TDD物理層峰值理論速率的計(jì)算專題

1、TDD物理層下行峰值理論速率的計(jì)算方法通常我們都說(shuō)TD-LTE的下行速率達(dá)到100Mbps，那么這速率是如何計(jì)算得到的呢？下面我們將詳細(xì)的告訴大家。一、無(wú)線幀的認(rèn)識(shí)理論上的峰值下行速率指在20M帶寬內(nèi)，所有的業(yè)務(wù)信道給單用戶使用時(shí)所計(jì)算得出的，此速率是在一個(gè)無(wú)線幀內(nèi)，除去下行控制信道（PDCCH），物理廣播信道（PBCH），主同步信號(hào)（PSS），輔同步信號(hào)（SSS）和導(dǎo)頻信號(hào)（RS）后，所有RE占用業(yè)務(wù)時(shí)的最大峰值速率。TD-LTE的一個(gè)無(wú)線幀如下圖：（圖1）與TDS有所相似，每個(gè)10ms無(wú)線幀包括2個(gè)長(zhǎng)度為5ms的半幀，每個(gè)半幀由4個(gè)數(shù)據(jù)子幀和1個(gè)特殊子幀組成。數(shù)據(jù)子幀與特殊子幀都是1ms一

2、幀，每個(gè)特殊子幀包括3個(gè)特殊時(shí)隙：DwPTS，GP和UpPTS。其中子幀0、5和DwPTS總是用于下行發(fā)送。其它子幀按照配置配比而確定是用于上行還是下行發(fā)送。一個(gè)子幀由2個(gè)時(shí)隙組成，每個(gè)時(shí)隙在時(shí)域上通常由7個(gè)OFDM符號(hào)組成（在使用擴(kuò)展循環(huán)前綴時(shí)，由6個(gè)OFDM符號(hào)組成），時(shí)長(zhǎng)0.5ms。LTE上下行傳輸使用的最小資源單位叫做資源粒子（RE：Resource Element），時(shí)域上1個(gè)OFDM符號(hào)，頻域上1個(gè)子載波（15KHz）。 LTE 在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，將上下行時(shí)頻域物理資源組成資源塊（RB：Resource Block），作為物理資源單位進(jìn)行調(diào)度與分配，時(shí)域上1個(gè)時(shí)隙（6個(gè)或7個(gè)符號(hào)組

3、成1個(gè)時(shí)隙），時(shí)長(zhǎng)0.5ms，頻域上12個(gè)子載波（180KHz）。 一個(gè) RB由若干個(gè) RE組成，在頻域上包含 12個(gè)連續(xù)的子載波、在時(shí)域上包含 7個(gè)連續(xù)的OFDM符號(hào)（在 Extended CP情況下為 6個(gè)），即頻域?qū)挾葹?180kHz，時(shí)間長(zhǎng)度為0.5ms。不同帶寬對(duì)應(yīng)RB數(shù)帶寬（MHz）1.435101520RB資源帶寬（KHz）180180180180180180無(wú)線資源數(shù)目612255075100（圖2） 圖2為T(mén)DD的時(shí)頻示意圖，圖上時(shí)域上只顯示了3個(gè)子幀。其中，各信道占用如下：PBCH：PBCH位于子幀0時(shí)隙1的前4個(gè)OFDM符號(hào)，頻域上占用中間的6個(gè)RB的72個(gè)子載波，調(diào)制方

4、式QPSK；PDCCH、PCFICH、PHICH：根據(jù)PCFICH指示，映射在一個(gè)子幀（包括特殊子幀的下行處）的前N（N=4）個(gè)OFDM符號(hào)，調(diào)制方式QPSK。PSS：時(shí)域上在無(wú)線幀的特殊子幀第3個(gè)符號(hào)，頻域上在整個(gè)帶寬的中間區(qū)域，占用6個(gè)RB；SSS：時(shí)域上在無(wú)線幀的第一個(gè)子幀最后1個(gè)符號(hào)，頻域上在整個(gè)帶寬的中間區(qū)域，占用6個(gè)RB；其中，無(wú)線幀的上下行時(shí)隙配比3GPP協(xié)議已有，如下圖。深圳TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)子幀配比中D、E頻選擇模式1，F(xiàn)頻選擇模式2；（圖3）特殊子幀配置表協(xié)議規(guī)定如圖4，深圳TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)特殊子幀D、E頻配置模式7，F(xiàn)頻配置模式5；（備注：特殊子幀下行符號(hào)大于等于9時(shí)即

5、可帶下行業(yè)務(wù)，其中F頻因與TDS共站，配比時(shí)隙需要與TDS同步，所以配比需要配置模式5）；（圖4）二、TDD峰值速率計(jì)算方式下面通過(guò)例子進(jìn)行計(jì)算，以便更好的理解。這里以20M帶寬，2*2 MIMO，子幀與特殊子幀配比為2/7模式(Sa2為1：3，SS7為10：2：2)，PDCCH符號(hào)為2，64QAM編碼為例進(jìn)行計(jì)算（參考圖2）：10ms內(nèi)，下行物理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)RE數(shù)量計(jì)算如下：下行總RE數(shù)為：7*2*6*1200+10*2*1200=，（一個(gè)子幀7*2個(gè)符號(hào)*6個(gè)下行子幀*頻域的1200個(gè)子載波）PBCH：4*6*12=288，（時(shí)隙上4個(gè)符號(hào)*頻域上6個(gè)RB*12個(gè)子載波）PSS：1*6*12*

6、2=144，（時(shí)隙上1個(gè)符號(hào)*頻域上6個(gè)RB*12個(gè)子載波*10ms內(nèi)兩次主同步信號(hào)）SSS：1*6*12*2=144，（時(shí)隙上1個(gè)符號(hào)*頻域上6個(gè)RB*12個(gè)子載波*10ms內(nèi)兩次輔同步信號(hào)）RS：4*4*100*6+8*100*2=11200，（一個(gè)RB4*4個(gè)RS信號(hào)*100個(gè)RB*6個(gè)下行子幀+特殊子幀8個(gè)RS*100個(gè)RB*10ms內(nèi)兩次特殊子幀）PDCCH：2*1200*（3+1）*2-4*100*6+4*6+4*100*2=15976，（2個(gè)符號(hào)的PDCCH*1200個(gè)子載波*（3個(gè)下行+1個(gè)特殊子幀下行）*10ms內(nèi)兩次-因部分PCDDH上的RE已被RS信號(hào)和PBCH需要除去）

7、業(yè)務(wù)RE數(shù)=下行總RE數(shù)-PBCH-PSS-SSS-RS-PDCCH-288-144-144-11200-15976=97048速率=RE*6*0.*2=97048*6*0.*2/0.01=107.81Mbps（RE數(shù)*64QAM即2的6次方*編碼效率*2個(gè)半幀/10ms）所以計(jì)算得出理論速率為107.81Mbps，就是大家常說(shuō)的100Mbps的由來(lái)。編碼效率根據(jù)不同的CQI值而取，同時(shí)與各廠家設(shè)計(jì)有偏差，如下圖（5、6）： （圖5） （圖6）同時(shí)，終端的能力也對(duì)業(yè)務(wù)速率有一定的影響，如下圖：（圖7）現(xiàn)階段我們常用的海思與創(chuàng)毅終端都是CAT3模式，即最大支持102.048Mbps。三、下行實(shí)際

8、信道資源計(jì)算實(shí)際中，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際中的下行速率是終端根據(jù)無(wú)線環(huán)境的變化而改變的。終端根據(jù)業(yè)務(wù)速率和頻譜效率決定下行傳輸所需PRB資源，同時(shí)，終端會(huì)周期與非周期的反饋CQI（如圖5），由SINR與調(diào)制方式的映射關(guān)系可以確定終端傳輸所采用的調(diào)制方式，然后通過(guò)附表1的映射表可以得到IMCS和ITBS的取值范圍，再通過(guò)傳輸塊長(zhǎng)度表附表2可以確定TBS，由TBS和NPRB確定ITBS ，最終確定IMCS。因此我們可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的TBS計(jì)算出下行的峰值速率。如下圖：（圖8） 其中下行最大TBS是映射到兩層空分復(fù)用時(shí)傳輸塊的大小，由附表2取得一層最大TBS：75376對(duì)應(yīng)于附表3為。對(duì)于，TBS由附表

9、1中的(,)決定。對(duì)于，由附表1中(,) 決定的基線TBS_L1，按照表附表3中的映射規(guī)則轉(zhuǎn)換到TBS_L2，TBS由TBS_L2給出。 對(duì)比TBS計(jì)算的結(jié)果，已經(jīng)和幀結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果相差不大，方便于平時(shí)的計(jì)算。附表1Table 8.6.1-1: Modulation, TBS index and redundancy version table for PUSCHMCS 序號(hào)調(diào)制順序TBS 序號(hào)冗余版本rvidx02001210222032304240525062607270828092901021001141001241101341201441301541401641501741601841

10、7019418020419021619022620023621024622025623026624027625028626029保留1302313附表2Table 7.1.7.2.1-1: Transport block size table (dimension 27110)12345678910016325688120152176208224256124568814417620822425632834423272144176208256296328376424340104176208256328392440504568456120208256328408488552632696572144

11、224328424504600680776872632817625639250460071280893610327104224328472584712840968109612248120256392536680808968109612561384913629645661677693610961256141615441014432850468087210321224138415441736111763765847761000119213841608180020241220844068090411281352160818002024228013224488744100012561544180020

12、242280253614256552840112814161736199222802600285615280600904122415441800215224722728311216328632968128816081928228026002984324017336696106414161800215225362856324036241837677611601544199223442792311236244008194088401288173621522600298434963880426420440904138418642344279232403752413645842148810001480

13、199224722984349640084584496822520106416082152266432403752426447765352235521128173622802856349640084584516057362458411921800240829843624426449685544599225616125618642536311237524392516057366200267121480221629843752439251605992671274801112131415161718192002883283443763924244564885045361376424456488520

14、568600632680712247252056861664869674477684087236166807448088729049681032109611604776840904100010641128119212881352141659681032112812241320138414801544167217366112812241352148015441672173618641992208871320148016081672180019282088221623442472815441672180019282088221623442536266427929173618642024221623

15、442536266428562984311210192820882280247226642792298431123368349611221624082600279229843240349636243880400812247227282984324033683624388041364392458413285631123368362438804136439245844968516014311234963752400842644584496851605544573615336836244008426445844968516055445736620016362438804264458449685160

16、554459926200645617400843924776516053525736620064566712722418439247765160554459926200671272247480799219477651605544599264566968722477368248850420516055445992645669687480799282488760914421554459926456696874807992850491449528991222599264566968748079928504914495281029610680236200696874807992850491449912

17、102961106411448246712722479928504914499121029611064114481221625696874808248876095281029610680114481221612576268248876095281029611064118321257613536141121468821222324252627282930056860061664868071274477677680817447768088729049369681000103210642936968100010641096116011921256128813203122412561320138414

18、161480154416081672173641480154416081736180018641928199220882152518641928202420882216228023442472253626646221622802408247226002728279229842984311272536266427922984311232403368336834963624829843112324033683496362437523880400842649336834963624375240084136426443924584477610375238804008426443924584477649

19、685160535211426443924584477649685352554457365992599212477649685352554457365992620064566712671213535257365992620064566712696872247480773614599262006456696872247480773679928248850415645667126968722477367992824885048760914416671272247480773679928504876091449528991217748079928248876091449528991210296102

20、961068018824887609144952899121029610680110641144811832199144952899121029610680110641144812216125761296020991210296106801106411448122161257612960135361411221106801106411448122161257612960135361411214688152642211448118321257612960135361411214688152641584016416231221612576129601353614112146881526415840

21、164161699224129601353614112146881526415840164161699217568183362513536141121468815264158401641616992175681833619080261526416416169921756818336190801984820616213842215231323334353637383940084087290493696810001032103210641096111281160119212241256128813521384141614162138414161480154415441608167216721736

22、180031800186419281992202420882152221622802344422162280234424082472260026642728279228565272827922856298431123112324033683496349663240336834963496362437523880400841364136737523880400841364264439245844584477649688439245844584477649684968516053525544554494968516051605352554457365736599262006200105544573

23、657365992620062006456671267126968116200645667126968696872247480773677367992126968722474807736799282488504876087609144137992824885048760914491449528991299121029614876091449528991299121029610680110641106411448159528991210296102961068011064114481183211832122161699121029610680110641144811832122161221612

24、576129601711064114481183212216125761296013536135361411214688181221612576129601353614112141121468815264152641584019135361353614112146881526415264158401641616992169922014688146881526415840164161699216992175681833618336211584015840164161699217568183361833619080198481984822169921699217568183361908019080

25、198482061621384213842317568183361908019848198482061621384221522215222920241908019848198482061621384221522292022920236882449625198482061620616213842215222920236882449624496254562622920236882449625456254562641627376283362929629296414243444546474849500112811601192122412561256128813201352138411480154415

26、441608160816721736173618001800218001864192819922024208820882152221622163240824722536253626002664272827922856285642984298431123112324032403368349634963624536243752375238804008400841364264439243926426443924584458447764776496849685160516074968516053525352554457365736599259926200857365992599262006200645

27、664566712696869689645667126712696869687224748074807736799210722474807480773679927992824885048504876011824885048760876091449144952895289912991212952895289912991210296106801068011064110641144813106801068011064114481144811832122161221612576129601411832122161221612576129601296013536135361411214112151257

28、612960129601353613536141121468814688152641526416135361353614112141121468814688152641584015840164161714688152641526415840164161641616992175681756818336181641616416169921756817568183361833619080190801984819175681833618336190801908019848206162061621384213842019080198481984820616206162138422152221522292

29、022920212061621384213842215222920229202368824496244962545622221522292022920236882449624496254562545626416273762323688244962449625456254562641627376273762833628336242545625456264162641627376283362833629296292963057625264162641627376283362833629296292963057631704317042630576305763170432856328563400835

30、160351603669636696515253545556575859600141614161480148015441544160816081608167211864186419281992199220242088208821522152222802344234424082472253625362600266426643298429843112311232403240336833683496349643624375237523880400840084136413642644264545844584477647764776496849685160516053526535253525544573

31、657365992599259926200620076200645664566712671267126968696872247224872247224748074807736773679927992824885049799282488248850487608760914491449144952810914491449144952895289912991210296102961068011102961068010680110641106411448114481183211832122161211832118321221612216125761257612960129601353613536131

32、296013536135361411214112146881468814688152641526414146881468815264152641584015840164161641616992169921515840158401641616416169921699217568175681833618336161641616992169921756817568183361833619080190801984817183361908019080198481984820616206162061621384213841819848206162138421384221522215222920229202

33、368823688192215222152229202292023688244962449625456254562545620236882449624496254562545626416264162737627376283362125456264162641627376273762833628336292962929630576222737628336283362929629296305763057631704317043285623292962929630576305763170431704328563285634008340082431704317043285632856340083400

34、835160351603669636696253285632856340083400835160351603669636696378883788826378883788839232405764057640576423684236843816438166162636465666768697001672173617361800180018001864186419281928122162280228023442344240824722472253625362272827922856285628562984298431123112311233624362436243752375238803880400

35、840084136443924392458445844584477647764968496849685535255445544573657365736599259925992620066456645664566712671269686968696872247224774807480773677367992799282488248850485048850487608760914491449144952895289528991299528991299121029610296102961068010680110641106410106801106411064114481144811448118321

36、183212216122161112216125761257612960129601353613536135361411214112121411214112141121468814688152641526415264158401584013158401584016416164161699216992169921756817568183361417568175681833618336183361908019080198481984819848151833619080190801984819848206162061620616213842138416198481984820616206162138

37、421384221522215222152229201722152221522292022920236882368824496244962449625456182449624496244962545625456264162641627376273762737619264162641627376273762833628336292962929629296305762028336292962929629296305763057631704317043170432856213057631704317043170432856328563400834008351603516022328563400834

38、008340083516035160366963669636696378882335160351603669636696378883788837888392323923240576243669637888378883923239232405764057642368423684236825392323923240576405764057642368423684381643816438162645352453524688846888489364893648936510245102452752717273747576777879800199219922024208820882088215221522

39、216221612600260026642728272827922792285628562856232403240324033683368336834963496349636243413642644264439243924392458445844584477645160516051605352535255445544554457365736562006200645664566712671267126968696869686748074807736773677367992799282488248824878760876087609144914491449528952895289912899129

40、912102961029610680106801068011064110641106491106411448114481183211832118321221612216125761257610125761257612960129601296013536135361353614112141121114112146881468814688152641526415840158401584016416121641616416164161699216992175681756817568183361833613183361833619080190801908019848198481984820616206

41、16142061620616206162138421384221522215222152229202292015221522215222152229202292023688236882368824496244961622920236882368824496244962449625456254562545626416172545626416264162641627376273762737628336283362929618283362833629296292962929630576305763057631704317041930576305763170431704328563285632856340083400834008203285634008340083400835160351603516036696366963669621351603669636696366963788837888392323923239232405762237888392323923240576405764057642368423684236843816234057640576423684236843816438164381645352453524535224438164381645352453524535246888468884688848936489