5G RANK 指标分析及优化思路探究

1、Rank 定义及影响因素

1.1、Rank 定义

RANK:空分复用流数。简单理解就是相同的时频资源, 在空间中分成几份同时传输。码字通过层映射映射到各个流上(码字数 ≤ 流数 ≤ 天线端口数)。在时频资源不变的情况下, RANK 越高, 实际吞吐率越高。

左图——单流:1 个时频资源(RB) 一次调度, 分配给 1 个用户。

右图——多流:波束 1 的信号直射到 UE, 波束 2 的信号通过反射后达到 UE,当这两条径不相关时, 就可以构成两流, 而这两流就是由这两个波束构成的。

1.2、影响UE 上报RI 的因素

1.2.1、参考信号:CSI-RS

UE 上报的 RI 是基于 CSI-RS 参考信号测量得到。在 3G/4G 时代, 参考信号又叫做导频信号, 是预先定义好的一些已知信号序列, 占用一定的时频资源块。在通信过程中, 通过对比实际接收到的参考信号与预先定义的标准参考信号间的变化,来完成信道质量的测量、 估计、 相干检测和解调等功能。直观的说, 就是根据这些已知的参考信号 X 和其实际接收 Y 来求取方程中矩阵 H 的特征值, 再配置 H 应用于其他未知数据信号的检测解调等, 在 5G 的波束成形技术中也会协助求解类似的波束成形矩阵权值。CSI-RS 信号主要用于服务小区和邻区测量, RRM 算法, 包括CQI, PMI, RI 的反馈, 可以这么理解, CSI-RS 主要有如下应用场景:

1) RI 上报, 即 RANK 上报

2) 初始 CQI 上报, 用以初始 MCS 选择

3) PMI 上报, 用于预编码矩阵的计算

4) 终端移动时的服务小区和邻区测量

其中 1、 2、 3 这三项功能在当前版本中已经使用, 统称为 3I 测量, 而第四项功能当前版本尚未用到。

19B 版本中, CSI-RS 为用户级参考信号, 即有用户接入才会发送, 并且每个用户占用不同的 CSI-RS 资源。每个用户的 CSI-RS 都是发满全带宽(即基站发送CSI-RS 时是在全带宽每个 RB 上都有 CSI-RS)。终端根据接收到的 CSI-RS 信号预估下行最优的流数(Rank), 并通过 RI 反馈给基站。

CSI-RS 配置中, 以下几个关键配置可能会影响终端的 RI 测量:

1) CSI-RS Port 数

CSI-RS Port 数与 UE 上报的 RI 的关系为:RI 的上限值≤CSI-RS Port 数。即如果 CSI-RS Port 数配置为 2, 则 UE 上报的 RI 最大不超过 2。

2) PDSCH 相对 CSI-RS 的功率偏置信元

用于控制基站给 UE 下发的 CSI-RS 配置信令中携带的 powerControlOffset信元, 参数为 NRDUCellRsvd: RsvdParam188, 该信元用于指示终端基站发送的CSI-RS 相对 PDSCH 的功率偏置是多少。该信元的值越大, 表示基站告知 UE CSI-RS相对 PDSCH 功率越高。举例说明, 如果 powerControlOffset 从-6 修改 0, 在其他配置全都不变并且基站发功不变的情况下, 对 UE 来说, PDSCH 的功率就从比CSI-RS 低 6dB 变成与 CSI-RS 相同, 则 UE 预估的 RI 和 CQI 都会相应提高。

3) CSI-RS 相对 PDSCH 实际功率偏置

用于控制基站给实际发送的 CSI-RS 相对 PDSCH 的功率偏置, 参数为 :NRDUCellRsvd:RsvdParam126, 该参数配置越高, 表示 CSI-RS 的实际发射功率越高,终端所测量到的 CQI、 RI 都会随之提高。

4) 基站发送 CSI-RS 的波束类型

不同的环境中, 基站发送 CSI-RS 的波束类型不同, UE 测量到的 RI、 CQI 也会随之变化。一般来说, 基站发送的最优的 CSI-RS 波束是以尽可能窄的波束包住 UE 所有主要的径, 实际信道由于变化剧烈并且非天选终端一流 SRS 也不能完整反映下行 4 根接收天线上径的情况, 这样, 能在不丧失过多功率的情况下获得最大的空间自由度。当前版本推荐的使用 VAM 宽波束代替 DFT 窄波束来作为 CSI的发送波束, 主要是相对展宽的波束能够比窄波束包住更多的径, 从而不会丧失信道的空分增益。关于 VAM 权, 在权值章节有更加详细的介绍。

1.2.2、环境因素

环境因素是影响 UE 上报的 RI 的主因。UE 上报的 RI, 实际上就是 UE 对环境多流状况的测量, 从原理上来说, UE 会对空间的多个信道进行测量, 并且进行均衡, 通过均衡后的结果上报 RI 和 CQI, 从而体现终端对空口多径信道的测量结果。不同的环境, 会导致终端测量结果发生较大的差异, 因此在实际的 rank调优过程中, 都建议选择 NLOS, 且周边多径(反射/折射) 更为复杂的环境, 如下图对比所示:

一、 多径环境丰富

二、 空旷场景, 相应多径环境更差

因此在规划精品路线时, 尽量选择周边多径更加丰富的环境来规划, 从而在拉网过程中获取更高的 Rank。

1.2.3、UE 的算法实现

对于终端来说, 实际测量的算法都是统一的, 但由于终端的性能不同, 这其中涉及到终端不同的芯片能力, 不同的天线情况, 因此各个终端的测量结果, 即便是在相同的位置, 实际上也是不同的, 对于终端来说, 他是按照标准的 MassiveMIMO 网络方法来测量并计算各个信道情况的, 对于 PMI 权和 SRS 权而言, 终端的测量方法不会有差异, 只是基站侧在最终调度的时候是否会使用终端上报结果的区别。

1、 首先终端下行的天线数, 和基站侧下发的 Port 数, 组成了一个 xTxR 的MM 网络, 终端会对这个 xTxR 的网络每个信道进行测量

2、 终端对于测量到的每个信道的情况进行数字化, 即每个信道的测量结果形成一个函数作为无线信道的影响因子, 即 R=h*T+n, 其中 R 表示接收方, T 表示发送方, h 表示信道情况, N 表示信道的噪声情况(建模时可以考虑为高斯白噪声)

3、 多个信道的情况, 最终量化成一个 xTxR 的信道矩阵, 即 R=H*T+N

4、 对这个 H 信道矩阵进行 SVD 分解, 将这个矩阵的共轭部分计算出来, 即可以使用线性代数的方法将这个矩阵的秩计算出来, 终端即会将这个计算出来的秩再评估相关性之后进行上报, 即为 RI。

1.3、基站选择调度 Rank 的基本方法

1.3.1、权值

基站目前有 3 种大类型的权值, 分别为开环权、 PMI 权以及 SRS 权, 以下分别介绍这 3 种权值下 Rank 的调度方法:

一、 开环权

一般在未获取到正常 SRS 或未获取到正常 3I 测量上报的时候, 基站侧会选择开环权进行调度, 在进行开环权调度的时候, 一般会使用终端最近一次上报的合法 RI 进行相应 Rank 的调度, 但最高的 Rank 不会超过 Rank2(2 Port) /rank4(4~8 Port)

一般来说, 在初始接入和切换入的一小段时间会使用开环权, 如果长期使用开环权进行调度的话, 会导致 Rank 无法抬升, 需要分析原因, 常见的主要原因是用于调度 rank 的测量量(包括 SRS 或 3I), 基站侧没有收到合法值导致;

二、 PMI 权

PMI 权的主要含义是通过终端上报的 PMI 码本在确认最终 PDSCH 的权值, 是一个依赖终端上报的权值方案, 主要流程如下:

1) 基站发送 CSI 波束, 即所谓的外层权, 这个 CSI 波束是根据基站侧配置来选择波束类型, 以及通过 SRS 测量来选择最优波束 ID;

2) 终端对 CSI 波束进行测量, 根据测量结果上报来进行 RI/PMI 的调度因此PMI 权下, 调度 rank 就是终端实际测量的结果, 基站侧不做任何处理, 如果终端上报的 RI 偏低, 则可能导致整体 rank 偏低;

三、 VAM 权

VAM 权实际上指的是一种 CSI 波束类型, 可以理解为一套外层权值, 和 VAM相对的主要有 DFT, 全宽, 半宽等几种波束类型, VAM 权下的外层波束类型主要有 3 种:VAM-H, VAM-V, VAM-HV, 相较于 DFT, VAM 波束更宽, 可以包含更多的多径信息, 在覆盖和自由度不受限的场景下, 可以获取更高的 RI 和更好的 CQI,从而提升整体谱效率;

四、 SRS 权

SRS 权和 PMI 的差异在于, 内层权的计算不再依赖终端, 而是根据 SRS 的测量结果进行 SVD 分解计算得到, 并最终决定调度的 Rank, 终端上报的 RI 只是作为初始调度 rank 的一个输入量, 后续 rank 的升降完全依赖于基站对 SRS 测量结果以及 MCS 的实际调度结果来决定;相较于 PMI 权, SRS 权更加精准, 几乎没有PMI 权值下的量化损失(PMI 码本数量有限, 而 SRS 的权值粒度相较于 PMI 码本更细) , 因此整体从频谱效率来说, SRS 权优于 PMI 权, 但 SRS 权依赖天选终端;

基站侧可以配置 SRS/PMI 权值自适应, 会根据 SRS 测量的结果来自适应的选择 SRS 权还是 PMI 权, 基站侧和权值配置强相关的具体参数如下:

1.3.2、天选终端

针对天选终端, 一般基站默认使用 SRS 权进行调度, 此时的 Rank 调度完全依赖基站侧对 SRS 的测量结果来进行。当然, 最初的 Rank 还是依赖终端上报的RI。

在天选终端调度 SRS 权的场景, 基站侧主要有 2 种调度 Rank 的算法, 一个叫边界保护的 Rank 自适应, 一种叫谱效率最优的 Rank 自适应, 在商用网场景,推荐使用谱效率最优的 Rank 自适应, 下面简单介绍谱效率最优的 Rank 自适应方法。

谱效率最优的 Rank 自适应原理是根据最优的谱效率来选择相应的 Rank, 即对每一个 Rank 都需要维护一个谱效率计算结果, 然后进行对比, 选择最优的进行调度

计算谱效率需要输入 2 个测量结果, 一个是累积的外环调整量, 一个是当前SRS 的测量结果, 通过这 2 个测量来综合计算每个 rank 的谱效率, 具体方法如下:

1) 根据 SRS 测量结果, 获得每流的 delta-SINR_Layer

2) 计算各流的 SINR:SINR_layer = -10*10log(Rank) + SINR_report+delta_SINR_layer, 并且根据计算的外环累积量来计算调整的SINR

3)根据加权求和的方法来计算该码字的总谱效率, 如果计算出来该码字第一流与最优遗留的 deltaSINR 大于门限MaxCondValueThld(默认 15, 保留参数可配置) , 需要在原频谱效率基础上, 乘以折算系数 EffCoef(默认为 0. 8, 保留参数可配), 作为新的码字 SINR, 这个计算出来的 SNR 即可认为是谱效率

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

如果在远点, 当 SRS 测量结果较低时, 即测量的 PreSINR 低于某个值时(该值是一个门限), 此时基站会认为 SRS 测量结果不可靠, 可以自适应调整到 PMI权进行调度

1.3.3、非天选终端

对于非天选终端来说, 优先使用 PMI 权, 在使用 PMI 权的场景下, 基站实现则相对简单, 完全依赖终端上报的 RI 来进行 Rank 调度;

但在远点, 终端上报 RI=1 的场景, 针对 1T4R 非天选终端, 可以使用 SRS权调度, 主要是考虑在 RI=1 场景, 1T4R 可以将上行 1 个 SRS 信道测量结果完全了解清楚, 此时使用 SRS 权调度可以获取 SRS 测量结果增益。

由于依赖终端上报的 RI 来进行 Rank 的调度, 那么如果终端上报不准的场景下, 可能会损失性能, 因此基站在后续版本, 针对 PMI 权引入了 Rank 探测的算法进行优化, 基本原理如下:

基站侧会根据实际调度的 MCS 来决定是否要向上/向下进行 Rank 探测, 原则是当长期调度的 MCS 较好时, 则向上进行 Rank 探测, 即便是终端上报的 RI 没有变化的时候, 也尝试向上调度 Rank;当长期调度的 MCS 较低时, 则向下进行 Rank探测, 通过这个算法来保证在终端上报不准的时候, 进一步来优化 Rank 调整的空间;默认配置如下:


2、Rank 常见问题定位及优化思路

根据 Rank 原理, 结合现网中常见 Rank 差问题, 重点聚焦“UE 上报的 RI 差”及“基站调度的 RI 差” , 梳理 Rank 问题定位及优化思路。

2.1、UE 上报的 R I 差

对于非天选终端, UE 使用 PMI 权, 此时 Rank 自适应算法不生效, gNB 直接使用 UE 上报的 RI 进行 RANK 调度, 因此 UE 上报的 RI 差会导致网络侧调度的 RANK值也差。

UE 测量的 RI 可以通过 Assistant 的 UE-> NR->Detail->CQIStatistic->Wide Band->PCC MeasuredRI 进行查看、 地理化显示等

UE 上报的 RI 差总体定位思路如下:

2.1.1、强邻区不切换导致 UE 上报的 RI 低

现象&分析:强邻区不切换会导致 UE 无法驻留在最优小区, CSI-RS 会受到来自邻区的干扰从而导致 UE 上报的 RI 差。如下图所示, NR 最强邻区的 SSB RSRP比主服小区强 9dB, UE 多次上报 PCI 142&333 的 A3 事件, 但是网络侧一直没有下发辅站变更命令。

优化: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

2.1.2、下行干扰导致 UE 上报的 RI 低

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, CSI-RS的测量同样受到干扰, 会出现终端上报的 RI 低导致 gNB 调度的 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, 连续多个路测打点 RANK<2, 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, 需要进入干扰排查。

优化:针对 5G 干扰问题, 需要重点排查以下几种类型的干扰:

2.1.3、R F 覆盖差导致 UE 上报的 R I 低

1. 下行弱覆盖导致 UE 上报的 RI 低

现象&分析:覆盖越差, CSI-RS 测量结果越差, UE 上报的 RI 越差, 则非天选终端选择低 RANK 的概率越大;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, 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: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(要注意避免其他位置造成弱覆盖)

  • 减小机械下倾角

  • 增加小区、 站点等

2. 重叠覆盖导致 UE 上报的 RI 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务小区造成同频干扰, 同时由于信号的快衰落引起 UE 在不同小区间频繁发生切换, 导致UE 上报的 RI 低。

优化:根据问题路段和各小区的位置关系, 确定要作为主服的小区, 加强拟作为主服小区的覆盖强度或者降低邻区在该路段的覆盖强度。

主服小区的选择可从如下方面考虑:

  • 小区与问题路段之间的距离相对其他小区较近且电平相对高;

  • 问题路段与小区间没有明显的遮挡;

  • 该小区还有最大发射功率/机械方位角/机械下倾角的调整空间;

主服小区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);

  • 减小机械下倾角等

降低邻区在该路段的覆盖强度的可选手段如下:

  • 降低邻区小区最大发射功率(MaxTransmitPower)

  • 调整邻区机械方位角不让 AAU 主瓣覆盖问题路段;

  • 增加邻区机械下倾角等

2.1.4、基站配置排查

UE 上报的 RI 差需要重点关注 CSI-RS 相关参数等:

2.2、基站调度的 Rank 差

对于非天选终端, UE 使用 PMI 权, 此时 Rank 自适应算法不生效, gNB 直接使用 UE 上报的 RI 进行 RANK 调度, 因此 UE 上报的 RI 差会导致网络侧调度的 RANK值也差, 关于 UE 上报的 RI 差请参考章节 2. 1。

对于天选终端, UE 使用 SRS 权, 当下行 SRS 权值与 PMI 权值自适应算法打开时(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) 当用户在 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 SRS SNR 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。

当使用 SRS 权值时:

  • 当 PreSINR(SRS 信号的信噪比) > ThldSRS for RANK(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 < ThldSRS for rank, 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 RI 来进行 RANK 调度:

  • 当使用 PMI 权时, 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

UE CSI 的 RI 为 1, 则当前使用 RANK 为 1

UE CSI 的 RI 为 2-3, 当前使用 RANK 为 2

UE CSI 的 RI 为 4-8, 则当时使用 RANK 为 4

gNB 调度的 RANK 可以通过 Assistant 的 UE-> NR->Detail->MIMO->DLLayer->PCC DL Avg RI Value 进行查看、 地理化显示等

基站调度的 RANK 问题排查思路如下:

2.2.1、频繁切换导致调度的 RANK 差

现象: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。

分析:在 Assistant 上地理化显示 4G PCI, DL RANK, 5G PCI 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, 如下图所示, 图中 4G 和 5G 红框部分 PCI 频繁发生变化, 对 RANK 产生了影响, 导致该路段大部分时间RANK<=2。

优化措施:针对频繁切换路段, 需要对其进行优化, 以减少频繁切换次数。

  • 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。

1、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:

MOD CELLQCIPARA: LocalCellId=x, Qci=x, NsaDcIntraFreqHoGroupId=xx;

ADD INTRAFREQHOGROUP:LocalCellId=x, IntraFreqHoGroupId=xx, IntraFreqHoA3Hyst=4, IntraFreqHoA3Offset=4, IntraFreqHoA3TimeToTrig=320ms;

2. 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。

3. 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/RMV EUTRANINTRAFREQNCELL, 并调整 NR 邻区关系 ADD/RMV NRNRELATIONSHIP。

4. 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

2.2.2、外部干扰导致 RANK 差

现象&分析:当小区存在上行干扰信号时, SRS 的测量结果会受到影响, 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, 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, 需要进入干扰排查。

优化:针对 5G 干扰问题, 需要重点排查以下几种类型的干扰:

2.2.3、RF 覆盖差导致调度的 RANK 差

1. 下行弱覆盖导致 SRS 测量结果差

现象&分析:覆盖越差, SRS 测量结果越差, 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, 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: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

2. 重叠覆盖导致网络侧调度的 RANK 差

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务小区造成同频干扰, 同时由于信号的快衰落引起 UE 在不同小区间频繁发生切换, 导致RANK 差。

优化:根据问题路段和各小区的位置关系, 确定要作为主服的小区, 加强拟作为主服小区的覆盖强度或者降低邻区在该路段的覆盖强度。

主服小区的选择可从如下方面考虑:

  • 小区与问题路段之间的距离相对其他小区较近且电平相对高;

  • 问题路段与小区间没有明显的遮挡;

  • 该小区还有最大发射功率/机械方位角/机械下倾角的调整空间;

主服小区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);

  • 减小机械下倾角等

降低邻区在该路段的覆盖强度的可选手段如下:

  • 降低邻区小区最大发射功率(MaxTransmitPower)

  • 调整邻区机械方位角不让 AAU 主瓣覆盖问题路段;

  • 增加邻区机械下倾角等

2.2.4、通道校正分析

1. 当 RANK 一直小于等于 2, 从来没高于 2, 则要排查通道校正问题。通道校正失败后, 系统由于无法准确评估 SRS 权值, 所以会默认使用 DFT开环权进行业务, gNB 会根据 UE 上报的 RI 来选择 rank, 遵从如下规则:

  • UE CSI 的 RI 为 1, 则使用 RANK1

  • UE CSI 的 RI 为 2-3, 则使用 RANK2

  • UE CSI 的 RI 为 4-8, 则使用 RANK4

2. 当出现通道校正失败时, 可以通过 MML 命令查看校正的结果来分析可能的失败原因

MML:DSP NRDUCELLCHNCALIB: NrDuCellId=xx;

如果通道校正失败, 可以通过运行 STR NRDUCELLCHNCALIB 命令进行手工校正, 如果还是校正失败, 则采集 CellDT 进行详细分析。

3. 通道校正详细数据分析

【数据采集】

步骤 1:启动 CellDT, 指定对应 NRCell ID, 跟踪模块选择 L1, L1 跟踪模块选择 L1 Up, 跟踪号输入:211/254/65/22

【分析描述】

在通道校正问题分析中, L1 可以采集到每个通道在校正过程中的详细数据,通过详细数据, 可以快速的识别出造成通道校正失败具体原因, 用来指导进一步的故障分析。

【定位思路】

通过 CDT 采数功能, 采集小区上一次通道校正失败的详细信息

【排查步骤】

步骤 1:按照数据采集, 采集小区的通道校正的详细数据

步骤 2:在 FMA 中使用“通道校正数据分析” 工具, 解析 tmf 文件, 生成通道校正的详细数据;解析后会呈现每个通道检测结果。

在文件中, 通道校正的详细结果信息分“发校正” 和“收校正” 结果, 结果中呈现每个通道校正的结果数据:PhaseSnr, TimeDelay, CINR, PowerRatio 这4项判断指标。

如果单个通道的其中一项或者多项结果超出检测门限, 那么此通道的检测结果就是失败的;如果单次失败的通道数超过 8 个, 那么就会导致此次校正结果为失败。

发校正结果:

收校正结果:

各指标判断门限:

PhaseSNR >=20,

| DELAY| <=64,

CINR >= 5,

| POWER RATIO| <=3,

如果通道的检测结果不满足门限条件, 这个通道的通道校正结果就判断为失败。

通过通道的各项检测结果, 可以快速的判断故障的相关原因:

*发校正由于信号有功放增益处理, 所以可以看成一个闭环检测流程, 不受外部影响;所以如果通道校正中出现发校正失败的问题, 一般都是 AAU 存在问题导致。

**收校正的信号无功放增益, 所以会受到外部影响。当存外部干扰信号的情况下, 容易造成通道校正失败问题。

2.2.5、License 分配分析

1. 现象:如果 License 没有分配, RANK 最大只能达到 RANK1。如果小区 RANK一直是 1 且从来没有大于 1, 则可能是该小区没有分配到 license。需要重点核查下面这 3 个 license:

  • Massive MIMO 下行 2 流扩展处理单元 License (NR) 配置的流数需要大于本站下所有小区配置的下行最大 MIMO 层数NRDUCellPdsch. MaxMimoLayerNum 之和

  • Massive MIMO 上行 2 流扩展处理单元 License (NR) 配置的流数需要大于本站下所有小区配置的上行最大 MIMO 层数NRDUCellPusch. MaxMimoLayerCnt 之和

  • SU-MIMO 多流 license 需要根据小区数分配且 SU MIMO 多流开关需打开:

NRDUCellAlgoSwitch. DL_SU_MULTI_LAYER_SW@SuMimoMultipleLayerSw=1

NRDUCellAlgoSwitch. UL_SU_MULTI_LAYER_SW@SuMimoMultipleLayerSw=1

如果 license 分配不足, 同站下先激活的小区会占用已有的全部 License,导致后激活的小区没有 License 或者 license 不足, 导致用户在后激活的小区中无法达到高 RANK。

2. 分析:

查看 license 信息可以通过 MML 命令 DSP LICINFO 或者一键式日志里的“LicenseInfo. TXT” 进行查看

如果分配值小于配置值, 证明存在 license 分配不足

License 分配不足会伴随 “配置数据超出 License 限制” 告警, 告警可通过一键式日志里的 Ifltlog(LocalFault Log) 查看

双击 Local Fault Log, 查看是否有“配置数据超出 License 限制” 告警的产生, 如果有, 且又没有告警恢复, 则证明该站点 License 分配不足。需要找无线侧增加 license 数量。

2.2.6、告警和小区可用率分析

告警分析需要重点关注射频单元类、 时钟类和 CPRI 相关告警。

射频单元故障会导致小区服务能力下降或通道校正失败, 时钟问题会导致服务小区与周边小区不同步, 相互间会造成严重的时钟失步上下行干扰, CPRI 相关告警可能造成射频闪断、 SSB 和 CSI 的 RSRP 掉坑、 SRS 和 CSI 测量受影响, 从而导致 RANK 低。

同时, 需排查 counter N. Cell. Unavail. Dur. System 在问题时间段是否有异常。如果出现相关告警, 需要无线侧和工程队上站排查和整改, 消除告警。

2.2.7、终端天线不平衡排查

如果 UE 天线存在故障, 导致多路 SRS 测量结果不平衡现象严重, 会导致进入多流的概率偏低, 此时, 需要检查终端天线或者更换终端天线进行复测。

检查 UE SSB RSRP, 判断是否有天线间差异(通过终端日志查看, 比如 ProbeLOG 中 NR->Detail->SSB Measurement 查看各天线的 SSB RSRP 情况), 各个天线测量到 RSRP 信号尽量均衡, 各天线间 RSRP 差异不超过 10db。

如下图所示, 0 号天线与 2 号天线差异最大超过 20db, 1, 2, 3 号天线之间间隔之间大于 5db, 影响 rank 值。

2.2.8、天线物理参数排查和优化

在空旷的场景下, 由于周边没有建筑物等的折射和反射, 缺少多径, 因此可以通过 RF 调整构造地面、 楼宇等维度的折射和反射:

1. 调整方向角, 朝向楼宇, 增加楼宇反射

2. 调整下倾角, 空旷场景增加地面反射

例如覆盖场景空旷, 在规划时机械下倾角都设置得很小, 导致测试的时候RANK 不理想, 通过对下压机械倾角之后 RANK、 速率都有明显提升。


2.2.9、终端能力排查

1. 终端天选能力排查:

如下图 4 天选终端所示, UE 在 UECapabilityInformation (路测 log )/ RRC_UE_CAP_INFO ( UU 口信令) 里上报了两个支持天选能力的选项, 第一个为 notSupported, 第二个为 1t4r 的天选能力;

以 NSA B3+N41 的频段组合为例, 第一个能力代表 B3 不支持天选, 第二个能力代表 N41 支持 1t4r 的天选能力, 即 4 天选的能力, 也就是通常我们所说的天选终端;而第二个图只支持 1T2R 的天选能力, 即 2 天选能力, 也就是通常我们所说的非天选终端。

2. 最大下行层数能力排查

如下图所示, UE 在 UECapabilityInformation (路测 log)/ RRC_UE_CAP_INFO(UU 口信令) 里上报了最大 MIMO 层数的能力, 该用户下行最大支持 4 层

2.2.10、基站配置核查

基站调度的 RANK 差需要重点关注权值相关参数、 RANK 自适应算法、 SRS 相关参数、 CSI-RS 相关参数等


3、城区Rank 专项优化及成效

3.1、城区Rank 优化思路

Rank 的优化, 不是一味的提升基站侧的调度 Rank, 而是使得基站的调度 Rank和无线环境尽量匹配, 使得最终调度的 Rank 是整体性能的最优包络, 5G 网络中,往往 Rank 越高, MCS 越低, Rank 越低, MCS 就会相对的越高, 因为更高的流数,势必引入更多的流间干扰, 从而导致按照码字来计算的 MCS 变低, 因此寻求最优的 Rank*MCS(误码收敛前提下), 是整体 Rank 调优的宗旨。

主城区包括岛内的思明区及湖里区, 总面积 158 平方公里, 人口密度为9400 人/平方公里。湖里区建筑密集具有丰富的多径环境易形成多流;思明区多山道路空旷, 不利于多径的形成。针对厦门主城区的特殊场景, 梳理基于厦门城区道路面的 Rank 提升思路, 主要包含如下两个方面:

  • 一个方面是通过调整, 来使得无线环境的多径更加丰富, 从而提升在该环境下能够调度的 Rank;

  • 另外一个方面是通过基站算法和参数调优, 使得基站调度的 Rank 更加契合无线环境, 调度最为合理的 Rank;

3.2、Rank 优化成果

在本次基于 Rank 的专项网络优化过程中, 针对 Rank 问题进行了专项分类并优化提升, 累计处理 Rank 问题共计 132 个。主城区平均 Rank 从 2. 85 到 3. 0,提升了 0. 15, 下行平均速率由 494. 74Mbps 提升至 551. 66Mbps, 增幅 11. 51%,效果显著。

3.2.1、问题优化

本次 5G 优化问题点总共 132 个, 其中邻区、 弱覆盖及告警故障为 TOP 前 3类问题, 在建网初期邻区问题及弱覆盖问题较为突出, 需重点关注此类问题优化。

3.2.2、优化效果

平均 Rank 从 2. 85 到 3. 0 提升 5. 43%, 下行平均速率由 494. 74Mbps 提升至551. 66Mbps, 增幅 11. 51%, 效果显著。

前后速率对比:


4、经验总结

本文介绍了 5G Rank 指标的基本原理, 分析了制约 Rank 提升的因素;聚焦“UE 上报的 RI 差” 及“基站调度的 RI 差” 两个方面重点分析了 Rank 问题定位及处理思路;同时以厦门城区 A 类道路为试点, 探索并总结现网 Rank 类问题的常见分析和处理方法。通过本次专项优化, 主城区平均 Rank 从 2. 85 提升至 3. 0,提升 0. 15;下行平均速率由 494. 74Mbps 提升至 551. 66Mbps, 增幅 11. 51%, 效果显著。Rank 指标直接影响 5G 网络速率, 影响 5G 用户感知。在 5G 规模建设时期, 基于 Rank 的 5G 网络专项优化显得尤为重要, 本次城区 Rank 专项分析及优化为后续区县 A 类道路及 5G 簇优化提供了有效的优化思路及经验借鉴。




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5G RANK 指标分析及优化思路探究
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