LTE下载速率分析课件

2013年9月LTE下载速率分析

LTE速率分析的基础知识概述主要无线参数与速率相关分析下载速率比较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

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-6-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）56.5376.5456.53112.3320M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RSRPRSSIRSRQSINR2.终端反馈参数CQIRI3.HARQ参数BLERACKNACK4.资源调度参数：RBMCSTBSize

单双流5.功率参数：RS功率PaPbRS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（PCImod6）：在时域位置固定的情况下，下行参考信号在频域有6个freqshift。如果PCImod6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TXantenna下）。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RSSI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 RSRP RS-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

-CQIMIMO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IRIR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HARQ的概念HARQ简介LTEDLHARQ自适应异步HARQPDCCH携带HARQ进程号重传总是通过PDCCH调度ULACK/NACK在PUCCH/PUSCH上发送重传使用IRPDSCHBLER（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TBSize大小由

和决定（参见36.213）

其中表示传输所需的PRB资源，20M带宽对应的=100TBSize与UE能力等级有关双流时的TBSize不一定是单流的2倍

需要查表得到，参见36.213资源调度参数-TBSize作用直接决定了速率的大小单双流由Codeword=1

or2决定

仅体现在物理层Layer1单双流切换算法相关的参数：TM模式频谱效率RICounterBLER资源调度参数-

单双流作用决定TBSize的大小，进而影响下行速率Mode传输模式技术描述应用场景1单天线传输信息通过单天线进行发送无法布放双通道室分系统的室内站2发射分集同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送信道质量不好时，如小区边缘3开环空间复用终端仅反馈信道的秩信息，发射端结合该秩信息，按照设定的规则选择码本来发射信号信道质量高且空间独立性强时4闭环空间复用需要终端反馈信道的秩信息和码本，发射端结合该信息来发送信号信道质量高且空间独立性强时。终端静止时性能好5多用户MIMO基站端利用用户间空间信道的独立性，使用相同时频资源给不同用户发送各自的数据，用户数较多，易于配对调度，信噪比条件比较好6单层闭环空间复用终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前的信道对于信道散射环境相对简单，或天线间距难以满足充分的空间隔离7单流Beamforming发射端利用上行信号来估计下行信道信息，以期实现最大比合并发送获得充分的天线阵列增益8双流Beamforming结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，提高用户的峰值和平均速率信噪比较高且空间独立性相对较好基站的发射功率会平均到每个子载波上，因此，每个子载波的发射功率受系统带宽的影响。同样发射功率下，带宽越大，每个子载波的功率越小。LTE的功率一般通过RS功率，PA，PB三个参数进行调整。RS功率：表示为一个导频子载波（RE）上的功率，该参数由网络场景、小区半径以及规划的覆盖率共同决定。默认取值对应基站单天线最大功率平摊到每一个RE上。其它信道的功率是通过配置与参考信号的偏移进行设置功率参数-RS功率作用LTE中的基准功率功率参数-Pa与Pb现象：发现在覆盖较好的路段下载速率较低，小于40Mbps，不满足KPI要求分析过程：1、查询基站运行情况，无告警；2、排查空口信号质量：下行信号-72dbm，Average

SINR为32.34，传输模式为TM3，上行发射功率较小，基本排除干扰的可能，上下行信号质量良好；3、查看调度阶数，code1调度正常，且MCS基本都处于较高阶数；4、观察PDCCH

DL

GRANT调度数为600，调度正常（目前时隙配比每秒最多600次）5、观察RB调度情况，发现多个RB资源调度不足6、检查小区功率参数设置，发现PA参数设置为-3，PB参数设置为3，根据功率利用率分配表可知此时功率利用率仅为67％解决方法：修改PB参数为1，该路段PHYDLTHR由35Mbps提升至47Mbps案例分析参数小结与速率相关参数之间的关系LTE速率分析的基础知识概述主要无线参数与速率相关分析下载速率比较分析3城市测试概况平均下载速率：城市A最高，城市C最低城市C上下行子帧配置为2：2，因此理论峰值速率应低于城市A和B终端能力等级：Cat4测试城市上下行子帧配比特殊子帧配比理论峰值速率（Mbps）平均下载速率(Mbps)平均/理论速率比Band38占比Band39占比Band40占比A1:39:3:211239.2535%11.80%88.20%0.00%B1:310:2:211230.2627%99.99%0.00%0.01%C2:210:2:28214.9118%99.34%0.04%0.62%典型城市数据概况从上图可以看出，SINR与RSRP基本呈现线性关系，在主要区间内RSRP每提升10db，SINR提升约4-6db相同RSRP下不同城市的SINR均值可能超过5dB城市A的低RSRP区间段SINR波动较大。原因：该区间段内样本点数较少如右图所示SINR与RSRP关系13城市的整体统计结果，相同RSRP下，F频段比D频段的SINR值差1-2dB频段对SINR的影响小结业务信道对SINR的影响相同RSRP情况下，业务信道流量会对RS信号的SINR产生(1-3dB)的影响，流量越大影响也明显在同一环境下CQI与SINR成正比例，CQI每变化一阶SINR大约变化4dbSINR高于18db以上，CQI与SINR关系曲线基本重合SINR在18dB以下，在SINR相同位置CQI可能有一个阶数的差距，说明CQI计算还受到其它条件影响CQI与SINR关系在同一城市测试中MCS与CQI基本呈线性关系不同环境下，相同CQI下平均MCS可能相差4阶CQI是影响调度算法的重要因素之一DLMCS与CQI关系BLER与SINR关系SINR在0至25区间内比较平稳，体现了调度算法中以BLER为调控目标SINR过低时使用低阶编码方式仍然BLER较高SINR很好时使用最高阶编码方式仍然可以获得较低的误码率单用户时调度数量与SINR相关性不强多个用户时高SINR更易获得较多资源SINR很差时由于调度优先级低或解码PDCCH信息失败会导致调度次数下降下行调度数量

与SINR关系SINR在0-10区间双流比例增长较快单双流与SINR关系LTE速率分析的基础知识概述主要无线参数与速率相关性分析下载速率比较分析城市A覆盖明显好于B、C，根据前面参数关系，这应该是A城市比B速率高的重要原因城市B与C的覆盖高度近似，因此覆盖不是B、C速率差异的主因城市平均RSRP边缘RSRPRSRP连续弱覆盖里程占比RSRP连续无覆盖里程占比A-79.33-94.800.30%0.14%B-89.60-114.1020.34%5.44%C-89.04-114.0014.34%3.79%覆盖指标统计说明A比B的RSRP均值高10db，平均SINR只略高与B，边缘SINR明显更好B与C的RSRP相当，但C的SINR比B差3db干扰指标统计城市平均SINR边缘SINR连续SINR质差里程占比A15.803.600.89%B15.51-2.006.03%C12.53-1.407.14%问题B\C城市SINR差异分析-邻区电平两城市统计表明邻区信号相对服务小区信号强度对服务小区SINR影响曲线很一致城市C服务小区与邻区的RSRP更接近（C城市邻小区RSRP平均值更强），造成SINR变差说明城市B城市C服务小区与最强邻区差值的平均10dB5dBB\C的小区频点对比城市38100占用时间37900占用时间异频切换比例B58%42%48.8%C90.5%9.5%8.9%C城市网络以38100为主，单频点导致干扰电平更高B城市多频组网干扰控制较好，但异频切换需要配置专用的测量时间，因此影响整体的调度率下行调度统计城市平均值理论最大值平均/理论

A76080095.0%B58880073.5%C47260078.7%平均每秒下行调度次数统计（时域）城市单流次数双流次数双流比例A21654471.6%B11747180.1%C1283447