LTE下载速率分析

2013年9月

一 LTE速率分析的基础知识概述 二 主要无线参数与速率相关分析

三 下载速率比较分析

影响下载速率的主要因素测试设备 终端能力等级 (Cat3/4) 终端射频、基带性 能 测试软件 FTP客户端 服务器设置 … 无线环境 覆盖 干扰 资源 切换 … 网络设备

空口基本配置 无线资源调度算法 切换参数 天馈 传输带宽 ….

LTE帧结构

时域100X10X14

X

频域100× 12 X 6 (64QAM) X 2 (MIMO)

= 201.6M

决定空口理论速率的基本参数 系统带宽 子帧配比 特殊子帧配比

TM模式 CP长度 控制信道开销 UE能力等级 各协议层开销

理论速率计算-子帧配比 子帧配置：决定传输下行数据的子帧数DL-UL Configurat ion 0 1 2 3 4 5 6 Switch-point periodicity 5 ms 5 ms 5 ms 10 ms 10 ms 10 ms 5 ms Subframe number 0 D D D D D D D 1 S S S S S S S 2 U U U U U U U 3 U U D U U D U 4 U D D U D D U 5 D D D D D D D 6 S S S D D D S 7 U U U D D D U 8 U U D D D D U 9 U D D D D D D

特殊子帧配置：决定了特殊子帧是否可以传输下行数据 当DWPTS符号数为9或以上时(即特殊子帧配置为7),特殊子帧是可以传输数据的

特殊子帧如果用于传输数据，吞吐量是正常下行子帧的0.75倍；如果丢失此0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75 = 20%(0.75/2.75=27%) TD-S为4:2的配置，若不改变现网配置，TD-LTE在需要和TD-S邻频共存的场景下，时 隙配比只能为3:1+3:9:2-6-

理论速率计算-TB Size TB Size, 一个子帧上一个码流上的数据块大小，由占用的PRB数量和MCS共同决定

与CR(码率)有关；如果CR超过0.93,MCS就要降阶。( CR = (TBS+CRC)/可携带比特数) 双流时，需要查表得到双流时的TB Size, 不一定是单流TB Size的2倍 UE能力等级： CAT3损失的吞吐量：1-102048/149776=31.9%

常用配置下的最高理论速率 20M带宽，RB满调度，双天线端口、选择最高阶的MCS28,且不考虑信道开销的情况下，计算得到的理论峰值速率见下表：

基本条件(2*2MIMO)带宽 特殊子帧配 子帧配置 置 配置1 (2:2) 20M 配置5 (3:9:2) 配置7 (10:2:2) 配置5 (3:9:2) 配置7 (10:2:2)

下行理论峰值速率(mbps)CAT3 单流 30.15 41.46 45.23 56.53 双流 40.82 56.13 61.23 76.54 CAT4 单流 30.15 41.46 45.23 56.53 双流 59.91 82.37 89.87 112.33

配置2 (1:3)

理论速率与MCS关系 20M带宽， RB满调度，子帧配置为2:2或1:3,特殊子帧可用于传输下行数据时，理论 速率与MCS的关系如下图所示：

MCS为10、15、20时理论速率分别为23M、46M、70M

与速率相关的参数1. 无线参数 RSRP RSSI RSRQ SINR

速率相关参数

2. 终端反馈参数 CQI RI

3. HARQ参数

BLER ACK NACK4. 资源调度参数： RB MCS TB Size 单双流 5. 功率参数： RS功率 Pa Pb

RS信号介绍RS (Reference Signal)是下行参考信号，就是常说的“导频”信号，是发送端

提供给接收端用于信道估计或信道探测的一种已知信号。RS信号在天线端口port{0,1,2,3}上发射 每个RS信号占用一个RE资源(一个子载波 X 一个调制符号) 任何一个天线口某个时隙中用来传输参考信号的资源元素(k,l),在另外一个天线口 的同一个时隙和时隙零上不能用于任何传输 在频域上，每6个子载波插入一个参考信号；在时域上，每个时隙插入两行RS信号， 如下图所示： 作用 小区搜索 信道估计 调度下行资源 邻区测量(切换) 非Beamforming模式下的解调

RS信号介绍

对RS信号位置的确定即确定RE (k,l)的位置：

PCI的规划对RS信号的影响(PCI mod 6): 在时域位置固定的情况下，下行参考信号在频域有6个freq shift。如果PCI mod 6值 相同，服务小区与邻小区的RS信号位置可能相同，会造成下行RS的相互干扰(在一个TX antenna下)。

基本无线参数 - RSRPRSRP (Reference Signal Receiving Power): 指在测量带宽内承载cell-specificreference signals的所有RE上接收到的信号功率线性平均值(参见36.214) 。表征 导频信号的强度，而非质量。

注意 RSRP测量的局限性 目前终端对CRS-RSRP的测量，仅测量 中心频率附近1.08MHz带宽(即6RB) 范围内的RSRP,并非20MHz带宽内的 RSRP 最大值R0 R0One antenna port

slot0

slot1

R0

R0

RSRP:R0平均值

R0

R0

RSRP Total为测试终端天线R0和R1中的

R0

R0

l 0

l 6 l 0

l 6

基本无线参数 - RSSIRSSI (Received Signal Strength Indicator): 指在测量带宽内所有包含参考信 号的OFDM符号上接收到的信号功率的线性平均值(参见36.214) ,包括本小区 和同频邻小区在此位置的信号、邻道干扰、热噪声等全部信号量。R0One antenna port

R0

R0

R0

R0

R0

RSSIR0l 0

R0l 6 l 0 l 6

注意 RSSI与测量带宽有关R0ts

R0

R1

R1

基本无线参数 - RSRQRSRQ ( Reference Signal Received Quality ):是RSRP和RSSI的比值，因为 两者测量所基于的带宽可能不同，会用一个系数来调整，也就是 RSRQ = N*RSRP/RSSI 其中，N为RSSI测量带宽内的RB数 RSRQ的分母是接收带宽上的总功率，分子是接收带宽上的参考信号功率，一定程 度上可以认为反映了信道质量。但是分母RSSI既包含RS的功率，又包含PDSCH的 RE的功率，所以事实上RSRQ并不能准确无误的指示RS的信号质量。 作用 一定程度上反映信道质量 邻区测量(切换) 注意

在小区选择或重选时，通常使用RSRP就可以了，在切换时通常需要综合比较R

SRP与RSRQ,如果仅比较RSRP可能导致频繁切换，如果仅比较RSRQ虽然减少切换频率但可 能导致掉话，当然在切换时具体如何使用这两个参数是eNB实现问题

基本无线参数 - SINRRS-SINR:真正的RS信号质量 RSRP RS-SINR = --------------------RS-RSSI - RSRP 作用 用于确定等效的SNR阈值，从而确定CQI 因为RS在所有RE资源中均匀分布，所以RS-SINR一定程度上可以表征PDSCH(业 务信道)信号质量 注意

因为RS-SINR没有在3GPP进行标准化，所以目前仅在外场测试中不同厂家在实现中可能会有一定偏差

终端反馈参数 - CQICQI(Channel Quality Indication): 信道质量指示。指满足某种性能(10%的BLER)时对应的信道质量 (包括当前的调 制方式，编码速率及效率等信息),CQI索引越大，编码效率越高。 引入原因： eNodeB要决定编码方式，而作为发射端，eNodeB并不清楚信道条件如何，就需 要UE来反馈这个信道质量，协议把这个信道质量量化成0~15的序列(4bit数来承 载),并定义为CQI CQI的计算： 测量CRS-SINR → 确定等效SNR阈值(BLER=10%) (小于或等于SINR的最大 SNR阈值) → 查表找到对应的CQI 不同设备厂家算法可能不同 CQI的作用： 表征下行信道质量 用于确定MCS 在PUCCH上发送，如果有上行业务，在PUSCH上发送

MIMO基本原理接收端信号可表示为：

也可表示为矩阵形式：

即：

信道相关性是决定MIMO的关键条件

终端反馈参数 - RIRI(Rank Indication):

RANK为MIMO方案中天线矩阵中的秩，表示N个并行的有效的数据流。

由UE计算并反馈给eNodeB,但是基站用RI仅作为选择Codeword的一个参考，实 际选择的Codeword值要还考虑其它因素。

RI作用： 决定Codeword数的条件之一

在PUCCH上发送，如果有上行业务，在PUSCH上发送

HARQ简介HARQ的概念 HARQ = ARQ+FEC,采用N进程停等协议( N-process-SAW ) 按照重传发生的时刻来区分，可以将HARQ可以分为同步和异步两类 如果重传发生在固定的时刻就称作同步HARQ

如果重传数据发生的时刻未知，则称作异步HARQ,需要额外的信令携带HARQ进程号 根据重传时的数据特征是否发生变化又可将HARQ分为非自适应和自适应两种，其

中传输的数据特征包括资源块的分配、调制方式、传输块的长度、传输的持续时间HARQ的重传策略：CC和IR IR增量冗余：第一次传输发送信息bit和一部分的冗余bit,如果第一次传输没有 成功解码，重发送额外的冗余bit,通过重传更多的冗余bit降低信道的编码率，从 而实现更高的解码成功率 CC即Chase合并，可以看做是IR的一种特殊情况

HARQ简介LTE DL HARQ 自适应异步HARQ PDCCH携带HARQ进程号 重传总是通过PDCCH调度

UL ACK/NACK在PUCCH/P

USCH上发送重传使用IR