LTE速率计算

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TDD物理层理论峰值速率计算方法

吞吐率取决于MAC层调度选择的TBS，理论峰值吞吐率就是在一定条件下计算可以选择的最大TBS。 TBS由RB数和MCS阶数查表得到，具体计算思路如下：

①   针对每个子帧计算可用的RE数，此处要根据协议物理层资源分布，扣除每个子帧里PDCCH，PBCH，S-SS，P-SS，CRS（对于BF还有DRS）等开销。这些开销中，PBCH，S-SS，P-SS是固定的；其它的开销要考虑具体的参数设置，如PDCCH符号数，特殊子帧配比，4天线以上时映射到2端口还是4端口等，CRS和DRS的时频占用位置参考协议36.211的6.10节； 【天线端口指用于传输的逻辑端口，与物理天线不存在定义上的一一对应关系。天线端口由用于该天线的参考信号来定义。等于说，使用的参考信号是某一类逻辑端口的名字。具体的说：p=0，p={0,1}，p={0, 1, 2, 3}指基于cell-specific参考信号的端口】

②   计算每个子帧RE可携带的比特数，可携带比特数 ＝ 可用RE × 调制系数(64QAM为6)

③   依据可用的RB数选择满足CR(码率)不超过0.93的最大的TBS，其中CR = TBS/可携带比特数。

④   计算出每个子帧选择的TBS后，根据时隙配比累加各个子帧的TBS，如果是双码字还要乘以2，计算出最终吞吐率; 【36.213中7.1.7.1】

下面以20M带宽，2×2 MIMO，子帧配比1，特殊子帧配比7，PDCCH符号1为例进行计算，下行传数的子帧有：0，1，4，5，6，9。【CRS占用如何区别的？？】

子帧0：可用RE=(((符号数-PDCCH-PBCH-辅同步)*每RB12个子载波-CRS)*中间6RB+((符号数-PDCCH)*每RB12个子载波-CRS)*剩余RB)*调制系数=(((14-1-4-1)*12-8)*6+((14-1)*12-12)*(100-6))*6=84384，查100RB对应的TBS，可以选择75376(MCS28)

子帧1：可用RE=(((符号数-PDCCH-主同步)*每RB12个子载波-CRS)*中间6RB+((符号数-PDCCH)*每RB12个子载波-CRS)*剩余RB)*调制系数=(((10-1-1)*12-8)*6+((10-1)*12-8)*(100-6))*6=59568，TBS选择55056(MCS24)

子帧4：可用RE=(((符号数-PDCCH)*每RB12个子载波-CRS)*RB)*调制系数=(((14-1)*12-12)*100)*6=86400，TBS选择75376(MCS28)

子帧5:可用RE=(((符号数-PDCCH-辅同步)*每RB12个子载波-CRS)*中间6RB+((符号数-PDCCH)*每RB12个子载波-CRS)*剩余RB)*调制系数= (((14-1-1)*12-12)*6+((14-1)*12-12)*(100-6))*6=85968， TBS选择75376(MCS28)

子帧6和子帧9分别与子帧1和子帧4计算相同

下行吞吐率=(子帧0+子帧1+子帧4+子帧5+子帧6+子帧9)*2*100/1000000

                    =(75376+55056+75376+75376+55056+75376)*2*100/1000000=82.323Mbps

2*2MIMO是2天线端口配置，CRS配置见下，上面计算公式中CRS有的减去8，有的减去12，区别就在于有的帧中间有占用，如子帧0中间的PBCH（所以中间是-8），子帧1整体的PSCH，GP，所以全部是-8

上行计算思路和下行基本一样，只不过上行需要考虑扣除的开销没有下行那么复杂，只需要在时域考虑每个子帧扣除2个符号的DMRS，频域考虑扣除PUCCH占用的RB数，和PRACH周期到来时，再扣除6个RB。

以20M带宽，1×2 SIMO，子帧配比1，特殊子帧配比7，PUCCH 16RB，PRACH周期5ms为例计算，上行传数的子帧有：2/3/7/8，假设PRACH在子帧3和子帧8。

子帧2：可用RE=((符号数-DMRS)*每RB12个子载波*(总RB数-PUCCH))**调制系数=((14-2)*12*(100-16))*6=72576，TBS选择61664(MCS28阶)

子帧3：可用RE=((符号数-DMRS)*每RB12个子载波*(总RB数-PUCCH-PRACH))**调制系数=((14-2)*12*(100-16-6))*6=67392，TBS选择57336(MCS28阶)

子帧7、子帧8分别和子帧2、子帧3计算方法相同。

上行吞吐率=(子帧2+子帧3+子帧7+子帧8)*100/1000000

            =(61664+57336+61664+57336)*100/1000000=23.8Mbps

表1：不同UE类型最大速率限制

	Cat 1		Cat 2		Cat 3		Cat 4		Cat 5
	DL	UL	DL	UL	DL	UL	DL	UL	DL	UL
Peak Throughput TDD Configuration 0(Mbps)	3.603	3.096	17.858	15.273	35.716	30.614	52.763	30.614	104.843	45.225
Peak Throughput TDD Configuration 1(Mbps)	5.662	2.064	28.063	10.182	56.126	20.409	82.913	20.409	164.753	30.150
Peak Throughput TDD Configuration 2(Mbps)	7.722	1.032	38.268	5.091	76.536	10.204	113.064	10.204	224.664	15.075
Peak Throughput TDD Configuration 5(Mbps)	9.009	0.516	44.646	2.545	89.292	5.102	131.908	5.102	262.108	7.537

表1是于协议TS36.306里定义的不同类型UE每TTI最大处理数据量计算出来的UE最大吞吐率限制，不同类型终端最终可以达到的速率是前面几页胶片计算的理论峰值和上面的UE最大能力限制峰值的较小值。

表2：小区理论峰值速率

	基本条件（2×2 MIMO）				下行理论峰值(Mbps)	上行理论峰值(Mbps)
	子帧配比	特殊子帧配比	PUCCH RB	PRACH周期	64QAM	16QAM	64QAM
10MHz	0	10:2:2	9	10ms	25.62	12.52	17.19
	1	10:2:2	9	10ms	40.3	8.24	11.33
	2	10:2:2	9	10ms	54.98	3.97	5.47
	5	10:2:2	9	10ms	64.18	1.83	2.54
20MHz	0	10:2:2	15	5ms	52.17	26.91	36.13
	1	10:2:2	15	5ms	82.32	17.84	23.8
	2	10:2:2	15	5ms	112.47	8.77	11.46
	5	10:2:2	15	10ms	131.61	4.23	5.73

表3：单用户理论峰值速率

	基本条件（2×2 MIMO）				下行理论峰值(Mbps)			上行理论峰值(Mbps)
	子帧配比	特殊子帧配比	PUCCH RB	PRACH周期	CAT3	CAT4	CAT5	CAT3	CAT4	CAT5
10MHz	0	10:2:2	9	10ms	25.62	25.62	25.62	12.39	12.39	17.01
	1	10:2:2	9	10ms	40.30	40.30	40.30	8.11	8.11	11.15
	2	10:2:2	9	10ms	54.98	54.98	54.98	3.83	3.83	5.29
	5	10:2:2	9	10ms	64.18	64.18	64.18	1.69	1.69	2.36
20MHz	0	10:2:2	15	5ms	35.71	52.17	52.17	25.96	25.96	35.13
	1	10:2:2	15	5ms	56.12	82.32	82.32	17.2	17.2	23.28
	2	10:2:2	15	5ms	76.53	112.47	112.47	8.43	8.43	11.43
	5	10:2:2	15	10ms	89.29	131.61	131.61	4.05	4.05	5.50