

Y=64X（2）

Y值向上取整。

4.4 邏輯根序列復(fù)用系數(shù)N計(jì)算

定義邏輯根序列復(fù)用系數(shù)N：838個(gè)邏輯根序列索引所能提供LTE小區(qū)所需的不重復(fù)的preamble碼。

N=838Y（3）

N值向下取整。步驟4.2至4.4計(jì)算實(shí)例：若零相關(guān)配置采用6，即表2中NCS配置序號(hào)為6，查詢(xún)表2低速場(chǎng)景對(duì)應(yīng)得出NCS值為32。

計(jì)算每個(gè)根序列所能產(chǎn)生preamble碼數(shù)量X值：

X=83932=26（4）

計(jì)算根u所需數(shù)量Y值：

Y=6426=3（5）

計(jì)算邏輯根序列復(fù)用系數(shù)N：

N=8383=279（6）

4.5 邏輯根序列索引值和PCI關(guān)聯(lián)算法

LTE網(wǎng)絡(luò)中物理小區(qū)標(biāo)識(shí)（PCI）取值范圍：0～503，每個(gè)LTE小區(qū)規(guī)劃1個(gè)PCI且近距離內(nèi)PCI不能重復(fù)使用。邏輯根序列索引值規(guī)劃原則：確保近距離內(nèi)不能重復(fù)使用，通過(guò)“PCI取值與邏輯根序列復(fù)用系數(shù)N取?！?，建立邏輯根序列索引值與PCI的關(guān)聯(lián)算法PCI MOD N。

4.6 LTE小區(qū)邏輯根序列索引值規(guī)劃算法

定義Rsi（rootSequenceIndex）為邏輯根序列索引。

Rsi=（PCI MOD N）×Y（7）

按照算法4.2至4.6，計(jì)算出1個(gè)小區(qū)需要3個(gè)根u，根據(jù)PCI規(guī)劃結(jié)果，將PCI值0對(duì)應(yīng)第1個(gè)可用根序列，PCI值1對(duì)應(yīng)第2個(gè)可用根序列（間隔Y），以此類(lèi)推。計(jì)算出根序列全部可用的情況，PCI值0，1，2……對(duì)應(yīng)邏輯根序列0，Y，2Y……。PCI值47按以上公式計(jì)算結(jié)果，Rsi=（47 MOD 279）×3=141。

本文PCI與Rsi規(guī)劃關(guān)系表實(shí)例如表4所示，邏輯根序列索引值規(guī)劃流程如圖1所示。

4.7 效果驗(yàn)證

LTE用戶(hù)使用PRACH信道上的Preamble碼接入，如果PRACH根序列復(fù)用度過(guò)高，用戶(hù)隨機(jī)接入時(shí)的碰撞沖突概率就會(huì)大大增加，一旦沖突將導(dǎo)致隨機(jī)接入失敗，需等待重新發(fā)送請(qǐng)求，接入時(shí)延增加。選擇某城市主城區(qū)進(jìn)行效果驗(yàn)證，修改后LTE無(wú)線接通率指標(biāo)從99.64%提升至99.90%，提升明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

首先通過(guò)隨機(jī)接入前導(dǎo)序列長(zhǎng)度、每個(gè)根序列所能產(chǎn)生preamble碼數(shù)量和根u所需數(shù)量綜合運(yùn)算建模，構(gòu)建出邏輯根序列復(fù)用系數(shù)。然后通過(guò)“PCI取值與邏輯根序列復(fù)用系數(shù)N取模”建立出邏輯根序列索引值和PCI關(guān)聯(lián)算法，提出了一種適合LTE現(xiàn)網(wǎng)高速和低速應(yīng)用場(chǎng)景的LTE小區(qū)邏輯根序列索引值規(guī)劃算法。根據(jù)本文所提方法進(jìn)行了邏輯根序列批量修改，可以有效避免LTE小區(qū)存在根序列過(guò)多復(fù)用，改善部分邏輯根序列的起始索引號(hào)復(fù)用度過(guò)高和過(guò)低的問(wèn)題，使邏輯根序列的起始索引號(hào)復(fù)用度趨于正態(tài)分布并減少LTE小區(qū)下用戶(hù)隨機(jī)接入時(shí)的碰撞沖突。

參考文獻(xiàn)

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［3］劉婉妮，段永紅.LTD-LTE系統(tǒng)隨機(jī)接入過(guò)程碰撞問(wèn)題研究［J］.信息通信，2019（8）：191-193.

［4］丁睿，劉召，甄立，等.低軌LTE衛(wèi)星隨機(jī)接入前導(dǎo)設(shè)計(jì)及檢測(cè)算法研究［J］.電訊技術(shù)，2018（10）：1133-1138.

（編輯 王雪芬）

A planning method for generating 64 prefix logical root sequence initial index numbers

Zheng? Shi

（China Mobile Group Heilongjiang Co.， Ltd.， Harbin 150036， China）

Abstract：? For TDD-LTE and FDD-LTE cell logical root sequence planning， there is no unified method among LTE equipment manufacturers. They use their own planning methods， and the planning tools are not universal. In order to improve the generality， taking the planning of the starting logical root sequence index number as the research starting point， this paper proposes a method to quickly implement the planning of the starting logical root sequence index number using the physical cell identifier （PCI） of the current network. This method differentiates and optimizes the cell planning according to different scenarios， improves the access performance index and user perception index of the cell， and also improves the planning efficiency， accuracy and universality of the planning tools of the original technology.

Key words： prefix; logical root sequence; initial index number