TD—LTE系统吞吐量计算方法及其影响因素的研究[权威资料]

TD—LTE系统吞吐量计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及其影响因素的研究[权威资料] TD—LTE系统吞吐量计算方法及其影响因素的研究 本文档格式为WORD,若不是word文档,则说明不是原文档。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 【摘 要】针对TD-LTE网络规划的需求，通过对TD-LTE系统物理层信道的分析与研究，归纳总结了一种TD-LTE系统吞吐量计算方法。该方法将系统帧结构引入TD-LTE吞吐量的计算，全面考虑了系统的控制信息，计算结果精确。通过对系统峰值速率的仿真，验证了该方法的正确性，并对系统吞吐量的影响因素进行了仿真分析，给出了部分系统参数的配置建议。 【关键词】TD-LTE 吞吐量 帧配置 网络规划 1 引言 TD-LTE系统吞吐量的计算在网络规划中十分重要。系统吞吐量的峰值是分析无线网络基本能力的一个关键指标，在进行容量规划时必须以该值为参照，分析系统实际能达到的平均吞吐量性能。TD-LTE系统中，系统吞吐量与众多因素有关，在计算时更需精确。文献[1](3GPP 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 )中规定，TD-LTE系统需要达到100Mbps的下行瞬时峰值速率和50Mbps的上行瞬时峰值速率;文献[2](3GPP标准)虽然能够通过查表得到系统吞吐量，但是并未给出达到某一吞吐量时的系统参数配置，给网络规划带来不便。 本文通过对TD-LTE系统物理信道的分析与研究，归纳总结出TD-LTE系统吞吐量的计算方法。该方法能够精确地计算出不同系统参数配置下TD-LTE系统吞吐量，可以为网络规划提供参照。根据本文方法计算出的TD-LTE系统峰值速率达到了文献[1]的要求，并且与文献[2]中查表所得的峰值速率基本吻合，从而验证了该方法的正确性。 本文首先在文献[3](3GPP标准)的基础上，归纳总结出TD-LTE系统吞吐量计算方法，同时设计了一个针对TD-LTE系统吞吐量的仿真平台，对该计算方法进行了仿真分析，验证了其正 确性。最后分析了对TD-LTE系统吞吐量影响较大的部分因素，并且通过仿真，给出了部分系统参数的配置建议。 2 TD-LTE系统吞吐量计算方法 TD-LTE系统中有六个下行物理信道和三个上行物理信道，只有共享信道用于业务数据的传输，其余都视为系统的控制信息。计算吞吐量的关键在于能否精确地找出系统的控制信息。由于上下行物理信道的种类和数量不同，因此计算时需要对上行和下行分别进行考虑。 在系统不传MBSFN子帧和位置参考信号、上行不使用虚拟MIMO技术[4]且探测参考信号只在UpPTS里传输的条件下，本文分别给出了TD-LTE系统下行吞吐量和上行吞吐量计算方法。 2.1 下行吞吐量计算方法 TD-LTE系统下行吞吐量与以下几个因素有关:物理下行共享信道(PDSCH)占用的资源单元(RE)个数、调制方式、编码效率、空间复用的层数和帧长。前三者的乘积表示单个数据流时PDSCH上承载的比特数。由于LTE采用了MIMO技术，可发送多个数据流，因此还需要将上述比特数与空间复用的层数相乘，得到系统中PDSCH实际承载的比特数。将其除以帧长，即可得到系统吞吐量。 根据文献[3]中各下行物理信道的说明，本文归纳总结出TD-LTE系统下行吞吐量计算方法: (1) 式中，Throughput_dl表示系统下行吞吐量;S表示空间复用的层数;NPDSCH表示PDSCH占用的RE数，由(2)式给出;Mode表示调制方式;Rate表示编码效率;Length表示一个无线帧的长度。 TD-LTE下行有五个物理信道，只有PDSCH用于业务数据的传输。因此，在总的下行资源中，除去控制信息占用的资源，即为PDSCH占用的资源。其计算方法如下: (2) 式中，PDL表示无线帧内下行子帧占用的RE数，由(3)式给出;Qnormal表示常规子帧内下行控制信息占用的RE数，由 (4)式给出;Vspecial表示特殊子帧内控制信息占用的RE数，由(5)式给出。 P的大小与RB个数、子载波数、下行子帧个数、特殊子帧个数及一个子帧内的符号数有关，计算方法如下: (3) 式中，B表示一个PRB对内的符号个数;表示一个RB内子载波的个数;m和n分别表示在确定的帧配置下，无线帧中下行子帧和特殊子帧的个数;NRB表示RB个数。由于特殊子帧中DwPTS用于下行数据的传输，因此计算时将特殊子帧视为下行子帧。 下行控制信息的计算是吞吐量计算的关键。只有准确地定义出下行控制信息，得到的系统吞吐量才精确。因为将特殊子帧视为下行子帧，所以计算下行控制信息时需要对下行子帧和特殊子帧分别进行计算。 下行子帧中的控制信息包括:物理下行控制信道(PDCCH)、物理广播信道(PBCH)、辅同步信号(SSS)、小区专用参考信号(Cell-RS)、UE专用参考信号(UE-RS)以及空符号。计算方法如下: (4) 当采用常规CP时，物理控制格式指示信道(PCFICH)和物理HARQ指示信道(PHICH)只在所有下行子帧中的第一个符号上传输，因此，PDCCH占用的资源包含这两者在内。式中的空符号出现在PSS、SSS和PBCH中。为了简化计算，这里将所有的空符号合并。 特殊子帧中的控制信息包括:主同步信号(PSS)、PDCCH、Cell-RS和UE-RS。为了简化计算，将GP和UpPTS视为控制信息。计算方法如下: (5) 由式(1),(5)，可精确地计算出TD-LTE系统下行吞吐量Throughput_dl。 下行吞吐量计算方法中，式(3)、(4)、(5)是核心部分。式(4)和式(5)计算下行控制信息时，全面考虑了系统中存在的额外开销，使得计算结果精确;式(3)将TD-LTE的帧结 构引入吞吐量的计算:通过对系统的帧配置进行选择，即可确定m和n，从而可以得到不同帧配置下系统的吞吐量。这是十分有必要的。因为TD-LTE系统支持7种不同的帧配置，只有对每种配置下系统所能提供的吞吐量进行分析，才能更合理地选择小区的帧配置。 2.2 上行吞吐量计算方法 上行吞吐量的计算方法与下行类似，主要区别在于控制信息。根据文献[3]中各上行物理信道的说明，本文归纳总结出TD-LTE系统上行吞吐量计算方法。其过程与下行相同，不再赘述。上行吞吐量计算方法如下: (6) 式中，Throughput_ul表示系统上行吞吐量;NPUSCH表示PUSCH占用的RE数，由(7)式给出;其余参数含义与(1)式相同。 (7) 式中，P表示无线帧中上行子帧占用的RE数，由(8)式给出;Q表示无线帧内上行控制信息占用的RE数，由(9)式给出。由于特殊子帧中的UpPTS不用于上行业务数据的传输，因此式中不需要考虑特殊子帧。 (8) 式中，m表示在确定的系统帧配置下，无线帧中上行子帧的个数;其余参数与(3)式相同。 上行控制信息Q包括:物理上行控制信道(PUCCH)、物理随机接入信道(PRACH)、物理上行共享信道中的解调参考信号(PUSCH-DRS)和PUCCH中的解调参考信号(PUCCH-DRS)。计算方法如下: (9) PUSCH-DRS的符号个数固定为2。由于PUCCH-DRS在PUCCH中传输，因此计算时PUCCH占用的资源时包含PUCCH-DRS在内。 由式(6),(9)，即可精确地计算出TD-LTE系统上行吞吐量Throughput_ul。 根据上述方法，当采用各种不同系统参数配置时(如带宽、CP类型、帧配置、调制方式等)，可以方便精确地计算出系统的 上下行吞吐量，为不同系统参数配置下的容量规划提供参照和依据。 由于目前还没有一种公认的TD-LTE系统吞吐量计算方法，因此需要对该计算方法的正确性进行验证。 2.3 仿真分析 根据TD-LTE系统峰值速率的仿真，对上述计算方法进行仿真验证。 仿真参数设置如下:20MHz带宽，64QAM调制方式，常规CP，特殊子帧选择配置5，下行采用2×2天线，上行采用1×2天线。在此配置下，可使系统达到峰值速率。根据上述吞吐量计算方法，对TD-LTE系统所有帧配置下的峰值速率进行仿真，如图1所示: 仿真结果表明，采用帧配置0时，系统上行峰值速率最大，约为54.5781Mbps;采用帧配置5时，下行峰值速率最大，约为140.8358Mbps。该结果与文献[2]中的查表值基本吻合(TB_index=22时，上行峰值速率为55.056Mbps;TB_index=25时，下行峰值速率为142.248Mbps);同时，该结果达到了文献[1]的要求。由于全面考虑了系统的控制信息，因此仿真结果较文献[2]查表结果偏小。 综上可知，仿真结果验证了本文所提计算方法的正确性。 3 TD-LTE系统吞吐量影响因素 由前所述的TD-LTE系统吞吐量计算方法可知，影响TD-LTE系统吞吐量的系统参数众多，包括:系统帧配置、空间复用的层数、系统带宽、CP的类型、PDCCH占用的OFDM符号个数、调制方式和编码效率等。其中，系统帧配置、系统带宽以及调制方式对系统吞吐量的影响较大。下面对这3个参数进行分析。 3.1 系统帧配置 系统帧配置是影响TD-LTE系统吞吐量的关键因素。 TD-LTE系统有7种帧配置，不同帧配置下同一个无线帧中上下行子帧的比例有很大的差异。由式(3)和式(8)可知，共享信道占用的资源与上下行子帧个数密切相关。显然，上行(或下行)子帧个数越多，对应的上行(或下行)吞吐量越大。 图1所示的仿真结果直观地反映出系统帧配置对吞吐量的影响。如图所示，不同帧配置对应的上下行峰值速率明显不同。帧配置0、1、2的上行子帧数依次减少，下行子帧数依次增多，因此上行峰值速率逐渐减小，而下行峰值速率逐渐增大。帧配置3、4、5同样如此。帧配置6的上下行子帧数介于配置0和配置1之间，所以其峰值速率也介于两者之间。 该仿真结果可以作为小区帧配置选择的参考依据。具体进行规划时，可对小区实际所能达到的系统峰值吞吐量进行仿真，将结果与该理论结果进行分析比较，选择合适的帧配置。例如，当小区上下行吞吐量需求相差不大时，可选择帧配置0;当小区下行吞吐量需求较大时，可选择帧配置5。 3.2 系统带宽 系统带宽是系统可配置参数中影响TD-LTE系统吞吐量的重要因素。 TD-LTE系统支持1.4MHz,20MHz的系统带宽，如表1所示。由式(3)和式(8)可知，RB的大小影响到共享信道占用的资源。系统带宽越大，带宽内承载的RB个数越多，共享信道所能承载的信息量越大。因此，系统带宽的大小直接影响到TD-LTE的系统吞吐量。 在不同系统带宽下，对系统帧配置为1、调制方式为64QAM时的系统吞吐量进行了仿真，如图2所示。 结果表明，系统带宽对吞吐量的影响很大。在系统带宽为1.4MHz时，上下行吞吐量分别为2.0530Mbps和4.4837Mbps;而在系统带宽为20MHz时，上下行吞吐量分别为35.8877Mbps和90.1770Mbps，约为1.4MHz的18倍。 移动通信中，频带资源十分宝贵。网络规划时，应根据实际仿真结果及拥有的频谱资源，结合图2的理论值，在系统吞吐量满足要求的情况下，尽可能选择小的系统带宽，以节约频带资源，减少建网成本。 3.3 调制方式 调制方式同样是影响TD-LTE系统吞吐量的重要因素。 TD-LTE系统吞吐量是共享信道所能承载的数据速率。TD-LTE共享信道支持三种调制方式:QPSK、16QAM和64QAM。根 据调制原理可知，调制方式影响到比特调制成符号的个数。由公 式(1)可知，调制方式对TD-LTE系统吞吐量的影响很大。 在不同调制方式下，对系统帧配置为1、系统带宽为20MHz时的 系统吞吐量进行了仿真，如图3所示: 结果表明，调制方式对系统吞吐量的影响很大。QPSK调制 方式下，上下行吞吐量分别为7.5965Mbps和19.0881Mbps; 16QAM调制方式下，系统上下行吞吐量约为QPSK的2倍; 64QAM调制方式下，约为QPSK的4倍。 TD-LTE系统采用的是自适应的调制编码方式，网络能根据 信道质量的实时检测结果，动态调整用户的编码方式。调制方式 由系统SINR值确定[5]。在信道质量很好时，可以采用高阶调制 方式;相反只能采用低阶调制方式，以满足BLER需求。 4 结论 本文归纳总结的TD-LTE系统吞吐量计算方法，将帧结构与 吞吐量相结合，全面考虑了系统的控制信息，能够精确计算出不 同系统参数配置下TD-LTE的系统吞吐量，可以为TD-LTE网络 规划中的容量规划提供参考依据。 参考文献: [1] 3GPP TR 25.913 V9.0.0. Requirements for Evolved UTRA (E-UTRAN) and Evolved UTRAN(E-UTRAN)(Release 9) [S]. 2009. [2] 3GPP TS 36.213 V9.1.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Physical layer procedures(Release 9)[S]. 2010. [3] 3GPP TS 36.211 V9.1.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Physical Channels and Modulation(Release 9)[S]. 2010. [4] Harri Holma， Antti Toskala. LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access[M]. Great Britain: John Wiley Sons Ltd， 2009. [5] Stefania Sesia， Issam Toufik， Matthew Baker. LTE—The UMTS Long Term Evolution From Theory to Practice[M]. Great Britain: John Wiley Sons Ltd， 2009. [6] 3GPP TS 36.212 V9.1.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Multiplexing and channel coding(Release 9)[S]. 2010. [7] 沈嘉，索士强，全海洋，等. 3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计[M]. 北京: 人民邮电出版社， 2009. [8] 赵训威，林辉，张明，等. 3GPP长期演进(LTE)系统架构与技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 [M]. 北京: 人民邮电出版社， 2010. [9] 李景发，曾发龙，刘泉，等. LTE无线网络规划与设计[M]. 北京: 人民邮电出版社， 2012. 阅读相关报告总结文档:业务系统割接的流程及方法 车载移动式超短波监测技术设施测试验证平台 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 探讨 TD—LTE与异系统共址干扰分析 她们,在雪域边防奏响爱与思的交响乐 大美西藏 2013年第1期 CDMA到LTE的覆盖问题及其演进方案浅析 追梦阿里 2013年第1期 论点摘编 2013年第1期 十八沧桑十八春 藏粤共建一家亲 魂牵拉萨的阳光与蓝天白云 成都传统年夜饭 主持人要致辞,礼仪祝福多 读者来信 2013年第1期 白拉日珠,吉祥天母的祝福日 拉萨八廓街的似水流年 藏区要闻 2013年第1期 马可波罗游历过“吐蕃州” 管水员索南次旺的忙碌夏季 寻找白唇鹿 西昌 晒太 *本文收集或整理于网络，版权归原作者所有。若侵犯了您的权益，请留言。* 【学术论文】【总结报告】 【演讲致辞】【领导讲话】 【 心得体会 决胜全面小康心得体会学党史心得下载党史学习心得下载军训心得免费下载党史学习心得下载 】 【党建材料】 【常用范文】【论文中心】 【应用文档】 免费阅读下载