LTE的下行峰值速率(peak data rate)可定义为满足以下条件时的最大throughput:
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在实际中,需要考虑典型的无线信道开销,如控制信道、参考信号、保护间隔等。
对于FDD而言,峰值速率的计算方法如下:
1 slot = 0.5ms(一个系统帧system frame为10ms,每个子帧subframe为1ms,每个子帧包含2个slot);
1 slot = 7 modulation symbols(使用正常长度的循环前缀CP);
1 modulation symbol = 6 bits(使用64QAM调制)
单个子载波下的峰值速率 = 每个slot的symbol数 * 每个symbol的bit数 / 每个slot所占的时间= 7 * 6 / 0.5ms = 84kbps。(1s = 1000ms)
对于20M带宽而言,100个RB用于数据传输,每个RB包含12个子载波,共有1200个子载波,则单天线下峰值速率为1200 * 84kbps = 100.8Mbps。
如果是4*4 MIMO,则峰值速率为单天线时的4倍,即403.2Mbps。如果使用3/4的信道编码,则速率降低为302.4Mbps。
注:1)UE看到的实际速率取决于即时的信道条件以及共享无线资源的用户数。例如:如果由于信道质量较差,调制从64QAM降低到QPSK,则速率从302.4Mbps降到100.8Mbps。如果把码率从3/4降到1/3,则速率进一步降低到44.8 Mbps。
峰值速率是基于理想条件下的理论值,实际速率是考虑当时的信道质量、用户数等外界影响条件下的实际传输速率值。
2)前面介绍的并未把PDCCH、参考信号、PBCH、PSS/SSS以及编码的开销考虑进去。假设这些开销总共为25%,非空分复用情况下,真正可用于传输用户数据的最大速率为100.8Mbps * 75% = 75.6Mbps。
3)也可以先计算RE总数,再乘以每个symbol的bit数:6,得到峰值速率。
对于TDD而言,由于一个10ms的系统帧内既存在下行子帧,又存在上行子帧,以及特殊帧的存在,因此同等条件下,其峰值速率小于FDD的峰值速率。(根据下行子帧在一个系统帧中所占的比例,乘以相应的系数)
注释1:3GPP LTE中,TTI、subframe、slot的具体物理含义是什么,每个的物理含义是什么?
TTI、subframe和slot在LTE中虽然都是时间单位,但物理意义确实不一样的。
(1) TTI是一次传输的时间长度或传输间隔时间。
(2)slot是调度的粒度,即一次传输时间TTI=k*slot,k为整数,在LTE中k总是等于2,即每次传输都是调度两个slot。
(3)subframe则是一个时间刻度单位,类似于小时,分钟这样的概念,用户对时间进行划分,与TTI和slot怎么设定没有关系。LTE中TTI设置为1ms,与一个subframe长度相等,TTI=subframe=k * slot 。
在LTE系统中,相比之2、3g,子帧和时隙已经基本退化为调度或者时间单位,因为物理层的均衡处理已经转成以符号为单位,而之前是以时隙为单位。
注释2:TD-LTE帧结构,时域上,每个1ms子帧,分为若干个符号(Symbols),符号之间有保护间隔CP,每个子帧中符号个数根据符号之间的保护间隔CP决定:常规CP时1ms有14个符号,扩展CP时1ms有12个符号。
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