LTETDD问题定位指导书上下行峰值吞吐率篇Word文档下载推荐.docx
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2011-7-28
0.5
初稿完成initialtransmittal
说明:
上行比拼建议在V100R004C00B050及后续版本
下行比拼建议在V100R004C00B051及后续版本
王平素00179726
1.0
在2.2版本上刷新
增加基本概念和原理介绍、理论吞吐率计算等
杜磊00177726
2012-10-25
1.1
资料整改,中文资料必须中文截图,添加“本文中的所提到的M2000在中国区等同于DOMC920”字样
吴丽婷00134378
1免责申明
该指导书在提供服务或维护过程中,可能涉及个人数据的使用,如设备的IP地址等信息,因此您需遵循所使用国家的法律或公司用户隐私政策采取足够的措施,以确保用户的个人数据受到充分的保护。
建议您遵从国家的相关法律执行该任务,并采取足够的措施以确保用户的个人数据受到充分的保护,处理完毕后将保存跟踪记录文件进行删除。
2概述
本文档主要介绍了上下行吞吐率峰值的基本提升思路和手段。
上、下行峰值的优化是建立在对上、下行吞吐率原理和提升的基础上的。
上、下行吞吐率的优化可以参见《LTETDDeRAN3.0上行吞吐率优化指导书》和《LTETDDeRAN3.0下行吞吐率优化指导书》。
3基本概念和原理
吞吐率的定义:
单位时间内上传或下载的数据量。
对于上、下行峰值吞吐率有两个维度的指标定义,即:
小区峰值吞吐率和单用户峰值吞吐率。
3.1小区峰值吞吐率
小区峰值吞吐率是指,测试时,被测用户均在近点,采用UDP/TCP灌包,信道质量足以达到最高阶MCS,IBLER为0;
通过小区级RLC层的吞吐率进行观测所得。
测试步骤:
1)用户近点接入,同时下载或上行灌包;
2)记录数据,包括UE上行SINR、IBLER、Thr和Probe信息,以及上行小区吞吐率和RB利用率;
3.2单用户峰值吞吐率
单用户峰值吞吐率是以近点静止测试,进行UDP/TCP灌包,使用RLC层峰值吞吐率进行评价。
需要记录下行RSRP、上行SINR、上行RLCThroughput和IBLER等信息。
3.3上下行峰值吞吐率理论计算
由于数据经过协议栈的协议层进行传输,数据包的头开销不同,因此在不同协议层上定义的吞吐率不同。
从高层到底层需要经过:
应用层、IP层、RLC层、MAC层和物理层。
各层间的差异主要体现在各层的开销和重传上。
比如,TCP层的重传不会体现在应用层的吞吐率上,但是会体现在物理层吞吐率上。
图1上行用户面协议栈
图2下行用户面协议栈
在网络侧对于下行传输来说,数据按PDCP->
RLC->
MAC->
PHY的方向传输,每经过一层,都会进行一次封装,添加对应协议层的头开销。
而本层的头开销对于下面一层来说,就体现为数据量,应计算入数据吞吐率中。
各协议层吞吐率包含的开销情况如图3所示。
图3各协议层吞吐率计算示意图
4理论吞吐率的计算
4.1商用场景的峰值吞吐率计算
吞吐量取决于MAC层调度选择的TBS,理论峰值吞吐量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:
【Step1】计算每个子帧最大可用的RE数
根据协议物理层时频资源分布,扣除每个子帧里PDCCH/PUCCH/PRACH、PBCH,SSS,PSS,CRS(对于BF还有DRS)等开销。
这些开销中,PBCH,SSS,PSS是固定的;
其它的开销要考虑具体的参数设置,比如PDCCH符号数,PUCCH/PRACH占用的RB个数,特殊子帧配比,CRS映射到2端口还是4端口等。
目前产品实现中,对于单UEBF峰值,在TM7下子帧0(TM8下子帧0/1/5/6)的中间6个RB不能使用,由于采用RBG的分配方式,中间6个RB占用了3个RBG,所以10M带宽时共9个RB不可用,20M带宽时12个RB不可用。
【Step2】计算每个子帧可携带比特(bit)数
计算每个子帧可携带的比特数,可携带比特数=可用RE×
调制系数(QPSK为2,16QAM为4,64QAM为6)。
【3】选择合适的TBS
依据可用的RB数选择满足CR(码率)不超过0.93的最大的TBS,CR=(TBS+CRC)/可携带比特数;
如果CR超过0.93,MCS就要降阶。
根据协议,PHY层会把超过6144bits的TBS进行分块,给每块加上24bits的CRC,最后整个TBS还要加上一个TBCRC。
【4】PHY层吞吐量的计算
计算出每个子帧选择的TBS后,根据帧配比和特殊子帧配比累加各个子帧的TBS+CRC,如果是双码字还要乘以2,从而计算出最终PHY层吞吐量。
对于商用峰值吞吐量的计算,可以采取上面的基本思路进行估算,如果是比拼场景,由于对产品实现进行了特殊处理,故可以采取另外一种的思路快速理论吞吐量:
根据UE能力级及每TTI最大可调度的数据量,查表寻找最大TBS即可,下面分别对上行及下行典型场景的比拼理论吞吐量进行计算。
4.2比拼场景的峰值吞吐率计算
4.2.1上行比拼理论吞吐率计算
【1】2T2RMIMO小区,20M,单UE,CAT3,SA1
由3GPPTS36.36.306(R9)协议规定,CAT3的条件下,上行UE每TTI最大可传输的资源块为TBS=51024bits,上行最大支持16QAM,如下图所示:
UECategory
MaximumnumberofbitsofanUL-SCHtransportblocktransmittedwithinaTTI
Supportfor64QAMinUL
Category1
5160
No
Category2
25456
Category3
51024
Category4
Category5
75376
Yes
图4-上行UE传输能力
海思终端能够支持MSC24(TBS22),根据协议调制方式降到16QAM,并且上行没有码率<
0.93d限制。
而子帧配比为1的情况下1个无线帧的上下行子帧序列为:
DSUUDDSUUD,故1s内共调度400个上行子帧U,根据每个上行子帧可调度的TBS=51024bits,查找TBS表格,可以确定可调度RB为96个,MCS为24阶。
◆每上行TTI内PHY层传输的资源块大小为:
51024+[取整数(51024/6144)+1]*24+24=51264bits,
◆理论上每上行TTI内可传输的资源块大小为:
(96*12*14【总RE数】-96*12*2【DMRS数目】)*4=55296bits,
◆码率CR
CR=51264/55296
0.927
◆该条件下单用户比拼理论吞吐量为:
Throughput=51024*400=20409600bits
20.4096Mb/s
同理,该条件下10M(50RB,MCS为24)的单用户比拼理论吞吐量为:
Throughput=27376*400=10950400bits
10.9504Mb/s
【2】2T2RMIMO小区,20M,单UE,CAT5,SA2
协议规定UE能力级5的情况下每上行TTI可传输的最大资源块大小为75376bits,但是在目前我司产品实现中,由于GE口硬件的限制,最大不超过64K,实际为60256bits,而CAT5下UE可支持64QAM,则通过查找TBS表格,最接近60256bits的TBS为59256bits,此时可选的RB及MCS组合有如下方式:
(RB=80/81/82,MCS=28)(RB=92/93/94,MCS=27)(RB=96/97/98,MCS=26)
在eRAN2.1版本的比拼峰值优化CR中,考虑到MCS选阶的优化,故选择的组合是RB=81,MCS=28;
而eRAN2.2版本的比拼峰值优化CR中,考虑到RB利用率的优化,故选择的组合是RB=96,MCS=26阶。
参考【1】的计算思路可知,则
59256+[取整数(59256/6144)+1]*24+24=59520bits,
[12*14【总RE数】-12*2【DMRS数目】]*96*6=82944bits,
◆码率CR为:
59520/82944
0.7176;
Throughput=59256*200=bits≈11.8512Mb/s
同理,该条件下10M(50RB,MCS为28)的单用户比拼理论吞吐量为:
Throughput=36696*200=7339200bits
7.3392Mb/s
【3】2T2RMIMO小区,20M,3UE,CAT5,SA0,打桩限制RB个数为54/45/1
对于多用户的场景,单用户上行每TTI最大可传输的资源块仍然不能超过协议及产品实现的规格限制,但是由于每TTI可以同时调度3个用户,小区吞吐量会大于单用户峰值,而此时限制了RB个数,故CAT5条件下MCS可以选阶到28,帧配比为0下,1s内可调度600个上行子帧U,而每上行TTI中3UE分配的RB个数分别为:
54、45、1个。
查找TBS表格,MCS为28下,对应的TBS分别为:
40576bits、32856bits、712bits,故每上行TTI周期内可调度的TBS大小为:
40576+32856+712=74144bits,所以该条件下小区比拼理论吞吐量为:
Throughput=74144*600=44486400bits≈44.4864Mb/s
3UE下,其他RB组合的小区理论吞吐量见本文3.3节,在此不赘述。
4.2.2下行比拼理论吞吐率计算
【1】4T4R2PortBF小区,BF算法打开且固定TM3,20M,单UE,CAT3,SA1/SSP7,CFI=1
对于下行,特殊子帧是否可以传数据将会影响理论吞吐量的计算,目前TDD产品实现中SSP5配比下(DwPTS:
GP:
UpPTS=3:
9:
2)特殊子帧不传数;
SSP7配比下(DwPTS:
UpPTS=10:
2:
2)可以传数据,但是考虑到此时DwPTS只占10个Symbol,故系统会将可调度的特殊子帧RB个数按初选的RB*0.75进行处理,以便于UE能够将下行数据解调成功。
由3GPPTS36.36.306(R9)协议规定,CAT3的条件下,下行UE每TTI最大可传输的资源块大小为102048bits,如下图所示:
MaximumnumberofDL-SCHtransportblockbitsreceivedwithinaTTI
MaximumnumberofbitsofaDL-SCHtransportblockreceivedwithinaTTI
Totalnumberofsoftchannelbits
MaximumnumberofsupportedlayersforspatialmultiplexinginDL
10296
250368
1
1237248
2
102048
150752
1827072
299552
149776
3667200
4
图5-下行UE传输能力
而TM3是MIMO双流,支持分集复用,查表TBS可知,CAT3UE支持的最大处理能力为双流共计102048,单流每TTI可传输的单个下行子帧的最大资源块大小为102048/2=51024bits;
假设CFI=1(常规子帧和特殊子帧的控制信号符号数为1);
假设20M带宽下,RB=100;
◆理论上每TTI内可用的资源块大小
1)子帧0可用资源:
12*14*100【总RE】–(12*1*100)
【PDCCH】-(12*100)
【CRS】-(12*3+8)*6【PBCH】-12*6【SSS】=14064
2)子帧1可用资源:
12*10*100【总RE】–(12*1*100)
【PDCCH】-(8*100)
【CRS】-12*6【PSS】=9928
3)子帧4可用资源:
【PDCCH】-(12*1*100)
【CRS】=14400
对应承载的Bit数为:
子帧0:
14064×
6=84384;
子帧1:
9928×
6=59568;
子帧4:
14400×
6=86400;
◆实际上每TTI内可传输的最大资源块大小
1)子帧0:
51024+[取整数(51024/6144)+1]*24+24=51264;
2)子帧1:
46888+[取整数(46888/6144)+1]*24+24=47104;
(特殊子帧查表的RB数是分配RB数的75%,即RB=75,以对应特殊子帧可用RE数的减少。
利用RB=75查表,MCS=28对应的TBS为55056,虽然计算出的CR<
0.93,但由于大于单流的UE最大传输比特数的能力,故降阶选择MCS=27,对应TBS=46888)。
3)子帧4:
51264/84384=0.608<
0.93门限;
47104/59568=0.79<
51264/86400=0.59<
(若码率大于0.93,则需要降低MCS,直到等效码率小于0.93为止。
协议要求如果码率大于0.93,则初次传输不解码,直接恢复NACK,进行重传。
这就降低了峰值速率,因此计算峰值速率时要求码率小于0.93)。
◆吞吐量的计算
在SA1条件下,每1s可调度400个下行子帧和200个特殊子帧,所以该条件下单用户比拼理论吞吐量为:
Throughput=[51024*400+46888*200]*2=59574400bits≈59.5744Mb/s
同理,可以推出该条件下10M的单用户比拼理论吞吐量为:
Throughput=[36696*400+23688*200]*2=38832000bits≈38.832Mb/s
【2】4T4R2PortBF小区,BF算法打开且固定TM3,20M,单UE,CAT5,SA1/SSP7,CFI=1
UE在CAT5条件下,每TTI支持的最大处理能力为299552bits,换算到单流为149776bits,远大于TBS表中最大MCS对应的资源比特数,故没有传输资源块的限制,此时的下行子帧和特殊子帧均可选择最大阶数MCS28(TBS26)。
下行子帧按最大RB数为100,特殊子帧按RB=75计,由上面计算结果:
75376+[取整数(75376/6144)+1]*24+24=75712;
55056+[取整数(55056/6144)+1]*24+24=55296;
75712/84384=0.8972<
55296/59568=0.9282<
75712/86400=0.8972<
Throughput=[75376*400+55056*200]*2=82323200bits≈82.3232Mb/s
Throughput=[36696*400+27376*200]*2=40307200bits≈40.3072Mb/s
【3】4T4R2PortBF小区,BF算法打开且固定TM3,20M,单UE,CAT5,SA5/SSP7,CFI=1
对于UE能力级5的条件下,协议规定每TTI最大可传输的资源块大小为299552bits,且支持的分集复用层数最大为4,在TM3情况下,由于层数为2,故不需要考虑传输资源块的限制,即此时的下行子帧和特殊子帧均可以选阶28,初选RB个数为100,则单流每TTI下行子帧可选TBS为75276,特殊子帧可选TBS为55056,而SA5条件下,每1s可调度800个下行子帧和100个特殊子帧,所以该条件下单用户比拼理论吞吐量为:
Throughput=[75376*800+55056*100]*2=131612800bits≈131.6128Mb/s
Throughput=[36696*800+27376*100]*2=64188800bits≈64.1888Mb/s
【4】4T4R2PortBF小区,BF算法打开且固定TM3,20M,3UE,CAT3,SA1/SSP7,CFI=1
参考下行【1】的计算思路,3UE的条件下,由于每下行子帧TTI内可以同时调度3个用户,而可调度的RB个数最大为100个,故3UE分配的RB个数分别是:
34、33、33,由于MCS选阶为28,则相应的TBS为25456bits、24496bits、24496bits。
对于特殊子帧,初选100,则3UE实际可调度的RB个数分别为25、25、25,对应的TBS为均是15840bits。
而SA1条件下,每1s可调度400个下行子帧和200个特殊子帧,所以该条件下的小区比拼理论吞吐量为:
Throughput=[(25456+24496+24496)*400+(15840*3)*200]*2=78566400bits≈78.5664Mb/s
同理,可以推出该条件下10M的小区比拼理论吞吐量为:
Throughput=[(12576+12576+11832)*400+(8760+8760+9258)*200]*2=40406400bits≈40.4064Mb/s
5上、下行峰值速率基线
5.1上行峰值速率基线
上行单用户峰值速率理论极限值:
基本条件(2×
2MIMO)
单用户上行理论峰值(Mbps)
子帧配比
特殊子帧配比
PUCCHRB
PRACH周期
CAT3
CAT4
CAT5
10MHz
10:
02:
02
10ms
16.4256
22.0176
10.9504
14.6784
5.4752
7.3392
5
2.7376
3.6696
20MHz
5ms
30.6144
35.5536
20.4096
23.7024
10.2048
11.8512
5.1024
5.9256
5.2下行峰值速率基线
下行单用户峰值速率理论极限值:
24.1536
25.6288
38.8320
40.3072
53.5104
54.9856
63.4512
64.1888
39.1648
52.1728
59.5744
82.3232
79.9840
112.4736
91.0160
131.6128
6影响吞吐量的主要因素
6.1信道条件
信道条件主要包含RSRP,AVGSINR,信道相关性等参数,这些都会对实际的信号解调性能造成影响。
如果RSRP过低,则可使用的有用信号的越低;
如果AVGSINR过低,则干扰信号强度较有用信号越大;
而信道相关性会对RANK值计算造成影响
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