LTE速率跟着SINR跑.docx

LTE的基本规律之一是：速率跟着SINR跑，SINR决定网络性能，网络结构决定SINR。
影响LTE速率的因素很多，包括SINR、CQI、MCS、PMI、RI、天线配置、UE等级等等，其中SINR是影响力最大的因素。SINR和LTE速率（系统吞吐量）之间的关联虽然没有像CDMA网络中“DRC和申请速率”之间严格的对应关系，但两者有紧密的联系，有一致的趋势，并且在系统负载增加时表现更加明显。
3GPP协议没有涉及SINR。怎样测量SINR，以及如何根据SINR得到相应的CQI和MCS，是由厂家自有算法决定。UE负责测量下行链路的SINR。UE对SINR的测量时基于资源块（RB）进行的，每个资源块都要计算出SINR，然后转换成CQI数据上报给eNodeB。UE上报CQI时同时考虑了UE自身的能力，因此UE并不上报实际的SINR数值，而是报告它能解码的最高MCS（确保传输块的错误率BLER不超过10%）。也就是说，UE上报的不是单纯的实际无线信道状况，对于相同的无线信道状况，能力强的UE可以上报较高等级的CQI，申请更高的MCS。eNodeB根据CQI为每个资源块选择适当的MCS（ModulationandCodingScheme）。MCS的选择属于厂家的核心算法。
CQI是SINR的离散取值。通过解码参考信号（RS），所有用户UE都要向eNodeB报告CQI。

下图中可以看到SINR与测量时隙，以及吞吐量和测量时隙之间的关系。最大的吞吐量（27231319bps）出现在第70个测量时隙，而最小的吞吐量（1832937bps）出现在第146个时隙。在SINR值为5.6dB时（第137个测量时隙），吞吐量降低到10Mbps以下的持续时间超过10个测量时隙（之前吞吐量也有下降到10Mbps以下，但持续时间都很短）。实际上吞吐量低于10Mbps以下的情况从测量时隙137一直持续到测量时隙178。

这里一共使用了32个PRB（64个RB）。吞吐量C和SINR的大致关系为：
C=β*W*log2(1+α*SINR)
其中W是1个RB的带宽，即180kHz；α的取值范围在0.1到1之间。这个公式可以用下图表示。可以看出，如果在一个测量时隙中SINR是好的，那么就能获得更高的吞吐量，这与链路适配理论相吻合。

下表是3GPP规定的CQI数值和对应的调制策略及速率。

下表是LTE下行链路对SINR的要求。如果要使用16QAM调制方法，SINR至少要达到7.9dB；如果要使用64QAM调制方法，SINR至少要达到15.3dB。

上面提到，UE对SINR的测量由厂家的自有算法决定，其中的一种测量公式是：
γk=pk[Ф]k,k1+i≠kpi[Ф]k,i
其中pk[Ф]k,k是UEk的功率，i≠kpi[Ф]k,i是其它UE的功率总和。

在MIMO中，空间相关性对无线信道的容量有相当大的影响。在发射机不清楚无线信道H的情况下，信道容量的计算公式是：
C=log⁡[det⁡(INR+γNTHHH)]
其中NR是接收天线的数量，NT是发射天线的数量，γ是信号噪声干扰比SINR，INR是NR×NR的单位矩阵，H是NR和NT之间的信道传输函数的矩阵，而{.}H是Hermitian共轭转置操作。