LTE信号质量类基本指标详解

LTE信号质量类基本指标详解——RSRP、SINR、RSSI、RSRQ2014.06.26@财富44FWarmingUp问题LTE为什么提小区间干扰而不提小区内干扰？我们总说PCImod3干扰，这个问题具体如何体现？RSRP、SINR、RSSI、RSRQ意义都是什么？有何内在关系？同样是表示信号强度，RSRP和RSSI有什么不同？同样是表征信号接收功率，为什么一般情况下RSRP比RSCP低那么多？为什么我们用SINR去表征参考信号的接收质量，而不是用名为“参考信号接收质量”的RSRQ？为什么切换相关事件的触发量使用RSRP而不是RSRQ？为什么RSRQ的分贝值总是负值？RSRQ有否理论最大值？是多少？如何计算？LTE系统干扰同频组网干扰：下行信号对下行信号的干扰；上行信号对上行信号的干扰。避免下行对上行/上行对下行干扰：全网同步采用相同子帧/时隙配比加大上下行时隙保护间隔TDD可能的“额外”干扰：下行信号对上行信号的干扰；上行信号对下行信号的干扰。LTE物理资源基本概念子载波宽度：15kHz每RB的占用带宽：180kHz时间/OFDM符号（序号l）频率/子载波（序号k）l=0k=01个子帧=1ms=14个OFDM符号（常规CP）1个时隙=0.5ms=7个OFDM符号（常规CP）RE(ResourceElement)最小的资源单位；时域上：1个OFDM符号；频域上：1个子载波；用(k,l)标记。RB(ResourceBlock)业务信道的资源单位；时域上：1个时隙；频域上：12个子载波。LTE物理资源TD-LTE无线帧结构特殊子帧：包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度1ms上下行转换点周期：支持5ms或10ms5ms周期情况下，子帧#6为特殊子帧10ms周期情况下，子帧#6为普通子帧（下行）子帧#0子帧#1子帧#2子帧#3子帧#41个半帧（5ms）1个半帧（5ms）1个无线帧（10ms）子帧#5子帧#6子帧#7子帧#8子帧#9常规时隙（0.5ms）DwPTSUpPTSGP可能为特殊子帧或普通子帧LTE物理资源TD-LTE下行物理信道时频示意图LTE物理资源CRS——小区专用参考信号NormalCP情况下单天线口导频图样NormalCP情况下双天线口导频图样ftl=0l=7k=11k=5k=2k=8l=4l=11天线口0对应的资源网格tfl=0l=7k=11k=5k=2k=8l=4l=11tfl=0l=7k=11k=5k=2k=8l=4l=11承载天线口0发射导频符号的资源元承载天线口1发射导频符号的资源元空置的资源元（不可用于承载数据）天线口0对应的资源网格天线口1对应的资源网格可用于承载数据符号的资源元PCImod3相等，除了造成PSS的干扰外，对于双PORT的现网配置，还会造成CRS位置处的干扰，导致UE对下行信道的估计变差。RSRPRSRP定义DefinitionReferencesignalreceivedpower(RSRP),isdefinedasthelinearaverageoverthepowercontributions(in[W])oftheresourceelementsthatcarrycell-specificreferencesignalswithintheconsideredmeasurementfrequencybandwidth.ForRSRPdeterminationthecell-specificreferencesignalsR0accordingTS36.211[3]shallbeused.IftheUEcanreliablydetectthatR1isavailableitmayuseR1inadditiontoR0todetermineRSRP.ThereferencepointfortheRSRPshallbetheantennaconnectoroftheUE.IfreceiverdiversityisinusebytheUE,thereportedvalueshallnotbelowerthanthecorrespondingRSRPofanyoftheindividualdiversitybranches.ApplicableforRRC_IDLEintra-frequency,RRC_IDLEinter-frequency,RRC_CONNECTEDintra-frequency,RRC_CONNECTEDinter-frequencyNote1:ThenumberofresourceelementswithintheconsideredmeasurementfrequencybandwidthandwithinthemeasurementperiodthatareusedbytheUEtodetermineRSRPisleftuptotheUEimplementationwiththelimitationthatcorrespondingmeasurementaccuracyrequirementshavetobefulfilled.Note2:Thepowerperresourceelementisdeterminedfromtheenergyreceivedduringtheusefulpartofthesymbol,excludingtheCP.RSRPRSRP：ReferenceSignalReceivedPower，参考信号接收功率。RSRP是在一定的测量带宽内，小区专用参考信号CRS（Cell-specificReferenceSignal）的平均接收功率，而且是相应OFDM符号的有用部分（即不含循环前缀CP）的平均接收功率。也就是说，RSRP是每RE的平均功率，用于计算该平均功率的RE是CRS所在的RE，而且承载这些CRS的OFDM符号的CP部分的功率不用于RSRP的计算。RSRP是衡量网络覆盖率的重要指标。R0处CRS接收功率“平均”值协议规定RSRP指的是每RE（15kHz带宽）的能量，这点和RSCP指的是全带宽能量有差别，因此RSRP数值明显偏低。RSRP：衡量网络覆盖率RSRP定义RSRPRSRP测量RSRP测量值必须是在一定测量周期内的、一定测量频带内的平均值（因此也就是多个RE的平均值），否则不能满足测量精度的要求。协议说明，在所涉及的测量带宽和测量周期内，用于RSRP计算的RE数目多少，是UE的实现问题，“只要满足测量精度要求”（withthelimitationthatcorrespondingmeasurementaccuracyrequirementshavetobefulfilled），所以RSRP可全带宽测量，也可使用部分带宽测量。但是，协议同时要求，天线端口0（Port0）上的参考信号接收功率必须用于RSRP计算。天线端口1（Port1）上的参考信号接收功率是否也用于RSRP计算，由UE决定。如果eNodeB告诉UE邻区是双发的，UE是可以使用Port1的，以提高RSRP检测的精确度。但如果邻区实际是单发的，而UE错误地使用了Port1，且所依据的双天线导频图案对应的符号上正好有数据发送，则容易造成测量结果的不准确。3GPP协议中规定终端上报测量RSRP的范围是［-140dBm，-44dBm］。路测软件可能用-141dBm表示完全检测不到信号。SINRSINR分析SINR：SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，信号与干扰加噪声比，信干噪比。SINR=S/(I+N)，是接收到的有用信号功率与接收到的干扰信号（干扰和噪声）功率的比值。CRS-SINR=CRS接收功率/（干扰功率+噪声功率）可见，SINR反映了参考信号的接收质量，而且，也只反映了参考信号的接收质量，非CRS所在的RE的接收质量，并非由CRS-SINR直接体现。通常SINR越高，信号越能正确解调，信道环境越好，传输速率越高。CRS-SINR：R0处的信干噪比可用物理时频资源带宽&用户数PDSCHRBnumber/sPDSCHRBnumber/SubFrame&PDCCHDLGrantCountCQISINR；物理资源承载效率MCSCQISINR。SINR：衡量信号质量影响下行速率的部分因素SINRSINR分析SINR：SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，信号与干扰加噪声比，信干噪比。SINR=S/(I+N)，是接收到的有用信号功率与接收到的干扰信号（干扰和噪声）功率的比值。CRS-SINR=CRS接收功率/（干扰功率+噪声功率）可见，SINR反映了参考信号的接收质量，而且，也只反映了参考信号的接收质量，非CRS所在的RE的接收质量，并非由CRS-SINR直接体现。通常SINR越高，信号越能正确解调，信道环境越好，传输速率越高。CRS-SINR：R0处的信干噪比可用物理时频资源带宽&用户数PDSCHRBnumber/sPDSCHRBnumber/SubFrame&PDCCHDLGrantCountCQISINR；物理资源承载效率MCSCQISINR。SINR：衡量信号质量影响下行速率的部分因素SINRSINR与RSRP15kHz_noise_power=-125.2dBm在实际的网络中，考虑干扰（Interference）后，SINR总是小于SNR，也就是说，以上曲线给出的是SINR的上限。RSSIRSSI“解剖”RSSI：ReceivedSignalStrengthIndicator，接收信号强度指示。RSSI是在一定的测量带宽内，导频符号上的总接收功率在测量周期内的平均值。RSSI反映的是整个包含有CRS的OFDM符号的总接收功率，包括了有用信号、循环前缀、小区内干扰、邻小区干扰、噪声等在内的所有功率。因此，不仅CRS的接收功率包含在RSSI内，数据信道PDSCH（或可能是PBCH、PDCCH、PCFICH、PHICH）的功率也包含在内（比如灌包时，涉及了数据信道的CRS所在OFDM符号功率便会抬升，使得该测量值抬升）。3GPP协议中规定终端上报测量RSSI的正常范围是［-90dBm，-25dBm］。PDSCH-RE指标“解剖”涉及RE类型CRS-RE导频符号上非CRS的RE导频符号上所有RE导频符号上所有RERSSI“成分”2RSRP*RB_Number数据/控制信道接收功率邻区干扰接收功率网外干扰、噪声接收功率RSSI：衡量干扰情况RSRQRSRQ定义DefinitionReferenceSignalReceivedQuality(RSRQ)isdefinedastheratioN×RSRP/(E-UTRAcarrierRSSI),whereNisthenumberofRB’softheE-UTRAcarrierRSSImeasurementbandwidth.Themeasurementsinthenumeratoranddenominatorshallbemadeoverthesamesetofresourceblocks.E-UTRACarrierReceivedSignalStrengthIndicator(RSSI),comprisesthelinearaverageofthetotalreceivedpower(in[W])observedonlyinOFDMsymbolscontainingreferencesymbolsforantennaport0,inthemeasurementbandwidth,overNnumberofresourceblocksbytheUEfromallsources,includingco-channelservingandnon-servingcells,ad