LTE系统峰值速率的计算我们常听到”LTE网络可达到峰值速率100M、150M、300M，发展到LTE-A更是可以达到 1Gbps“等说法，但是这些速率的达成究竟受哪些因素的影响且如何计算呢？为了更好的学习峰值速率计算，我们可以带着下面的问题来一起阅读：1、LTE系统中，峰值速率受哪些因素影响？2、FDD-LTE系统中，Cat3和Cat4，上下行峰值速率各为多少？3、TD-LTE系统中，以时隙配比3:1、特殊子帧配比10:2:2为例，Cat3、Cat4上下行峰值 速率各为多少？3、LTE-A(LTE Advaneed)要实现IGbps的目标峰值速率，需要采用哪些技术？影响峰值速率的因素有哪些？影响峰值速率的因素有很多，包括：1. 双工方式DD、TDDFDD-LTE为频分双工，即上、下行采用不同的频率发送；而TD-LTE采用时分双工，上、 下行共享频率，采用不同的时隙发送。因此如果采用相同的带宽和同样的终端类型，FDD-LTE能达到更高的峰值速率。2. 载波带宽LTE网络采用5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等不同的频率资源，能达到的峰值速率不 同。3. 上行/下行 上行的业务需求本就不及下行，因此系统设计的时候也考虑“下行速率高些、上行速率低些”的原则，实际达到的效果也是这样的。4. UE 能力级即终端类型的影响，Cat3和Cat4是常见的终端类型，FDD-LTE系统中，下行峰值速率分 别能达到100Mbps和150Mbps，上行都只能支持最高16QAM的调制方式，上行最高速率 50Mbps。5. TD-LTE 系统中的上下行时隙配比、特殊子帧配比不同的上下行时隙配比以及特殊时隙配比，会影响TD-LTE系统中的峰值速率水平。 上下行时隙配比有1:3和2:2等方式，特殊时隙配比也有3:9:2和10:2:2等方式。考虑尽 量提升下行速率，国内外目前最常用的是DL:UL=3:1、特殊时隙配比10:2:2这种配置。6. 天线数、MIMO配置Cat4支持2*2MIM0，最高支持双流空间复用，下行峰值速率可达150Mbps； Cat5支持 4*4MIM0，最高支持四层空间复用，下行峰值速率可达300Mbps。7. 控制信道开销 计算峰值速率还要考虑系统开销，即控制信道资源占比。实际系统中，控制信道开销在2030%的水平内波动。总之，有很多因素影响所谓的“峰值速率”，所以提到峰值速率的时候，要说明是在什么 制式下、采用了多少带宽、在什么终端、什么方向、什么配置情况下达到的速率。下行峰值速率的计算：计算峰值速率一般采用两种方法：第一种：是从物理资源微观入手，计算多少时间内(一般采用一个TTI或者一个无线帧) 传多少比特流量，得到速率；另一种：是直接查某种UE类型在一个TTI(LTE系统为1ms)内能够传输的最大传输块, 得到速率。下面以 FDD-LTE 为例,分别给出两种方法的举例。【方法一】首先给出计算结果：20MHz 带宽情况下,一个 TTI 内,可以算得最高速率为：总速率=0.001=201.6Mbps业务信道的速率=201.6*75%=150Mbps数字含义：6：下行最高调制方式为64QAM, 1个符号包含6bit信息；2和7： LTE系统的TTI为1个子帧(时长1ms),包含2个时隙，常规CP下，1个时隙包 含7个符号；因此：在一个TTI内，单天线情况下，一个子载波下行最多传输数据6x7x2bit；2：下行采用2x2MIM0,两层空分复用，双流可以传输两路数据；1200： 20MHz带宽包含1200个子载波(100个RB，每个RB含12个子载波)75%：下行系统开销一般取25%(下行开销包含RS信号(2/21)、PDCCH/PCFICH/PHICH(4/21)、 SCH、BCH等)，即下行有效传输数据速率的比例为75%。如果是TD-LTE系统，还要考虑上下行的时隙配比和特殊时隙配比，对下行流量对总流量 占比的影响。如在时隙配比 3:1/特殊子帧配比 10:2:2 的情况下： 一个无线帧内，各子帧依次为DSUDD DSUDD，其中D为下行子帧U为上行子帧，每个 子帧包含2个时隙共14个符号，S为特殊子帧，10:2:2的配置，表示DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot)、GP(Guard Period)和 UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)各占 10 个、2 个和 2 个符号。那么 所有下行符号等效在一个TTI内占的比例为(6*14+2*10)/14*10=74%，如果也粗略考虑75%的 控制信道开销，那么TD-LTE系统在3:1/10:2:2的配置下，下行峰值速率可达： 201.6*75%*74%-112Mbps其他的时隙配比、特殊子帧配比，都可以参考这个方法来计算。【方法二】这个方法简单直观很多，如下表，第一列是终端类型 18(常用 3、 4)VE CateooryMaximum number of DL-SCH transport Dlock brts received v/Uhm a TT|Maximum nunnber 01CT aDl-Sch Kans port baock received within a TTITola! number ofEofl chrknel bitsMaximum number oT upportecl layers ror spatial muniplexing in OLcategory 1102&6250363Icategory 251024510241237248卜Category 31O2O-4S7-537G1237248Category 41507527537618270722Cateaory 52995521497763667200H-Category S30150-41-4977 (4 ayers)75376 (2 layers)3641442 or 4Category 7301504149776 (4 layers)75276 (2 lay arc)3654144ar 4Cateoory S29985602-9985635982720L!|第二列为一个TTI内传输的最大传输块bit数，那么峰值速率就等于最大传输块大小/传 输时间间隔，以 Cat3 和 Cat4 为例，峰值吞吐率分别为 102048/0.001=102Mbps 和 150752/0.001=150Mbps。Cat5因为可以采用了 4*4高阶MIMO, 4层空分复用在一个TTI内传 299552bit，因此能达到300Mbps的下行峰值速率。FDD-LTE系统，计算可到此为止，TD-LTE系统需要再根据时隙配比/特殊子帧配比乘上比 例， Cat3 和 Cat4 的下行峰值吞吐率分别为 75Mbps 和 111Mbps。超级啰嗦：1、Cat3因为最大传输块为102048，所以FDD-LTE中峰值速率最高只能到100Mbps。2、控制信道开销的计算，受RS信号、PDCCH/PCFICH/PHICH、SCH、BCH等因素影响，前 两部分占比较高（分别2/21和14/21），SCH和BCH占比较少（两者相加不足1%）,篇幅有限, 抱歉不做详细介绍。3、TD-LTE的峰值速率的计算，这里是按照1个TTI（1ms）来计算的，思路可能有点绕， 如果将时间考虑为10ms的无线帧，计算就会更加直观一些，10ms内，有几个下行子帧，乘 以每个子帧传的比特数或者传输块大小，得到的结果虽然一样，但用无线帧10ms的计算方 式更好理解一些，可自行尝试计算。上行峰值速率的计算：【方法一】 首先给出计算结果：20MHz带宽情况下，一个TTI内，可以算得最高速率为:0.00196x12x4x7x2 “十 . 总速率=厂亍数字含义：4： 上行最咼调制方式为16QAM，1个符号包含4bit信息；2和7： LTE系统的TTI为1个子帧（时长1ms），包含2个时隙，常规CP下，1个时隙包 含7个符号；因此：在一个TTI内，单天线情况下，一个子载波上行最多传输数据4x7x2bit；96*12： 20MHz带宽共100个RB，假设PUCCH占用2个RB，上行RB数要遵循“2/3/5” 的原则，所以PUSCH最多用96个RB，每个RB含12个子载波；79%：系统开销一般取25% （考虑RS消耗1/7、SRS消耗1/14），即上行有效传输数据速 率的比例为79%。【方法二】LfE catefidrynumber Of LiL SCHmn呂port black bits transmtteawitntr a TTIhlaximum nlimber tit bits cl an UL-SCH iransporl bJoCk 1ran$n：itt4d within ei TTISuppnOil for 4QAM in UL1，他NoGateaory 22545 &2556MoCategory 351Q24NOCategory J5102451024MeOategary &冷琬P75376V&s匚言iwgery S51D24NOCategory 7IMO備51024Category S14770149775*S直接用最大传输块来计算，可见Cat3和Cat4的上行峰值速率为51Mbps （最高调制方式 16QAM）、Cat5的上行峰值速率可达75Mbps （最高调制方式64QAM）。TD-LTE系统中，和下行一样，以时隙配比3:1/特殊子帧配比10:2:2的配置为例：DSUDD DSUDD。所有上行符号占的比例就是（2*14+2*2）/14*10=21.4%，这时TD-LTE系统的上 行峰值速率可达： 51Mbps*21.4%=10.5Mbps超级啰嗦：1、上行开销的计算也有很多不同的版本，比如是否考虑PUCCH、SRS，是否考虑PRACH （PRACH每20ms发送一次，在时间上占5%, PUSCH每ms发送，在时间上占95%）,以及RB数的应用（是否遵循2/3/5的原则），考虑不同的因素可以根据运营商的实际要求，计算结 果偏差不会很大。2、TD-LTE上行同下行，如果考虑以10ms无线帧为时间单位计算会更加的直观。LTEA 如何达到 1Gbps 的峰值速率？从无线网络各极端、各制式的规律来看，提高峰值速率最有效、直接的手段就是增加频 谱，即用“带宽”来换“速率”。LTE向LTE-A发展的道路上也不可避免的采用了这种方式，引入了载波聚合，Carrier Aggregation，简称 CA。CA将同频段内相邻的、或者同频段内不相邻的、或者不同频段的载波聚合起来，用类似 “多载波”的方式，提高峰值速率。每个载波最高20MHz带宽，最多可以是5个载波，所以最高可利用100MHz的频谱，这 样 CA 即能在 40T00MHZ 带宽内提供 300750Mbps（2X2 MIMO）或1Gbps（4X4 MIMO）的 峰值吞吐率。仅凭借CA还不能达到1Gbps的速率，还要依靠高阶MIMO （或叫MIMO增强），协议提 出了下行4x4 MIMO、8x8 MIMO和上行2x4 MIMO、4x4 MIMO等模式，以实现以下