LTE终端能力等级 Category

UE category是手机通信能力最重要的指标，没有之一。为什么？是因为这个是标识手机最高通信能力指示。也是芯片公司产品设计、开发能力的标志。为什么说高通的芯片牛，主要是Q的顶级芯片能力比别的公司芯片能力至少高一代，甚至两代。例如海思16年10月发布的麒麟960峰值速率是下行600Mbps，而高通16年2月发布的X16峰值速率是1gbps，Intel的modem至今还是450Mbps的峰值速率。再举个大家都熟悉的例子，Intel给Iphone7提供的芯片是下行峰值450Mbps的能力，而高通给iphone7提供的芯片是下行峰值600Mbps能力。这就是为什么高通芯片在实际网络中速率更高的原因。UE CAT简单的类比就是CPU的主频，能力直接的体现是峰值速率，但是不是峰值速率越高能力越强？对，但不全是。就像Intel的CPU有i3、i5、i7三个系列，每个系列都在演进，UE Cat也在演进，而且有几个路径（类似于i3、i5、i7系列）。从技术上解释一下，为什么会有那么多UE Cat.。主要是因为两个原因：1. 3GPP不同的版本。以LTE为例，第一个版本是rel-8，目前是rel-14即将完成。每个版本都会根据新的feature定义新的UE Cat.。例如在rel-12结束后，针对256QAM调制定义了新的UE Cat（DL CAT-11、DL CAT-12等）。2. 同一个版本内，同时支持高、中、低端手机。例如在rel-10定义了四种下行Cat（CAT-6、7、8、9），其中Cat-8就是高端手机，cat-6、9支持的速率较低。影响UE CAT的主要因素：MIMO天线数、载波聚合数、调制阶数。同一个UE CAT的速率有几种实现方式，例如8天线MIMO+双载波 = 4天线MIMO + 四载波。具体实现方式是芯片厂家的实现选择，例如华为喜欢MIMO，不喜欢CA（这两年有所变化，麒麟960也支持4cc了）。

UE Category
下行峰值速率（Mbps） 下行天线构成 上行峰值速率（Mbps） 上行链路的64QAM

其中蓝字部分为Release8中规定的内容，绿字部分为Release10规定的内容。UE Category 有时也被称作 UE Class。eNodeB和UE之间需用通过UE Category来确定UE的传输能力。eNodeB根据UE Category来调整自己的参数设定，合理地与UE进行通信（不可以超过UE的能力）。

Category终端能力等级，表明了终端所支持的数据处理能力（下载、上传速率）、最大的空分复用、调制编码能力等。

 

详细可参考 3GPP36.306。在R8版本中定义了5类终端，在R10中定义了8类终端....随着版本演进，不断有新的终端被定义！ 

R8	R9	R10	R11	R12
Category 1	Category 1	Category 1	Category 1	Category 1
Category 2	Category 2	Category 2	Category 2	Category 2
Category 3	Category 3	Category 3	Category 3	Category 3
Category 4	Category 4	Category 4	Category 4	Category 4
Category 5	Category 5	Category 5	Category 5	Category 5
-	-	Category 6	Category 6	Category 6
-	-	Category 7	Category 7	Category 7
-	-	Category 8	Category 8	Category 8
-	-	-	Category 9	Category 9
-	-	-	Category 10	Category 10
-	-	-	Category 11	Category 11
-	-	-	Category 12	Category 12
-	-	-	-	Category 13
-	-	-	-	Category 14
-	-	-	-	Category 15

 目前3GPP更新到了R12，15类终端，但还有很多信息没有说清楚！以RC40版本来说，信息如下！

 下行物理信道参数设置

UE 类别	Maximum number of DL-SCH transport block bitsreceived within a TTI	Maximum number of bits of a DL-SCH transport blockreceived within a TTI	软信道比特总数	支持下行空分复用的最大层数
Category1	10296	10296	250368	1
Category2	51024	51024	1237248	2
Category3	102048	75376	1237248	2
Category4	150752	75376	1827072	2
Category5	299552	149776	3667200	4
Category6	301504	149776 (4layers)	3654144	2 or4
		75376 (2layers)
Category7	301504	149776 (4layers)	3654144	2 or4
		75376 (2layers)
Category8	2998560	299856	35982720	8
Category9	452256	149776 (4layers)	5481216	2 or4
		75376 (2layers)
Category10	452256	149776 (4layers)	5481216	2 or4
		75376 (2layers)
Category11	603008	149776 (4layers, 64QAM)	7308288	2 or4
		195816 (4layers, 256QAM)
		75376 (2layers, 64QAM)
		97896 (2layers, 256QAM)
Category12	603008	149776 (4layers, 64QAM)	7308288	2 or4
		195816 (4layers, 256QAM)
		75376 (2layers, 64QAM)
		97896 (2layers, 256QAM)

 上行物理信道参数配置 

UECategory	Maximum number of UL-SCH transport block bits transmittedwithin a TTI	Maximum number of bits of an UL-SCH transport blocktransmitted within a TTI
Category1	5160	5160
Category2	25456	25456
Category3	51024	51024
Category4	51024	51024
Category5	75376	75376
Category6	51024	51024
Category7	102048	51024
Category8	1497760	149776
Category9	51024	51024
Category10	102048	51024
Category11	51024	51024
Category12	102048	51024

 

这里需要说明终端的最大下行速率和最大上行速率

 

以下行举例来说，有2个参数：

Maximum number of DL-SCH transport block bitsreceived within a TTI

//在一个TTI内可接收的最大DL-SCH传输块bit数

Maximum number of bits of a DL-SCH transport blockreceived within a TT

//在一个TTI内可接收一个传输块的DS-SCH传输块最大bit数

 

一个TTI就是1ms

 

举例来说：Category3

Maximum number of DL-SCH transport block bitsreceived within a TTI      =102048

那么下行速率可达100Mbps

 

Maximum number of bits of a DL-SCH transport blockreceived within a TTI  =75376

一个传输块的下行速率可达75Mbps

Category3最大可支持2层传输，2个传输块的最大传输速率可达=75376*2=150Mbps

 

但Maximum number of DL-SCH transport block bitsreceived within a TTI最大速率只有100Mbps，所以Category3最大速率=MIN(Maximum number of DL-SCH transport block bits receivedwithin a TTI, Maximum number of bits of a DL-SCH transport blockreceived within a TTI*层数)=100Mbps

 

上行所支持的最大速率同样类似 

Category	支持的最大层数		最大速率
	下行	上行	下行	上行
Category 1	1	1	10	5
Category 2	2	1	50	25
Category 3	2	1	100	50
Category 4	2	1	150	50
Category 5	4	1	300	75
Category 6	2	1	150	50
	4	1	300
Category 7	2	？	150	？
	4		300
Category 8	8	1	300	150
Category 9	2	1	150	50
	4		450
Category 10	2	？	190	？
	4		600
Category 11	2	1	190	50
	4		600
Category 12	2	？	190	？
	4		600

 在调制方式方面，下行方向从CAT11开始支持256QAM调制方式，上行方向部分终端已开始支持64QAM了

Category	数据信道支持的调制方式
	下行	上行
Category 1	QPSK, 16QAM, 64QAM	QPSK, 16QAM
Category 2		QPSK, 16QAM
Category 3		QPSK, 16QAM
Category 4		QPSK, 16QAM
Category 5		QPSK, 16QAM, 64QAM
Category 6		QPSK, 16QAM
Category 7		QPSK, 16QAM
Category 8		QPSK, 16QAM, 64QAM
Category 9		QPSK, 16QAM
Category 10		QPSK, 16QAM
Category 11	QPSK, 16QAM 64QAM，256QAM	QPSK, 16QAM
Category 12		QPSK, 16QAM
Category 13		QPSK, 16QAM
Category 14		QPSK, 16QAM
Category 15		QPSK, 16QAM, 64QAM

 

如何查看终端的category呢？可以通过信令来确认，在信令UECapabilityInformation的UE-EUTRA-Capability中有ue-Category的信息。

–                     UE-EUTRA-Capability

The IEUE-EUTRA-Capability is used to convey the E-UTRA UE Radio AccessCapability Parameters [5] to the network.

UE-EUTRA-Capability information element

-- ASN1START

 

UE-EUTRA-Capability::=             SEQUENCE {

   accessStratumRelease            AccessStratumRelease,

   ue-Category                         INTEGER(1..16),                    -- value range FFS

   pdcp-Parameters                     PDCP-Parameters,

   phyLayerParameters              PhyLayerParameters,

   rf-Parameters                   RF-Parameters,

   measurementParameters           MeasurementParameters,

   interRAT-Parameters                 SEQUENCE {

      utraFDD                         IRAT-UTRA-FDD-Parameters            OPTIONAL,

      utraTDD128                      IRAT-UTRA-TDD128-Parameters            OPTIONAL,

……

–                     UECapabilityInformation

TheUECapabilityInformation message is used to transfer of UEradio access capabilities requested by the E‑UTRAN.

Signalling radio bearer:SRB1

RLC-SAP: AM

Logical channel:DCCH

Direction: UE toE‑UTRAN

UECapabilityInformation message

-- ASN1START

 

UECapabilityInformation::=         SEQUENCE {

   rrc-TransactionIdentifier       RRC-TransactionIdentifier,

   criticalExtensions              CHOICE {

      c1                              CHOICE{

          ueCapabilityInformation-r8          UECapabilityInformation-r8-IEs,

          spare7 NULL,

          spare6 NULL, spare5 NULL, spare4 NULL,

          spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL

      },

      criticalExtensionsFuture        SEQUENCE {}

   }

}

 

UECapabilityInformation-r8-IEs::=   SEQUENCE (SIZE(1..maxRAT-Capabilities)) OF SEQUENCE {

   rat-Type                        RAT-Type,

   ueCapabilitiesRAT-Container         OCTET STRING,

   nonCriticalExtension            SEQUENCE{}                         OPTIONAL

}

 

-- ASN1STOP

 

UECapabilityInformation field descriptions

ueCapabilitesRAT-Container Container forthe UE capabilities of the indicated RAT. The encoding is definedin the specification of each RAT: For E‑UTRA: the encoding of UE capabilities is defined inIE UE-EUTRA-Capability. For UTRA: theencoding of UE capabilities is defined in IE [FFS] TS 25.331[19]. For GERAN: theencoding of UE capabilities is defined in IE [FFS] [24.008 and/ or44.018; FFS]. ForCDMA2000-1xRTT Bandclass: the encoding of UE capabilities isdefined in IE [A.S.0008;  FFS]