华为TD-LTE速率计算方法

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TDD-LTE物理层吞吐率计算

1 吞吐率计算的具体思路

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。 【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TB CRC。【参考协议：36.213】 【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。

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2 终端能力等级列表

Downlink physical layer parameter values set by the field ue-Category

UE Category Maximum number of DL-SCH transport block bits received within a TTI Category 1 Category 2 Category 3 Category 4 Category 5 10296 51024 102048 150752 299552 Maximum number of bits of a DL-SCH transport block received within a TTI 10296 51024 75376 75376 149776 250368 1237248 1237248 1827072 3667200 1 2 2 2 4 Total number of soft channel bits Maximum number of supported layers for spatial multiplexing in DL Uplink physical layer parameter values set by the field ue-Category

UE Category Category 1 Category 2 Category 3 Category 4 Category 5 Maximum number of bits of an UL-SCH transport block transmitted within a TTI 5160 25456 51024 51024 75376 Support for 64QAM in UL No No No No Yes 3 时隙子帧配比介绍

DL/UL上下行子帧分配

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特殊子帧配置

4 物理层吞吐率计算 4.1 下行物理层吞吐率计算

下面以20M带宽【100RB】，2port，子帧配比2，特殊子帧配比7/5，PDCCH符号1为例进行计算， 1个无线帧中可用于下行数传的子帧有：0、1、3、4、5、6、8、9；（特殊配比为7）【1个无线帧中可用于下行数传的子帧有：0、3、4、5、8、9；（特殊配比为5）】

? 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3可用资源：12*14*100【总RE】 – (12*1*100)【PDCCH】-(12*1*100)【CRS】

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4） 5）

=14400

子帧4可用资源：12*14*100【总RE】 – (12*1*100)【PDCCH】-(12*1*100)【CRS】=14400

子帧5、子帧6、子帧8、子帧9的计算方式分别等同于子帧0、子帧1、子帧3、子帧4 【子帧配比为2，上下行转换周期为5ms，一个无线帧内的2个半帧是对称的】

对应承载的Bit数为： 子帧0：14064×6＝84384； 子帧1：9928×6＝59568； 子帧3：14400×6＝86400； 子帧4：14400×6＝86400； 【Case1】:Cat3能力等级的终端

CAT3 UE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；【参见第2节终端能力的表】

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；

（子帧0最大能承载的bit数为84384，查询协议36.213，100个RB，MCS=28对应的TBS为75376，虽然计算出来的CR<0.93,但是大于单流UE的最大传输能力，故要降阶MCS=23，对于的TBS=51024）

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3：51024 + [取整数(51024/6144 )+ 1]*24+24 = 51264； 3）子帧4：51024 + [取整数(51024/6144 )+ 1]*24+24 = 51264； 码率CR

1）子帧0：51264/84384=0.608 < 0.93门限； 2）子帧1：47104/59568=0.79 < 0.93门限； 3）子帧3：51264/86400=0.59 < 0.93门限； 3）子帧4：51264/86400=0.59 < 0.93门限；

（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

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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

? 在子帧配比为2，特殊子帧配比为7，每1s可调度600个下行子帧和200个特殊子帧，

所以该条件下单用户物理层理论最高吞量为：

Throughput = [51024 *600 + 46888 *200] * 2 /1000000= 79.984 Mbps ? 在子帧配比为2，特殊子帧配比为5，每1s可调度600个下行子帧，所以该条件下单

用户物理层理论最高吞量为：

Throughput = 51024 *600 * 2 /1000000= 61.2288 Mbps

【Case2】:Cat5能力等级的终端

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(75536)，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）。【参见第2节终端能力的表】

实际上每TTI内可传输的最大资源块大小

1）子帧0：75536 + [取整数(75536/6144 )+ 1]*24+24 = 75712； 2）子帧1：46888 + [取整数(55056/6144 )+ 1]*24+24 = 55296；

（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）。

3）子帧3：75376 + [取整数(75376/6144 )+ 1]*24+24 = 75712； 3）子帧4：75376 + [取整数(75376/6144 )+ 1]*24+24 = 75712； 码率CR

1）子帧0：75712/84384=0.8972 < 0.93门限 2）子帧1：55296/59568=0.9282 < 0.93门限； 3）子帧3：75712/86400=0. 8972 < 0.93门限； 4）子帧4：75712/86400=0. 8972 < 0.93门限；

吞吐量的计算

? 在子帧配比为2，特殊子帧配比为7，每1s可调度600个下行子帧和200个特殊子帧，

所以该条件下单用户物理层理论最高吞量为：

Throughput = [75376 *600 + 55056 *200] * 2 /1000000= 112.4736Mbps ? 在子帧配比为2，特殊子帧配比为5，每1s可调度600个下行子帧，所以该条件下单

用户物理层理论最高吞量为：（按照协议的要求，下行DW的符号数超过9才能用于

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下行数据传输）

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Throughput = 75376 *600 * 2 /1000000= 90.4512 Mbps

4.2 上行物理层吞吐率计算

下面以20M带宽【100RB】，2port，子帧配比2，PDCCH符号1为例进行计算， 1个无线帧中可用于上行数传的子帧有：2、6,考虑在极端的情况下把PACH配置在UPPTS中。 【Case1】：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【参见第2节终端能力的表】，最大可以支持100个RB,最大支持的TBS为43816（MCS 20）

理论上每TTI内可用的资源块大小

子帧2可用资源：可用RE=((符号数-DMRS)*每RB12个子载波*(总RB数-PUCCH)) =((14-2)*12*（100-2))) = 14112 对应承载的Bit数为： 子帧2：14112*4=56448

实际上每TTI内可传输的最大资源块大小

43816 + [取整数(43816 /6144 )+ 1]*24+24 = 44032bits，

码率CR

1）子帧2：44032/56448 =0.780045<0.93门限

吞吐量的计算

在子帧配比为2，每1s可调度200个上行子帧，所以该条件下单用户物理层理论最高吞量为：

所以该条件下单用户上行物理层理论最高吞量为： Throughput = 44032*200 /1000000= 8.8064Mbps

【Case2】：CAT5的条件下，上行UE每TTI最大可传输的资源块为TBS=75376bits 上行最大支持64QAM【参见第2节终端能力的表】，最大可以支持100个RB 对应承载的Bit数为： 子帧2：14112*6= 84672

实际上每TTI内可传输的最大资源块大小

75376 + [取整数(75376/6144 )+ 1]*24+24 = 75712bits，

码率CR

1）子帧2：75712/84672 =0.89418<0.93门限 吞吐量的计算

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在子帧配比为2，每1s可调度200个上行子帧，所以该条件下单用户物理层理论最高吞量为：

所以该条件下单用户上行物理层理论最高吞量为： Throughput = 75376 * 200 /1000000= 15.075 Mbps

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