影响TD-LTE速率的原因探讨

影响TD-LTE 速率的原因探讨 作者：吕雪峰 王治国 中国移动山东公司

摘要：TD-LTE 无线通信技术为用户提供了一种快速上网方式。但在实际应用中，限制速率的问题依然存在，主要表现为吞吐率偏低和吞吐率波动（掉坑、裂缝）。本文通过分析、定位影响上/下行速率的主要因素，提出了优化LTE 速率的方法。有关分析结果将为提升用户感知提供重要参考，并对系统级别的性能评估提供有益帮助。

1引言

随着移动通信网络的建设、发展，用户对高速率、高质量、低时延的网络需求日益增长。TD-LTE 新一代宽带无线移动通信技术的引进能为用户提供高速率、低延时的上网服务。但在实际应用中，仍然存在一些因素导致其速率无法达到期望值。如何在原有高速率的基础上进一步提升速率？就成为TD-LTE 面临的新课题。 本文主要从上/下行吞吐率入手，分析尧定位影响上/下行速率的主要因素，进而提出系列优化LTE 速率的方法。

2影响速率因素分析

2.1下行吞吐率基本影响因素

2.1.1下行调度基本过程

如图1所示，UE 在规定的上行CQI 、RI 反馈周期时，上报CQI 、RI

（仅复用

模式需上报）、PMI （仅闭环时需上报），且在下行有PDSCH 时，反馈ACK/NACK。 eNB 侧则根据实际资源情况和调度算法，为UE 分配相应的上行资源，在PDCCH 上下发DLGrant 和PDSCH 给UE 。

2.1.2影响下行吞吐率的基本因素

（1）系统带宽

系统的带宽不同决定了系统的总RB 数不同。

其对应关系见表1

（2）数据信道可用带宽

公共信道的开销进一步决定了用户可以实际使用的资源，其中，下行主要包括PDCCH 和系统消息。

（3）UE 能力限制

计算单用户峰值时，在考虑用户可用带宽的同时还需要考虑UE 能力的限制，不同类型UE 具备不同的下行峰值速率。具体情况见表2。

（4）编码速率限制

传输块的编码速率不能超过0.93，这实际上限制了某些场景下能够调度的最高MCS 阶数。

（5）信道条件

主要包括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，从而影响下行吞吐率。

若RSRP 过低，则可使用的有用信号越低；

若AVGSINR 过低，则干扰信号强度较有用信号越大；

信道相关性会对RANK 值计算造成影响，一般MIMO 模式要求信道相关性低，而BF 模式则要求信道相关性高，这些都将对解调性能造成较大影响。

2.2上行吞吐率基本影响因素

2.2.1上行调度基本过程

上行调度基本过程如图2所示。

在初始接入时，UE 在PUCCH 发送SR （调度请求），用来请求少量数据的上行资源调度。

eNB 侧根据实际资源情况和调度算法，为UE 分配相应的上行资源。在已有上行资源的情况下，eNB 侧在PDCCH 上下发ULGrant 通知UE ，UE 在PUSCH 上发送BSR （缓冲区状态报告）进行上行资源调度请求。

2.2.2影响上行吞吐率的基本因素

（1）系统带宽

系统的带宽不同决定了系统的总RB 数不同，其对应关系同表1。

（2）数据信道可用带宽

公共信道的开销进一步决定了用户可以实际使用的资源，其中袁，上行主要包括PUCCH 、SRS 、PRACH 。

（3）UE 能力限制

计算单用户峰值时，在考虑用户可用带宽的同时还需要考虑UE 能力的限制，不同类型UE 具备不同的上行峰值速率，且只有Cat5终端才支持上行64QAM ，见表3

（4）上行单用户RB 数分配限制

在计算单用户的上行吞吐率时，还要考虑单用户分配的RB 个数需满足一定条件。

（5）信道条件

信道条件主要包括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，从而影响上行吞吐率。

3基本分析方法

3.1下行吞吐率基本分析方法

下行吞吐率问题，一般分析步骤如图3所示。

图3中，基本观察、判断问题方法如下：

（1）统计UE 侧SINR vs THP：定点统计AVGSINR 和吞吐率平均值，移动SINR 以1dB 为区间画出AVG SINR vs MACTHP的曲线，与各种信道的基线相比，是否处于中间值状态。

（2）判断用户的RB 数和DLGrant 是否调度充足。如果不充足，首先判断上层数据源是否充足。

（3）如果DLGrant 和RB 数都是在调度充足的场景下，则判断IBLER 是否收敛到目标值。目前下行的IBLER 目标值一般为10%，即5%~15%则认为IBLER 收敛。

（4）如果IBLER 收敛，可判断是否使用了双码字，查看UE 上报的Rank 值和调度的CQI 。

3.2上行吞吐率基本分析方法

吞吐率的一些基本问题包括如何隔离传输、PC 侧TCP 协议、UE 能力、开户限制、数据源不足、公共资源开销等。

（1） S1传输、UE 、UE 侧PC 的问题排查；

（2） 是否UE 能力限制；

（3） 是否QoS/开户设置限制：观察核心网指配的QoS 速率。如果偏低，则检

查核心网开户信息是否异常，通过E-RAB SETUP REQUEST/INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息查看；

（4） 数据源是否充足：从TTI 跟踪数据中观察ulBSR 的大小，不能存在BSR

明显较小的情况；

（5） 是否公共信道资源占用过大：公共信道的开销进一步决定了用户可以实际

使用的资源，在特殊场景下，需要设置关闭PUCCH ，以确保PRACH 在特殊子帧发送。

4典型优化案例

4.1问题描述

在进行终端性能测试中，某CAT3终端测试下行MIMO 峰值时，上/下行配比1，特殊子帧配比7。第一次测试后MIMO 峰值为56M ；优化特殊子帧选择后再次测试，MIMO 峰值为59M ；有提升但还是没能达到期望值。

4.2问题分析

按照协议CAT3下行允许的最大TBS51024（双流）计算, 配比1时的极限是51024*600*2=61.2M。优化之前，下行峰值只能测试到56M ；原因是：按照目前算法，对CAT3终端的普通子帧限制了MCS 最大27阶。采用80RB 时，正常子帧发送的TBS 达到CAT3的最大能力51024；特殊子帧查找TBS 时，不受MCS27阶的限制。因此，按MCS28来选TBS 时，RB 为68RB ，对应TBS 刚好是51024。而特殊子帧由于实际查TBS 的时候还需要打75折，即按68*0.75=51RB来查找TBS ，最终选择51RB ，MCS28对应的TBS ：37888。因此最终的速率为：（51024*400+37888*200）*2=55.974Mbps。

优化方法是按照特殊子帧初选RB 时也限制MCS 最大27，在打折前估RB 时先

乘以4/3，这样可以让打折后的RB 提高，从而选择更大的TBS 。按此方案，初选RB 和普通子帧一样是80RB ，乘以4/3超过100RB ，按100RB 计，打75折后为75RB ，选择75RBMCS27阶的TBS 为46888，这样理论吞吐率为：（51024*400+46888*200）*2=59.574Mbps。

但实际上，此时特殊子帧还没有达到CAT3的最大能力限制，吞吐率还有提升空间。如果放在正常子帧查找TBS 时判决，则会受到MCS 最大27阶的限制。而如果UE 最大能力的限制是放在特殊子帧查找TBS 时判决，那么，特殊子帧可以按照28阶查找，选择69RB 对应的TBS 为51024，折算成正常子帧则为92RB ，没有超过系统最大带宽，此时可以达到CAT3的极限峰值61M 。

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