LTE下載速率分析幻燈片

1、2014年9月,LTE 下載速率分析,影響下載速率的主要因素,無線環(huán)境,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,覆蓋 干擾 資源 切換 ,空口基本配置 無線資源調(diào)度算法 切換參數(shù) 天饋 傳輸帶寬 .,決定空口理論速率的基本參數(shù),系統(tǒng)帶寬 控制信道開銷 子幀配比 特殊子幀配比 控制信道開銷 UE能力等級(jí) 各協(xié)議層開銷 TM模式,LTE幀結(jié)構(gòu),時(shí)域100X10X14,頻域100 12,X,X,6 (64QAM),X,2 (MIMO),= 201.6M,時(shí)域上，每個(gè)1ms子幀，分為若干個(gè)符號(hào)（Symbols）， 符號(hào)之間有保護(hù)間隔CP，每個(gè)子幀中符號(hào)個(gè)數(shù)根據(jù)符號(hào)之間的保護(hù)間隔CP決定：常規(guī)CP時(shí)1ms有14個(gè)符號(hào)，擴(kuò)展CP時(shí)1m

2、s有12個(gè)符號(hào)。,TDD-LTE幀結(jié)構(gòu)： 每個(gè)10ms無線幀，分為2個(gè)長度為5ms的半幀 每個(gè)半幀由8個(gè)長度為0.5ms的時(shí)隙和3 個(gè)特殊區(qū)域 DwPTS,GP, UpPTS組成(“8+3方案”,轉(zhuǎn)換周期為5MS,如果轉(zhuǎn)換周期為10MS，一個(gè)無線幀只有一個(gè)特殊子幀) DwPTS,GP和UpPTS的總長度等于1ms，其中DwPTS和UpPTS的長度可配置,理論速率計(jì)算-子幀配比,子幀配置：決定傳輸下行數(shù)據(jù)的子幀數(shù) 特殊子幀配置：決定了特殊子幀是否可以傳輸下行數(shù)據(jù) 當(dāng)DWPTS符號(hào)數(shù)為9或以上時(shí)（即特殊子幀配置為7），特殊子幀是可以傳輸數(shù)據(jù)的 特殊子幀如果用于傳輸數(shù)據(jù)，吞吐量是正常下行子幀的0.7

3、5倍；如果丟失此0.75倍傳輸機(jī)會(huì)，則損失的吞吐量為0.75/3.75 = 20%（0.75/2.75=27%) TD-S為4:2的配置，若不改變現(xiàn)網(wǎng)配置，TD-LTE在需要和TD-S鄰頻共存的場景下，時(shí)隙配比只能為3:1+3:9:2,-5-,TB Size, 一個(gè)子幀上一個(gè)碼流上的數(shù)據(jù)塊大小，由占用的PRB數(shù)量和MCS共同決定 雙流時(shí)，需要查表得到雙流時(shí)的TB Size，不一定是單流TB Size的2倍 UE能力等級(jí)： CAT3損失的吞吐量：1-102048/149776=31.9%,理論速率計(jì)算-TB Size,20M帶寬， RB滿調(diào)度，子幀配置為2:2或1:3，特殊子幀可用于傳輸下行數(shù)據(jù)

4、時(shí)，理論速率如右表所示。 MCS為10、15、20時(shí)理論速率分別為23M、46M、70M。,常用配置下的最高理論速率,20M帶寬，RB滿調(diào)度，雙天線端口、選擇最高階的MCS28，且不考慮信道開銷的情況下，計(jì)算得到的理論峰值速率見下表：,與速率相關(guān)的參數(shù),速率相關(guān)參數(shù),1. 無線參數(shù) RSRP RSSI RSRQ SINR,2. 終端反饋參數(shù) CQI RI,3. HARQ參數(shù) BLER ACK NACK,4. 資源調(diào)度參數(shù)： RB MCS TB Size 單雙流,5. 功率參數(shù)： RS功率 Pa Pb,RSRP （Reference Signal Receiving Power）： 指在測量帶寬

5、內(nèi)承載cell-specific reference signals的所有RE上接收到的信號(hào)功率線性平均值（參見36.214） 。表征導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度，而非質(zhì)量。,基本無線參數(shù) - RSRP,RSRP測量的局限性 目前終端對(duì)CRS-RSRP的測量，僅測量中心頻率附近1.08MHz帶寬（即6RB）范圍內(nèi)的RSRP，并非20MHz帶寬內(nèi)的RSRP RSRP Total為測試終端天線R0和R1中的最大值,注意,RSSI （Received Signal Strength Indicator）： 指在測量帶寬內(nèi)所有包含參考信號(hào)的OFDM符號(hào)上接收到的信號(hào)功率的線性平均值（參見36.214） ，包括本小區(qū)

6、和同頻鄰小區(qū)在此位置的信號(hào)、鄰道干擾、熱噪聲等全部信號(hào)量。,RSSI與測量帶寬有關(guān),RSSI,注意,基本無線參數(shù) - RSSI,RSRQ （ Reference Signal Received Quality ）：是RSRP和RSSI的比值，因?yàn)閮烧邷y量所基于的帶寬可能不同，會(huì)用一個(gè)系數(shù)來調(diào)整，也就是 RSRQ = N*RSRP/RSSI 其中，N為RSSI測量帶寬內(nèi)的RB數(shù) RSRQ的分母是接收帶寬上的總功率，分子是接收帶寬上的參考信號(hào)功率，一定程度上可以認(rèn)為反映了信道質(zhì)量。但是分母RSSI既包含RS的功率，又包含PDSCH的RE的功率，所以事實(shí)上RSRQ并不能準(zhǔn)確無誤的指示RS的信號(hào)質(zhì)量。

7、,一定程度上反映信道質(zhì)量 鄰區(qū)測量（切換）,在小區(qū)選擇或重選時(shí)，通常使用RSRP就可以了，在切換時(shí)通常需要綜合比較RSRP與RSRQ，如果僅比較RSRP可能導(dǎo)致頻繁切換，如果僅比較RSRQ雖然減少切換頻率但可能導(dǎo)致掉話，當(dāng)然在切換時(shí)具體如何使用這兩個(gè)參數(shù)是eNB實(shí)現(xiàn)問題,作用,注意,基本無線參數(shù) - RSRQ,RS-SINR：真正的RS信號(hào)質(zhì)量 RSRP RS-SINR = - RS-RSSI - RSRP,因?yàn)镽S-SINR沒有在3GPP進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，所以目前僅在外場測試中不同廠家在實(shí)現(xiàn)中可能會(huì)有一定偏差,用于確定等效的SNR閾值，從而確定CQI 因?yàn)镽S在所有RE資源中均勻分布，所以RS-S

8、INR一定程度上可以表征PDSCH（業(yè)務(wù)信道）信號(hào)質(zhì)量,作用,注意,基本無線參數(shù) - SINR,CQI（Channel Quality Indication）： 信道質(zhì)量指示。指滿足某種性能（10%的BLER）時(shí)對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量 (包括當(dāng)前的調(diào)制方式，編碼速率及效率等信息)，CQI索引越大，編碼效率越高。 引入原因： eNodeB要決定編碼方式，而作為發(fā)射端，eNodeB并不清楚信道條件如何，就需要UE來反饋這個(gè)信道質(zhì)量，協(xié)議把這個(gè)信道質(zhì)量量化成015的序列（4bit數(shù)來承載），并定義為CQI CQI的計(jì)算： 測量CRS-SINR 確定等效SNR閾值（BLER=10%） （小于或等于SINR的最

9、大SNR閾值） 查表找到對(duì)應(yīng)的CQI 不同設(shè)備廠家算法可能不同 CQI的作用： 表征下行信道質(zhì)量 用于確定MCS 在PUCCH上發(fā)送，如果有上行業(yè)務(wù)，在PUSCH上發(fā)送,終端反饋參數(shù) CQI（1/2）,終端反饋參數(shù) CQI（2/2）,UE量化信道質(zhì)量為4bit的數(shù)015，并通過CQI上報(bào)給eNodeB，如下表:,efficency是頻譜利用效率，是給出來的不是算出來的。比如一個(gè)RE能承載的信息為5.554，其余為Turbo冗余比特（使用64QAM，每個(gè)RE的信道比特或者說物理比特為6），這樣就是efficency=5.554。這個(gè)值通常是仿真或試驗(yàn)出來的。,CQI與MCS對(duì)應(yīng)算法各廠家實(shí)現(xiàn)不一

10、樣，我們是根據(jù)下表，通過CQI確定MCS，根據(jù)MCS查上表確定調(diào)制方式和TBSize，就得到發(fā)送速率。,RI（Rank Indication）： RANK為MIMO方案中天線矩陣中的秩，表示N個(gè)并行的有效的數(shù)據(jù)流。 由UE計(jì)算并反饋給eNodeB，但是基站用RI僅作為選擇Codeword的一個(gè)參考，實(shí)際選擇的Codeword值要還考慮其它因素。 RI作用： 決定Codeword數(shù)的條件之一 在PUCCH上發(fā)送，如果有上行業(yè)務(wù)，在PUSCH上發(fā)送,終端反饋參數(shù) - RI,PDSCH BLER（Block Error Rate）： 即誤塊率，錯(cuò)誤的傳輸塊在所有發(fā)送的傳輸塊中所占的百分比（只能計(jì)算成

11、功解碼PDCCH后的PDSCH）。 ACK與NACK： 發(fā)送端根據(jù)數(shù)據(jù)塊計(jì)算出一個(gè)CRC，并隨著該數(shù)據(jù)塊一起發(fā)送到接收端。接收端根據(jù)收到的數(shù)據(jù)計(jì)算出一個(gè)CRC，并與接收到的CRC進(jìn)行比較，如果二者相等，接收端就認(rèn)為成功地收到了正確的數(shù)據(jù)，并向發(fā)送端回復(fù)一個(gè)“ACK”；如果二者不相等，接收端就認(rèn)為收到了錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，并向發(fā)送端回復(fù)一個(gè)“NACK”，以要求發(fā)送端重傳該塊。,HARQ參數(shù) - BLER/ACK/NACK,作用,表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性 也可以反映信道質(zhì)量,UE下行傳輸所需PRB資源由業(yè)務(wù)速率和頻譜效率共同決定： 其中， Traffic Rate為業(yè)務(wù)速率，與UE能力等級(jí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)

12、及調(diào)度策略等因素有關(guān) Frequency Efficiency，頻譜效率，由CQI決定,資源調(diào)度參數(shù) - PRB,作用,表征下行頻域資源分配的飽和度,注意,下行時(shí)域資源分配的飽和度可由DL Grant Num表征,MCS（Modulation and Coding Scheme）： UE上報(bào)的CQI只有015，因此還需要某種算法來將CQI映射為MCS（028），即4bit映射為5bit，這個(gè)映射算法由設(shè)備廠商提供，不同設(shè)備廠商可能不同 決定有效傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量 影響終端解碼成功率,資源調(diào)度參數(shù) - MCS,作用,TB Size大小由 和 決定（參見36.213） 其中 表示傳輸所需的PRB資源，2

13、0M帶寬對(duì)應(yīng)的 =100 TB Size與UE能力等級(jí)有關(guān) 雙流時(shí)的TB Size不一定是單流的2倍 需要查表得到，參見36.213,資源調(diào)度參數(shù) - TB Size,作用,直接決定了速率的大小,單雙流由Codeword=1 or 2決定 僅體現(xiàn)在物理層Layer1 單雙流切換算法相關(guān)的參數(shù)： TM模式 頻譜效率 RI Counter BLER,資源調(diào)度參數(shù) - 單雙流,基站的發(fā)射功率會(huì)平均到每個(gè)子載波上，因此，每個(gè)子載波的發(fā)射功率受系統(tǒng)帶寬的影響。同樣發(fā)射功率下，帶寬越大，每個(gè)子載波的功率越小。LTE的功率一般通過RS功率，PA，PB三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 RS功率：表示為一個(gè)導(dǎo)頻子載波（RE）上的功率 ，該參數(shù)由網(wǎng)絡(luò)場景、小區(qū)半徑以及規(guī)劃的覆蓋率共同決定。默認(rèn)取值對(duì)應(yīng)基站單天線最大功率平攤到每一個(gè)RE上。其它信道的功率是通過配置與參考信號(hào)的偏移進(jìn)行設(shè)置,功率參數(shù) - RS功率,作用,LTE中的基準(zhǔn)功率,Pa：Type A符號(hào)的發(fā)射功率 。功率分配時(shí)