LTE路测指标详解

LTE路测常用指标详解【导读】本文对TD-LTE路测常用参数RSRP（参考信号接收功率）、RSRQ（参考信号接收质量）、RSSI（接收信号强度指示）、SINR（信干噪比）、CQI（信道质量）、MCS（调制编码方式）、吞吐量等进行详细介绍，定性分析这些参数的相互关系以及这些参数反映TD-LTE网络哪些方面的问题。在LTE测试中，DT（路测）是不可缺少的部分，DT的工作主要是：在汽车以一定速度行驶过程中，借助测试手机和测试仪表，对车内信号强度是否满足正常通话要求，是否存在拥塞、干扰、掉话等现象进行测试，可以反映出基站分布情况、天线高度是否合理、覆盖是否合理等，为后续网络优化提供数据依据。LTE路测时经常需要统计和关注的指标有：RSRP（参考信号接收功率）、RSRQ（参考信号接收质量）、RSSI（接收信号强度指示）、SINR（信干噪比）、CQI（信道质量）、MCS（调制编码方式）、吞吐量等，深入理解相关参数有助于准确了解LTE无线网络中存在的问题，本文将围绕这些关键参数进行详细分析。1网络信号质量参数分析TD-LTE网络信号质量是由很多方面的因素共同决定的，如发射功率、无线环境、RB（资源块）配置、发射接收机质量等。在路测中通常关注的参数有RSRP、RSRQ、RSSI，这些参数用来反映LTE网络信号质量及网络覆盖情况。1.1RSRPRSRP是衡量系统无线网络覆盖率的重要指标。RSRP是一个表示接收信号强度的绝对值，一定程度上可反映移动台与基站的距离，LTE系统广播小区参考信号的发送功率，终端根据RSRP可以计算出传播损耗，从而判断与基站的距离，因此这个值可以用来度量小区覆盖范围大小。计算方法如下：RSRP=PRS×PathLoss（1）3GPP协议中规定终端上报测量RSRP的范围是［-140dBm，-44dBm］，路测时，在密集城区、一般城区和重点交通干线上，一般要求RSRP值必须大于-100dBm，否则容易出现掉话、弱覆盖等问题。1.2RSSIRSSI是无线发送层的可选部分，用来判定链接质量以及是否要增大广播发送强度。3GPP协议中规定终端上报测量RSSI的正常范围是［-90dBm，-25dBm］，超过这个范围，则可视为RSSI异常。RSSI是否正常，对通话质量、掉话、切换、拥塞以及网络的覆盖、容量等均有显著影响。RSSI过低（RSSI-90dBm）说明手机收到的信号太弱，可能导致解调失败；RSSI过高（RSSI-25dBm）说明手机接收到的信号太强，相互之间的干扰太大，也影响信号解调。1.3RSRQRSRQ决定系统的实际覆盖情况，RSRQ定义为RSRP和RSSI的比值，当然因为两者测量所基于的带宽可能不同，会用一个系数来调整，计算公式如下：RSRQ=N×RSRP/RSSI（2）其中，N是RSSI测量带宽上承载的RB数，3GPP协议规定，终端上报测量RSRQ的范围是［-19.5dB，-3dB］。RSRQ值随着网络负荷和干扰发生变化，网络负荷越大，干扰越大，RSRQ测量值越小。1.4综合分析RSRP是在某个符号内承载参考信号的所有RE（资源粒子）上接收到的信号功率的平均值，而RSSI则是在这个符号内接收到的所有信号（包括参考信号、数据信号、邻区干扰信号、噪音信号等）功率的平均值，这就是为什么测试中观测到的RSRP值要远小于RSSI的原因，分子总是分母的一部分，因此RSRQ总是负值。在TD-LTE系统中，RSRQ是小区选择和小区切换的重要指标，但在实际应用中，RSRQ并不如RSRP那么重要，这是自引入HSDPA（高速下行分组接入）后出现的情况，原因是由于业务信道从空闲到满功率发射，分母的变化很大，导致RSRQ波动很显著，终端根据RSRQ来控制切换和选择小区不够稳健。而RSRP变化比较平缓，只与路径损耗相关，作为边界控制的指标容易操作。从定义来看，RSRP相当于WCDMA里的RSCP（接收信号码功率），RSRQ相当于Ec/No（码片能量与总干扰能量密度的比值）。当然RSRQ并不是小区参考信号的载干比（C/I），但是与载干比密切相关，RSRQ越高，小区参考信号载干比越高，质量越好。在小区选择或重选时，通常使用RSRP就可以了，在切换时通常需要综合比较RSRP与RSRQ，如果只比较RSRP可能导致频繁切换。如果只比较RSRQ，虽然能减少切换频率，但可能导致掉话。在切换时具体如何使用这两个参数是eNodeB实现问题。2吞吐量性能参数分析吞吐量是用户使用网络过程中直接感知的参数（如网页刷新速率、数据下载速率等），因此，提高吞吐量一直是移动通信系统追求的目标之一，LTE系统采用OFDM（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）技术后，系统吞吐量有了很大提高，在20MHz的载波带宽下，当终端采用2天线接收1天线发送时，理论上要求下行峰值速率可达到100Mbit/s，上行峰值速率可达到50Mbit/s。在通信系统中，吞吐量和数据速率是一个概念，单位都是bit/s，但是两者并不完全等同，严格的说，吞吐量等于有效数据速率。吞吐量是网络性能的一个重要参数，是指在单位时间内通过的数据比特数量，与终端性能、在线用户数、调度算法、功率控制、载波带宽、天线模式、时隙配置、CQI、SINR、MCS等都密切相关。但通常在路测之前会事先配置好载波带宽、天线模式、时隙配比等，调度算法和功率控制是基站侧实现的，测试过程中常关注的变量参数主要是CQI、SINR、MCS。2.1CQICQI是无线信道的通信质量的测量标准，反映基站与终端间信道质量的信息，下行信道信息通过终端测量全带宽的CRS（小区参考信号）获得，并通过上行信道反馈给基站，上行信道信息通过基站测量终端发送的SRS（测量参考信号）获得。3GPP协议里规定，CQI取值范围是［0，15］，不同的CQI取值对应不同的调制方式和编码效率，一般情况下，CQI值越高说明信道质量越好。在TD-LTE系统中，CQI反馈提供两种信道质量信息：a）宽带CQI反馈，对整个系统带宽的CQI进行反馈。b）从多个子带CQI中选择一个或多个子带CQI进行反馈。在实际应用中，针对不同的业务需求和传输模式选择不同的反馈方式。例如，基站在进行频域调度时，可以根据子带的CQI反馈选择较好的频率资源进行传输。2.2SINRSINR是接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声加干扰）强度的比值，与RSRQ相比，SINR分母中只包含干扰和噪声，在反映信号质量的同时，也能更准确地知道信道环境好坏。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。在3GPP提案中，很多技术需要CQI将信道特征反馈给发射机，用于调整天线的数据速率，实现自适应调制。但在实际系统中，尤其是MIMO系统中，准确及时估计信道矩阵H是不现实的，并且受反馈信道的限制，反馈信息也不可能太多，因此，在3GPP提案中大多采用SINR作为反馈信息，用于自适应调制的控制参数，然后对应相应的CQI信息。2.3MCS在3GPP协议里规定MCS的取值范围是［0，31］，其中对于初传数据比特只有［0，28］可用，MCS等级越高，依赖的信道条件需要越好。不同的MCS值对应于各种调制阶数和编码速率，当信道条件变化时，系统需要根据信道条件选择不同的MCS方案，以适应信道变化带来的影响。从理论角度考虑，对每个并行数据流进行独立的自适应调制编码，可以提高频谱效率，但是实际应用中会造成大量的控制开销和反馈信令开销，所以在系统选择MCS方案时，需综合考虑，争取在无线信道容量、信道质量反馈误差及信令开销三者之间取得折中。2.4综合分析一般情况下，CQI越高信道质量越好，SINR越高，应采用较少冗余的编码方式和较高阶的调制编码（较高的MCS等级），对应的就是相对较高的吞吐量。反之，CQI越低，表明信道条件较差，应采用冗余度较高的编码方式和较低阶的调制方式（较低的MCS等级），对应的就是较低的吞吐量。其实这也是TD-LTE系统的一种链路自适应技术，根据当前获取的信道信息，自适应地调整系统传输参数，使传输速率与信道变化的趋势一致，最大化利用无线信道的传输能力，提高吞吐量。3结束语通过对LTE路测中常见指标的分析，可以看出各参数是层层相扣、紧密联系的，连贯总体才能客观真实地反映LTE无线网络的质量和性能。在无线移动通信中，空中接口无线网络是最核心的部分，其性能的好坏直接影响用户的感知，所以不管是在建网初期还是后期维护，对空口无线网络的分析和优化都是不可缺少的，准确理解LTE无线路测常用指标的定义及其相互关系，对LTE理论学习、外场测试、网络优化、网络评估等工作都是极其重要的。