案例-基于CQI的LTE网络负荷与感知优化关联分析

基于CQI的LTE网络负荷与感知优化关联分
析
1概述
今年七期工程已接近尾声，整网4G覆盖基本达标，网络优化应从覆盖优化转移至用户感知优化。

每用户承载感知下载速率作为数据网络能体现用户感知的重要指标，其与小区负荷、网络质量等息息相关，因此分析其指标相关性及其变化趋势，对如何提升用户感知有较大帮助。

用户感知提升离不开基础网络的质量优化，负荷增加会引起用户感知和网络质量下降，同时网络质量的下降也会增加网络负荷、降低用户感知。

本文主要从每用户承载感知速率，网络质量（CQI）、负荷（PRB利用率）的相关性进行分析，给出提升用户感知的方法和解决方案。

2整体趋势和关键指标
2.1整体趋势
统计对比PRB利用率与用户平均吞吐率、平均CQI，随着PRB利用率提高，每用户下行承载感知速率下降明显、平均CQI在PRB利用率超过30%后降幅趋于平缓，变化趋势如下图所示：
小区业务和负荷指标线性关系明显，随着小区平均用户数增加、流量的增多PRB利用率也随之升高。

如下图所示：
2.2关键指标
✓小区负荷
PRB即物理资源块（Physical Resource Block），为空中接口物理资源分配的单位，其利用率（使用个数/可用个数）反应了小区资源使用情况；而小区平均用户数、流量是小区承载情况的体现，PRB利用率随着小区内用户数、流量的增加而上升。

因此PRB利用率体现了小区负荷情况。

✓业务质量
CQI（Channel Quality Indicator）信道质量指示，它反映信道的质量状况，由UE测量并反馈给eNode B，值越大信道质量越好。

业务信道采用何种调制是根据反馈的信道质量来确定的， CQI值与编码方式和编码效率一一对应，当CQI值>=10时进行64QAM调制。

因此小区平均CQI反应了小区干扰程度及业务服务质量。

✓用户感知
每用户下行承载感知速率为小区下用户单位时间内平均速率，用户吞吐率越高，该用户使用网络感知就越好，因此每用户下行承载感知速率可表征小区内用户平均感知优劣程度。

因此，对小区PRB利用率、CQI、每用户下行承载感知速率、用户数、流量之间相关性分析，有助于了解小区实际服务性能，为后期优化提供参考意见。

3负荷、质量、感知关联分析
3.1基于用户感知分析
相同PRB利用率在不同CQI下获得的每用户下行承载感知速率，可以表征在不同业务质量下用户获得的感知优劣程度。

在CQI较好的场景下，用户可获得更高的单用户速率，感知较好；而在CQI较差时感知则抑制明显。

如下图所示：
在不同CQI下满足相同用户感知速率时所能承载的业务负荷也不同，CQI较好时小区能承载用户更多。

以每用户下行承载感知速率10Mbps为例，CQI好点（>=10）能承载142个用户、CQI中点（7-9）能承载85个用户、CQI差点（0-7）仅能承载18个用户。

如下图所
示：
从上分析可以得出，在CQI好点消耗相同的资源情况下可承载更多业务量和用户，资源利用效率也较高。

3.3感知拐点分析
由于视频业务已成为4G网络流量主要贡献者，将以视频业务目标优秀速率10Mbps（基
现网自忙时话务模型中，小区PRB利用在60%以下、平均CQI在9以上时才能保证用户获得良好的业务感知。

因此，用户速率10Mbps、PRB利用率60%、CQI为9即为台州现网感
知拐点。

3.4小结
通过统计分析“负荷、质量、感知”即PRB利用率、CQI、每用户下行承载感知速率间相关性，可总结归纳以下几点：
➢PRB利用率越高、用户平均吞吐率越低、CQI越低，PRB利用率与每用户下行承载感知速率线性关系明显，CQI在PRB利用率超过30%后降幅趋于平缓；
➢负荷相同的小区、不同的CQI场景下的用户感知不同，CQI越高用户感知越好；
➢相同用户速率情况下，CQI越高能承载的用户越多；
➢小区同等负荷下，较好的CQI能承载较多的业务量与用户，小区资源利用率较高；
CQI越高PRB利用率与流量线性关系较好，在CQI差点则流量压制明显。

➢感知拐点：满足用户速率10mbps，CQI要求在9以上、PRB利用率在60%以上，可形成“二维四象”图进行分类优化。

想要获得较好的用户感知，需提升小区平均CQI；同时CQI也直接影响小区资源使用效率，在CQI较差PRB利用较高时，提升CQI也能降低小区负荷。

因此小区业务质量的提升即CQI 优化，是提升用户速率、提高资源利用率的关键。

4感知优化提升
4.1“二维四象”评估方案
分析各小区PRB利用及平均CQI，根据感知拐点可形成“二维四象”图，可直接评估各小区下用户平均感知度，如下图所示：
“二维四象” 4类区域详细分析如下：
➢平均CQI高、PRB利用率高：质量良好、负荷较高，这类为高业务量引起的质差小区，建议扩容解决；
➢平均CQI高、PRB利用率低：小区业务质量较好、负荷不高、用户感知好，此类小区为非质差小区，无需优化调整；
➢平均CQI低、PRB利用率低：低业务承载小区、平均CQI不高，此类质差小区存在采样点少、受用户行为影响较大，存在一定偶然性，建议优化CQI，提升用户感知；
➢平均CQI低、PRB利用率高：小区高负荷是由于CQI较差引起资源使用效率低导致，此类小区业务量负荷不低、干扰严重、资源利用低、用户感知差，应重点优化解决。

4.2高负荷小区优化
A区域高负荷感知差小区优化即可小区扩容解决，LTE扩容有多种解决方案，可通过对高负荷小区指标分析，结合现场实际需求，择优实施。

具体扩容方案分析如下：
4.3CQI优化提升
C、D区域感知差小区优化实则为CQI提升，引起CQI差原因大致可分为以下两个方面：
➢越区、重叠覆盖、弱覆盖、模三等无线环境差引起的干扰；
➢用户处于小区边缘导致的低CQI，往往涉及站址规划合理性及用户迁移等原因。

4.3.1无线环境优化
CQI与无线信号质量sinr直接强相关，提升现场无线信号质量，对CQI提升有明显改善作用。

优化此类问题以RF优化为主、参数调整为辅，RF调整时需关注减少弱覆盖、越区覆盖、重叠覆盖、模三干扰等常见问题，尽量避免PCI相同小区对打。

在日常问题分析中需结合TA分布来查看用户接入距离，确定小区覆盖半径，为RF优化提供参考。

【优化案例】
“LF_H_黄岩江口工业园_51”自忙时平均CQI为6.9、PRB利用率61%属于“二维四象”D区域的质差小区，用户平均吞吐率为9Mbps左右、64QAM调制占比仅为14%。

小区越区严重，TA区间5（2Km）以上的比例在38%，越区严重需RF优化控制覆盖。

经现场RF优化调整后（机械倾角0->2︒、电子倾角3->6︒），小区覆盖收缩明显，TA 区间5以上占比仅2%左右；各项指标也改善明显，小区自忙时平均CQI提升至10.7、用户平均吞吐率提升至33Mbps、64QAM调制比例提升至68%，由于覆盖收缩小区业务量略有下降。

“LF_H_黄岩江口工业园_51”自忙时指标如下：
区域（黄岩江口工业园2个站点）整体指标亦改善明显，区域整体CQI 从7.3提升至9.2、用户平均速率从13.5Mbps 提升16Mbps 、64QAM 调制占比从19.3%提升至42.2%，区域业务负荷则无明显变化。

区域全天汇总指标如下：
调整后区域测试
SINR
也有明显改善，DT 测试对比图如下：
4.3.2 边缘用户评估
边缘用户可以以路损指标“er.PL0~er.PL14”来 定义，即在路损区间内发生业务的用户数，路损越大表示用户越处于小区覆盖边缘。

小区RS 功率与路损PL 之差即为用户接收信号强度，路损结合站间距、TA 区间分布能确定小区实际覆盖情况。

由于位于小区边缘，用户感知会较差，此类用户过多也会明显拉低小区平均CQI 。

提升边缘用户感知，合理的站址/小区规划是必须条件，辅以RF调整，改善CQI、提升资源利用率效率。

边缘用户为相对概念，需结合路损、站间距、TA区间及CQI和用户感知来具体分析、优化。

【评估示例】
统计小区路损、TA、CQI指标，结合站间距（排除越区原因）筛选CQI差、路损高小区。

在同一区域以下2个小区“LF_H_温岭总商会_50、LF_H_温岭京汉君庭_49”存在明显边缘用户情况：路损区间6-10比例在74%以上、小区平均CQI仅7.5、无越区情况。

详细指标如下：
上述2个站间距仅210米，2个质差小区下70%用户位于小区覆盖边缘，且重叠覆盖严重，明显的存在站址选择不合理的情况。

如下图所示：
需合理选择站址，对其中一个站点实施搬迁、并RF调整，合理覆盖上述区域，改善CQI、提升用户感知。

5经验推广情况
CQI的恶化将降低资源使用效率及用户感知，在相同的PRB利用率下能承载的业务及用户也随之降低；同时随着业务增加PRB利用率升高，小区CQI也随之降低。

通过上述几个性能指标相关性分析，可以得出全网忙时PRB利用率、CQI、每用户承载感知速率间平衡标准。

根据关键指标的变化趋势总结相关性、寻找感知拐点，形成“二维四象”分析法，为后期网络评估、优化提供参考依据。