梁曉洪

【摘要】本文從CQI定義和測(cè)量、CQI的作用機(jī)制以及CQI對(duì)性能的影響等方面入手，結(jié)合具體測(cè)試實(shí)例分析CQI的相關(guān)內(nèi)容，以提供CQI相關(guān)的全面信息。

【關(guān)鍵詞】LTECQI子帶CQI寬帶CQICQI報(bào)告模式

一、CQI定義與意義

CQI用以表示下行信道的質(zhì)量，eNodeB根據(jù)CQI信息選擇合適的調(diào)度算法和下行數(shù)據(jù)塊大小，以保證UE在不同無線環(huán)境下都能獲取最優(yōu)的下行性能。

CQI值由UE測(cè)量并上報(bào)。LTE規(guī)范中沒有明確定義CQI的測(cè)量方式，只定義了CQI的選取準(zhǔn)則，即保證PDSCH的解碼錯(cuò)誤率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是說，UE需要根據(jù)測(cè)量結(jié)果（比如SINR）評(píng)估下行鏈路特性，并采用內(nèi)部算法確定此SINR條件下所能獲取的BLER值，并根據(jù)BLER<10%的限制，上報(bào)對(duì)應(yīng)的CQI值。

LTE系統(tǒng)中規(guī)定CQI取值為1~15，其對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式以及碼率如表 1所示。

其中，調(diào)制方式?jīng)Q定了調(diào)制階數(shù)，它表示每1個(gè)符號(hào)中所傳送的比特?cái)?shù)。QPSK對(duì)應(yīng)的調(diào)制階數(shù)為2，16QAM為4，64QAM為6。碼率為 傳輸塊中信息比特?cái)?shù)與物理信道總比特?cái)?shù)之間的比值，即：

碼率= 傳輸塊中信息比特?cái)?shù)/物理信道總比特?cái)?shù)

= 信息比特?cái)?shù)/（物理信道總符號(hào)數(shù)*調(diào)制階數(shù)）

=效率/調(diào)制階數(shù)

由此可見，CQI的不同取值決定了下行調(diào)制方式以及傳輸塊大小之間的差異。CQI值越大，所采用的調(diào)制編碼方式越高，效率越大，所對(duì)應(yīng)的傳輸塊也約大，因此所提供的下行峰值吞吐量越高。

二、CQI影響因素分析

UE根據(jù)所測(cè)量的SINR值來確定可用CQI并上報(bào)到eNodeB，因此CQI值主要與下行參考信號(hào)的SINR有關(guān)。除此之外，CQI還與UE接收機(jī)的靈敏度、MIMO傳輸模式和無線鏈路特性有關(guān)。具體表現(xiàn)為：

●相同信道質(zhì)量條件下，UE接收機(jī)的靈敏度越高，所測(cè)得的SINR值越高，因此所上報(bào)的CQI值也越大。

●MIMO模式、重傳次數(shù)和天線數(shù)目都會(huì)影響B(tài)LER性能。由于CQI對(duì)應(yīng)于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(duì)應(yīng)的CQI更高。

三、CQI對(duì)性能的影響

根據(jù)上述分析可知，CQI在下行調(diào)度中起著非常關(guān)鍵的作用。UE根據(jù)SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式進(jìn)行上報(bào)，eNodeB則根據(jù)不同的CQI模式來提取出相應(yīng)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(shí)現(xiàn)頻率選擇性或者非選擇性調(diào)度。重要的是，eNodeB根據(jù)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(guān)系舉例說明如下。

假設(shè)UE上報(bào)的CQI為最大值15，其所對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式為64QAM，碼率為0.926。則20MHz（對(duì)應(yīng)100個(gè)PRB）下，TD-LTE系統(tǒng)物理層峰值最大速率計(jì)算如下：

①PRB中RE數(shù)：

（14符號(hào)/子幀）x（100 個(gè)PRBx 12 RE/符號(hào)）=16800 RE/子幀

②假定每個(gè)子幀中為3個(gè)PDCCH符號(hào)，則去除CFI所占用的RE數(shù)，得到：

16800 RE/子幀 -（3個(gè)PDCCH符號(hào)x（00 個(gè)PRBx 12 RE/符號(hào)））=13200RE/子幀

③物理層比特?cái)?shù)與調(diào)制方式相關(guān)，64QAM所對(duì)應(yīng)的調(diào)制階數(shù)為6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子幀

④根據(jù)碼率計(jì)算傳輸塊大?。?/p>

傳輸塊中信息比特?cái)?shù)=物理信道總比特?cái)?shù) x 碼率 = 79200 x 0.926= 73340

這意味著CQI=15時(shí)，20MHz帶寬下所能承載的最大TBS為73340。假定上下行時(shí)隙配比是1:3，即一個(gè)5ms的TD-LTE半幀里有3個(gè)下行時(shí)隙，且根據(jù)規(guī)范要求，特殊子幀5的DwPTS中不能傳送下行數(shù)據(jù)，則MIMO模式下（2個(gè)碼字同時(shí)傳送），下行峰值速率為：

73340（TBS） x 2（流數(shù)） x 3（下行時(shí)隙數(shù)） x 200（1s內(nèi)半幀數(shù)） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，則對(duì)應(yīng)的碼率和調(diào)制方式有所不同，因此每個(gè)TTI中所能傳送的傳輸塊的大小也會(huì)有所區(qū)別，從而導(dǎo)致下行吞吐量產(chǎn)生差異。因此，CQI在下行調(diào)度中起著非常關(guān)鍵的作用。

UE和eNodeB調(diào)度算法中CQI評(píng)估和測(cè)量機(jī)制對(duì)系統(tǒng)性能有著直接影響。舉例來講，如果UE上報(bào)的CQI較低，但是系統(tǒng)卻錯(cuò)誤地發(fā)送了較大的TBS，則可能導(dǎo)致UE解碼失敗并發(fā)送ACK信息，從而產(chǎn)生重傳，影響到系統(tǒng)的資源利用率。反之，如果實(shí)際無線環(huán)境較差，但是UE上報(bào)的CQI值較高，則網(wǎng)絡(luò)根據(jù)CQI選擇較大的TBS，而這也同樣可能導(dǎo)致UE解碼失敗，導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率降低。

速度對(duì)于CQI報(bào)告準(zhǔn)確性的影響也較大。速度越高，CQI偏差越大，因此應(yīng)當(dāng)減小發(fā)送周期，增加發(fā)送頻率，以保證CQI信息的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)論

LTE系統(tǒng)中，CQI報(bào)告對(duì)下行調(diào)度至關(guān)重要。因此，了解CQI的基本原理、測(cè)量方式和作用方式，對(duì)LTE測(cè)試和優(yōu)化工作很有幫助。本文針對(duì)MIMO的TM4模式，以CQI的不同報(bào)告方式為例，對(duì)CQI的相關(guān)特點(diǎn)、原理和性能影響進(jìn)行了分析說明，有助于全面了解CQI相關(guān)的知識(shí)和內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1]陳書貞等. LTE關(guān)鍵技術(shù)與無線性能[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社（第1版），2012

[2]張新程等. 《LTE空中接口技術(shù)與性能》. 人民郵電出版社，第一版，2007年

【摘要】本文從CQI定義和測(cè)量、CQI的作用機(jī)制以及CQI對(duì)性能的影響等方面入手，結(jié)合具體測(cè)試實(shí)例分析CQI的相關(guān)內(nèi)容，以提供CQI相關(guān)的全面信息。

【關(guān)鍵詞】LTECQI子帶CQI寬帶CQICQI報(bào)告模式

一、CQI定義與意義

CQI用以表示下行信道的質(zhì)量，eNodeB根據(jù)CQI信息選擇合適的調(diào)度算法和下行數(shù)據(jù)塊大小，以保證UE在不同無線環(huán)境下都能獲取最優(yōu)的下行性能。

CQI值由UE測(cè)量并上報(bào)。LTE規(guī)范中沒有明確定義CQI的測(cè)量方式，只定義了CQI的選取準(zhǔn)則，即保證PDSCH的解碼錯(cuò)誤率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是說，UE需要根據(jù)測(cè)量結(jié)果（比如SINR）評(píng)估下行鏈路特性，并采用內(nèi)部算法確定此SINR條件下所能獲取的BLER值，并根據(jù)BLER<10%的限制，上報(bào)對(duì)應(yīng)的CQI值。

LTE系統(tǒng)中規(guī)定CQI取值為1~15，其對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式以及碼率如表 1所示。

其中，調(diào)制方式?jīng)Q定了調(diào)制階數(shù)，它表示每1個(gè)符號(hào)中所傳送的比特?cái)?shù)。QPSK對(duì)應(yīng)的調(diào)制階數(shù)為2，16QAM為4，64QAM為6。碼率為 傳輸塊中信息比特?cái)?shù)與物理信道總比特?cái)?shù)之間的比值，即：

碼率= 傳輸塊中信息比特?cái)?shù)/物理信道總比特?cái)?shù)

= 信息比特?cái)?shù)/（物理信道總符號(hào)數(shù)*調(diào)制階數(shù)）

=效率/調(diào)制階數(shù)

由此可見，CQI的不同取值決定了下行調(diào)制方式以及傳輸塊大小之間的差異。CQI值越大，所采用的調(diào)制編碼方式越高，效率越大，所對(duì)應(yīng)的傳輸塊也約大，因此所提供的下行峰值吞吐量越高。

二、CQI影響因素分析

UE根據(jù)所測(cè)量的SINR值來確定可用CQI并上報(bào)到eNodeB，因此CQI值主要與下行參考信號(hào)的SINR有關(guān)。除此之外，CQI還與UE接收機(jī)的靈敏度、MIMO傳輸模式和無線鏈路特性有關(guān)。具體表現(xiàn)為：

●相同信道質(zhì)量條件下，UE接收機(jī)的靈敏度越高，所測(cè)得的SINR值越高，因此所上報(bào)的CQI值也越大。

●MIMO模式、重傳次數(shù)和天線數(shù)目都會(huì)影響B(tài)LER性能。由于CQI對(duì)應(yīng)于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(duì)應(yīng)的CQI更高。

三、CQI對(duì)性能的影響

根據(jù)上述分析可知，CQI在下行調(diào)度中起著非常關(guān)鍵的作用。UE根據(jù)SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式進(jìn)行上報(bào)，eNodeB則根據(jù)不同的CQI模式來提取出相應(yīng)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(shí)現(xiàn)頻率選擇性或者非選擇性調(diào)度。重要的是，eNodeB根據(jù)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(guān)系舉例說明如下。

假設(shè)UE上報(bào)的CQI為最大值15，其所對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式為64QAM，碼率為0.926。則20MHz（對(duì)應(yīng)100個(gè)PRB）下，TD-LTE系統(tǒng)物理層峰值最大速率計(jì)算如下：

①PRB中RE數(shù)：

（14符號(hào)/子幀）x（100 個(gè)PRBx 12 RE/符號(hào)）=16800 RE/子幀

②假定每個(gè)子幀中為3個(gè)PDCCH符號(hào)，則去除CFI所占用的RE數(shù)，得到：

16800 RE/子幀 -（3個(gè)PDCCH符號(hào)x（00 個(gè)PRBx 12 RE/符號(hào)））=13200RE/子幀

③物理層比特?cái)?shù)與調(diào)制方式相關(guān)，64QAM所對(duì)應(yīng)的調(diào)制階數(shù)為6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子幀

④根據(jù)碼率計(jì)算傳輸塊大?。?/p>

傳輸塊中信息比特?cái)?shù)=物理信道總比特?cái)?shù) x 碼率 = 79200 x 0.926= 73340

這意味著CQI=15時(shí)，20MHz帶寬下所能承載的最大TBS為73340。假定上下行時(shí)隙配比是1:3，即一個(gè)5ms的TD-LTE半幀里有3個(gè)下行時(shí)隙，且根據(jù)規(guī)范要求，特殊子幀5的DwPTS中不能傳送下行數(shù)據(jù)，則MIMO模式下（2個(gè)碼字同時(shí)傳送），下行峰值速率為：

73340（TBS） x 2（流數(shù)） x 3（下行時(shí)隙數(shù)） x 200（1s內(nèi)半幀數(shù)） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，則對(duì)應(yīng)的碼率和調(diào)制方式有所不同，因此每個(gè)TTI中所能傳送的傳輸塊的大小也會(huì)有所區(qū)別，從而導(dǎo)致下行吞吐量產(chǎn)生差異。因此，CQI在下行調(diào)度中起著非常關(guān)鍵的作用。

UE和eNodeB調(diào)度算法中CQI評(píng)估和測(cè)量機(jī)制對(duì)系統(tǒng)性能有著直接影響。舉例來講，如果UE上報(bào)的CQI較低，但是系統(tǒng)卻錯(cuò)誤地發(fā)送了較大的TBS，則可能導(dǎo)致UE解碼失敗并發(fā)送ACK信息，從而產(chǎn)生重傳，影響到系統(tǒng)的資源利用率。反之，如果實(shí)際無線環(huán)境較差，但是UE上報(bào)的CQI值較高，則網(wǎng)絡(luò)根據(jù)CQI選擇較大的TBS，而這也同樣可能導(dǎo)致UE解碼失敗，導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率降低。

速度對(duì)于CQI報(bào)告準(zhǔn)確性的影響也較大。速度越高，CQI偏差越大，因此應(yīng)當(dāng)減小發(fā)送周期，增加發(fā)送頻率，以保證CQI信息的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)論

LTE系統(tǒng)中，CQI報(bào)告對(duì)下行調(diào)度至關(guān)重要。因此，了解CQI的基本原理、測(cè)量方式和作用方式，對(duì)LTE測(cè)試和優(yōu)化工作很有幫助。本文針對(duì)MIMO的TM4模式，以CQI的不同報(bào)告方式為例，對(duì)CQI的相關(guān)特點(diǎn)、原理和性能影響進(jìn)行了分析說明，有助于全面了解CQI相關(guān)的知識(shí)和內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1]陳書貞等. LTE關(guān)鍵技術(shù)與無線性能[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社（第1版），2012

[2]張新程等. 《LTE空中接口技術(shù)與性能》. 人民郵電出版社，第一版，2007年

【摘要】本文從CQI定義和測(cè)量、CQI的作用機(jī)制以及CQI對(duì)性能的影響等方面入手，結(jié)合具體測(cè)試實(shí)例分析CQI的相關(guān)內(nèi)容，以提供CQI相關(guān)的全面信息。

【關(guān)鍵詞】LTECQI子帶CQI寬帶CQICQI報(bào)告模式

一、CQI定義與意義

CQI用以表示下行信道的質(zhì)量，eNodeB根據(jù)CQI信息選擇合適的調(diào)度算法和下行數(shù)據(jù)塊大小，以保證UE在不同無線環(huán)境下都能獲取最優(yōu)的下行性能。

CQI值由UE測(cè)量并上報(bào)。LTE規(guī)范中沒有明確定義CQI的測(cè)量方式，只定義了CQI的選取準(zhǔn)則，即保證PDSCH的解碼錯(cuò)誤率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是說，UE需要根據(jù)測(cè)量結(jié)果（比如SINR）評(píng)估下行鏈路特性，并采用內(nèi)部算法確定此SINR條件下所能獲取的BLER值，并根據(jù)BLER<10%的限制，上報(bào)對(duì)應(yīng)的CQI值。

LTE系統(tǒng)中規(guī)定CQI取值為1~15，其對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式以及碼率如表 1所示。

其中，調(diào)制方式?jīng)Q定了調(diào)制階數(shù)，它表示每1個(gè)符號(hào)中所傳送的比特?cái)?shù)。QPSK對(duì)應(yīng)的調(diào)制階數(shù)為2，16QAM為4，64QAM為6。碼率為 傳輸塊中信息比特?cái)?shù)與物理信道總比特?cái)?shù)之間的比值，即：

碼率= 傳輸塊中信息比特?cái)?shù)/物理信道總比特?cái)?shù)

= 信息比特?cái)?shù)/（物理信道總符號(hào)數(shù)*調(diào)制階數(shù)）

=效率/調(diào)制階數(shù)

由此可見，CQI的不同取值決定了下行調(diào)制方式以及傳輸塊大小之間的差異。CQI值越大，所采用的調(diào)制編碼方式越高，效率越大，所對(duì)應(yīng)的傳輸塊也約大，因此所提供的下行峰值吞吐量越高。

二、CQI影響因素分析

UE根據(jù)所測(cè)量的SINR值來確定可用CQI并上報(bào)到eNodeB，因此CQI值主要與下行參考信號(hào)的SINR有關(guān)。除此之外，CQI還與UE接收機(jī)的靈敏度、MIMO傳輸模式和無線鏈路特性有關(guān)。具體表現(xiàn)為：

●相同信道質(zhì)量條件下，UE接收機(jī)的靈敏度越高，所測(cè)得的SINR值越高，因此所上報(bào)的CQI值也越大。

●MIMO模式、重傳次數(shù)和天線數(shù)目都會(huì)影響B(tài)LER性能。由于CQI對(duì)應(yīng)于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(duì)應(yīng)的CQI更高。

三、CQI對(duì)性能的影響

根據(jù)上述分析可知，CQI在下行調(diào)度中起著非常關(guān)鍵的作用。UE根據(jù)SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式進(jìn)行上報(bào)，eNodeB則根據(jù)不同的CQI模式來提取出相應(yīng)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(shí)現(xiàn)頻率選擇性或者非選擇性調(diào)度。重要的是，eNodeB根據(jù)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(guān)系舉例說明如下。

假設(shè)UE上報(bào)的CQI為最大值15，其所對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式為64QAM，碼率為0.926。則20MHz（對(duì)應(yīng)100個(gè)PRB）下，TD-LTE系統(tǒng)物理層峰值最大速率計(jì)算如下：

①PRB中RE數(shù)：

（14符號(hào)/子幀）x（100 個(gè)PRBx 12 RE/符號(hào)）=16800 RE/子幀

②假定每個(gè)子幀中為3個(gè)PDCCH符號(hào)，則去除CFI所占用的RE數(shù)，得到：

16800 RE/子幀 -（3個(gè)PDCCH符號(hào)x（00 個(gè)PRBx 12 RE/符號(hào)））=13200RE/子幀

③物理層比特?cái)?shù)與調(diào)制方式相關(guān)，64QAM所對(duì)應(yīng)的調(diào)制階數(shù)為6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子幀

④根據(jù)碼率計(jì)算傳輸塊大?。?/p>

傳輸塊中信息比特?cái)?shù)=物理信道總比特?cái)?shù) x 碼率 = 79200 x 0.926= 73340

這意味著CQI=15時(shí)，20MHz帶寬下所能承載的最大TBS為73340。假定上下行時(shí)隙配比是1:3，即一個(gè)5ms的TD-LTE半幀里有3個(gè)下行時(shí)隙，且根據(jù)規(guī)范要求，特殊子幀5的DwPTS中不能傳送下行數(shù)據(jù)，則MIMO模式下（2個(gè)碼字同時(shí)傳送），下行峰值速率為：

73340（TBS） x 2（流數(shù)） x 3（下行時(shí)隙數(shù)） x 200（1s內(nèi)半幀數(shù)） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，則對(duì)應(yīng)的碼率和調(diào)制方式有所不同，因此每個(gè)TTI中所能傳送的傳輸塊的大小也會(huì)有所區(qū)別，從而導(dǎo)致下行吞吐量產(chǎn)生差異。因此，CQI在下行調(diào)度中起著非常關(guān)鍵的作用。

UE和eNodeB調(diào)度算法中CQI評(píng)估和測(cè)量機(jī)制對(duì)系統(tǒng)性能有著直接影響。舉例來講，如果UE上報(bào)的CQI較低，但是系統(tǒng)卻錯(cuò)誤地發(fā)送了較大的TBS，則可能導(dǎo)致UE解碼失敗并發(fā)送ACK信息，從而產(chǎn)生重傳，影響到系統(tǒng)的資源利用率。反之，如果實(shí)際無線環(huán)境較差，但是UE上報(bào)的CQI值較高，則網(wǎng)絡(luò)根據(jù)CQI選擇較大的TBS，而這也同樣可能導(dǎo)致UE解碼失敗，導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率降低。

速度對(duì)于CQI報(bào)告準(zhǔn)確性的影響也較大。速度越高，CQI偏差越大，因此應(yīng)當(dāng)減小發(fā)送周期，增加發(fā)送頻率，以保證CQI信息的準(zhǔn)確性。

四、結(jié)論

LTE系統(tǒng)中，CQI報(bào)告對(duì)下行調(diào)度至關(guān)重要。因此，了解CQI的基本原理、測(cè)量方式和作用方式，對(duì)LTE測(cè)試和優(yōu)化工作很有幫助。本文針對(duì)MIMO的TM4模式，以CQI的不同報(bào)告方式為例，對(duì)CQI的相關(guān)特點(diǎn)、原理和性能影響進(jìn)行了分析說明，有助于全面了解CQI相關(guān)的知識(shí)和內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1]陳書貞等. LTE關(guān)鍵技術(shù)與無線性能[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社（第1版），2012

[2]張新程等. 《LTE空中接口技術(shù)與性能》. 人民郵電出版社，第一版，2007年