TDD物理层峰值理论速率的计算专题

TDD物理层下行峰值理论速率的计算方法通常我们都说TD-LTE的下行速率达到100Mbps,那么这速率是如何计算得到的呢？下面我们将详细的告诉大家。一、无线帧的认识理论上的峰值下行速率指在20M带宽内，所有的业务信道给单用户使用时所计算得出的，此速率是在一个无线帧内，除去下行控制信道PDCCH），物理广播信道（PBCH），主同步信号（PSS），辅同步信号（SSS）和导频信号（RS）后，所有RE占用业务时的最大峰值速率。TD-LTE的一个无线帧如下图：（图1）与TDS有所相似，每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成。数据子帧与特殊子帧都是1ms一帧，每个特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS。其中子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送。其它子帧按照配置配比而确定是用于上行还是下行发送。一个子帧由2个时隙组成，每个时隙在时域上通常由7个OFDM符号组成（在使用扩展循环前缀时，由6个OFDM符号组成），时长0.5ms。LTE上下行传输使用的最小资源单位叫做资源粒子（RE：ResourceElement），时域上1个OFDM符号，频域上1个子载波（15KHz）。

LTE在进行数据传输时，将上下行时频域物理资源组成资源块（RB：ResourceBlock）,作为物理资源单位进行调度与分配，时域上1个时隙（6个或7个符号组成1个时隙），时长0.5ms，频域上12个子载波（180KHz）。一个RB由若干个RE组成，在频域上包含12个连续的子载波、在时域上包含7个连续的OFDM符号（在ExtendedCP情况下为6个），即频域宽度为180kHz，时间长度为0.5ms。不同带宽对应RB数带宽（MHz）1.435101520RB资源带宽（KHz）180180180180180180无线资源数目612255075100TDD下行物理信道时频示意KUMIII！■，P-rr.、-r-|：-|ln(-।KUMIII！■，P-rr.、-r-|：-|ln(-।（图2）图2为TDD的时频示意图，图上时域上只显示了3个子帧。其中，各信道占用如下：PBCH：PBCH位于子帧0时隙1的前4个OFDM符号，频域上占用中间的6个RB的72个子载波，调制方式QPSK；PDCCH、PCFICH、PHICH：根据PCFICH指示，映射在一个子帧（包括特殊子帧的下行处）的前N（N<=4）个OFDM符号，调制方式QPSK。

PSS：时域上在无线帧的特殊子帧第3个符号，频域上在整个带宽的中间区域，占用6个RB；SSS：时域上在无线帧的第一个子帧最后1个符号，频域上在整个带宽的中间区域，占用6个RB；其中，无线帧的上下行时隙配比3GPP协议已有，如下图。深圳TD-LTE现网业务子帧配比中D、E频选择模式1，F频选择模式2；（图3）特殊子帧配置表协议规定如图4,深圳TD-LTE现网特殊子帧D、E频配置模式7,F频配置模式5；（备注：特殊子帧下行符号大于等于9时即可带下行业务，其中F频因与TDS共站，配比时隙需要与TDS同步，所以配比需要配置模式5）；二、TDD峰值速率计算方式下面通过例子进行计算，以便更好的理解。这里以20M带宽，2*2MIMO,子帧与特殊子帧配比为2/7模式（Sa2为1：3，SS7为10：2：2），PDCCH符号为2，64QAM编码为例进行计算（参考图2）：10ms内，下行物理数据业务RE数量计算如下:

下行总RE数为：7*2*6*1200+10*2*1200=124800,（一个子帧7*2个符号*6个下行子帧*频域的1200个子载波）PBCH：4*6*12=288，（时隙上4个符号*频域上6个RB*12个子载波）PSS：1*6*12*2=144，（时隙上1个符号*频域上6个RB*12个子载波*10ms内两次主同步信号）SSS：1*6*12*2=144,（时隙上1个符号*频域上6个RB*12个子载波*10ms内两次辅同步信号）RS：4*4*100*6+8*100*2=11200，（一个RB4*4个RS信号*100个RB*6个下行子帧+特殊子帧8个RS*100个RB*10ms内两次特殊子帧）PDCCH：2*1200*（3+1）*2-4*100*6+4*6+4*100*2=15976，（2个符号的PDCCH*1200个子载波*（3个下行+1个特殊子帧下行）*10ms内两次-因部分PCDDH上的RE已被RS信号和PBCH需要除去）业务RE数=下行总RE数-PBCH-PSS-SSS-RS-PDCCH124800-288-144-144-11200-15976=97048速率=RE*6*0.925781*2=97048*6*0.925781*2/0.01=107.81Mbps（RE数*64QAM即2的6次方*编码效率*2个半帧/10ms）所以计算得出理论速率为107.81Mbps，就是大家常说的100Mbps的由来。diOnHSp噂cMrmc2D.QTfiTTS0.1久科375TW1BS0.23i3752Dr6fi477餐DWTBilD.ACI15SH2[M3M77Q37&K3-25205573011.175TB1254jD3691*1i.msezs4D.47B51B1.&UDB254口的I由?他著60455U7B2JWtW758D5537113322365525fl0.95D3&13.M234575€D.7J39C€«.523M1T56DB525期51153W7560馆立fra弓空脸冶■CQIindc"moduktion+:,codeiratex1024-efficiency^6rtofrangier-GPSK-加■CQIindc"moduktion+:,codeiratex1024-efficiency^6rtofrangier-GPSK-加01523P■古QP21201Q.;2344r- 31QPSK-193a03770^■ 4*1QPSK-3旧。而10，- 5JQPSK*J0.8770^- 加QPSK^€口2』1.1759^■16QAMh'3a1.476口■ 8+1EQA皿雨0」1W-k- 9、6®1406”-ifl-64QAM+'466^27303- 1"64OAMJ5研33??*- 12』6C6*J3即- 1*640AM，'77以a52汹，■⑷S4QA卬873^51152户- 仔64aA如948^5.5547产TableL2.3-1:4-bitCQITable后36.213（图5） （图6）

同时，终端的能力也对业务速率有一定的影响，如下图:Table4.1-1:Downlinkphysicallayerparametervaluessetb/fieldue-Categoiy^■UECategory*21MaximumnumberofDL-SCHtransportblackbitsreceivedwithinaTTI^MaximumnumberofbitsofaDL-SCHtransportblockreceivedwithinaTT卬TotalnumtierofsoftchannelbitsJMaximjmnumberofsupportedlayersforspatialmultipleKinginDLp■Category1p1A296P10296hP25036311p■Category2P51Q24]□1024123724312P■Category3p102040)75376卡123724012p■Category4p150752」75376^102707212P■Category299552,149776^3667200^4户■Category6^301504」149776(4layers75376(2layers:^3667200^2or4^■Category7p301504)149776(4layers:^75376(2layers:^3667200^2or4产■CategorySP2993560^299356^35932720^SP(图7)现阶段我们常用的海思与创毅终端都是CAT3模式，即最大支持102.048Mbps。三、下行实际信道资源计算实际中，TD-LTE网络在实际中的下行速率是终端根据无线环境的变化而改变的。终端根据业务速率和频谱效率决定下行传输所需PRB资源，同时，终端会周期与非周期的反馈CQI(如图5)，由SINR与调制方式的映射关系可以确定终端传输所采用的调制方式，然后通过附表1的映射表可以得到IMCS和1TBs的取值范围，再通过传输块长度表附表2可以确定TBS，由TBS和Nprb确定1TBs，最终确定IMCS。因此我们可以通过对应的TBS计算出下行的峰值速率。如下图:II¥0I3."l.上一二il&QAI下行最支ThsiiB上泞撮丈PhsiiF上，下行配宜下行世记无触内下行子慎教无施内上行子M黝二产七：可一户霓f^DvPTS芾号薮KE通知下行调制前数上行调制阶数单小区下行峰值逆率(Kbps)障小区上率旧：r14977G■43B16'ILDL:3UL2B210100b447,072BSl290r149776-4SE1B12DL:2UL44210tooe477.02B17.526r119776■43816：8DL：11JL621010(1■1106,9838.763「14977&"43B16；6nL:SUL♦&，：；1101001弭42413L145r14977&'43B16三7DL:ZUL二110100113,4028.763r149776-43E：165aDL:lUL81110LOCIb12B,3734u3B2r149776-43B16F 03DL:5ULE210100b462,05021.30Smo640Al/I1:'64QAI1•吁娜能甘上叶蝴端£上，下行配查下行止^Tn-:：配无映内*无绷if内」.『：裁横场内裁ftDvPTE符号粼EE总热下行诅制阶数上行调制歌篡单小区下行喳值速窣{Ubp5)单小区上行喔值速率(flhps)^i5：:r753?61-i.■b:■1：-'■■:hr敬弱r7537E.F2DL:2UL■■4210LQQrH"6154,055SQL150rE99552'75376;3DL:1BL62210100213,96615i075'299552■7537636DL:3UL63110LOObb196,9432ZbL3r2^552'753767DL:2ULL110100e226.90415.075r期552r75376■,aDL：lULS11IO100「&r-25&.759工53RK^55：:ir；^.、-1.■:;210100r661 1ST.638立*L下行幢值速率二下行最大就3的口面驼x(每个无线帆包杳的下行昔逋子帽数锵殊子帆的口服T&尊效子搬Q，电个无线忸的时间2,上行修值率=上行最大脏§的TBBimX包冷慢帧包含的上行子帧量个卷帧由时间

（图8）其中下行最大TBS是映射到两层空分复用时传输块的大小，由附表2取得一层最大TBS：75376对应于附表3为149776。对于1<NPRB<55，TBS由附表1中的(ITBS,2-NpRB)决定。对于56<NPRB<110，由附表1中(ITBS,NpRB决定的基线TBS_L1，按照表附表3中的映射规则转换到TBS_L2，TBS由TBS_L2给出。对比TBS计算的结果，已经和帧结构计算的结果相差不大，方便于平时的计算。附表1Table8.6.1-1:ModulationLTBSindex.andredundancyyersiontableforPUSCHMCS序号,mcs调制顺序QmTBS序号,tbs冗余版本rvidx0200121022203230424052506260727082809290102100114100124110134120144130154140164150174160184170194180204190216190226200236210246220256230266240

27625028626029保留1302313附表2Table7.1.7.2.1-1:Transportblocksizetable(dimension27*110)ITBSNPRB1234567891001632568812015217620822425612456881441762082242563283442327214417620825629632837642434010417620825632839244050456845612020825632840848855263269657214422432842450460068077687263281762563925046007128089361032710422432847258471284096810961224812025639253668080896810961256138491362964566167769361096125614161544101443285046808721032122413841544173611176376584776100011921384160818002024122084406809041128135216081800202422801322448874410001256154418002024228025361425655284011281416173619922280260028561528060090412241544180021522472272831121632863296812881608192822802600298432401733669610641416180021522536285632403624183767761160154419922344279231123624400819408840128817362152260029843496388042642044090413841864234427923240375241364584214881000148019922472298434964008458449682252010641608215226643240375242644776535223552112817362280285634964008458451605736245841192180024082984362442644968554459922561612561864253631123752439251605736620026712148022162984375243925160599267127480

ITBSNPRB11121314151617181920028832834437639242445648850453613764244564885205686006326807122472520568616648696744776840872361668074480887290496810321096116047768409041000106411281192128813521416596810321128122413201384148015441672173661128122413521480154416721736186419922088713201480160816721800192820882216234424728154416721800192820882216234425362664279291736186420242216234425362664285629843112101928208822802472266427922984311233683496112216240826002792298432403496362438804008122472272829843240336836243880413643924584132856311233683624388041364392458449685160143112349637524008426445844968516055445736153368362440084264458449685160554457366200163624388042644584496851605544599262006456174008439247765160535257366200645667127224184392477651605544599262006712722474807992194776516055445992645669687224773682488504205160554459926456696874807992824887609144215544599264566968748079928504914495289912225992645669687480799285049144952810296106802362006968748079928504914499121029611064114482467127224799285049144991210296110641144812216256968748082488760952810296106801144812216125762682488760952810296110641183212576135361411214688ITBSNPRB212223242526272829300568600616648680712744776776808174477680887290493696810001032106429369681000106410961160119212561288132031224125613201384141614801544160816721736

4148015441608173618001864192819922088215251864192820242088221622802344247225362664622162280240824722600272827922984298431127253626642792298431123240336833683496362482984311232403368349636243752388040084264933683496362437524008413642644392458447761037523880400842644392458447764968516053521142644392458447764968535255445736599259921247764968535255445736599262006456671267121353525736599262006456671269687224748077361459926200645669687224748077367992824885041564566712696872247736799282488504876091441667127224748077367992850487609144952899121774807992824887609144952899121029610296106801882488760914495289912102961068011064114481183219914495289912102961068011064114481221612576129602099121029610680110641144812216125761296013536141122110680110641144812216125761296013536141121468815264221144811832125761296013536141121468815264158401641623122161257612960135361411214688152641584016416169922412960135361411214688152641584016416169921756818336251353614112146881526415840164161699217568183361908026152641641616992175681833619080198482061621384221521TBSNPRB31323334353637383940084087290493696810001032103210641096111281160119212241256128813521384141614162138414161480154415441608167216721736180031800186419281992202420882152221622802344422162280234424082472260026642728279228565272827922856298431123112324033683496349663240336834963496362437523880400841364136

737523880400841364264439245844584477649688439245844584477649684968516053525544554494968516051605352554457365736599262006200105544573657365992620062006456671267126968116200645667126968696872247480773677367992126968722474807736799282488504876087609144137992824885048760914491449528991299121029614876091449528991299121029610680110641106411448159528991210296102961068011064114481183211832122161699121029610680110641144811832122161221612576129601711064114481183212216125761296013536135361411214688181221612576129601353614112141121468815264152641584019135361353614112146881526415264158401641616992169922014688146881526415840164161699216992175681833618336211584015840164161699217568183361833619080198481984822169921699217568183361908019080198482061621384213842317568183361908019848198482061621384221522215222920241908019848198482061621384221522292022920236882449625198482061620616213842215222920236882449624496254562622920236882449625456254562641627376283362929629296ITBSNPRB41424344454647484950011281160119212241256125612881320135213841148015441544160816081672173617361800180021800186419281992202420882088215222162216324082472253625362600266427282792285628564298429843112311232403240336834963496362453624375237523880400840084136426443924392

6426443924584458447764776496849685160516074968516053525352554457365736599259926200857365992599262006200645664566712696869689645667126712696869687224748074807736799210722474807480773679927992824885048504876011824885048760876091449144952895289912991212952895289912991210296106801068011064110641144813106801068011064114481144811832122161221612576129601411832122161221612576129601296013536135361411214112151257612960129601353613536141121468814688152641526416135361353614112141121468814688152641584015840164161714688152641526415840164161641616992175681756818336181641616416169921756817568183361833619080190801984819175681833618336190801908019848206162061621384213842019080198481984820616206162138422152221522292022920212061621384213842215222920229202368824496244962545622221522292022920236882449624496254562545626416273762323688244962449625456254562641627376273762833628336242545625456264162641627376283362833629296292963057625264162641627376283362833629296292963057631704317042630576305763170432856328563400835160351603669636696ITBSNPRB5152535455565758596001416141614801480154415441608160816081672118641864192819921992202420882088215221522228023442344240824722536253626002664266432984298431123112324032403368336834963496

4362437523752388040084008413641364264426454584458447764776477649684968516051605352653525352554457365736599259925992620062007620064566456671267126712696869687224722487224722474807480773677367992799282488504979928248824885048760876091449144914495281091449144914495289528991299121029610296106801110296106801068011064110641144811448118321183212216121183211832122161221612576125761296012960135361353613129601353613536141121411214688146881468815264152641414688146881526415264158401584016416164161699216992151584015840164161641616992169921756817568183361833616164161699216992175681756818336183361908019080198481718336190801908019848198482061620616206162138421384181984820616213842138422152221522292022920236882368819221522215222920229202368824496244962545625456254562023688244962449625456254562641626416273762737628336212545626416264162737627376283362833629296292963057622273762833628336292962929630576305763170431704328562329296292963057630576317043170432856328563400834008243170431704328563285634008340083516035160366963669625328563285634008340083516035160366963669637888378882637888378883923240576405764057642368423684381643816ITBSNPRB61626364656667686970

0167217361736180018001800186418641928192812216228022802344234424082472247225362536227282792285628562856298429843112311231123362436243624375237523880388040084008413644392439245844584458447764776496849684968553525544554457365736573659925992599262006645664566456671267126968696869687224722477480748077367736799279928248824885048504885048760876091449144914495289528952899129952899129912102961029610296106801068011064110641010680110641106411448114481144811832118321221612216111221612576125761296012960135361353613536141121411212141121411214112146881468815264152641526415840158401315840158401641616416169921699216992175681756818336141756817568183361833618336190801908019848198481984815183361908019080198481984820616206162061621384213841619848198482061620616213842138422152221522215222920172215222152229202292023688236882449624496244962545618244962449624496254562545626416264162737627376273761926416264162737627376283362833629296292962929630576202833629296292962929630576305763170431704317043285621305763170431704317043285632856340083400835160351602232856340083400834008351603516036696366963669637888233516035160366963669637888378883788839232392324057624366963788837888392323923240576405764236842368423682539232392324057640576405764236842368438164381643816

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

23405764057642368423684381643816438164535245352453522443816438164535245352453524688846888468884893648936254535245352468884688846888489364893648936510245102426527525275255056550565505655056573365733657336592561TBSNPRB81828384858687888990022802280228023442344240824082472247225361298429842984311231123112324032403240324023624362437523752388038803880400840084008347764776477649684968496851605160516053524573659925992599259926200620062006456645657224722472247480748074807736773677367992685048504876087608760914491449144914495287991299121029610296102961068010680106801106411064811448114481144811832118321221612216122161257612576912960129601296013536135361353613536141121411214112101411214688146881468814688152641526415264158401584011164161641616992169921699217568175681756818336183361218336190801908019080190801984819848198482061620616132061621384213842138422152221522215222920229202292014229202368823688244962449624496254562545625456254561524496254562545625456264162641626416273762737627376162641626416273762737627376283362833628336292962929617292962929630576305763057630576317043170431704328561831704328563285632856340083400834008351603516035160193516351635163669366936693788378837883923

00066688822037888378883923239232392324057640576405764236842368214057640576423684236842368438164381643816453524535222438164381645352453524535246888468884688848936489362346888468884688848936489364893651024510245102451024244893651024510245102452752527525275252752550565505625510245275252752527525505655056550565505657336573362659256592566166461664616646377663776637766659266592ITBSNPRB91929394959697989910002536253626002600266426642728272827282792133683368336834963496349634963624362436242413641364136426442644264439243924392458435352535253525544554455445736573657365736464566456671267126712696869686968696872245799279928248824882488504850487608760876069528952895289912991299121029610296102961029671106411448114481144811448118321183211832122161221681257612960129601296013536135361353613536141121411291411214688146881468815264152641526415264158401584010158401641616416164161699216992169921699217568175681118336183361908019080190801908019848198481984819848122061621384213842138421384221522215222152229202292013236882368823688244962449624496254562545625456254561426416264162641627376273762737628336283362833628336152833283328332929292929292929305730573057

666666666616292963057630576305763057631704317043170431704328561732856328563400834008340083516035160351603516036696183669636696366963788837888378883788839232392323923219392323923240576405764057640576423684236842368438162042368423684381643816438164535245352453524688846888214535246888468884688846888489364893648936489365102422489364893651024510245102451024527525275252752550562352752527525275255056550565505655056573365733657336245505657336573365733657336592565925659256616646166425573365925659256592566166461664616646166463776637762666592688086880868808711127111271112737127371275376ITBSNPRB1011021031041051061071081091100279228562856285629842984298429842984311213752375237523752388038803880400840084008245844584458445844776477647764776496849683599259925992599262006200620062006456645647224722474807480748074807736773677367992587609144914491449144952895289528952895286106801068010680106801106411064110641144811448114487122161257612576125761296012960129601296013536135368141121411214688146881468814688152641526415264152649158401641616416164161