无线网络速率与容量的计算

TD-SCDMA的调制方式
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TD R4业务采用了QPSK和8PSK的调制方式，所代表的bit数分别为2和3（2的2次方和3次方）。 TD R5业务（HSPA)采用了QPSK和16QAM（所代表的bit数为4）的调制方式。
TD-SCDMA R4码道速率的计算
TD-SCMDA物理层-常规时隙
扩频因子(Q) 每个数据块符号数(N) 下行， 1 704 Q=1,1 2 352 6; 4 176 上行， 8 88 Q=1,2, 16 44 4,8,16; TD 子帧的一个码道承载速率的计算：
TD-SCDMA帧结构
TD-SCMDA物理层-帧结构
TD-S以10ms为一个帧，分成2个子帧，每个子帧5ms。
每个子帧有TS0~TS6 7个时隙和一个特殊导频时隙，其中TS0不承载业务，
TS1~TS6 6个时隙承载业务。
TD-SCDMA帧结构
5 ms 3. Carrier (optional)
上市场上基本无此类终端，网络也不支持8
时隙。 目前比较常见的终端是CLASS10，支持 下行4时隙，上行2时隙，理论的下行速率
为59.2×4=236.8kbps，上行为
118.4kbps。 网络在分配信道时一般以4个PDCH为一 个pset组，最高可有8用户复用，一个载波 可容纳16个用户，可通过参数控制。
Data 352chips
GP 16
HSDPA的信道配置
TS0 DL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 TS1 UL HS-SICH TS2 UL TS3 DL TS4 DL TS5 DL TS6 DL HS-SCCH A-PDCH
A-PDCH
A-PDCH HS-PDSCH HS-PDSCH HS-PDSCH A-PDCH
无线网络速率与容量的计算
1.GPRS/EDGE 速率计算 2.TD-SCDMA 速率与承载用户计算 3.WCDMA/EVDO 速率介绍 4.TD LTE 速率与承载用户计算 5.各系统的频谱效率比较
1
无线网络技术演进
<10kbps <200kbps 300kbps-10Mbps <50Mbps 50M-1Gbps
接入信道PRACH，占用2个BRU，因此1个载波最多可承载15个用户，如果是3+3的配比，
则最多可承载23个用户。 如果是384K业务，则一个载波只能承载1个用户。
HSDPA的码道速率计算
Data 352chips Midamble 144chips 864chips
HSDPA的帧结构图与R4基本是类似的，每时隙的承载速率=704/16扩频因子×16码道 ×4（16QAM）/0.005（5毫秒）=563.2kbps，一个16SF码道的速率为35.2kbps。对比 R4，速率的提升体现在编码效率为1和采用16QAM的编码。 按照1：5（上下行）的时隙配比，最大速率可达563.2×5=2.816Mbps。因此一般宣称 TD的理论最高速率可达2.8M。
B0 B1 B2 T B3 B4 B5
I
B6
B7
B8
T
B9
B10
B11
I
RLC Block
T = PTCCH, I= Idle frame B0 - B11 = Radio blocks
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
R4的每类业务所占用的码道资源基本根据其速率而定。 CS12.2K(语音业务）上下行各占用2个码道，单时隙（上下行）可承载8个用户，384K 业务下行占用了48个码道3个时隙，上行占用了8个码道。
TD-SCDMA R4信道配置
以语音业务为例现网4（下行）+2（上行）的时隙配比，上行时隙必须要配备1个随机
UMB
UMB+
3GPP2
无线网络的演进主要是PS业务的演进，从最早的GSM系统 提供的9.6kbps的低速数据业务服务，发展到目前LTE可提供 100M的速率，未来可继续演进到1G以上的数据速率。
IEEE 802.16
802.16e
2
802.16m
GPRS/EDGE帧结构
52 TDMA Frames
(OFDM/MIMO)
数据速率
IMT-Advanced
3GPP
FDD
WCDMA
HSPA
HSPA+
LTE FDD
LTE+
GSM
GPRS/EDGE
TDD
TD-SCDMA
HSPA
HSPA+
TD-LTE
TD LTE+
IS-95 cdmaOne
cdma20001X DO Rev 0
DO Rev A
DO Rev B
GPRS/EDGE手机能力
GPRS/EDGE终端总共有29种类型，代表
了不同的时隙支持能力，Rx表示可支持的 最大下行时隙（PDCH)，Tx表示可支持的 最大上行时隙，Sum表示可同时支持的最 大上下行时隙之和。 CLASS 29最高可支持8上/下行时隙，理 论速率可达59.2×8=473.6kbps，但实际
Power density
2. Carrier (optional)
BRU
15
DL
Frequency
(CDMA codes)
: 1.6 MHz
available RU used RU GP DwPTS UpPTS Guard Period Downlink Pilot Time Slot Uplink Pilot Time Slot
HSUPA的信道配置
E-PUCH
目前现网无HSUPA载波（前期做过试验）。 一般HSUPA配置在HSDPA载波上，即HSUPA/HSDPA载波，最大速率560kbps（2：4 上下行配比），如配置在主载波上最多可共享5个用户（下行配置16kbps），配置在辅载 波上最多可共享4个用户。
WCDMA/CDMA-EVDO
（20ms）。
网络最初只支持CS2编码 的情况下，支持4个下行时 隙的手机速率 =12×4=48kbps。
GSM/EDGE调制方式比较
GPRS与EDGE调制方式不同
EDGE与GPRS基本类似，主要是调制方式与GPRS不一样，GPRS是GMSK，1个 符号1bit,EDGE是8PSK，1个符号3bit,因此理论上EDGE的最大速率可达GPRS最 大速率的3倍。
A-PDCH
A-PDCH A-PDCH
HSDPA与R4相比增加了HS-SCCH(高速共享控制信道）和HS-SICH(高速共享信息信道），用 来传递上下行的调度、控制等信息，同时还有上下行的伴随信道A-DPCH，负责承载高层信令及 上行数据等。 现网HSDPA以2：4（上下行）配置的情况下，三个时隙配置成下行共享信道HS-PDSCH用于 传输数据，速率可达560×3=1.68Mbps。
TD-SCDMA R4业务承载与码道关系
业务 上行单业务BRU需求 下行单业务BRU需求 单时隙提供的BRU数量 上行用户数 下行用户数 合计
CS12.2K CS64K 2 2 8 8 8
PS64K/ PS64K/ PS64K/PS384K PS64K PS128K 8 8 8 8 8 8 16 48 16 48（三个时隙） 2 2 2 6 2 2 1 1 2 2 1 1
-1.25M带宽 ，RevA下行3.1Mbps，上行1.8Mbps
TD-LTE 无线帧结构
One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One half-frame, 153600Ts = 5 ms
GPRS/EDGE编码方式比较
EDGE编码方式
EDGE的编码从MCS1-9，最高的MCS9编码速率为59.2kbps（每时隙）；
EDGE在发射8PSK时需减少发射功率，因此覆盖范围比GPRS小，对C/I的要求高。
EDGE在传输时采用哪种编码是自适应的，和C/I相关，越高的C/I可获得越高的传输速 率。
16k）。
HSDPA的终端限制
CAT4以上的终端支持16QAM的编码，即支持HSPA功能。
HSUPA
HSUPA采用QPSK/16QAM的调制，不同的是新增了几个信道：传输数据的E-PUCH， 上行控制信道E-UCCH（上行），随机接入E-RUCCH（上行），授权信道E-AGCH（下 行），HARQ的指示信道E-HICH（下行）。 每时隙HSUPA的传输速率与HSDPA一样，为560kbps，在5：1的上下行配比条件下， 理论最高HSUPA速率为2.2Mbps。
WCDMA采用上下行各5M的带宽，HSDPA的编码采用QPSK或16QAM,下行最大 物理层速率为14.4M 计算公式：
3.84M×4×15/16 = 14.4Mbps
其中：3.84M为码片速率 4为采用高阶调制16QAM后的提高倍数 15为最多采用15个业务码字，还有1个用于信令 16为HS-PDSCH的扩频因子固定为16 只有CAT15的终端才能支持15个码字即14.4M的速率，CAT10类型的支持10个码字， 即10.24M。 理论最大接入用户为单载波220。 WCDMA HSUPA上行最大物理层速率为5.76M EVDO:cdma2000 1x-RTT EVolution to packet Data Optimized
HSDPA的用户承载
现网HSDPA的业务信道HS-PDSCH可共享的用户数与下面几个条件相关 -HS-SCCH(高速共享控制信道）和HS-SICH(高速共享信息信道）现网配置成一对，各占用上下 行2条BRU. -上行受限：上行数据信道初始配置16k（2BRU)，后根据用户业务类型可升级到128Kbps （16BRU,一个时隙），在极端情况下，可承载4个用户（1个128k，1个64k，1个32k，1个 16k）.如果小区开启负荷控制，可下降128k用户的上行速率以接入更多用户，最多15个16k用户。 -下行受限：下行伴随信道（A-PDCH)现网共7个，可承载7个用户，如果开启2倍或4倍帧分复用， 可承载用户将变成14或28个。 -综合来看，现网一个HS-DPA载波最少承载4个用户（上行受限），最多15个用户（上行全部
RLC / MAC header
RLC Data Radio block Convolutional coding
BCS
Puncturing
Physical layer
4 bursts
GPRS/EDGE的无线资源传输和分配以无线块（Radio block)为基本单位，通过 卷积、打孔后在物理信道上通过四个突发（bursts)发送。
GPRS编码方式
GPRS编码方式
按照GPRS编码方式的不 同（CS1~CS4)，每个无线 块（Radio block）承载的 数据RLC DATA从160～400， 相应的每时隙速率从
数 据 速 率
8kbps~20kbps。
以CS1为例，每时隙速率
抗 干 扰 能 力
=160/0.02/1000=8Kbps。 0.02为无线块的周期
以16扩频因子为例，1个常规时隙扩频前的符号数=352×2/16=44，如果是QPSK，在
QPSK的调制方式下一个符号代表2bit，在8PSK方式下一个符号是3bit，所以SF16的码道速 率为44*2/5ms＝17.6kbit/s（QPSK）或44*3/5ms=26.4kbit/s(8PSK)。 实际上R4一般采用了1/2或1/3的编码效率，因此实际的SF16的码道速率为8k左右。
TDMA frame
GPRS的复帧结构为52个帧（GSM为26复帧结构），总长为240ms，包含了12个 RLC BLOCK,每个BLOCK4个子帧，另外还有2个空闲帧I帧和2个用于时间提前量的T 帧。 每个RLC BLOCK的周期为20ms。
GPRS/EDGE的无线资源模块
RLC / MAC layer
0 TS0
DL
GP
TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 UL UL UL DL DL DL /DL /DL /UL /UL /UL
Time
DwPTS UpPTS
TD-S最小的资源分配单位为BRU（码道）。 码道的划分是以扩频码OVSF（正交可变扩频因子)来划分的,OVSF码用于区分不同用户， 最大的扩频因子为16，因此一个时隙有16个BRU,在计算TD网络利用率时，主载波的 BRU=7×16=112（TS0承载了公共控制信道），辅载波=6×16=96.