1.RSRP
RSRP:(Reference signal receive power) 是衡量系統無線網絡覆蓋率的重要指標。RSRP是一個表示接收信號強度的絕對值,一定程度上可反映UE距離基站的遠近,因此這個KPI值可以用來度量小區覆蓋范圍大小。RSRP是承載小區參考信號RE上的線性平均功率,取值-140到-44,單位dBm。計算公式:
RSRP = P*PathLoss
其中,RSRP:在系統接收帶寬內,小區參考信號的接收功率的線性平均;P:在系統接收帶寬內,小區參考信號的發射功率的線性平均;PathLoss:eNodeB與UE之間的路徑損耗。
2.SINR
SINR:(Signal to Interference plus Noise Ratio)信號與干擾加噪聲比,是接收到的有用信號的強度與接收到的干擾信號(噪聲和干擾)的強度的比值;可以簡單的理解為“信噪比”。
下行SINR計算:將RB(Resource Blank LTE中能夠調度的最小單位,物理層數據傳輸的資源分配頻域最小單位,時域對應1個slot,頻域上對應12個連續子載波-Subcarrier)上的功率平均分配到各個RE(Resource Element LTE中最小的資源單元,也是承載用戶信息的最小單位,時域:一個加CP的OFDM符號,頻域:1個子載波)上。下行小區特定參考信號(RS)的SINR = RS接收功率 /(干擾功率 + 噪聲功率)= S/(I+N) ,RS接收功率 = RS發射功率 * 鏈路損耗,干擾功率 = RS所占的RE上接收到的鄰小區的功率之和。上行SINR計算:每個UE的上行SRS(上行參考信號的一種,信道質量測量,稱為SRS)都放置在一個子幀的最后一個塊中。SRS的頻域間隔為兩個等效子載波。所以一個UE的SRS的干擾只來自於其他UE的SRS。SINR = SRS接收功率 /(干擾功率 + 噪聲功率),SRS接收功率 = SRS發射功率 * 鏈路損耗,干擾功率 = 鄰小區內所有UE的SRS接收功率之和。
3.RSRQ
RSRQ:定義為小區參考信號功率相對小區所有信號功率(RSSI)的比值,衡量下行特定小區參考信號的接收質量,正常取值范圍是(-19.5,-3)。對於LTE系統來說,當系統覆蓋范圍、用戶數、邊緣速率等網絡要求確定后,我們基於鏈路預算和業務模型設定的小區參考信號EPRE(Energy per Resource Element,下行功率控制着每個RE上的能量)就為一個常數,其他信道功率基於此值設定。所以,獲得參考信號RSRQ,一定程度上就可以確定小區其他信道的SNR(有用信號與噪聲比,SNR=S/N)。計算公式:
RSRQ = RSRP * N / RSSI
其中, RSRQ:參考信號接收質量;RSRP:參考信號接收功率;N:下行傳輸中所需要的PRB(Physical Resource Blank)總數;RSSI:載波接收信號強度指示。
4.RSSI
RSSI:( Received Signal Strength Indicator) 接收信號強度指示,指接收到Symbol內的所有信號(包括導頻信號和數據信號,鄰區干擾信號,噪音信號等)功率的平均值。 但是這里還包含了來自外部其他的干擾信號,因此通常測量的平均值要比帶內真正有用信號的平均值要高。載波接收信號強度指示的計算如下:
RSSI = P*N*PathLoss/N
其中,P: 在系統接收帶寬內,PRB的平均發射功率;N:下行傳輸中所需要的PRB總數;PathLoss: eNodeB與UE之間的路徑損耗;N:每個PRB上的OFDM符號數,由CP的配置決定。
5.RE
RE(Resource Element LTE中最小的資源單元,也是承載用戶信息的最小單位,對應頻域上一個載波,時域上一個時隙(半個子幀,0.5 ms)或者是時域上等於1個symbol,在頻域上等於15KHz的資源。
6.RB
RB(Resource Blank )LTE中能夠調度的最小單位,理層數據傳輸的資源分配頻域最小單位,是時域與頻域正交結果,即在頻域上是12個連續的載波(在15KHZ載波間隔的情況下是180KHZ),時域上是一個時隙(半個子幀,0.5 ms);或者是時域上等於7個symbol,在頻域上等於180KHz,也就是12個子載波的資源。有兩個概念:VRB和PRB。VRB是虛擬的RB,mac層在分配資源的時候,是按VRB來分配的,然后VRB再映射到PRB。VRB映射到PRB也有兩種映射方式:分布式和集中式。集中式VRB和PRB是一一對應的關系,分布式的VRB 映射到PRB需要先交織,然后再按照一定的規則映射到實際的PRB位置。虛擬資源塊VRB是資源分配的基本單位,其大小與PRB相同,分為集中式和分布式兩種,物理上可以認為RB等同於PRB。
圖解:一個無線幀長為10ms,TDD中分為2個半幀(5ms),一個半幀有5個子幀,子幀又分為一般子幀和特殊子幀,一般子幀有2個時隙(0.5ms),特殊子幀有3個特殊時隙;FDD中直接划分為10個子幀(1ms),一個子幀分為2個時隙(0.5ms),每個時隙可以承載多個RB,這樣根據上面的RB與RE的結構可以得出1RB=12子載波*7個symbol=84RE。
7.CP
CP(Cyclic Prefix)中文可譯為循環前綴,它包含的是OFDM符號的尾部重復。CP主要用來對抗實際環境中的多徑干擾, 不加CP的話由於多徑導致的時延擴展會影響子載波之間的正交性,造成符號間干擾。CP的由來大概是這樣的:由於多徑衰落,多普勒平移等原因會造成ISI(符號間干擾)正常的兩個按順序發射的symbol如果在發射端是這樣:
a b
|||||||||||||| ||||||||||||||
接收端有可能會出現以下情況:
a b
||||||||||||||
||||||||||||||
這樣a,b間有一部分就重疊了,這就是ISI的成因。
解決辦法最容易想到的就是2個symbol發射中間我們加點保護間隔像這樣:
a b
||||||||||||||
|||||||||||||
如果什么都不發發射機就處於空閑狀態,如果采樣到空白處就沒有意義。
於是引入了CP把symbol的后一部分填充到前面來,像這樣:
a b
\\\\||||||\\\\
\\\\||||||\\\\
這樣,符號間又多了保護間隔,又使采樣在絕大多數時刻都有了意義。
目前在商用場景中只有普通CP,長CP目前還沒有應用場景,暫時可以忽略。
8.傳輸模式
LTE的9種傳輸模式:
1. TM1, 單天線端口傳輸:主要應用於單天線傳輸的場合;
2. TM2, 開環發射分集:不需要反饋PMI,適合於小區邊緣信道情況比較復雜,干擾較大的情況,有時候也用於高速的情況, 分集能夠提供分集增益,單流模式;
3. TM3,開環空間復用:不需要反饋PMI,合適於終端(UE)高速移動的情況;
4. TM4,閉環空間復用:需要反饋PMI,適合於信道條件較好的場合,用於提供高的數據率傳輸;
5. TM5,MU-MIMO傳輸模式(下行多用戶MIMO):主要用來提高小區的容量;
6. TM6,閉環發射分集,閉環Rank1預編碼的傳輸:需要反饋PMI,主要適合於小區邊緣的情況;
7. TM7, Port5的單流Beamforming(波束賦形)模式:主要也是小區邊緣,能夠有效對抗干擾;
8. TM8,雙流Beamforming(波束賦形)模式:可以用於小區邊緣也可以應用於其他場景;
9. TM9, 傳輸模式9是LTE-A中新增加的一種模式,可以支持最大到8層的傳輸,主要為了提升數據傳輸速率。
9.PMI
PMI( Precoding Matrix Indicator)預編碼矩陣指示;PMI用來指示碼本集合的index。由於LTE應用了多天線的MIMO技術。在PDSCH物理層的基帶處理中,有一個預編碼技術。這里的預編碼簡單的說,就是乘以各種不同的precoding矩陣。而這個矩陣,可以采用TM3這樣沒有反饋的方式。也可以采用TM4這樣通過UE上報PMI來決定這個預編碼矩陣。從原理上說,這樣使得PDSCH信號是最優的。下行的傳輸模式(TM)很多,在R9版本下行定義了TM1~TM8;其中TM4,6,8的情況下,才需要有PMI的反饋。
10.預編碼
預編碼是多天線系統中的一種自適應技術,即根據信道的狀態信息(CSI),在發射端自適應的改變預編碼矩陣,起到改變信號經歷的信道的作用。在收發兩端均存儲一套包含若干個預編碼矩陣的碼書,這樣接收機可以根據估計出的信道矩陣和某一准則選擇其中一個預編碼矩陣,並將其索引值和量化后的信道狀態信息反饋給發送端;在下一個時刻,發送端采用新的預編碼矩陣,並根據反饋回的信道狀態量化信息為碼字確定編碼和調制方式。
11.Rank
Rank是一個客觀存在的東西,即信道矩陣EBB分解后特征值不為0的特征向量的個數,用戶會將測得的Rank值RI(Rank Indicator)上報給基站,基站用RI僅作為選擇layer數即流數的一個參考。
12.分集技術
分集技術:分散發送,集中接收。通過兩個或更多的接收天線,在不增加傳輸功率和帶寬的前提下,改善無線通信信道的傳輸質量,可以補償衰落信道損耗,有效的降低衰落對信號的影響。具體原理方法是,(分散傳輸)對接收端通過多個信道獲得的多個衰落特性相互獨立的、攜帶同一信息的衰落信號進行特定處理進行傳輸,然后(集中接收)把接收機收到的多個獨立的衰落信號按照一定的規則進行合並、恢復原發送信號,這樣能有效的降低衰落的影響。目前常用的分集方式主要有兩種:宏分集和微分集。
宏分集也稱為“多基站分集”,主要是用於蜂窩系統的分集技術。在宏分集中,把多個基站設置在不同的地理位置和不同的方向上,同時和小區內的一個移動台進行通信。只要在各個方向上的信號傳播不是同時受到陰影效應或地形的影響而出現嚴重的慢衰落,這種辦法就可以保證通信不會中斷。它是一種減少慢衰落的技術。
微分集是一種減少快衰落影響的分集技術,目前微分集采用的主要技術有:空間分集、極化分集、頻率分集、場分量分集、角度分集、時間分集等分集技術。
(1)空間分集
空間分集的基本原理是在任意兩個不同的位置上接收同一信號,只要兩個位置的距離大到一定程度,則兩處所收到的信號衰落是不相關的,也就是說快衰落具有空間獨立性。空間分集也稱為天線分集,是無線通信中使用最多的分集技術。
(2)頻率分集
頻率分集的基本原理是頻率間隔大於相關帶寬的兩個信號的衰落是不相關的,因此,可以用多個頻率傳送同一信息,以實現頻率分集。
(3)極化分集
極化分集的基本原理是兩個不同極化的電磁波具有獨立的衰落,所以發送端和接收端可以用兩個位置很近但為不同極化的天線分別發送和接收信號,以獲得分集效果。極化分集可以看成是空間分集的一種特殊情況,它也要用兩付天線(二重分集情況),但僅僅是利用不同極的電磁波所具有的不相關衰落特性,因而縮短了天線間的距離。在極化分集中,由於射頻功率分給兩個不同的極化天線,因此發射功率要損失約3dB左右。
(4)場分量分集
電磁波E場和H場載有相同的消息,而反射機理是不同的。一個散射體反射的E波和H波的駐波圖形相位相差90°,即當E波為最大時,H波最小。在移動信道中,多個E波和H波疊加,Ex,Hx,Hy的分量是互相獨立的,因此通過接收3個場分量,也可以獲得分集的效果。場分量分集不要求天線間有實體上的間隔,因此適用於較低(100MHz)工作頻段。當工作頻率較高時(800~900MHz),空間分集在結構上容易實現。
(5)角度分集
角度分集的作法是使電波通過幾個不同的路徑,並以不同的角度到達接收端,而接收端利用多個銳方向性接收天線能分離出不同方向來的信號分量,由於這些信號分量具有相互獨立的衰落特性,因而可以實現角度分集並獲得抗衰落的效果。
(6)時間分集
快衰落除了具有空間和頻率獨立性以外,還具有時間獨立性,即同一信號在不同時間、區間多次重發,只要各次發送的時間間隔足夠大,那么各次發送信號所出現的衰落將是彼此獨立的,接收機將重復收到的同一信號進行合並,就能減小衰落的影響。時間分集主要用於在衰落信道中傳輸數字信號。
13.波束賦形
波束賦形通過調整天線陣列中每個陣元的加權系數產生具有指向性的波束,從而能夠獲得明顯的陣列增益。通俗的講就是將每個天線陣列的陣元通過某種操作使其產生的信號指向某一特定的方向,以達到增強該方向信號強度的目的。
其主要作用是補償無線傳播過程中由空間損耗、多徑效應等因素引入的信號衰落與失真,同時降低同信道用戶間的干擾。
關於波束賦形的基本原理,可以首先考慮自由空間中電磁波的遠場輻射情況。
(1)當只存在單個天線振子時,以同極化方向從各個角度對電場振幅進行觀測時,信號是各向同性衰減的,即不存在方向選擇性。
(2)如果增加一個同極化方向的振子,且兩個振子處於同一位置時,即使兩個天線發射信號可能存在一定的相差,但從任何角度觀測,兩列波的相差並不隨觀測角度的變化而發生變化,因此信號仍然不存在方向選擇性。
(3)如果增加一個同極化方向的振子,且兩個振子保持一定間隔,則兩列波之間會發生干涉現象,即某些方向振幅增強,某些方向振幅減弱(振幅增強部分的能量來自於振幅減弱部分)。出現上述現象的原因可由圖3-23解釋,假設觀測點距離天線振子很遠,可以認為兩列波到達觀測點的角度是相同的。此時兩列波的相位差將隨觀測角度的變化而變化,在某些角度兩列波同相疊加導致振幅增強,而在某些方向反相疊加導致振幅減小。