1、2013年9月LTE下载速率分析 二二 主要无线参数与速率相关分析主要无线参数与速率相关分析三三 下载下载速率比较分析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.LTE帧结构时域100X10X14 频域100 12XX6 (64QAM)X2 (MIMO)= 201.6M决定空口理论速率的基本参数p 系统带宽p 子帧配比p 特殊子帧配比p TM模式p CP长度 p 控制信道开销p UE能力等级p 各协议层开销理论速
2、率计算-子帧配比p 子帧配置：决定传输下行数据的子帧数p 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-UL ConfigurationSwitch-point periodicitySubframe number0123
3、45678905 msDSUUUDSUUU15 msDSUUDDSUUD25 msDSUDDDSUDD310 msDSUUUDDDDD410 msDSUUDDDDDD510 msDSUDDDDDDD65 msDSUUUDSUUD-6-p TB Size, 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TB Size， 不一定是单流TB Size的2倍p UE能力等级：CAT3损失的吞吐量：1-102048/149776=31.9%理论速率
4、计算-TB Size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）56.5376.5456.53112.33p 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：理论速率与MCS关系p 20M带宽， R
5、B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，理论速率与MCS的关系如下图所示：MCS为10、15、20时理论速率分别为23M、46M、70M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 TB Size 单双流5. 功率参数： RS功率 Pa PbRS信号介绍RS （Reference Signal）是下行参考信号，就是常说的“导频”信号，是发送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。RS信号在天线端口port0
6、,1,2,3上发射每个RS信号占用一个RE资源（一个子载波 X 一个调制符号）任何一个天线口某个时隙中用来传输参考信号的资源元素(k,l)，在另外一个天线口的同一个时隙和时隙零上不能用于任何传输在频域上，每6个子载波插入一个参考信号；在时域上，每个时隙插入两行RS信号，如下图所示： 小区搜索 信道估计 调度下行资源 邻区测量（切换） 非Beamforming模式下的解调作用RS信号介绍p 对RS信号位置的确定即确定RE (k，l)的位置：p PCI的规划对RS信号的影响（PCI mod 6）： 在时域位置固定的情况下，下行参考信号在频域有6个freq shift。如果PCI mod 6值相同，
7、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TX antenna下）。RSRP （Reference Signal Receiving Power）： 指在测量带宽内承载cell-specific reference signals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 - RSRPslot0slot1RSRP：R0平均值平均值 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 RSRP Total为
8、测试终端天线R0和R1中的最大值注意RSSI （Received Signal Strength Indicator）： 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 （ Reference Signal Received Quality ）：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RS
9、RQ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
10、 - 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（Channel Quality Indication）：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
11、这个信道质量，协议把这个信道质量量化成015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 MIMO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RI（Rank Indication）： 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eNo
12、deB，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 - RIHARQ = 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
13、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IR IR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LTE DL HARQ自适应异步HARQPDCCH携带HARQ进程号重传总是通过PDCCH调度UL ACK/NACK在PUCCH/PUSCH上发送重传使用IRDLULPDCCHPDSCHHARQ=2,RSN=0,NDI=0PDCCHPDSCHHARQ=2,R
14、SN=1,NDI=0PDCCHPDSCHHARQ=1,RSN=2,NDI=1PDCCHPDSCHHARQ=1,RSN=0,NDI=0TTI 0TTI 1TTI 2TTI 3TTI 4TTI 5TTI 6TTI 7TTI 8TTI 9TTI 10TTI 11TTI 0TTI 1TTI 2TTI 3TTI 4TTI 5TTI 6TTI 7TTI 8TTI 9TTI 10TTI 11PUCCHNACKPUCCHACKDL HARQ流程 HARQ简介RSN：传输序号NDI：翻转指示是否为重传终端解码子帧头部的PDCCH确定是否给自己的数据（盲解）解码PDSCH内容在约定位置发送AckNack信息DL
15、HARQ流程PDSCH BLER（Block Error Rate）：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
16、输所需PRB资源由业务速率和频谱效率共同决定：其中，Traffic Rate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Frequency Efficiency，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DL Grant Num表征MCS（Modulation and Coding Scheme）：UE上报的CQI只有015，因此还需要某种算法来将CQI映射为MCS（028），即4bit映射为5bit，这个映射算法由设备厂商提供，不同设备厂商可能不同决定有效传输的数据量影响终端解码成功率 资源调度参数 -
17、 MCS.作用TB Size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 =100TB Size与UE能力等级有关双流时的TB Size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 - TB Size作用直接决定了速率的大小单双流由Codeword=1 or 2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RI CounterBLER资源调度参数 - 单双流作用决定TB Size的大小，进而影响下行速率ModeMode传输模式传输模式技术描述技术描述应用场景应用场景1 1单天线传输信息通过单天线进行发送无法布放双
18、通道室分系统的室内站2 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 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 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 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 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
19、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 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 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
20、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Pa：Type A符号的发射功率 。功率分配时，要尽量保证下行带宽全部分配的条件下，eNB功率正好用完。RS功率一定时，增大该参数，增加了小区所有用户的功率，提高小区所有用户的MCS，但可能造成功率受限，RB分配不足，反而影响吞吐率。功率参数 - Pa与PbPb：Type B符号的发射功率 。 PB=B / A ，表示PDSCH EPRE（TypeA）和PDSCH EPRE（TypeB）的功率偏置信息（线性值） 。作用Pa与Pb的设置可以决定基站的功率利用率，进而影响R
21、B的频域调度功率参数 - 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PHY DL THR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感谢聆听
