LTE 系統CQI上報機制及作用分析

梁曉洪

【摘要】本文從CQI定義和測量、CQI的作用機制以及CQI對性能的影響等方面入手，結合具體測試實例分析CQI的相關內容，以提供CQI相關的全面信息。

【關鍵詞】LTECQI子帶CQI寬帶CQICQI報告模式

一、CQI定義與意義

CQI用以表示下行信道的質量，eNodeB根據CQI信息選擇合適的調度算法和下行數據塊大小，以保證UE在不同無線環境下都能獲取最優的下行性能。

CQI值由UE測量并上報。LTE規范中沒有明確定義CQI的測量方式，只定義了CQI的選取準則，即保證PDSCH的解碼錯誤率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是說，UE需要根據測量結果（比如SINR）評估下行鏈路特性，并采用內部算法確定此SINR條件下所能獲取的BLER值，并根據BLER<10%的限制，上報對應的CQI值。

LTE系統中規定CQI取值為1~15，其對應的調制方式以及碼率如表 1所示。

其中，調制方式決定了調制階數，它表示每1個符號中所傳送的比特數。QPSK對應的調制階數為2，16QAM為4，64QAM為6。碼率為 傳輸塊中信息比特數與物理信道總比特數之間的比值，即：

碼率= 傳輸塊中信息比特數/物理信道總比特數

= 信息比特數/（物理信道總符號數*調制階數）

=效率/調制階數

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

二、CQI影響因素分析

UE根據所測量的SINR值來確定可用CQI并上報到eNodeB，因此CQI值主要與下行參考信號的SINR有關。除此之外，CQI還與UE接收機的靈敏度、MIMO傳輸模式和無線鏈路特性有關。具體表現為：

●相同信道質量條件下，UE接收機的靈敏度越高，所測得的SINR值越高，因此所上報的CQI值也越大。

●MIMO模式、重傳次數和天線數目都會影響BLER性能。由于CQI對應于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天線所對應的CQI更高。

三、CQI對性能的影響

根據上述分析可知，CQI在下行調度中起著非常關鍵的作用。UE根據SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式進行上報，eNodeB則根據不同的CQI模式來提取出相應的寬帶或者子帶CQI信息，獲悉UE在特定頻帶上的干擾情況，實現頻率選擇性或者非選擇性調度。重要的是，eNodeB根據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系舉例說明如下。

假設UE上報的CQI為最大值15，其所對應的調制方式為64QAM，碼率為0.926。則20MHz（對應100個PRB）下，TD-LTE系統物理層峰值最大速率計算如下：

①PRB中RE數：

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

②假定每個子幀中為3個PDCCH符號，則去除CFI所占用的RE數，得到：

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

③物理層比特數與調制方式相關，64QAM所對應的調制階數為6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子幀

④根據碼率計算傳輸塊大?。?/p>

傳輸塊中信息比特數=物理信道總比特數 x 碼率 = 79200 x 0.926= 73340

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

73340（TBS） x 2（流數） x 3（下行時隙數） x 200（1s內半幀數） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，則對應的碼率和調制方式有所不同，因此每個TTI中所能傳送的傳輸塊的大小也會有所區別，從而導致下行吞吐量產生差異。因此，CQI在下行調度中起著非常關鍵的作用。

UE和eNodeB調度算法中CQI評估和測量機制對系統性能有著直接影響。舉例來講，如果UE上報的CQI較低，但是系統卻錯誤地發送了較大的TBS，則可能導致UE解碼失敗并發送ACK信息，從而產生重傳，影響到系統的資源利用率。反之，如果實際無線環境較差，但是UE上報的CQI值較高，則網絡根據CQI選擇較大的TBS，而這也同樣可能導致UE解碼失敗，導致系統資源利用率降低。

速度對于CQI報告準確性的影響也較大。速度越高，CQI偏差越大，因此應當減小發送周期，增加發送頻率，以保證CQI信息的準確性。

四、結論

LTE系統中，CQI報告對下行調度至關重要。因此，了解CQI的基本原理、測量方式和作用方式，對LTE測試和優化工作很有幫助。本文針對MIMO的TM4模式，以CQI的不同報告方式為例，對CQI的相關特點、原理和性能影響進行了分析說明，有助于全面了解CQI相關的知識和內容。

參考文獻

[1]陳書貞等. LTE關鍵技術與無線性能[M]. 北京：機械工業出版社（第1版），2012

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

【摘要】本文從CQI定義和測量、CQI的作用機制以及CQI對性能的影響等方面入手，結合具體測試實例分析CQI的相關內容，以提供CQI相關的全面信息。

【關鍵詞】LTECQI子帶CQI寬帶CQICQI報告模式

一、CQI定義與意義

CQI用以表示下行信道的質量，eNodeB根據CQI信息選擇合適的調度算法和下行數據塊大小，以保證UE在不同無線環境下都能獲取最優的下行性能。

CQI值由UE測量并上報。LTE規范中沒有明確定義CQI的測量方式，只定義了CQI的選取準則，即保證PDSCH的解碼錯誤率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是說，UE需要根據測量結果（比如SINR）評估下行鏈路特性，并采用內部算法確定此SINR條件下所能獲取的BLER值，并根據BLER<10%的限制，上報對應的CQI值。

LTE系統中規定CQI取值為1~15，其對應的調制方式以及碼率如表 1所示。

其中，調制方式決定了調制階數，它表示每1個符號中所傳送的比特數。QPSK對應的調制階數為2，16QAM為4，64QAM為6。碼率為 傳輸塊中信息比特數與物理信道總比特數之間的比值，即：

碼率= 傳輸塊中信息比特數/物理信道總比特數

= 信息比特數/（物理信道總符號數*調制階數）

=效率/調制階數

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

二、CQI影響因素分析

UE根據所測量的SINR值來確定可用CQI并上報到eNodeB，因此CQI值主要與下行參考信號的SINR有關。除此之外，CQI還與UE接收機的靈敏度、MIMO傳輸模式和無線鏈路特性有關。具體表現為：

●相同信道質量條件下，UE接收機的靈敏度越高，所測得的SINR值越高，因此所上報的CQI值也越大。

●MIMO模式、重傳次數和天線數目都會影響BLER性能。由于CQI對應于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天線所對應的CQI更高。

三、CQI對性能的影響

根據上述分析可知，CQI在下行調度中起著非常關鍵的作用。UE根據SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式進行上報，eNodeB則根據不同的CQI模式來提取出相應的寬帶或者子帶CQI信息，獲悉UE在特定頻帶上的干擾情況，實現頻率選擇性或者非選擇性調度。重要的是，eNodeB根據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系舉例說明如下。

假設UE上報的CQI為最大值15，其所對應的調制方式為64QAM，碼率為0.926。則20MHz（對應100個PRB）下，TD-LTE系統物理層峰值最大速率計算如下：

①PRB中RE數：

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

②假定每個子幀中為3個PDCCH符號，則去除CFI所占用的RE數，得到：

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

③物理層比特數與調制方式相關，64QAM所對應的調制階數為6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子幀

④根據碼率計算傳輸塊大?。?/p>

傳輸塊中信息比特數=物理信道總比特數 x 碼率 = 79200 x 0.926= 73340

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

73340（TBS） x 2（流數） x 3（下行時隙數） x 200（1s內半幀數） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，則對應的碼率和調制方式有所不同，因此每個TTI中所能傳送的傳輸塊的大小也會有所區別，從而導致下行吞吐量產生差異。因此，CQI在下行調度中起著非常關鍵的作用。

UE和eNodeB調度算法中CQI評估和測量機制對系統性能有著直接影響。舉例來講，如果UE上報的CQI較低，但是系統卻錯誤地發送了較大的TBS，則可能導致UE解碼失敗并發送ACK信息，從而產生重傳，影響到系統的資源利用率。反之，如果實際無線環境較差，但是UE上報的CQI值較高，則網絡根據CQI選擇較大的TBS，而這也同樣可能導致UE解碼失敗，導致系統資源利用率降低。

速度對于CQI報告準確性的影響也較大。速度越高，CQI偏差越大，因此應當減小發送周期，增加發送頻率，以保證CQI信息的準確性。

四、結論

LTE系統中，CQI報告對下行調度至關重要。因此，了解CQI的基本原理、測量方式和作用方式，對LTE測試和優化工作很有幫助。本文針對MIMO的TM4模式，以CQI的不同報告方式為例，對CQI的相關特點、原理和性能影響進行了分析說明，有助于全面了解CQI相關的知識和內容。

參考文獻

[1]陳書貞等. LTE關鍵技術與無線性能[M]. 北京：機械工業出版社（第1版），2012

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

【摘要】本文從CQI定義和測量、CQI的作用機制以及CQI對性能的影響等方面入手，結合具體測試實例分析CQI的相關內容，以提供CQI相關的全面信息。

【關鍵詞】LTECQI子帶CQI寬帶CQICQI報告模式

一、CQI定義與意義

CQI用以表示下行信道的質量，eNodeB根據CQI信息選擇合適的調度算法和下行數據塊大小，以保證UE在不同無線環境下都能獲取最優的下行性能。

CQI值由UE測量并上報。LTE規范中沒有明確定義CQI的測量方式，只定義了CQI的選取準則，即保證PDSCH的解碼錯誤率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是說，UE需要根據測量結果（比如SINR）評估下行鏈路特性，并采用內部算法確定此SINR條件下所能獲取的BLER值，并根據BLER<10%的限制，上報對應的CQI值。

LTE系統中規定CQI取值為1~15，其對應的調制方式以及碼率如表 1所示。

其中，調制方式決定了調制階數，它表示每1個符號中所傳送的比特數。QPSK對應的調制階數為2，16QAM為4，64QAM為6。碼率為 傳輸塊中信息比特數與物理信道總比特數之間的比值，即：

碼率= 傳輸塊中信息比特數/物理信道總比特數

= 信息比特數/（物理信道總符號數*調制階數）

=效率/調制階數

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

二、CQI影響因素分析

UE根據所測量的SINR值來確定可用CQI并上報到eNodeB，因此CQI值主要與下行參考信號的SINR有關。除此之外，CQI還與UE接收機的靈敏度、MIMO傳輸模式和無線鏈路特性有關。具體表現為：

●相同信道質量條件下，UE接收機的靈敏度越高，所測得的SINR值越高，因此所上報的CQI值也越大。

●MIMO模式、重傳次數和天線數目都會影響BLER性能。由于CQI對應于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天線所對應的CQI更高。

三、CQI對性能的影響

根據上述分析可知，CQI在下行調度中起著非常關鍵的作用。UE根據SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式進行上報，eNodeB則根據不同的CQI模式來提取出相應的寬帶或者子帶CQI信息，獲悉UE在特定頻帶上的干擾情況，實現頻率選擇性或者非選擇性調度。重要的是，eNodeB根據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系舉例說明如下。

假設UE上報的CQI為最大值15，其所對應的調制方式為64QAM，碼率為0.926。則20MHz（對應100個PRB）下，TD-LTE系統物理層峰值最大速率計算如下：

①PRB中RE數：

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

②假定每個子幀中為3個PDCCH符號，則去除CFI所占用的RE數，得到：

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

③物理層比特數與調制方式相關，64QAM所對應的調制階數為6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子幀

④根據碼率計算傳輸塊大?。?/p>

傳輸塊中信息比特數=物理信道總比特數 x 碼率 = 79200 x 0.926= 73340

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

73340（TBS） x 2（流數） x 3（下行時隙數） x 200（1s內半幀數） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，則對應的碼率和調制方式有所不同，因此每個TTI中所能傳送的傳輸塊的大小也會有所區別，從而導致下行吞吐量產生差異。因此，CQI在下行調度中起著非常關鍵的作用。

UE和eNodeB調度算法中CQI評估和測量機制對系統性能有著直接影響。舉例來講，如果UE上報的CQI較低，但是系統卻錯誤地發送了較大的TBS，則可能導致UE解碼失敗并發送ACK信息，從而產生重傳，影響到系統的資源利用率。反之，如果實際無線環境較差，但是UE上報的CQI值較高，則網絡根據CQI選擇較大的TBS，而這也同樣可能導致UE解碼失敗，導致系統資源利用率降低。

速度對于CQI報告準確性的影響也較大。速度越高，CQI偏差越大，因此應當減小發送周期，增加發送頻率，以保證CQI信息的準確性。

四、結論

LTE系統中，CQI報告對下行調度至關重要。因此，了解CQI的基本原理、測量方式和作用方式，對LTE測試和優化工作很有幫助。本文針對MIMO的TM4模式，以CQI的不同報告方式為例，對CQI的相關特點、原理和性能影響進行了分析說明，有助于全面了解CQI相關的知識和內容。

參考文獻

[1]陳書貞等. LTE關鍵技術與無線性能[M]. 北京：機械工業出版社（第1版），2012

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