LTE中常见指标相关概念

土木zy

单站验证-材料
本课简图

一、        静态上下峰值速率计算方法
【方法1】是从物理资源微观入手，计算多少时间内（一般采用一个TTI或者一个无线帧）传多少比特流量，得到速率：
（下行峰值速率计算方法）

○1业务信道的速率=201.6*75%≈150Mbps
下行系统开销一般取25%（下行开销包含RS信号(2/21)、PDCCH/PCFICH/PHICH(4/21)、SCH、BCH等），即下行有效传输数据速率的比例为75%。
        ○2如果还考虑TDD下行的时隙配比和特殊时隙配比
如在时隙配比3:1/特殊子帧配比10:2:2的情况下：
        各子帧依次为（如下图）其中D为下行子帧U为上行子帧，每个子帧包含2个时隙共14个符号，S为特殊子帧，10:2:2的配置，表示DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot)、GP(Guard Period)和UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)各占10个、2个和2个符号。那么所有下行符号等效在一个TTI内占的比例为(6*14+2*10)/14*10=74%，如果也粗略考虑75%的控制信道开销，那么TD-LTE系统在3:1/10:2:2的配置下，下行峰值速率可达：201.6*75%*74%≈112Mbps

注意：(Cat3因为最大传输块为102048, 所以FDD-LTE中峰值速率最高只能到100Mbps\TDD-LTE中最高只能到75Mbps)
（上行峰值速率计算方法）

数字含义：
4：上行最高调制方式为16QAM，1个符号包含4bit信息；
2和7：LTE系统的TTI为1个子帧（时长1ms），包含2个时隙，常规CP下，1个时隙包含7个符号；因此：在一个TTI内，单天线情况下，一个子载波上行最多传输数据4×7×2bit；
100*12：20MHz带宽共100个RB，
（考虑RS消耗1/7、SRS消耗1/14），和4个PUDCH占用RB即上行有效传输数据速率的比例为75%。
【方法2】查表


LTE-A
CA即能在40~100MHz带宽内提供300~750Mbps（2X2 MIMO）或>1Gbps（4X4 MIMO）的峰值吞吐率。仅凭借CA还不能达到1Gbps的速率，还要依靠高阶MIMO（或叫MIMO增强），协议提出了下行4x4 MIMO、8x8 MIMO和上行2x4 MIMO、4x4 MIMO等模式，以实现以下水平的峰值速率：
      DL: 300 ～600 Mbps (4x4 MIMO, 8x8 MIMO) in 20MHz, or >1Gbps (4x4 MIMO) with CA.
      UL: 150 ～300 Mbps (2x4 MIMO, 4x4 MIMO) in 20MHz , or >1Gbps (4x4 MIMO) with CA
但LTE-A中的高阶MIMO，类似HSPA+网络向2*2MIMO升级的演进路线，需要硬件升级，网络改动比较大，没有CA应用起来那么方便，所以实现起来可能需要较长的时间。
总结：
二、        决定UE的传输主要静态因素
1双工方式——FDD、TDD
2. 载波带宽
3. 上行/下行配比
4. UE能力级、终端类型
5. TD-LTE系统中的上下行时隙配比、特殊子帧配比
6. 天线数、MIMO配置
7. 控制信道开销（通常为25%的开销）
三、        决定UE的传输主要动态因素
1.RB数：系统会根据当前的资源以及UE承载的优先级，分配一定数量的RB。（涉及调度、AMC）
2.调制编码方式：LTE一共有28种调制编码方式（MCS：Modulation and Coding Scheme）当UE处在不同的无线信道环境时，系统会以目标BLER值做参考，选择一个MCS（涉及MAC中调度选择的TBS和BLER值）
3.RI（单流还是双流）
四、        LTE调度机制
LTE的无线资源调度功能位于eNodeB的MAC子层。无线资源调度时eNodeB的一项核心功能，目的是决定哪些用户可以得到何种资源，即决定每个用户使用的时频资源、NCS、SISO/MIMO等。
    无线资源调度由eNodeB中的动态资源调度器实现。动态资源调度器为下行共享信道（DL-SCH）和上行共享信道（UL-SCH）分配物理层资源。DL-SCH和UL-SCH分别使用不同的调度器进行调度操作。
    对UL-SCH上的传输进行授权时，其授权时针对每个UE的，而没有针对每个UE的每个RB的资源授权（Only "per UE" grants are used to grant the right to transmit on the UL-SCH. There are no "per UE per RB" grants）。
动态资源调度器需要根据上下行信道的无线链路状态来进行资源分配，而无限链路状态是根据eNodeB和UE上报的测量结果进行判定的。分配的无线资源包含物理资源块的数量、物理资源块的位置以及调制编码方案MCS。
1.基本的调度操作
LTE可以实现时域、频域和码域资源的动态调度和分配，频域资源调度是LTE系统资源调度的重要方法。调度器根据：实现SB（1SB=2RB。是调度的最小单位）的调度，调度器根据以下信息：
        1.CQI（信道质量指示）-----------最重要的考虑因素
        2.QoS参数和测量（QCI，VoLTE中的重要指标）
        3.调度的负载量
        4.队列中等待的重传任务
        5.UE能力（Capability）
        6.UE睡眠周期和测量间隔/测量周期
        7.系统参数（如系统带宽/干扰水平/干扰结构）等信息
2.LTE动态资源调度的主要结果是
    1．下行子帧内资源分配（时域资源、频率资源、功率资源）；
    2．上行子帧内资源分配（时域资源、频率资源、功率资源）；
    3）子帧间负荷均衡（时域资源、功率资源）；
    4）MIMO模式选择和切换（空域资源调度）；
    5）调制编码方案（MCS）的选择；
    6）HARQ数据重传选择；
3.下行链路调度
在下行链路，eNodeB可以在每个TTI上用以某个UE的C-RNTI加扰的PDCCH为这个UE分配资源。当UE能够进行下行链路数据接收时，为了得到可能分配给该UE的下行资源，UE需要一直监视PDCCH。
    下行链路调度的具体实行落实在下行共享信道的物理层过程。
    下行资源的分配方案通过PDCCH信道发下去，通知某个UE在什么时频资源块、以什么样的调制编码方案、什么样的MIMO工作模式向该UE发送下行数据；随后，下行数据通过PDSCH信道发送给该UE，UE则根据PDCCH信道上的指示找到eNodeB发给自己的数据，如下图所示。

    下行资源调度相关的信令是上行的信道质量信息（CQI）报告，和下行资源调度控制指令。
UE的CQI报告是下行资源调度的重要依据，但不是唯一的依据。eNodeB还有其它考虑，比如UE能力（Capability）、业务QoS要求、公平性等。CQI信息不仅仅用于下行资源调度，还用于干扰协调、功率控制、AMC等重要过程。UE测量eNodeB的导频信号，得到不同频域的资源块的信噪比，然后以CQI报告的形式上报eNodeB。CQI报告周期可以调整，如果周期过小，则信令开销太大；如果周期过大，则下行调度器就不能全面了解下行信道的质量信息。
    下行调度控制指令引导UE对下行发送信号进行接收处理，包括三种指示（如下表）：
  
    1）资源分配信息：包括UE标识、分配的时频资源块位置、占用资源的时长。
    2）传输格式：包括多天线信息和调制方式。
3）HARQ信令：包括异步HARQ和同步HARQ。异步HARQ信令包括HARQ流程编号、IR（增量冗余） HARQ的冗余版本、新数据制式等；同步HARQ信令包括重传序列号。
4.上行链路调度
在上行链路，eNodeB可以在每个TTI上用以某个UE的C-RNTI加扰的PDCCH为UE分配资源（PRB和MCS）。当UE能够进行下行链路接收时，为了得到可能分配给该UE的上行链路传输资源，UE需要一直监视PDCCH。

在上行方向，UE不能随时随意地发送自己的数据，必须服从eNodeB的安排。上行资源的调度由eNodeB的MAC层的上行调度器决定，实行单位则是上行共享信道的物理层过程。
    由于无线资源调度由eNodeB完成，因此UE需要适时向eNodeB发送调度请求（SR），用于请求UL-SCH资源。UE发送调度请求的规则是：如果在当前TTI配置由PUCCH来发送调度请求，且没有可用的UL-SCH资源，则UE的MAC层将指示物理层在PUCCH上发送调度请求；如果UE在任何TTI都没有配置PUCCH来发送调度请求，则UE将发起随机接入过程；如果一个调度请求已经被触发，UE将在每个TTI进行请求，直到获得UL-SCH资源。
    UE还需要向eNodeB发送缓冲区状态报告（BSR），用于为eNodeB提供UE上行链路缓冲区中数据量的信息。触发BSR的事件包括以下几种：
    1）UE的传输缓冲区中有上行链路数据到达，并且数据所属的逻辑信道优先权比已经有数据存在的缓冲区所属的逻辑信道的优先权高，则触发“正常BSR”。
    2）UE拥有上行链路资源分配且填充比特数≥BSR MAC控制单元的大小，同时没有其他BSR等待传输，则触发“填充BSR”。
    3）服务小区发生变化，触发“正常BSR”。
    4）周期性BSR定时器超时，触发“周期性BSR”。
    eNodeB的上行调度器根据UE缓存状态报告BAR、上行调度请求SR、上行信道状况决定给UE调度什么样的无线资源，把调度结果通过PDCCH信道的上行调度准许（UL Grant）告知UE；UE根据eNodeB的指示，在PUSCH信道发送业务数据。
    与上行无线资源调度有关的信令包括上行资源调度申请（以及缓存状态报告）、上行调度准许（UL Grant）。上行调度准许（UL Grant）用于确定UE的上行发送信号格式（如下表），包括：
    1）资源分配信息；
    2）传输格式；

总结
                只要记住影响调度的主要因素为CQI（信道质量指示）
五、        CQI（信道质量指示）
CQI是信道质量指示，英文全称channel quality indication，CQI由UE测量所得，所以一般是指下行信道质量
LTE的下行物理共享信道（PDSCH）支撑三种编码方式：QPSK、16QAM和64QAM，依次需要的信道条件也不相同，编码方式越高依赖的信道条件需要越好。

eNodeB作为发射端，并不清楚信道条件如何，信道质量衡量由UE来完成UE反馈信道质量，协议把信道质量量化成1~15的序列（4bit数来承载），并定义为CQI，eNodeB根据上报的CQI来决定编码方式。CQI的选取准则是UE接收到的传输块的误码率不超过10％（LTE中数据信道的BLER要求为10%以下）。因此，UE上报的CQI不仅与下行参考信号的CSR-SINR有关，还与UE接收机的灵敏度有关
CQI index可以通过BLER-SINR表得到,该定义为各个厂家自己定义的！
可以通过收到的NACK数来计算BLER。 在LTE中，控制信道的目标BLER为1%，数据信道的目标BLER位10%
六、        调制方式
LTE被业界认为是准4G技术。LTE支撑灵活的传输带宽、低时延、高速率和高移动性，采用OFDMA和SC-FDMA分别作为下行和上行多址方式。LTE定义的物理信道可以分为上行物理信道和下行物理信道，上行和下行均支撑QPSK,16QAM,64QAM这三种调制方式(如图1)。

BPSK:可以认为将1个bite映射到1个调制符号上
QPSK：可以认为将2个bite映射到1个调制符号上
16QAM：可以认为将4个bite映射到1个调制符号上
64QAM: 可以认为将6个bite映射到1个调制符号上
七、        RI（Rank Indication）&TM模式
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。RI的最大值和天线的数目密切相关，如果接受天线数量和发射天线的数量相等，那么R的最大值等于天线数目（2 X 2 MIMO）如果接收天线和发射天线数目不相等，则RI值为接受天线和发射天线最小值（4 X 4 MIMO）,注意（2 X 2 MIMO）的RI不一定固定是2，也可以是1，如果RI=1，则表示发射天线发给UE的信号就像是从一个天线发出来的单一信号，表示使用最差性能（通常鸳鸯线导致该问题！）
双流是的TB size并不是单流的两倍，具体需要查表！（TB size，直接决定了速率的大小）





八、        参考信号、RSRP、SINR
参考信号（Reference Signal，RS），就是常说的“导频”信号，是由发射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。



RSRP范围（-140，-44）



九、        测试常见指标、常见概念
TD-LTE传输速率=每TTI传输速率*调度次数
每TTI传输速率的影响因素有：每TTI可用于传输数据的RE数量，调制编码方式，TM模式等 1TTI=1ms
1、        TM（Transimission Mode），常见：
TM2发送分集，TM3空分复用，TM7单流波束复行，TM8双流波束复行