【经典资料】LTE-问题定位指导书-吞吐量

LTE-TDD问题定位指导书-吞吐量篇目录Table of Contents1 免责说明........................................................ 错误！未定义书签。

2 概述 (6)3 基础知识 (6)3.1 基本概念 (6)3.1.1 吞吐量相关指标定义 (6)3.1.2 各层开销分析 (7)3.2 吞吐量计算 (9)3.2.1 峰值吞吐量计算方法 (9)3.2.2 单UE理论峰值吞吐量 (10)3.2.3 小区理论峰值吞吐量 (11)3.3 影响吞吐量的相关因素 (12)3.3.1 呼叫流程中与吞吐率有关的关键信令 (12)3.3.2 下行吞吐率基本影响因素 (13)3.3.3 上行吞吐率基本影响因素 (15)3.4 工具简介 (16)4 基本分析方法 (17)4.1 下行吞吐量基本分析方法 (17)4.2 上行吞吐量基本分析方法 (24)5 深入分析方法 (28)5.1 下行吞吐量深入分析 (28)5.1.1 下行吞吐量专题分析思路 (28)5.1.2 单用户峰值吞吐率 (29)5.1.3 分配RB数少/DL Grant不足 (29)5.1.4 上行反馈通道问题 (31)5.1.5 MIMO问题 (32)5.1.6 IBLER高问题 (37)5.1.7 MCS偏低/波动 (37)5.1.8 多用户小区吞吐率低问题 (38)5.1.9 整网吞吐率问题分析 (41)5.2 上行吞吐量深入分析 (42)5.2.1 上行吞吐率根因分析全貌 (42)5.2.2 问题定位流程详述 (42)6 典型案例分析 (50)6.1 下行吞吐量典型案例 (50)6.1.1 Cat3终端下行TM3峰值达不到预期的问题分析 (50)6.2 上行吞吐量典型案例 (51)6.2.1 上行达不到峰值 (51)6.2.2 上行IBLER不收敛 (53)6.2.3 上行吞吐量不足 (54)6.2.4 上行DTX较多 (55)关键词Key words：摘要Abstract：本文描述了下行吞吐率问题的定位流程和优化方法。

缩略语清单List of abbreviations：1概述本文中的所提到的M2000在中国区等同于OMC920。

吞吐率异常主要有吞吐率偏低和吞吐率波动（掉坑、裂缝）两种表现，如果存在异常，需要定位。

本文档主要描述MAC 层吞吐率问题定位的思路和方法。

E2E数传问题定位中，涉及TCP、IP、PDCP、RLC、MAC等协议层以及S1传输的问题定位，除MAC层问题在本文描述外，其他部分的问题隔离参考《TCP 数传问题定位和优化指导书 V3.0》。

2基础知识2.1基本概念2.1.1吞吐量相关指标定义吞吐率定义：单位时间内下载或者上传的数据量。

吞吐率公式：吞吐率 = ∑下载上传数据量 / 统计时长。

吞吐率主要通过如下指标衡量，不同指标的观测方法一致，测试场景选择和限制条件有所不同：（1）单用户峰值吞吐率：单用户峰值吞吐率以近点静止测试，信道条件满足达到MCS最高阶以及IBLER为0，进行UDP/TCP灌包，使用RLC层平均吞吐率进行评价。

（2）单用户平均吞吐率：单用户平均吞吐率以移动测试(DT)时，进行UDP/TCP灌包，使用RLC层平均吞吐率进行评价。

移动区域包含近点、中点、远点区域，移动速度最好30km/h以内。

（3）单用户边缘吞吐率：单用户边缘吞吐率是指移动测试，进行UDP/TCP灌包，对RLC吞吐率进行地理平均，以两种定义分别记录边缘吞吐率。

定义1）以CDF曲线(Throughput vs. SINR ) 5％的点为边缘吞吐率，此一般使用在连续覆盖下路测场景；定义2）以PL为120定义为小区边缘，此时的吞吐率为边缘吞吐率；此处只定义RSRP边缘覆盖的场景，假定此时的干扰接近白噪声，此种场景类似于单小区测试。

（4）小区峰值吞吐率：小区峰值吞吐率测试时，用户均在近点，信道质量满足达到最高阶MCS，IBLER为0，采用UDP/TCP灌包；通过小区级RLC平均吞吐率观测。

（5）小区平均吞吐率：小区平均吞吐率测试时，用户分布一般类似1:2:1分布（备注：用户分布根据运营商要求而不同），即近点1 UE、中点2UE、远点1UE，其中近点/中点/远点定义为RSRP-85dbm/-95dbm/-105dbm。

采用UDP/TCP灌包，通过M2000跟踪的小区RLC吞吐率观测得到。

2.1.2各层开销分析从协议栈的不同层上进行定义，相应就体现了不同层的吞吐率，从高层到底层主要的有：应用层速率、IP层速率、PDCP层速率、RLC层速率、MAC层速率、物理层速率。

高层速率和底层速率之间，主要差别在于头开销、以及重传的差异，比如说TCP层的重传数据不会体现在应用层吞吐率上，但是会体现在底层的如物理层吞吐率上。

用户面的协议栈参考下图：图表 2-1 上行用户面协议栈上层的数据到了底层之后，都会进行一层封装，从而增加了头开销，而在本层增加的头开销到了更底层的时候就又体现为数据量，应该计算入该层的吞吐量中，其各层吞吐率中包含的开销可以参考下图：图表 2-3 各层吞吐率示意图显然，头开销的比特数相对固定，头开销的比例和应用层的数据包大小相关的，应用层包字节越大，则头开销比例越小（暂不详细分析RLC层、MAC层都可能存在的分片和级联），另外，在LTE中，MAC层的传输块的大小是由MCS以及所分配的RB个数决定的，其变化的范围非常大，参考TS 36.213 Table 7.1.7.2.1-1，图表 2-4 各层吞吐率示意图以下表格给出了，当各个协议层的包都是一一对应的情况下的头开销估计，即一个RLC SDU对应一个RLC PDU，一个MAC SDU对应一个MAC PDU，另外PDCP/RLC/MAC 的头部都为2个字节时的开销计算，可以看到当应用层采用最大字节1460的包时，协议栈的开销在3.05%。

当然在峰值测试时，RLC层会做级联，多个RLC包映射为一个MAC 包，开销有所降低；2.2吞吐量计算2.2.1峰值吞吐量计算方法吞吐量取决于MAC层调度选择的TBS，理论峰值吞吐量就是在一定条件下计算可以选择的最大TBS，TBS由RB数和MCS阶数查表得到，具体计算思路如下：【Step 1】计算每个子帧最大可用的RE数根据协议物理层时频资源分布，扣除每个子帧里PDCCH/PUCCH/PRACH、PBCH，SSS，PSS，CRS（对于BF还有DRS）等开销。

这些开销中，PBCH，SSS，PSS是固定的；其它的开销要考虑具体的参数设置，比如PDCCH符号数，PUCCH/PRACH占用的RB个数，特殊子帧配比，CRS映射到2端口还是4端口等。

说明：目前产品实现中，对于单UE BF峰值，在TM7下子帧0（TM8下子帧0/1/5/6）的中间6个RB不能使用，由于采用RBG的分配方式，中间6个RB占用了3个RBG，所以10M带宽时共9个RB不可用，20M带宽时12个RB不可用。

【Step 2】计算每个子帧可携带比特(bit)数计算每个子帧可携带的比特数，可携带比特数＝可用RE×调制系数（QPSK为2，16QAM为4，64QAM 为6）。

【Step 3】选择合适的TBS依据可用的RB数选择满足CR(码率)不超过0.93的最大的TBS，CR = (TBS+CRC)/可携带比特数；如果CR超过0.93，MCS就要降阶。

根据协议，PHY层会把超过6144bits的TBS进行分块，给每块加上24bits的CRC，最后整个TBS还要加上一个TB CRC。

【Step 4】PHY层吞吐量的计算计算出每个子帧选择的TBS后，根据帧配比和特殊子帧配比累加各个子帧的TBS+CRC，如果是双码字还要乘以2，从而计算出最终PHY层吞吐量。

2.2.2单UE理论峰值吞吐量（1）上行峰值吞吐量（以CFI=3，2T2R为例）（2）下行峰值吞吐量特殊子帧配比7下行理论峰值(Mbps)特殊子帧配比5下行理论峰值(Mbps)2.2.3 小区理论峰值吞吐量（1）上行小区峰值吞吐量理论计算（以CFI= 3，2T2R 为例)： 如果要精确计算的话还需要考虑SRS 和PRACH 的开销，基带只能处理60256TBS 的能力，由于TDD 目前SRS 都是配置在特殊子帧上，所以只需要考虑PRACH 的影响。

（2）下行小区峰值吞吐量计算2.3影响吞吐量的相关因素2.3.1呼叫流程中与吞吐率有关的关键信令Initial UE context setuprequest中包含：1、UE cat能力2、业务的QCI、QoS2.3.2 下行吞吐率基本影响因素3.2.2.1 下行调度基本过程UE 在规定的上行CQI 、RI 反馈周期时，上报CQI 、RI （仅复用模式需上报）、PMI （仅闭环时需上报）。

且在下行有PDSCH 时，反馈ACK/NACK 。

eNB 侧根据实际资源情况和调度算法，给UE 分配相应的上行资源，在PDCCH 上下发DL Grant 和PDSCH 给UE 。

3.2.2.2 影响下行吞吐率的基本因素（1）系统带宽：系统的不同带宽决定了系统的总RB 数；Uu 口UE 能力查询流程中可观察UE cat 能力（2）数据信道可用带宽：公共信道的开销进一步决定了用户可以实际使用的资源，其中下行主要包括PDCCH和系统消息；（3）UE能力限制：在计算单用户峰值时，在考虑用户可用带宽时，还需要考虑UE 能力的限制，不同类型UE具备不同的上下行峰值速率具体参考TS36.306；（4）编码速率限制：传输块的编码速率不能超过0.93，这一点实际上限制了在某些场景下能够调度的最高MCS阶数，具体参考TS 36.213；（5）信道条件信道条件主要包含RSRP，AVG SINR，信道相关性等参数，这些都会对实际的信号解调性能造成影响。

如果RSRP过低，则可使用的有用信号的越低；如果AVG SINR过低，则干扰信号强度较有用信号越大；而信道相关性会对RANK值计算造成影响：一般MIMO模式要求信道相关性低，而BF模式则要求信道相关性高，这些都将对解调性能造成较大影响。

2.3.3上行吞吐率基本影响因素3.2.3.1 上行调度基本过程在初始接入时，UE在PUCCH发送SR（调度请求），用来请求少量数据的上行资源调度。

eNB侧根据实际资源情况和调度算法，给UE分配相应的上行资源，在PDCCH上下发UL Grant通知UE；在已有上行资源的情况下，UE在PUSCH发送BSR（缓冲区状态报告）进行上行资源调度请求；eNB侧在PDCCH上下发UL Grant通知UE。

3.2.3.2影响上行吞吐率的基本因素（1）系统带宽：系统的不同带宽决定了系统的总RB数，TS 36.104；（2）数据信道可用带宽：公共信道的开销进一步决定了用户可以实际使用的资源，其中下行主要包括PDCCH和系统消息，上行主要包括PUCCH、SRS、PRACH；（3）UE能力限制：在计算单用户峰值时，在考虑用户可用带宽时，还需要考虑UE能力的限制，不同类型UE具备不同的上下行峰值速率，且只有Cat 5终端才支持上行64QAM，具体参考TS36.306；（4）上行单用户RB 数分配限制：在计算单用户的上行吞吐率时，还需要考虑单用户的分配的RB 个数必须可以分解为1、2、3、5相乘，参考TS 36.211；represents the bandwidth of the PUSCH in terms of resource blocks, and shallfulfilUL RB PUSCH RB 532532N M ≤⋅⋅=ααα，where 532,,ααα is a set of non-negative integers.（5）信道条件信道条件主要包含RSRP ，AVG SINR ，信道相关性等参数，这些都会对实际的信号解调性能造成影响。