TD-LTE系統中有六個下行物理通道和三個上行物理通道,只有共享通道用於業務資料的傳輸,其餘都視為系統的控制資訊。計算吞吐量的關鍵在於能否精確地找出系統的控制資訊。由於上下行物理通道的種類和數量不同,因此計算時需要對上行和下行分別進行考慮。
在系統不傳MBSFN子幀和位置參考訊號、上行不使用虛擬MIMO技術[4]且探測參考訊號只在UpPTS裡傳輸的條件下,本文分別給出了TD-LTE系統下行吞吐量和上行吞吐量計算方法。
2.1 下行吞吐量計算方法
TD-LTE系統下行吞吐量與以下幾個因素有關:物理下行共享通道(PDSCH)佔用的資源單元(RE)個數、調製方式、編碼效率、空間複用的層數和幀長。前三者的乘積表示單個數據流時PDSCH上承載的位元數。由於LTE採用了MIMO技術,可傳送多個數據流,因此還需要將上述位元數與空間複用的層數相乘,得到系統中PDSCH實際承載的位元數。將其除以幀長,即可得到系統吞吐量。
根據文獻[3]中各下行物理通道的說明,本文歸納總結出TD-LTE系統下行吞吐量計算方法:
(1)
式中,Throughput_dl表示系統下行吞吐量;S表示空間複用的層數;NPDSCH表示PDSCH佔用的RE數,由(2)式給出;Mode表示調製方式;Rate表示編碼效率;Length表示一個無線幀的長度。
TD-LTE下行有五個物理通道,只有PDSCH用於業務資料的傳輸。因此,在總的下行資源中,除去控制資訊佔用的資源,即為PDSCH佔用的資源。其計算方法如下:
(2)
式中,PDL表示無線幀內下行子幀佔用的RE數,由(3)式給出;Qnormal表示常規子幀內下行控制資訊佔用的RE數,由(4)式給出;Vspecial表示特殊子幀內控制資訊佔用的RE數,由(5)式給出。
P的大小與RB個數、子載波數、下行子幀個數、特殊子幀個數及一個子幀內的符號數有關,計算方法如下:
(3)
式中,B表示一個PRB對內的符號個數;表示一個RB內子載波的個數;m和n分別表示在確定的幀配置下,無線幀中下行子幀和特殊子幀的個數;NRB表示RB個數。由於特殊子幀中DwPTS用於下行資料的傳輸,因此計算時將特殊子幀視為下行子幀。
下行控制資訊的計算是吞吐量計算的關鍵。只有準確地定義出下行控制資訊,得到的系統吞吐量才精確。因為將特殊子幀視為下行子幀,所以計算下行控制資訊時需要對下行子幀和特殊子幀分別進行計算。
下行子幀中的控制資訊包括:物理下行控制通道(PDCCH)、物理廣播通道(PBCH)、輔同步訊號(SSS)、小區專用參考訊號(Cell-RS)、UE專用參考訊號(UE-RS)以及空符號。計算方法如下:
(4)
當採用常規CP時,物理控制格式指示通道(PCFICH)和物理HARQ指示通道(PHICH)只在所有下行子幀中的第一個符號上傳輸,因此,PDCCH佔用的資源包含這兩者在內。式中的空符號出現在PSS、SSS和PBCH中。為了簡化計算,這裡將所有的空符號合併。
特殊子幀中的控制資訊包括:主同步訊號(PSS)、PDCCH、Cell-RS和UE-RS。為了簡化計算,將GP和UpPTS視為控制資訊。計算方法如下:
(5)
由式(1)~(5),可精確地計算出TD-LTE系統下行吞吐量Throughput_dl。
下行吞吐量計算方法中,式(3)、(4)、(5)是核心部分。式(4)和式(5)計算下行控制資訊時,全面考慮了系統中存在的額外開銷,使得計算結果精確;式(3)將TD-LTE的幀結構引入吞吐量的計算:透過對系統的幀配置進行選擇,即可確定m和n,從而可以得到不同幀配置下系統的吞吐量。這是十分有必要的。因為TD-LTE系統支援7種不同的幀配置,只有對每種配置下系統所能提供的吞吐量進行分析,才能更合理地選擇小區的幀配置。 2.2 上行吞吐量計算方法
上行吞吐量的計算方法與下行類似,主要區別在於控制資訊。根據文獻[3]中各上行物理通道的說明,本文歸納總結出TD-LTE系統上行吞吐量計算方法。其過程與下行相同,不再贅述。上行吞吐量計算方法如下:
(6)
式中,Throughput_ul表示系統上行吞吐量;NPUSCH表示PUSCH佔用的RE數,由(7)式給出;其餘引數含義與(1)式相同。
(7)
式中,P表示無線幀中上行子幀佔用的RE數,由(8)式給出;Q表示無線幀內上行控制資訊佔用的RE數,由(9)式給出。由於特殊子幀中的UpPTS不用於上行業務資料的傳輸,因此式中不需要考慮特殊子幀。
(8)
式中,m表示在確定的系統幀配置下,無線幀中上行子幀的個數;其餘引數與(3)式相同。
上行控制資訊Q包括:物理上行控制通道(PUCCH)、物理隨機接入通道(PRACH)、物理上行共享通道中的解調參考訊號(PUSCH-DRS)和PUCCH中的解調參考訊號(PUCCH-DRS)。計算方法如下:
(9)
PUSCH-DRS的符號個數固定為2。由於PUCCH-DRS在PUCCH中傳輸,因此計算時PUCCH佔用的資源時包含PUCCH-DRS在內。
由式(6)~(9),即可精確地計算出TD-LTE系統上行吞吐量Throughput_ul。
根據上述方法,當採用各種不同系統引數配置時(如頻寬、CP型別、幀配置、調製方式等),可以方便精確地計算出系統的上下行吞吐量,為不同系統引數配置下的容量規劃提供參照和依據。
由於目前還沒有一種公認的TD-LTE系統吞吐量計算方法,因此需要對該計算方法的正確性進行驗證。
TD-LTE系統中有六個下行物理通道和三個上行物理通道,只有共享通道用於業務資料的傳輸,其餘都視為系統的控制資訊。計算吞吐量的關鍵在於能否精確地找出系統的控制資訊。由於上下行物理通道的種類和數量不同,因此計算時需要對上行和下行分別進行考慮。
在系統不傳MBSFN子幀和位置參考訊號、上行不使用虛擬MIMO技術[4]且探測參考訊號只在UpPTS裡傳輸的條件下,本文分別給出了TD-LTE系統下行吞吐量和上行吞吐量計算方法。
2.1 下行吞吐量計算方法
TD-LTE系統下行吞吐量與以下幾個因素有關:物理下行共享通道(PDSCH)佔用的資源單元(RE)個數、調製方式、編碼效率、空間複用的層數和幀長。前三者的乘積表示單個數據流時PDSCH上承載的位元數。由於LTE採用了MIMO技術,可傳送多個數據流,因此還需要將上述位元數與空間複用的層數相乘,得到系統中PDSCH實際承載的位元數。將其除以幀長,即可得到系統吞吐量。
根據文獻[3]中各下行物理通道的說明,本文歸納總結出TD-LTE系統下行吞吐量計算方法:
(1)
式中,Throughput_dl表示系統下行吞吐量;S表示空間複用的層數;NPDSCH表示PDSCH佔用的RE數,由(2)式給出;Mode表示調製方式;Rate表示編碼效率;Length表示一個無線幀的長度。
TD-LTE下行有五個物理通道,只有PDSCH用於業務資料的傳輸。因此,在總的下行資源中,除去控制資訊佔用的資源,即為PDSCH佔用的資源。其計算方法如下:
(2)
式中,PDL表示無線幀內下行子幀佔用的RE數,由(3)式給出;Qnormal表示常規子幀內下行控制資訊佔用的RE數,由(4)式給出;Vspecial表示特殊子幀內控制資訊佔用的RE數,由(5)式給出。
P的大小與RB個數、子載波數、下行子幀個數、特殊子幀個數及一個子幀內的符號數有關,計算方法如下:
(3)
式中,B表示一個PRB對內的符號個數;表示一個RB內子載波的個數;m和n分別表示在確定的幀配置下,無線幀中下行子幀和特殊子幀的個數;NRB表示RB個數。由於特殊子幀中DwPTS用於下行資料的傳輸,因此計算時將特殊子幀視為下行子幀。
下行控制資訊的計算是吞吐量計算的關鍵。只有準確地定義出下行控制資訊,得到的系統吞吐量才精確。因為將特殊子幀視為下行子幀,所以計算下行控制資訊時需要對下行子幀和特殊子幀分別進行計算。
下行子幀中的控制資訊包括:物理下行控制通道(PDCCH)、物理廣播通道(PBCH)、輔同步訊號(SSS)、小區專用參考訊號(Cell-RS)、UE專用參考訊號(UE-RS)以及空符號。計算方法如下:
(4)
當採用常規CP時,物理控制格式指示通道(PCFICH)和物理HARQ指示通道(PHICH)只在所有下行子幀中的第一個符號上傳輸,因此,PDCCH佔用的資源包含這兩者在內。式中的空符號出現在PSS、SSS和PBCH中。為了簡化計算,這裡將所有的空符號合併。
特殊子幀中的控制資訊包括:主同步訊號(PSS)、PDCCH、Cell-RS和UE-RS。為了簡化計算,將GP和UpPTS視為控制資訊。計算方法如下:
(5)
由式(1)~(5),可精確地計算出TD-LTE系統下行吞吐量Throughput_dl。
下行吞吐量計算方法中,式(3)、(4)、(5)是核心部分。式(4)和式(5)計算下行控制資訊時,全面考慮了系統中存在的額外開銷,使得計算結果精確;式(3)將TD-LTE的幀結構引入吞吐量的計算:透過對系統的幀配置進行選擇,即可確定m和n,從而可以得到不同幀配置下系統的吞吐量。這是十分有必要的。因為TD-LTE系統支援7種不同的幀配置,只有對每種配置下系統所能提供的吞吐量進行分析,才能更合理地選擇小區的幀配置。 2.2 上行吞吐量計算方法
上行吞吐量的計算方法與下行類似,主要區別在於控制資訊。根據文獻[3]中各上行物理通道的說明,本文歸納總結出TD-LTE系統上行吞吐量計算方法。其過程與下行相同,不再贅述。上行吞吐量計算方法如下:
(6)
式中,Throughput_ul表示系統上行吞吐量;NPUSCH表示PUSCH佔用的RE數,由(7)式給出;其餘引數含義與(1)式相同。
(7)
式中,P表示無線幀中上行子幀佔用的RE數,由(8)式給出;Q表示無線幀內上行控制資訊佔用的RE數,由(9)式給出。由於特殊子幀中的UpPTS不用於上行業務資料的傳輸,因此式中不需要考慮特殊子幀。
(8)
式中,m表示在確定的系統幀配置下,無線幀中上行子幀的個數;其餘引數與(3)式相同。
上行控制資訊Q包括:物理上行控制通道(PUCCH)、物理隨機接入通道(PRACH)、物理上行共享通道中的解調參考訊號(PUSCH-DRS)和PUCCH中的解調參考訊號(PUCCH-DRS)。計算方法如下:
(9)
PUSCH-DRS的符號個數固定為2。由於PUCCH-DRS在PUCCH中傳輸,因此計算時PUCCH佔用的資源時包含PUCCH-DRS在內。
由式(6)~(9),即可精確地計算出TD-LTE系統上行吞吐量Throughput_ul。
根據上述方法,當採用各種不同系統引數配置時(如頻寬、CP型別、幀配置、調製方式等),可以方便精確地計算出系統的上下行吞吐量,為不同系統引數配置下的容量規劃提供參照和依據。
由於目前還沒有一種公認的TD-LTE系統吞吐量計算方法,因此需要對該計算方法的正確性進行驗證。