本篇參考借鑒自:http://www.you01.com/article-27753-1.html
1、CQI的定義
CQI-Channel Quality Indication,信道質量指示,CQI由UE測量所得,因此,CQI一般指的是下行信道質量。eNodeB根據CQI信息選擇合適的調度算法和下行數據塊大小,以保證UE在不同的無線環境下獲取最佳的下行性能。
2、引入CQI的原因
PDSCH支持三種編碼方式:QPSK、16QAM及64QAM,其對應三種星座圖,從而所需要的信道條件也不相同,即:編碼方式越高(QPSK<16QAM<64QAM),信道條件要求就越高。
由於下行調度是由eNodeB決定的,而eNodeB作為發射端,並不知道信道質量的好壞,就比如一個人在講話時,聽不聽得清楚是有聽眾感知的,因此信道質量的好壞也是由UE來衡量的。eNodeB決定要采用何種編碼方式,就需要UE來反饋這個信道質量的好壞,LTE協議將信道質量的好壞量化成了0~15的序列(4個bit來承載),並定義為CQI。
3、CQI的選取標准
CQI 值由UE測量並上報。LTE規范中沒有明確定義CQI的測量方式,只定義了CQI的選取准則,即保證PDSCH的解碼錯誤率(即BLER)小於10%所使用的CQI值。也就是說,UE 需要根據測量結果(比如SINR)評估下行鏈路特性,並采用內部算法確定此SINR 條件下所能獲取的BLER值,並根據BLER<10%的限制,上報對應的CQI值。
4、CQI取值及其對應的編碼方式
其中,調制方式決定了調制階數,它表示每1個符號中所傳送的比特數。QPSK對應的調制階數為2,16QAM為4,64QAM 為6。碼率為傳輸塊中信息比特數與物理信道總比特數之間的比值,即:
碼率= 傳輸塊中信息比特數/物理信道總比特數= 信息比特數/(物理信道總符號數*調制階數)= 效率/調制階數
由此可見,CQI 的不同取值決定了下行調制方式以及傳輸塊大小之間的差異。CQI 值越大,所采用的調制編碼方式越高,效率越大,所對應的傳輸塊也約大,因此所提供的下行峰值吞吐量越高。
5、CQI影響因素
UE 根據所測量的SINR 值來確定可用CQI 並上報到eNodeB,因此CQI 值主要與下行參考信號的SINR 有關。
除此之外,CQI 還與UE 接收機的靈敏度、MIMO 傳輸模式和無線鏈路特性有關。具體表現為:
- 相同信道質量條件下,UE接收機的靈敏度越高,所測得的SINR值越高,因此所上報的CQI值也越大。
- MIMO模式、重傳次數和天線數目都會影響BLE性能。由於CQI對應於10% BLER 所需的SINR值,因此,相同SINR條件下,3次重傳比0次重傳的CQI值更高,TM3/4比TM2的CQI更高,4天線比2天線所對應的CQI更高。
6、CQI對性能的影響
根據上述分析可知,CQI在下行調度中起着非常關鍵的作用。UE根據SINR值估算CQI 並采用周期性或者非周期性方式進行上報,eNodeB則根據不同的CQI模式來提取出相應的寬帶或者子帶CQI信息,獲悉UE在特定頻帶上的干擾情況,實現頻率選擇性或者非選擇性調度。重要的是,eNodeB 根據CQI和PRB信息來獲取MCS和TBS信息,從而直接影響到下行吞吐量。
CQI 與單用戶下行吞吐量之間的關系舉例說明如下。
假設UE 上報的CQI 為最大值15,其所對應的調制方式為64QAM,碼率為0.926。則20MHz (對應100 個PRB)下,TD-LTE 系統物理層峰值最大速率計算如下:
①PRB 中RE數:(14符號/子幀)x(100個PRBx 12 RE/符號)=16800RE/子幀
②假定每個子幀中為3個PDCCH符號,則去除CFI所占用的RE數,得到:16800 RE/子幀-(3個PDCCH符號x(100個PRBx 12RE/ 符號))=13200RE/子幀
③物理層比特數與調制方式相關,64QAM所對應的調制階數為6,故:6 x 13200 = 79200 比特/子幀
④根據碼率計算傳輸塊大小:傳輸塊中信息比特數= 物理信道總比特數x 碼率=79200 x 0.926= 73340
這意味着CQI=15時,20MHz帶寬下所能承載的最大TBS為73340。假定上下行時隙配比是1:3,即一個5ms的TD-LTE半幀里有3個下行時隙,且根據規范要求,特殊子幀5 的DwPTS 中不能傳送下行數據,則MIMO 模式下(2個碼字同時傳送),下行峰值速率為:73340(TBS)x 2(流數)x 3(下行時隙數)x 200(1s 內半幀數)= 88008000 bit = 88Mbps.
上面的例子中,如果采用其他CQI 值,則對應的碼率和調制方式有所不同,因此每個TTI 中所能傳送的傳輸塊的大小也會有所區別,從而導致下行吞吐量產生差異。因此,CQI 在下行調度中起着非常關鍵的作用。
UE 和eNodeB 調度算法中CQI 評估和測量機制對系統性能有着直接影響。舉例來講,如果UE 上報的CQI 較低,但是系統卻錯誤地發送了較大的TBS,則可能導致UE解碼失敗並發送ACK信息,從而產生重傳,影響到系統的資源利用率。反之,如果實際無線環境較差,但是UE上報的CQI值較高,則網絡根據CQI選擇較大的TBS,而這也同樣可能導致UE 解碼失敗,導致系統資源利用率降低。
速度對於CQI報告准確性的影響也較大。速度越高,CQI偏差越大,因此應當減小發送周期,增加發送頻率,以保證CQI信息的准確性。