LTE下載速率分析課件

2013年9月LTE下載速率分析

LTE速率分析的基礎(chǔ)知識(shí)概述主要無線參數(shù)與速率相關(guān)分析下載速率比較分析影響下載速率的主要因素?zé)o線環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試設(shè)備

終端能力等級(jí)(Cat3/4)終端射頻、基帶性能測(cè)試軟件FTP客戶端

服務(wù)器設(shè)置…覆蓋干擾資源

切換…空口基本配置

無線資源調(diào)度算法切換參數(shù)

天饋傳輸帶寬….決定空口理論速率的基本參數(shù)

系統(tǒng)帶寬

子幀配比

特殊子幀配比

TM模式CP長(zhǎng)度

控制信道開銷UE能力等級(jí)

各協(xié)議層開銷理論速率計(jì)算-子幀配比子幀配置：決定傳輸下行數(shù)據(jù)的子幀數(shù)特殊子幀配置：決定了特殊子幀是否可以傳輸下行數(shù)據(jù)當(dāng)DWPTS符號(hào)數(shù)為9或以上時(shí)（即特殊子幀配置為7），特殊子幀是可以傳輸數(shù)據(jù)的特殊子幀如果用于傳輸數(shù)據(jù)，吞吐量是正常下行子幀的0.75倍；如果丟失此0.75倍傳輸機(jī)會(huì)，則損失的吞吐量為0.75/3.75=20%（0.75/2.75=27%)

TD-S為4:2的配置，若不改變現(xiàn)網(wǎng)配置，TD-LTE在需要和TD-S鄰頻共存的場(chǎng)景下，時(shí)隙配比只能為3:1+3:9:2DL-ULConfigurationSwitch-pointperiodicitySubframenumber012345678905msDSUUUDSUUU15msDSUUDDSUUD25msDSUDDDSUDD310msDSUUUDDDDD410msDSUUDDDDDD510msDSUDDDDDDD65msDSUUUDSUUD-6-TBSize,一個(gè)子幀上一個(gè)碼流上的數(shù)據(jù)塊大小，由占用的PRB數(shù)量和MCS共同決定與CR（碼率）有關(guān)；如果CR超過0.93，MCS就要降階。（CR

=

(TBS+CRC)/可攜帶比特?cái)?shù)）

雙流時(shí)，需要查表得到雙流時(shí)的TBSize，

不一定是單流TBSize的2倍UE能力等級(jí)：CAT3損失的吞吐量：1-102048/149776=31.9%理論速率計(jì)算-TBSize常用配置下的最高理論速率基本條件（2*2MIMO）下行理論峰值速率（mbps）帶寬子幀配置特殊子幀配置CAT3CAT4單流雙流單流雙流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帶寬，RB滿調(diào)度，雙天線端口、選擇最高階的MCS28，且不考慮信道開銷的情況下，計(jì)算得到的理論峰值速率見下表：與速率相關(guān)的參數(shù)

速率相關(guān)參數(shù)1.無線參數(shù)RSRPRSSIRSRQSINR2.終端反饋參數(shù)CQIRI3.HARQ參數(shù)BLERACKNACK4.資源調(diào)度參數(shù)：RBMCSTBSize

單雙流5.功率參數(shù)：RS功率PaPbRS信號(hào)介紹

對(duì)RS信號(hào)位置的確定即確定RE(k，l)的位置：PCI的規(guī)劃對(duì)RS信號(hào)的影響（PCImod6）：在時(shí)域位置固定的情況下，下行參考信號(hào)在頻域有6個(gè)freqshift。如果PCImod6值相同，服務(wù)小區(qū)與鄰小區(qū)的RS信號(hào)位置可能相同，會(huì)造成下行RS的相互干擾（在一個(gè)TXantenna下）。RSSI（ReceivedSignalStrengthIndicator）：

指在測(cè)量帶寬內(nèi)所有包含參考信號(hào)的OFDM符號(hào)上接收到的信號(hào)功率的線性平均值（參見36.214），包括本小區(qū)和同頻鄰小區(qū)在此位置的信號(hào)、鄰道干擾、熱噪聲等全部信號(hào)量。RSSI與測(cè)量帶寬有關(guān)RSSI注意基本無線參數(shù)-RSSIRSRQ（ReferenceSignalReceivedQuality）：是RSRP和RSSI的比值，因?yàn)閮烧邷y(cè)量所基于的帶寬可能不同，會(huì)用一個(gè)系數(shù)來調(diào)整，也就是

RSRQ

=

N*RSRP/RSSI

其中，N為RSSI測(cè)量帶寬內(nèi)的RB數(shù) RSRQ的分母是接收帶寬上的總功率，分子是接收帶寬上的參考信號(hào)功率，一定程度上可以認(rèn)為反映了信道質(zhì)量。但是分母RSSI既包含RS的功率，又包含PDSCH的RE的功率，所以事實(shí)上RSRQ并不能準(zhǔn)確無誤的指示RS的信號(hào)質(zhì)量。一定程度上反映信道質(zhì)量鄰區(qū)測(cè)量（切換）在小區(qū)選擇或重選時(shí)，通常使用RSRP就可以了，在切換時(shí)通常需要綜合比較RSRP與RSRQ，如果僅比較RSRP可能導(dǎo)致頻繁切換，如果僅比較RSRQ雖然減少切換頻率但可能導(dǎo)致掉話，當(dāng)然在切換時(shí)具體如何使用這兩個(gè)參數(shù)是eNB實(shí)現(xiàn)問題作用注意基本無線參數(shù)-RSRQRS-SINR：真正的RS信號(hào)質(zhì)量 RSRP RS-SINR=---------------------

RS-RSSI-RSRP因?yàn)镽S-SINR沒有在3GPP進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，所以目前僅在外場(chǎng)測(cè)試中不同廠家在實(shí)現(xiàn)中可能會(huì)有一定偏差用于確定等效的SNR閾值，從而確定CQI因?yàn)镽S在所有RE資源中均勻分布，所以RS-SINR一定程度上可以表征PDSCH（業(yè)務(wù)信道）信號(hào)質(zhì)量作用注意基本無線參數(shù)-SINRCQI（ChannelQualityIndication）：

信道質(zhì)量指示。指滿足某種性能（10%的BLER）時(shí)對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量(包括當(dāng)前的調(diào)制方式，編碼速率及效率等信息)，CQI索引越大，編碼效率越高。引入原因： eNodeB要決定編碼方式，而作為發(fā)射端，eNodeB并不清楚信道條件如何，就需要UE來反饋這個(gè)信道質(zhì)量，協(xié)議把這個(gè)信道質(zhì)量量化成0~15的序列（4bit數(shù)來承載），并定義為CQICQI的計(jì)算：

測(cè)量CRS-SINR→確定等效SNR閾值（BLER=10%）（小于或等于SINR的最大SNR閾值）→查表找到對(duì)應(yīng)的CQI

不同設(shè)備廠家算法可能不同CQI的作用：表征下行信道質(zhì)量用于確定MCS在PUCCH上發(fā)送，如果有上行業(yè)務(wù)，在PUSCH上發(fā)送終端反饋參數(shù)

-CQIMIMO基本原理接收端信號(hào)可表示為：也可表示為矩陣形式：即：信道相關(guān)性是決定MIMO的關(guān)鍵條件HARQ=ARQ+FEC，采用N進(jìn)程停等協(xié)議（N-process-SAW）按照重傳發(fā)生的時(shí)刻來區(qū)分，可以將HARQ可以分為同步和異步兩類如果重傳發(fā)生在固定的時(shí)刻就稱作同步HARQ如果重傳數(shù)據(jù)發(fā)生的時(shí)刻未知，則稱作異步HARQ，需要額外的信令攜帶HARQ進(jìn)程號(hào)根據(jù)重傳時(shí)的數(shù)據(jù)特征是否發(fā)生變化又可將HARQ分為非自適應(yīng)和自適應(yīng)兩種，其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)特征包括資源塊的分配、調(diào)制方式、傳輸塊的長(zhǎng)度、傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間HARQ的重傳策略：CC和IRIR增量冗余：第一次傳輸發(fā)送信息bit和一部分的冗余bit，如果第一次傳輸沒有成功解碼，重發(fā)送額外的冗余bit，通過重傳更多的冗余bit降低信道的編碼率，從而實(shí)現(xiàn)更高的解碼成功率CC即Chase合并，可以看做是IR的一種特殊情況HARQ簡(jiǎn)介HARQ的概念HARQ簡(jiǎn)介L(zhǎng)TEDLHARQ自適應(yīng)異步HARQPDCCH攜帶HARQ進(jìn)程號(hào)重傳總是通過PDCCH調(diào)度ULACK/NACK在PUCCH/PUSCH上發(fā)送重傳使用IRPDSCHBLER（BlockErrorRate）：

即誤塊率，錯(cuò)誤的傳輸塊在所有發(fā)送的傳輸塊中所占的百分比（只能計(jì)算成功解碼PDCCH后的PDSCH）。ACK與NACK：

發(fā)送端根據(jù)數(shù)據(jù)塊計(jì)算出一個(gè)CRC，并隨著該數(shù)據(jù)塊一起發(fā)送到接收端。接收端根據(jù)收到的數(shù)據(jù)計(jì)算出一個(gè)CRC，并與接收到的CRC進(jìn)行比較，如果二者相等，接收端就認(rèn)為成功地收到了正確的數(shù)據(jù)，并向發(fā)送端回復(fù)一個(gè)“ACK”；如果二者不相等，接收端就認(rèn)為收到了錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，并向發(fā)送端回復(fù)一個(gè)“NACK”，以要求發(fā)送端重傳該塊。

HARQ參數(shù)-BLER/ACK/NACK作用表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性也可以反映信道質(zhì)量UE下行傳輸所需PRB資源由業(yè)務(wù)速率和頻譜效率共同決定：

其中， TrafficRate為業(yè)務(wù)速率，與UE能力等級(jí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)的調(diào)度優(yōu)先級(jí)及調(diào)度策略等因素有關(guān) FrequencyEfficiency，頻譜效率，由CQI決定資源調(diào)度參數(shù)-PRB作用表征下行頻域資源分配的飽和度注意下行時(shí)域資源分配的飽和度可由DLGrantNum表征TBSize大小由

和決定（參見36.213）

其中表示傳輸所需的PRB資源，20M帶寬對(duì)應(yīng)的=100TBSize與UE能力等級(jí)有關(guān)雙流時(shí)的TBSize不一定是單流的2倍

需要查表得到，參見36.213資源調(diào)度參數(shù)-TBSize作用直接決定了速率的大小單雙流由Codeword=1

or2決定

僅體現(xiàn)在物理層Layer1單雙流切換算法相關(guān)的參數(shù)：TM模式頻譜效率RICounterBLER資源調(diào)度參數(shù)-

單雙流作用決定TBSize的大小，進(jìn)而影響下行速率Mode傳輸模式技術(shù)描述應(yīng)用場(chǎng)景1單天線傳輸信息通過單天線進(jìn)行發(fā)送無法布放雙通道室分系統(tǒng)的室內(nèi)站2發(fā)射分集同一信息的多個(gè)信號(hào)副本分別通過多個(gè)衰落特性相互獨(dú)立的信道進(jìn)行發(fā)送信道質(zhì)量不好時(shí)，如小區(qū)邊緣3開環(huán)空間復(fù)用終端僅反饋信道的秩信息，發(fā)射端結(jié)合該秩信息，按照設(shè)定的規(guī)則選擇碼本來發(fā)射信號(hào)信道質(zhì)量高且空間獨(dú)立性強(qiáng)時(shí)4閉環(huán)空間復(fù)用需要終端反饋信道的秩信息和碼本，發(fā)射端結(jié)合該信息來發(fā)送信號(hào)信道質(zhì)量高且空間獨(dú)立性強(qiáng)時(shí)。終端靜止時(shí)性能好5多用戶MIMO基站端利用用戶間空間信道的獨(dú)立性，使用相同時(shí)頻資源給不同用戶發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，用戶數(shù)較多，易于配對(duì)調(diào)度，信噪比條件比較好6單層閉環(huán)空間復(fù)用終端反饋RI=1時(shí)，發(fā)射端采用單層預(yù)編碼，使其適應(yīng)當(dāng)前的信道對(duì)于信道散射環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單，或天線間距難以滿足充分的空間隔離7單流Beamforming發(fā)射端利用上行信號(hào)來估計(jì)下行信道信息，以期實(shí)現(xiàn)最大比合并發(fā)送獲得充分的天線陣列增益8雙流Beamforming結(jié)合復(fù)用和智能天線技術(shù)，進(jìn)行多路波束賦形發(fā)送，提高用戶的峰值和平均速率信噪比較高且空間獨(dú)立性相對(duì)較好基站的發(fā)射功率會(huì)平均到每個(gè)子載波上，因此，每個(gè)子載波的發(fā)射功率受系統(tǒng)帶寬的影響。同樣發(fā)射功率下，帶寬越大，每個(gè)子載波的功率越小。LTE的功率一般通過RS功率，PA，PB三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。RS功率：表示為一個(gè)導(dǎo)頻子載波（RE）上的功率，該參數(shù)由網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景、小區(qū)半徑以及規(guī)劃的覆蓋率共同決定。默認(rèn)取值對(duì)應(yīng)基站單天線最大功率平攤到每一個(gè)RE上。其它信道的功率是通過配置與參考信號(hào)的偏移進(jìn)行設(shè)置功率參數(shù)-RS功率作用LTE中的基準(zhǔn)功率功率參數(shù)-Pa與Pb現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)在覆蓋較好的路段下載速率較低，小于40Mbps，不滿足KPI要求分析過程：1、查詢基站運(yùn)行情況，無告警；2、排查空口信號(hào)質(zhì)量：下行信號(hào)-72dbm，Average

SINR為32.34，傳輸模式為TM3，上行發(fā)射功率較小，基本排除干擾的可能，上下行信號(hào)質(zhì)量良好；3、查看調(diào)度階數(shù)，code1調(diào)度正常，且MCS基本都處于較高階數(shù)；4、觀察PDCCH

DL

GRANT調(diào)度數(shù)為600，調(diào)度正常（目前時(shí)隙配比每秒最多600次）5、觀察RB調(diào)度情況，發(fā)現(xiàn)多個(gè)RB資源調(diào)度不足6、檢查小區(qū)功率參數(shù)設(shè)置，發(fā)現(xiàn)PA參數(shù)設(shè)置為-3，PB參數(shù)設(shè)置為3，根據(jù)功率利用率分配表可知此時(shí)功率利用率僅為67％解決方法：修改PB參數(shù)為1，該路段PHYDLTHR由35Mbps提升至47Mbps案例分析參數(shù)小結(jié)與速率相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系LTE速率分析的基礎(chǔ)知識(shí)概述主要無線參數(shù)與速率相關(guān)分析下載速率比較分析3城市測(cè)試概況平均下載速率：城市A最高，城市C最低城市C上下行子幀配置為2：2，因此理論峰值速率應(yīng)低于城市A和B終端能力等級(jí)：Cat4測(cè)試城市上下行子幀配比特殊子幀配比理論峰值速率（Mbps）平均下載速率(Mbps)平均/理論速率比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%典型城市數(shù)據(jù)概況從上圖可以看出，SINR與RSRP基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，在主要區(qū)間內(nèi)RSRP每提升10db，SINR提升約4-6db相同RSRP下不同城市的SINR均值可能超過5dB城市A的低RSRP區(qū)間段SINR波動(dòng)較大。原因：該區(qū)間段內(nèi)樣本點(diǎn)數(shù)較少如右圖所示SINR與RSRP關(guān)系13城市的整體統(tǒng)計(jì)結(jié)果，相同RSRP下，F(xiàn)頻段比D頻段的SINR值差1-2dB頻段對(duì)SINR的影響小結(jié)業(yè)務(wù)信道對(duì)SINR的影響相同RSRP情況下，業(yè)務(wù)信道流量會(huì)對(duì)RS信號(hào)的SINR產(chǎn)生(1-3dB)的影響，流量越大影響也明顯在同一環(huán)境下CQI與SINR成正比例，CQI每變化一階SINR大約變化4dbSINR高于18db以上，CQI與SINR關(guān)系曲線基本重合SINR在18dB以下，在SINR相同位置CQI可能有一個(gè)階數(shù)的差距，說明CQI計(jì)算還受到其它條件影響CQI與SINR關(guān)系在同一城市測(cè)試中MCS與CQI基本呈線性關(guān)系不同環(huán)境下，相同CQI下平均MCS可能相差4階CQI是影響調(diào)度算法的重要因素之一DLMCS與CQI關(guān)系BLER與SINR關(guān)系SINR在0至25區(qū)間內(nèi)比較平穩(wěn)，體現(xiàn)了調(diào)度算法中以BLER為調(diào)控目標(biāo)SINR過低時(shí)使用低階編碼方式仍然BLER較高SINR很好時(shí)使用最高階編碼方式仍然可以獲得較低的誤碼率單用戶時(shí)調(diào)度數(shù)量與SINR相關(guān)性不強(qiáng)多個(gè)用戶時(shí)高SINR更易獲得較多資源SINR很差時(shí)由于調(diào)度優(yōu)先級(jí)低或解碼PDCCH信息失敗會(huì)導(dǎo)致調(diào)度次數(shù)下降下行調(diào)度數(shù)量

與SINR關(guān)系SINR在0-10區(qū)間雙流比例增長(zhǎng)較快單雙流與SINR關(guān)系LTE速率分析的基礎(chǔ)知識(shí)概述主要無線參數(shù)與速率相關(guān)性分析下載速率比較分析城市A覆蓋明顯好于B、C，根據(jù)前面參數(shù)關(guān)系，這應(yīng)該是A城市比B速率高的重要原因城市B與C的覆蓋高度近似，因此覆蓋不是B、C速率差異的主因城市平均RSRP邊緣RSRPRSRP連續(xù)弱覆蓋里程占比RSRP連續(xù)無覆蓋里程占比A-79.33-94.800.30%0.14%B-89.60-114.1020.34%5.44%C-89.04-114.0014.34%3.79%覆蓋指標(biāo)統(tǒng)計(jì)說明A比B的RSRP均值高10db，平均SINR只略高與B，邊緣SINR明顯更好B與C的RSRP相當(dāng)，但C的SINR比B差3db干擾指標(biāo)統(tǒng)計(jì)城市平均SINR邊緣SINR連續(xù)SINR質(zhì)差里程占比A15.803.600.89%B15.51-2.006.03%C12.53-1.407.14%問題B\C城市SINR差異分析-鄰區(qū)電平兩城市統(tǒng)計(jì)表明鄰區(qū)信號(hào)相對(duì)服務(wù)小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度對(duì)服務(wù)小區(qū)SINR影響曲線很一致城市C服務(wù)小區(qū)與鄰區(qū)的RSRP更接近（C城市鄰小區(qū)RSRP平均值更強(qiáng)），造成SINR變差說明城市B城市C服務(wù)小區(qū)與最強(qiáng)鄰區(qū)差值的平均10dB5dBB\C的小區(qū)頻點(diǎn)對(duì)比城市38100占用時(shí)間37900占用時(shí)間異頻切換比例B58%42%48.8%C90.5%9.5%8.9%C城市網(wǎng)絡(luò)以38100為主，單頻點(diǎn)導(dǎo)致干擾電平更高B城市多頻組網(wǎng)干擾控制較好，但異頻切換需要配置專用的測(cè)量時(shí)間，因此影響整體的調(diào)度率下行調(diào)度統(tǒng)計(jì)城市平均值理論最大值平均/理論

A76080095.0%B58880073.5%C47260078.7%平均每秒下行調(diào)度次數(shù)統(tǒng)計(jì)（時(shí)域）城市單流次數(shù)雙流次數(shù)雙流比例A21654471.6%B11747180.1%C1283447