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LTE系统CQI 上报机制及作用分析

2014-6-24 18:17| 发布者: dzly| 查看: 14239| 评论: 0|原作者: 梁晓洪

摘要: 本文从CQI 定义和测量、CQI 的作用机制以及CQI 对性能的影响等方面入手,结合具体测试实例分析CQI 的相 关内容,以提供CQI 相关的全面信息。
  一、CQI 定义与意义
  CQI 用以表示下行信道的质量,eNodeB 根据CQI 信息选择合适的调度算法和下行数据块大小,以保证UE 在不同无线环境下都能获取最优的下行性能。
  CQI 值由UE 测量并上报。LTE 规范中没有明确定义CQI 的测量方式,只定义了CQI 的选取准则,即保证PDSCH 的解码错误率(即BLER)小于10%所使用的CQI值。也就是说,UE 需要根据测量结果(比如SINR)评估下行链路特性,并采用内部算法确定此SINR 条件下所能获取的BLER 值,并根据BLER<10%的限制,上报对应的CQI 值。
  LTE 系统中规定CQI 取值为1~15,其对应的调制方式以及码率如表1 所示。

  其中,调制方式决定了调制阶数,它表示每1 个符号中所传送的比特数。QPSK 对应的调制阶数为2,16QAM为4,64QAM 为6。码率为传输块中信息比特数与物理信道总比特数之间的比值,即:
  码率= 传输块中信息比特数/ 物理信道总比特数= 信息比特数/(物理信道总符号数* 调制阶数)= 效率/ 调制阶数
  由此可见,CQI 的不同取值决定了下行调制方式以及传输块大小之间的差异。CQI 值越大,所采用的调制编码方式越高,效率越大,所对应的传输块也约大,因此所提供的下行峰值吞吐量越高。
  二、CQI 影响因素分析
  UE 根据所测量的SINR 值来确定可用CQI 并上报到eNodeB,因此CQI 值主要与下行参考信号的SINR 有关。
  除此之外,CQI 还与UE 接收机的灵敏度、MIMO 传输模式和无线链路特性有关。具体表现为:
  ●相同信道质量条件下,UE 接收机的灵敏度越高,所测得的SINR 值越高,因此所上报的CQI 值也越大。
  ●MIMO 模式、重传次数和天线数目都会影响BLER性能。由于CQI 对应于10% BLER 所需的SINR 值,因此,相同SINR 条件下,3 次重传比0 次重传的CQI 值更高,TM3/4 比TM2 的CQI 更高,4 天线比2 天线所对应的CQI更高。
  三、CQI 对性能的影响
  根据上述分析可知,CQI 在下行调度中起着非常关键的作用。UE 根据SINR 值估算CQI 并采用周期性或者非周期性方式进行上报,eNodeB 则根据不同的CQI 模式来提取出相应的宽带或者子带CQI 信息,获悉UE 在特定频带上的干扰情况,实现频率选择性或者非选择性调度。重要的是,eNodeB 根据CQI 和PRB 信息来获取MCS 和TBS 信息,从而直接影响到下行吞吐量。
  CQI 与单用户下行吞吐量之间的关系举例说明如下。
  假设UE 上报的CQI 为最大值15,其所对应的调制方式为64QAM,码率为0.926。则20MHz (对应100 个PRB)下,TD-LTE 系统物理层峰值最大速率计算如下:①PRB 中RE 数:
  (14 符号/ 子帧)x(100 个PRBx 12 RE/ 符号)=16800RE/ 子帧
  ②假定每个子帧中为3 个PDCCH 符号,则去除CFI所占用的RE 数,得到:
  16800 RE/ 子帧-(3 个PDCCH 符号x(00 个PRBx 12RE/ 符号))=13200RE/ 子帧
  ③物理层比特数与调制方式相关,64QAM 所对应的调制阶数为6,故:
  6 x 13200 = 79200 比特/ 子帧
  ④根据码率计算传输块大小:传输块中信息比特数= 物理信道总比特数x 码率=79200 x 0.926= 73340
  这意味着CQI=15 时,20MHz 带宽下所能承载的最大TBS 为73340。假定上下行时隙配比是1:3,即一个5ms 的TD-LTE 半帧里有3 个下行时隙,且根据规范要求,特殊子帧5 的DwPTS 中不能传送下行数据,则MIMO 模式下(2 个码字同时传送),下行峰值速率为:73340(TBS)x 2(流数)x 3(下行时隙数)x 200(1s 内半帧数)= 88008000 bit = 88Mbps.
  上面的例子中,如果采用其他CQI 值,则对应的码率和调制方式有所不同,因此每个TTI 中所能传送的传输块的大小也会有所区别,从而导致下行吞吐量产生差异。因此,CQI 在下行调度中起着非常关键的作用。
  UE 和eNodeB 调度算法中CQI 评估和测量机制对系统性能有着直接影响。举例来讲,如果UE 上报的CQI 较低,但是系统却错误地发送了较大的TBS,则可能导致UE解码失败并发送ACK 信息,从而产生重传,影响到系统的资源利用率。反之,如果实际无线环境较差,但是UE 上报的CQI 值较高,则网络根据CQI 选择较大的TBS,而这也同样可能导致UE 解码失败,导致系统资源利用率降低。
  速度对于CQI 报告准确性的影响也较大。速度越高,CQI 偏差越大,因此应当减小发送周期,增加发送频率,以保证CQI 信息的准确性。
  四、结论
  LTE 系统中,CQI 报告对下行调度至关重要。因此,了解CQI 的基本原理、测量方式和作用方式,对LTE 测试和优化工作很有帮助。本文针对MIMO 的TM4 模式,以CQI的不同报告方式为例,对CQI 的相关特点、原理和性能影响进行了分析说明,有助于全面了解CQI 相关的知识和内容。__
  

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