TDD物理層峰值理論速率的計算專題

TDD物理層下行峰值理論速率的計算方法通常我們都說TD-LTE的下行速率達到100Mbps,那么這速率是如何計算得到的呢？下面我們將詳細的告訴大家。一、無線幀的認識理論上的峰值下行速率指在20M帶寬內(nèi)，所有的業(yè)務信道給單用戶使用時所計算得出的，此速率是在一個無線幀內(nèi)，除去下行控制信道PDCCH），物理廣播信道（PBCH），主同步信號（PSS），輔同步信號（SSS）和導頻信號（RS）后，所有RE占用業(yè)務時的最大峰值速率。TD-LTE的一個無線幀如下圖：（圖1）與TDS有所相似，每個10ms無線幀包括2個長度為5ms的半幀，每個半幀由4個數(shù)據(jù)子幀和1個特殊子幀組成。數(shù)據(jù)子幀與特殊子幀都是1ms一幀，每個特殊子幀包括3個特殊時隙：DwPTS，GP和UpPTS。其中子幀0、5和DwPTS總是用于下行發(fā)送。其它子幀按照配置配比而確定是用于上行還是下行發(fā)送。一個子幀由2個時隙組成，每個時隙在時域上通常由7個OFDM符號組成（在使用擴展循環(huán)前綴時，由6個OFDM符號組成），時長0.5ms。LTE上下行傳輸使用的最小資源單位叫做資源粒子（RE：ResourceElement），時域上1個OFDM符號，頻域上1個子載波（15KHz）。

LTE在進行數(shù)據(jù)傳輸時，將上下行時頻域物理資源組成資源塊（RB：ResourceBlock）,作為物理資源單位進行調(diào)度與分配，時域上1個時隙（6個或7個符號組成1個時隙），時長0.5ms，頻域上12個子載波（180KHz）。一個RB由若干個RE組成，在頻域上包含12個連續(xù)的子載波、在時域上包含7個連續(xù)的OFDM符號（在ExtendedCP情況下為6個），即頻域?qū)挾葹?80kHz，時間長度為0.5ms。不同帶寬對應RB數(shù)帶寬（MHz）1.435101520RB資源帶寬（KHz）180180180180180180無線資源數(shù)目612255075100TDD下行物理信道時頻示意KUMIII！■，P-rr.、-r-|：-|ln(-?KUMIII！■，P-rr.、-r-|：-|ln(-?（圖2）圖2為TDD的時頻示意圖，圖上時域上只顯示了3個子幀。其中，各信道占用如下：PBCH：PBCH位于子幀0時隙1的前4個OFDM符號，頻域上占用中間的6個RB的72個子載波，調(diào)制方式QPSK；PDCCH、PCFICH、PHICH：根據(jù)PCFICH指示，映射在一個子幀（包括特殊子幀的下行處）的前N（N<=4）個OFDM符號，調(diào)制方式QPSK。

PSS：時域上在無線幀的特殊子幀第3個符號，頻域上在整個帶寬的中間區(qū)域，占用6個RB；SSS：時域上在無線幀的第一個子幀最后1個符號，頻域上在整個帶寬的中間區(qū)域，占用6個RB；其中，無線幀的上下行時隙配比3GPP協(xié)議已有，如下圖。深圳TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務子幀配比中D、E頻選擇模式1，F(xiàn)頻選擇模式2；（圖3）特殊子幀配置表協(xié)議規(guī)定如圖4,深圳TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)特殊子幀D、E頻配置模式7,F頻配置模式5；（備注：特殊子幀下行符號大于等于9時即可帶下行業(yè)務，其中F頻因與TDS共站，配比時隙需要與TDS同步，所以配比需要配置模式5）；二、TDD峰值速率計算方式下面通過例子進行計算，以便更好的理解。這里以20M帶寬，2*2MIMO,子幀與特殊子幀配比為2/7模式（Sa2為1：3，SS7為10：2：2），PDCCH符號為2，64QAM編碼為例進行計算（參考圖2）：10ms內(nèi)，下行物理數(shù)據(jù)業(yè)務RE數(shù)量計算如下:

下行總RE數(shù)為：7*2*6*1200+10*2*1200=124800,（一個子幀7*2個符號*6個下行子幀*頻域的1200個子載波）PBCH：4*6*12=288，（時隙上4個符號*頻域上6個RB*12個子載波）PSS：1*6*12*2=144，（時隙上1個符號*頻域上6個RB*12個子載波*10ms內(nèi)兩次主同步信號）SSS：1*6*12*2=144,（時隙上1個符號*頻域上6個RB*12個子載波*10ms內(nèi)兩次輔同步信號）RS：4*4*100*6+8*100*2=11200，（一個RB4*4個RS信號*100個RB*6個下行子幀+特殊子幀8個RS*100個RB*10ms內(nèi)兩次特殊子幀）PDCCH：2*1200*（3+1）*2-4*100*6+4*6+4*100*2=15976，（2個符號的PDCCH*1200個子載波*（3個下行+1個特殊子幀下行）*10ms內(nèi)兩次-因部分PCDDH上的RE已被RS信號和PBCH需要除去）業(yè)務RE數(shù)=下行總RE數(shù)-PBCH-PSS-SSS-RS-PDCCH124800-288-144-144-11200-15976=97048速率=RE*6*0.925781*2=97048*6*0.925781*2/0.01=107.81Mbps（RE數(shù)*64QAM即2的6次方*編碼效率*2個半幀/10ms）所以計算得出理論速率為107.81Mbps，就是大家常說的100Mbps的由來。diOnHSp噂cMrmc2D.QTfiTTS0.1久科375TW1BS0.23i3752Dr6fi477餐DWTBilD.ACI15SH2[M3M77Q37&K3-25205573011.175TB1254jD3691*1i.msezs4D.47B51B1.&UDB254口的I由?他著60455U7B2JWtW758D5537113322365525fl0.95D3&13.M234575€D.7J39C€?.523M1T56DB525期51153W7560館立fra弓空臉冶■CQIindc"moduktion+:,codeiratex1024-efficiency^6rtofrangier-GPSK-加■CQIindc"moduktion+:,codeiratex1024-efficiency^6rtofrangier-GPSK-加01523P■古QP21201Q.;2344r- 31QPSK-193a03770^■ 4*1QPSK-3舊。而10，- 5JQPSK*J0.8770^- 加QPSK^€口2』1.1759^■16QAMh'3a1.476口■ 8+1EQA皿雨0」1W-k- 9、6?1406”-ifl-64QAM+'466^27303- 1"64OAMJ5研33??*- 12』6C6*J3即- 1*640AM，'77以a52洶，■⑷S4QA卬873^51152戶- 仔64aA如948^5.5547產(chǎn)TableL2.3-1:4-bitCQITable后36.213（圖5） （圖6）

同時，終端的能力也對業(yè)務速率有一定的影響，如下圖:Table4.1-1:Downlinkphysicallayerparametervaluessetb/fieldue-Categoiy^■UECategory*21MaximumnumberofDL-SCHtransportblackbitsreceivedwithinaTTI^MaximumnumberofbitsofaDL-SCHtransportblockreceivedwithinaTT卬TotalnumtierofsoftchannelbitsJMaximjmnumberofsupportedlayersforspatialmultipleKinginDLp■Category1p1A296P10296hP25036311p■Category2P51Q24]□1024123724312P■Category3p102040)75376卡123724012p■Category4p150752」75376^102707212P■Category299552,149776^3667200^4戶■Category6^301504」149776(4layers75376(2layers:^3667200^2or4^■Category7p301504)149776(4layers:^75376(2layers:^3667200^2or4產(chǎn)■CategorySP2993560^299356^35932720^SP(圖7)現(xiàn)階段我們常用的海思與創(chuàng)毅終端都是CAT3模式，即最大支持102.048Mbps。三、下行實際信道資源計算實際中，TD-LTE網(wǎng)絡在實際中的下行速率是終端根據(jù)無線環(huán)境的變化而改變的。終端根據(jù)業(yè)務速率和頻譜效率決定下行傳輸所需PRB資源，同時，終端會周期與非周期的反饋CQI(如圖5)，由SINR與調(diào)制方式的映射關(guān)系可以確定終端傳輸所采用的調(diào)制方式，然后通過附表1的映射表可以得到IMCS和1TBs的取值范圍，再通過傳輸塊長度表附表2可以確定TBS，由TBS和Nprb確定1TBs，最終確定IMCS。因此我們可以通過對應的TBS計算出下行的峰值速率。如下圖:II￥0I3."l.上一二il&QAI下行最支ThsiiB上濘撮丈PhsiiF上，下行配宜下行世記無觸內(nèi)下行子慎教無施內(nèi)上行子M黝二產(chǎn)七：可一戶霓f^DvPTS芾號藪KE通知下行調(diào)制前數(shù)上行調(diào)制階數(shù)單小區(qū)下行峰值逆率(Kbps)障小區(qū)上率舊：r14977G■43B16'ILDL:3UL2B210100b447,072BSl290r149776-4SE1B12DL:2UL44210tooe477.02B17.526r119776■43816：8DL：11JL621010(1■1106,9838.763「14977&"43B16；6nL:SUL?&，：；1101001弭42413L145r14977&'43B16三7DL:ZUL二110100113,4028.763r149776-43E：165aDL:lUL81110LOCIb12B,3734u3B2r149776-43B16F 03DL:5ULE210100b462,05021.30Smo640Al/I1:'64QAI1?吁娜能甘上葉蝴端￡上，下行配查下行止^Tn-:：配無映內(nèi)*無繃if內(nèi)」.『：裁橫場內(nèi)裁ftDvPTE符號粼EE總熱下行詛制階數(shù)上行調(diào)制歌篡單小區(qū)下行喳值速窣{Ubp5)單小區(qū)上行喔值速率(flhps)^i5：:r753?61-i.■b:■1：-'■■:hr敬弱r7537E.F2DL:2UL■■4210LQQrH"6154,055SQL150rE99552'75376;3DL:1BL62210100213,96615i075'299552■7537636DL:3UL63110LOObb196,9432ZbL3r2^552'753767DL:2ULL110100e226.90415.075r期552r75376■,aDL：lULS11IO100「&r-25&.759工53RK^55：:ir；^.、-1.■:;210100r661 1ST.638立*L下行幢值速率二下行最大就3的口面駝x(每個無線帆包杳的下行昔逋子帽數(shù)鏘殊子帆的口服T&尊效子搬Q，電個無線忸的時間2,上行修值率=上行最大臟§的TBBimX包冷慢幀包含的上行子幀量個卷幀由時間

（圖8）其中下行最大TBS是映射到兩層空分復用時傳輸塊的大小，由附表2取得一層最大TBS：75376對應于附表3為149776。對于1<NPRB<55，TBS由附表1中的(ITBS,2-NpRB)決定。對于56<NPRB<110，由附表1中(ITBS,NpRB決定的基線TBS_L1，按照表附表3中的映射規(guī)則轉(zhuǎn)換到TBS_L2，TBS由TBS_L2給出。對比TBS計算的結(jié)果，已經(jīng)和幀結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果相差不大，方便于平時的計算。附表1Table8.6.1-1:ModulationLTBSindex.andredundancyyersiontableforPUSCHMCS序號,mcs調(diào)制順序QmTBS序號,tbs冗余版本rvidx0200121022203230424052506260727082809290102100114100124110134120144130154140164150174160184170194180204190216190226200236210246220256230266240

27625028626029保留1302313附表2Table7.1.7.2.1-1:Transportblocksizetable(dimension27*110)ITBSNPRB1234567891001632568812015217620822425612456881441762082242563283442327214417620825629632837642434010417620825632839244050456845612020825632840848855263269657214422432842450460068077687263281762563925046007128089361032710422432847258471284096810961224812025639253668080896810961256138491362964566167769361096125614161544101443285046808721032122413841544173611176376584776100011921384160818002024122084406809041128135216081800202422801322448874410001256154418002024228025361425655284011281416173619922280260028561528060090412241544180021522472272831121632863296812881608192822802600298432401733669610641416180021522536285632403624183767761160154419922344279231123624400819408840128817362152260029843496388042642044090413841864234427923240375241364584214881000148019922472298434964008458449682252010641608215226643240375242644776535223552112817362280285634964008458451605736245841192180024082984362442644968554459922561612561864253631123752439251605736620026712148022162984375243925160599267127480

ITBSNPRB11121314151617181920028832834437639242445648850453613764244564885205686006326807122472520568616648696744776840872361668074480887290496810321096116047768409041000106411281192128813521416596810321128122413201384148015441672173661128122413521480154416721736186419922088713201480160816721800192820882216234424728154416721800192820882216234425362664279291736186420242216234425362664285629843112101928208822802472266427922984311233683496112216240826002792298432403496362438804008122472272829843240336836243880413643924584132856311233683624388041364392458449685160143112349637524008426445844968516055445736153368362440084264458449685160554457366200163624388042644584496851605544599262006456174008439247765160535257366200645667127224184392477651605544599262006712722474807992194776516055445992645669687224773682488504205160554459926456696874807992824887609144215544599264566968748079928504914495289912225992645669687480799285049144952810296106802362006968748079928504914499121029611064114482467127224799285049144991210296110641144812216256968748082488760952810296106801144812216125762682488760952810296110641183212576135361411214688ITBSNPRB212223242526272829300568600616648680712744776776808174477680887290493696810001032106429369681000106410961160119212561288132031224125613201384141614801544160816721736

4148015441608173618001864192819922088215251864192820242088221622802344247225362664622162280240824722600272827922984298431127253626642792298431123240336833683496362482984311232403368349636243752388040084264933683496362437524008413642644392458447761037523880400842644392458447764968516053521142644392458447764968535255445736599259921247764968535255445736599262006456671267121353525736599262006456671269687224748077361459926200645669687224748077367992824885041564566712696872247736799282488504876091441667127224748077367992850487609144952899121774807992824887609144952899121029610296106801882488760914495289912102961068011064114481183219914495289912102961068011064114481221612576129602099121029610680110641144812216125761296013536141122110680110641144812216125761296013536141121468815264221144811832125761296013536141121468815264158401641623122161257612960135361411214688152641584016416169922412960135361411214688152641584016416169921756818336251353614112146881526415840164161699217568183361908026152641641616992175681833619080198482061621384221521TBSNPRB31323334353637383940084087290493696810001032103210641096111281160119212241256128813521384141614162138414161480154415441608167216721736180031800186419281992202420882152221622802344422162280234424082472260026642728279228565272827922856298431123112324033683496349663240336834963496362437523880400841364136

737523880400841364264439245844584477649688439245844584477649684968516053525544554494968516051605352554457365736599262006200105544573657365992620062006456671267126968116200645667126968696872247480773677367992126968722474807736799282488504876087609144137992824885048760914491449528991299121029614876091449528991299121029610680110641106411448159528991210296102961068011064114481183211832122161699121029610680110641144811832122161221612576129601711064114481183212216125761296013536135361411214688181221612576129601353614112141121468815264152641584019135361353614112146881526415264158401641616992169922014688146881526415840164161699216992175681833618336211584015840164161699217568183361833619080198481984822169921699217568183361908019080198482061621384213842317568183361908019848198482061621384221522215222920241908019848198482061621384221522292022920236882449625198482061620616213842215222920236882449624496254562622920236882449625456254562641627376283362929629296ITBSNPRB41424344454647484950011281160119212241256125612881320135213841148015441544160816081672173617361800180021800186419281992202420882088215222162216324082472253625362600266427282792285628564298429843112311232403240336834963496362453624375237523880400840084136426443924392

6426443924584458447764776496849685160516074968516053525352554457365736599259926200857365992599262006200645664566712696869689645667126712696869687224748074807736799210722474807480773679927992824885048504876011824885048760876091449144952895289912991212952895289912991210296106801068011064110641144813106801068011064114481144811832122161221612576129601411832122161221612576129601296013536135361411214112151257612960129601353613536141121468814688152641526416135361353614112141121468814688152641584015840164161714688152641526415840164161641616992175681756818336181641616416169921756817568183361833619080190801984819175681833618336190801908019848206162061621384213842019080198481984820616206162138422152221522292022920212061621384213842215222920229202368824496244962545622221522292022920236882449624496254562545626416273762323688244962449625456254562641627376273762833628336242545625456264162641627376283362833629296292963057625264162641627376283362833629296292963057631704317042630576305763170432856328563400835160351603669636696ITBSNPRB5152535455565758596001416141614801480154415441608160816081672118641864192819921992202420882088215221522228023442344240824722536253626002664266432984298431123112324032403368336834963496

4362437523752388040084008413641364264426454584458447764776477649684968516051605352653525352554457365736599259925992620062007620064566456671267126712696869687224722487224722474807480773677367992799282488504979928248824885048760876091449144914495281091449144914495289528991299121029610296106801110296106801068011064110641144811448118321183212216121183211832122161221612576125761296012960135361353613129601353613536141121411214688146881468815264152641414688146881526415264158401584016416164161699216992151584015840164161641616992169921756817568183361833616164161699216992175681756818336183361908019080198481718336190801908019848198482061620616206162138421384181984820616213842138422152221522292022920236882368819221522215222920229202368824496244962545625456254562023688244962449625456254562641626416273762737628336212545626416264162737627376283362833629296292963057622273762833628336292962929630576305763170431704328562329296292963057630576317043170432856328563400834008243170431704328563285634008340083516035160366963669625328563285634008340083516035160366963669637888378882637888378883923240576405764057642368423684381643816ITBSNPRB61626364656667686970

0167217361736180018001800186418641928192812216228022802344234424082472247225362536227282792285628562856298429843112311231123362436243624375237523880388040084008413644392439245844584458447764776496849684968553525544554457365736573659925992599262006645664566456671267126968696869687224722477480748077367736799279928248824885048504885048760876091449144914495289528952899129952899129912102961029610296106801068011064110641010680110641106411448114481144811832118321221612216111221612576125761296012960135361353613536141121411212141121411214112146881468815264152641526415840158401315840158401641616416169921699216992175681756818336141756817568183361833618336190801908019848198481984815183361908019080198481984820616206162061621384213841619848198482061620616213842138422152221522215222920172215222152229202292023688236882449624496244962545618244962449624496254562545626416264162737627376273761926416264162737627376283362833629296292962929630576202833629296292962929630576305763170431704317043285621305763170431704317043285632856340083400835160351602232856340083400834008351603516036696366963669637888233516035160366963669637888378883788839232392324057624366963788837888392323923240576405764236842368423682539232392324057640576405764236842368438164381643816

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

23405764057642368423684381643816438164535245352453522443816438164535245352453524688846888468884893648936254535245352468884688846888489364893648936510245102426527525275255056550565505655056573365733657336592561TBSNPRB81828384858687888990022802280228023442344240824082472247225361298429842984311231123112324032403240324023624362437523752388038803880400840084008347764776477649684968496851605160516053524573659925992599259926200620062006456645657224722472247480748074807736773677367992685048504876087608760914491449144914495287991299121029610296102961068010680106801106411064811448114481144811832118321221612216122161257612576912960129601296013536135361353613536141121411214112101411214688146881468814688152641526415264158401584011164161641616992169921699217568175681756818336183361218336190801908019080190801984819848198482061620616132061621384213842138422152221522215222920229202292014229202368823688244962449624496254562545625456254561524496254562545625456264162641626416273762737627376162641626416273762737627376283362833628336292962929617292962929630576305763057630576317043170431704328561831704328563285632856340083400834008351603516035160193516351635163669366936693788378837883923

00066688822037888378883923239232392324057640576405764236842368214057640576423684236842368438164381643816453524535222438164381645352453524535246888468884688848936489362346888468884688848936489364893651024510245102451024244893651024510245102452752527525275252752550565505625510245275252752527525505655056550565505657336573362659256592566166461664616646377663776637766659266592ITBSNPRB91929394959697989910002536253626002600266426642728272827282792133683368336834963496349634963624362436242413641364136426442644264439243924392458435352535253525544554455445736573657365736464566456671267126712696869686968696872245799279928248824882488504850487608760876069528952895289912991299121029610296102961029671106411448114481144811448118321183211832122161221681257612960129601296013536135361353613536141121411291411214688146881468815264152641526415264158401584010158401641616416164161699216992169921699217568175681118336183361908019080190801908019848198481984819848122061621384213842138421384221522215222152229202292013236882368823688244962449624496254562545625456254561426416264162641627376273762737628336283362833628336152833283328332929292929292929305730573057

666666666616292963057630576305763057631704317043170431704328561732856328563400834008340083516035160351603516036696183669636696366963788837888378883788839232392323923219392323923240576405764057640576423684236842368438162042368423684381643816438164535245352453524688846888214535246888468884688846888489364893648936489365102422489364893651024510245102451024527525275252752550562352752527525275255056550565505655056573365733657336245505657336573365733657336592565925659256616646166425573365925659256592566166461664616646166463776637762666592688086880868808711127111271112737127371275376ITBSNPRB1011021031041051061071081091100279228562856285629842984298429842984311213752375237523752388038803880400840084008245844584458445844776477647764776496849683599259925992599262006200620062006456645647224722474807480748074807736773677367992587609144914491449144952895289528952895286106801068010680106801106411064110641144811448114487122161257612576125761296012960129601296013536135368141121411214688146881468814688152641526415264152649158401641616416164161