《无线网络速率与容量的计算课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线网络速率与容量的计算课件（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,无线网络速率与容量的计算,1.GPRS/EDGE 速率计算,2.TD-SCDMA 速率与承载用户计算,3.WCDMA/EVDO 速率介绍,4.TD LTE 速率与承载用户计算,5.各系统的频谱效率比较,2,LTE FDD,UMB,802.16m,LTE+,UMB+,802.16e,(OFDM/MIMO),IMT-Advanced,HSPA+,HSPA,WCDMA,DO Rev B,DO Rev 0,cdma20001X,GSM,GPRS/EDGE,IS-95 cdmaOne,无线网络的演进主要是PS业务的演进，从最早的GSM系统提供的9.6kbps的低速数据业务服务，发展到目前LTE可提供
2、100M的速率，未来可继续演进到1G以上的数据速率。,200kbps,300kbps-10Mbps,10kbps,50Mbps,50M-1Gbps,DO Rev A,数据速率,TD-LTE,TD LTE+,HSPA+,HSPA,TD-SCDMA,FDD,TDD,3GPP2,3GPP,IEEE 802.16,无线网络技术演进,T = PTCCH, I= Idle frame B0 - B11 = Radio blocks,GPRS/EDGE帧结构,GPRS的复帧结构为52个帧（GSM为26复帧结构），总长为240ms，包含了12个RLC BLOCK,每个BLOCK4个子帧，另外还有2个空闲帧I帧
3、和2个用于时间提前量的T帧。 每个RLC BLOCK的周期为20ms。,GPRS/EDGE的无线资源模块,RLC / MAC layer,Radio block,Convolutional coding,Puncturing,4 bursts,Physical layer,GPRS/EDGE的无线资源传输和分配以无线块（Radio block)为基本单位，通过卷积、打孔后在物理信道上通过四个突发（bursts)发送。,GPRS编码方式,GPRS编码方式,按照GPRS编码方式的不同（CS1CS4)，每个无线块（Radio block）承载的数据RLC DATA从160400，相应的每时隙速率从8
4、kbps20kbps。 以CS1为例，每时隙速率=160/0.02/1000=8Kbps。0.02为无线块的周期（20ms）。 网络最初只支持CS2编码的情况下，支持4个下行时隙的手机速率=124=48kbps。,GSM/EDGE调制方式比较,GPRS与EDGE调制方式不同,EDGE与GPRS基本类似，主要是调制方式与GPRS不一样，GPRS是GMSK，1个符号1bit,EDGE是8PSK，1个符号3bit,因此理论上EDGE的最大速率可达GPRS最大速率的3倍。,GPRS/EDGE编码方式比较,EDGE编码方式,EDGE的编码从MCS1-9，最高的MCS9编码速率为59.2kbps（每时隙）
5、； EDGE在发射8PSK时需减少发射功率，因此覆盖范围比GPRS小，对C/I的要求高。 EDGE在传输时采用哪种编码是自适应的，和C/I相关，越高的C/I可获得越高的传输速率。,GPRS/EDGE手机能力,GPRS/EDGE终端总共有29种类型，代表了不同的时隙支持能力，Rx表示可支持的最大下行时隙（PDCH)，Tx表示可支持的最大上行时隙，Sum表示可同时支持的最大上下行时隙之和。 CLASS 29最高可支持8上/下行时隙，理论速率可达59.28=473.6kbps，但实际上市场上基本无此类终端，网络也不支持8时隙。 目前比较常见的终端是CLASS10，支持下行4时隙，上行2时隙，理论的下
6、行速率为59.24=236.8kbps，上行为118.4kbps。 网络在分配信道时一般以4个PDCH为一个pset组，最高可有8用户复用，一个载波可容纳16个用户，可通过参数控制。,TD-SCDMA帧结构,TD-SCMDA物理层-帧结构,TD-S以10ms为一个帧，分成2个子帧，每个子帧5ms。 每个子帧有TS0TS6 7个时隙和一个特殊导频时隙，其中TS0不承载业务，TS1TS6 6个时隙承载业务。,TD-SCDMA帧结构,BRU,TD-S最小的资源分配单位为BRU（码道）。 码道的划分是以扩频码OVSF（正交可变扩频因子)来划分的,OVSF码用于区分不同用户，最大的扩频因子为16，因此一
7、个时隙有16个BRU,在计算TD网络利用率时，主载波的BRU=716=112（TS0承载了公共控制信道），辅载波=616=96.,TD-SCDMA的调制方式,TD R4业务采用了QPSK和8PSK的调制方式，所代表的bit数分别为2和3（2的2次方和3次方）。 TD R5业务（HSPA)采用了QPSK和16QAM（所代表的bit数为4）的调制方式。,TD-SCMDA物理层-常规时隙,TD-SCDMA R4码道速率的计算,TD 子帧的一个码道承载速率的计算： 以16扩频因子为例，1个常规时隙扩频前的符号数=3522/16=44，如果是QPSK，在QPSK的调制方式下一个符号代表2bit，在8PS
8、K方式下一个符号是3bit，所以SF16的码道速率为44*2/5ms17.6kbit/s（QPSK）或44*3/5ms=26.4kbit/s(8PSK)。 实际上R4一般采用了1/2或1/3的编码效率，因此实际的SF16的码道速率为8k左右。,TD-SCDMA R4业务承载与码道关系,R4的每类业务所占用的码道资源基本根据其速率而定。 CS12.2K(语音业务）上下行各占用2个码道，单时隙（上下行）可承载8个用户，384K业务下行占用了48个码道3个时隙，上行占用了8个码道。,以语音业务为例现网4（下行）+2（上行）的时隙配比，上行时隙必须要配备1个随机接入信道PRACH，占用2个BRU，因此
9、1个载波最多可承载15个用户，如果是3+3的配比，则最多可承载23个用户。 如果是384K业务，则一个载波只能承载1个用户。,TD-SCDMA R4信道配置,HSDPA的帧结构图与R4基本是类似的，每时隙的承载速率=704/16扩频因子16码道4（16QAM）/0.005（5毫秒）=563.2kbps，一个16SF码道的速率为35.2kbps。对比R4，速率的提升体现在编码效率为1和采用16QAM的编码。 按照1：5（上下行）的时隙配比，最大速率可达563.25=2.816Mbps。因此一般宣称TD的理论最高速率可达2.8M。,HSDPA的码道速率计算,HSDPA与R4相比增加了HS-SCCH
10、(高速共享控制信道）和HS-SICH(高速共享信息信道），用来传递上下行的调度、控制等信息，同时还有上下行的伴随信道A-DPCH，负责承载高层信令及上行数据等。 现网HSDPA以2：4（上下行）配置的情况下，三个时隙配置成下行共享信道HS-PDSCH用于传输数据，速率可达5603=1.68Mbps。,HSDPA的信道配置,现网HSDPA的业务信道HS-PDSCH可共享的用户数与下面几个条件相关 -HS-SCCH(高速共享控制信道）和HS-SICH(高速共享信息信道）现网配置成一对，各占用上下行2条BRU. -上行受限：上行数据信道初始配置16k（2BRU)，后根据用户业务类型可升级到128Kb
11、ps（16BRU,一个时隙），在极端情况下，可承载4个用户（1个128k，1个64k，1个32k，1个16k）.如果小区开启负荷控制，可下降128k用户的上行速率以接入更多用户，最多15个16k用户。 -下行受限：下行伴随信道（A-PDCH)现网共7个，可承载7个用户，如果开启2倍或4倍帧分复用，可承载用户将变成14或28个。 -综合来看，现网一个HS-DPA载波最少承载4个用户（上行受限），最多15个用户（上行全部16k）。,HSDPA的用户承载,CAT4以上的终端支持16QAM的编码，即支持HSPA功能。,HSDPA的终端限制,HSUPA采用QPSK/16QAM的调制，不同的是新增了几个信
12、道：传输数据的E-PUCH，上行控制信道E-UCCH（上行），随机接入E-RUCCH（上行），授权信道E-AGCH（下行），HARQ的指示信道E-HICH（下行）。 每时隙HSUPA的传输速率与HSDPA一样，为560kbps，在5：1的上下行配比条件下，理论最高HSUPA速率为2.2Mbps。,HSUPA,目前现网无HSUPA载波（前期做过试验）。 一般HSUPA配置在HSDPA载波上，即HSUPA/HSDPA载波，最大速率560kbps（2：4上下行配比），如配置在主载波上最多可共享5个用户（下行配置16kbps），配置在辅载波上最多可共享4个用户。,E-PUCH,HSUPA的信道配置,W
13、CDMA采用上下行各5M的带宽，HSDPA的编码采用QPSK或16QAM,下行最大物理层速率为14.4M 计算公式： 3.84M415/16 = 14.4Mbps 其中：3.84M为码片速率 4为采用高阶调制16QAM后的提高倍数 15为最多采用15个业务码字，还有1个用于信令 16为HS-PDSCH的扩频因子固定为16 只有CAT15的终端才能支持15个码字即14.4M的速率，CAT10类型的支持10个码字，即10.24M。 理论最大接入用户为单载波220。 WCDMA HSUPA上行最大物理层速率为5.76M EVDO:cdma2000 1x-RTT EVolution to packet
14、 Data Optimized -1.25M带宽 ，RevA下行3.1Mbps，上行1.8Mbps,WCDMA/CDMA-EVDO,TD-LTE一个帧为10ms。 每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每半帧有5个子帧。 特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms 子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送 每个子帧在时域上（常规）包括了14个符号。,TD-LTE 无线帧结构,“D”代表此子帧用于下行传输，“U” 代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。 特殊子帧中DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，满足DwPTS、GP
15、和UpPTS总长度为1ms 。,TD-LTE 上下行配比方式,资源单元 (RE) 一个OFDM（下行）或者SC-FDMA（上行）符号上的一个子载波（15k）对应的一个单元叫做资源单元 资源块 (RB) 一个SLOT中，频域上连续的宽度为180kHz的物理资源称为一个资源块，一个常规的RB=12*7=84个RE。,RE与RB的概念,LTE采用了64QAM的调制方式，因此一个符号可代表6bit。,系统占用带宽,占用带宽 = 子载波宽度 x 每RB的子载波数目 x RB数目 子载波宽度 = 15KHz 每RB的子载波数目 = 12 一个子帧内承载的数据量100*84*6（64QAM）*2（一个子桢2
16、个slot）=100800，而一个子帧内至少有一个符号被用于下行控制信道PDCCH,因此实际可承载的数据量=10080013/14=93600 单流情况下一个常规时隙的物理可承载速率=93600/0.005ms=18.72M。,TD-LTE和TD-SCDMA共存（1）,系统容量和速率的计算涉及到与TD-S的共存问题 共存要求上下行没有交叠，在TD-S3：3条件下，特殊时隙可采用10：2：2的配置，DwPTS可承载数据。,TD-S = 4:2,在现网TD-S 4:2的配置条件下，特殊时隙只能采用3：9：2的方式，不能承载数据，容量损失20%。 计算方法：TS36.213规定，特殊时隙DwPTS如果用于传输数据，那么吞吐量按照正常下行时隙的0.75倍传输。如果采用10:2:2配置，则下行容量为3个正常时隙吞吐量+0.75倍正常时隙吞吐量。如果丢失此0.75倍传输机会，则损失的吞吐量为0.75/3.75
