LTE速率分析

2014年9月LTE下载速率分析影响下载速率的主要因素无线环境网络设备测试设备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…覆盖干扰资源切换…空口基本配置无线资源调度算法切换参数天馈传输带宽….决定空口理论速率的基本参数系统带宽控制信道开销子帧配比特殊子帧配比控制信道开销UE能力等级各协议层开销TM模式LTE帧结构时域100X10X14频域100×12XX6(64QAM)X2(MIMO)=201.6MOneslot,Tslot=15360TsGPUpPTSDwPTSOneradioframe,Tf=307200Ts=10msOnehalf-frame,153600Ts=5ms30720TsOnesubframe,30720TsGPUpPTSDwPTSSubframe#2Subframe#3Subframe#4Subframe#0Subframe#5Subframe#7Subframe#8Subframe#9时域上，每个1ms子帧，分为若干个符号（Symbols），符号之间有保护间隔CP，每个子帧中符号个数根据符号之间的保护间隔CP决定：常规CP时1ms有14个符号，扩展CP时1ms有12个符号。TDD-LTE帧结构：每个10ms无线帧，分为2个长度为5ms的半帧每个半帧由8个长度为0.5ms的时隙和3个特殊区域DwPTS,GP,UpPTS组成(“8+3方案”,转换周期为5MS,如果转换周期为10MS，一个无线帧只有一个特殊子帧)DwPTS,GP和UpPTS的总长度等于1ms，其中DwPTS和UpPTS的长度可配置理论速率计算-子帧配比子帧配置：决定传输下行数据的子帧数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+3:9:2DL-ULConfigurationSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD-5-TBSize,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双流时，需要查表得到双流时的TBSize，不一定是单流TBSize的2倍UE能力等级：CAT3损失的吞吐量：1-102048/149776=31.9%理论速率计算-TBSize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，理论速率如右表所示。MCS为10、15、20时理论速率分别为23M、46M、70M。常用配置下的最高理论速率基本条件（2*2MIMO）下行理论峰值速率（mbps）带宽子帧配置特殊子帧配置CAT3CAT4单流双流单流双流20M配置1（2:2）配置5（3:9:2）30.1540.8230.1559.91配置7（10:2:2）41.4656.1341.4682.37配置2（1:3）配置5（3:9:2）45.2361.2345.2389.87配置7（10:2:2）56.5376.5456.53112.33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：与速率相关的参数速率相关参数1.无线参数RSRPRSSIRSRQSINR2.终端反馈参数CQIRI3.HARQ参数BLERACKNACK4.资源调度参数：RBMCSTBSize单双流5.功率参数：RS功率PaPbRSRP（ReferenceSignalReceivingPower）：指在测量带宽内承载cell-specificreferencesignals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。基本无线参数-RSRP0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6lOneantennaportTwoantennaportsResourceelement(k,l)NotusedfortransmissiononthisantennaportReferencesymbolsonthisantennaport0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6l0l1R1R1R1R6l0l1R1R1R1R6l0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6l0l1R1R1R1R6l0l1R1R1R1R6lFourantennaports0l6l0l2R6l0l6l0l6l2R2R2R3R3R3R3Reven-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport0even-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport1even-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport2even-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport3slot0slot1RSRP：R0平均值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RSRPTotal为测试终端天线R0和R1中的最大值注意RSSI（ReceivedSignalStrengthIndicator）：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。RSSI与测量带宽有关0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6lOneantennaportTwoantennaportsResourceelement(k,l)NotusedfortransmissiononthisantennaportReferencesymbolsonthisantennaport0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6l0l1R1R1R1R6l0l1R1R1R1R6l0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6l0l1R1R1R1R6l0l1R1R1R1R6lFourantennaports0l6l0l2R6l0l6l0l6l2R2R2R3R3R3R3Reven-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport0even-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport1even-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport2even-numberedslotsodd-numberedslotsAntennaport3RSSI注意基本无线参数-RSSIRSRQ（ReferenceSignalReceivedQuality）：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。一定程度上反映信道质量邻区测量（切换）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RSRP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实现问题作用注意基本无线参数-RSRQRS-SINR：真正的RS信号质量RSRPRS-SINR=---------------------RS-RSSI-RSRP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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）信号质量作用注意基本无线参数-SINRCQI（ChannelQualityIndication）：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CQICQI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上发送终端反馈参数–CQI（1/2）终端反馈参数–CQI（2/2）UE量化信道质量为4bit的数0~15，并通过CQI上报给eNodeB，如下表:efficency是频谱利用效率，是给出来的不是算出来的。比如一个RE能承载的信息为5.554，其余为Turbo冗余比特（使用64QAM，每个RE的信道比特或者说物理比特为6），这样就是efficency=5.554。这个值通常是仿真或试验出来的。CQI与MCS对应算法各厂家实现不一样，我们是根据下表，通过CQI确定MCS，根据MCS查上表确定调制方式和TBSize，就得到发送速率。RI（RankIndication）：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上发送终端反馈参数-RIPDSCHBLER（BlockErrorRate）：即误块率，错误的传输块在所有发送的传输块中所占的百分比（只能计算成功解码PDCCH后的PDSCH）。ACK与NACK：发送端根据数据块计算出一个CRC，并随着该数据块一起发送到接收端。接收端根据收到的数据计算出一个CRC，并与接收到的CRC进行比较，如果二者相等，接收端就认为成功地收到了正确的数据，并向发送端回复一个“ACK”；如果二者不相等，接收端就认为收到了错误的数据，并向发送端回复一个“NACK”，以要求发送端重传该块。HARQ参数-BLER/ACK/NACK作用表征数据传输的准确性也可以反映信道质量UE下行传输所需PRB资源由业务速率和频谱效率共同决定：其中，TrafficRate为业务速率，与UE能力等级，网络侧的调度优先级及调度策略等因素有关FrequencyEfficiency，频谱效率，由CQI决定资源调度参数-PRB作用表征下行频域资源分配的饱和度注意下行时域资源分配的饱和度可由DLGrantNum表征MCS（ModulationandCodingScheme）：UE上报的CQI只有0~15，因此还需要某种算法来将CQI映射为MCS（0~28），即4bit映射为5bi