TDD-LTE物理层吞吐率计算（下行）
LTE网络物理层吞吐率的计算一直是一个令人头疼的问题，总是感觉似懂非懂的，今天就为大家详细介绍TDD-LTE物理层吞吐率计算（下行）方法，希望能帮助各位解决这个问题，完整掌握这个知识点。
1、吞吐率计算方法
当网络基本参数配置确定时，LTE网络物理层吞吐率取决于MAC层调度选择的TBS，理论峰值吞吐率就是在一定条件下，通过查表计算确定终端可以选择的最大TBS，从而根据网络的子帧配比、特殊子帧配比来计算出物理层的最大吞吐率。
终端可选择的TBS由RB数和MCS阶数确定，通过查表可以得到，具体计算方案如下。
1.1 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）等开销后计算实际可用资源（RE）。
在这些开销中，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天线端口还是4天线端口等。
1.2 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）。
1.3 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，
根据协议36.213，物理层会把超过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。
如果CR超过0.93，MCS就要降阶使用，选择较小的TBS，以满足CR（码率）不超过0.93的要求。
1.4 计算物理层吞吐量
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，从而计算出最终物理层吞吐率。
2、终端能力等级列表
2.1 终端等级与下行物理层参数对照表
2.2 终端等级与上行物理层参数对照表
3、系统子帧时隙配置列表
3.1 上下行子帧配置
TDD-LTE上下行子帧配置表
3.2 TDD-LTE特殊子帧配置
4、下行物理层吞吐率计算
4.1 计算参数配置说明
下面以20M带宽（100RB）、2天线端口、子帧配比2，特殊子帧配比7/5，PDCCH占用1个符号，最大调制阶数6（对应64QAM）为例进行计算。
系统下行数据传输可用子帧如下：
特殊子帧配比为7时1个无线帧中用于下行数据传输的子帧有：0、1、3、4、5、6、8、9；
特殊子帧配比为5时1个无线帧中用于下行数据传输的子帧有：0、3、4、5、8、9；
参考如下TDD-LTE物理资源映射示意图，各下行子帧资源占用说明如下：
TDD-LTE物理资源映射示意图
子帧0/5占用RE数：
PDCCH最少占用1个符号；
CRS在2天线下每个RB占用12个RE；
PBCH在2天线下每个RB占用完整3个符号及8个RE；
SSS占用中间6个RB。
子帧1/6（特殊子帧）占用RE数：
PDCCH最少占用1个符号；
CRS在2天线下每个RB占用12个RE；
PSS占用中间6个RB。
子帧3/4/8/9（下行数据子帧）占用RE数：
PDCCH最少占用1个符号；
CRS在2天线下每个RB占用12个RE；
4.2 每TTI内可用的理论资源块大小
由于系统子帧配比为2，上下行转换周期为5ms，一个无线帧内的2个半帧是对称的，子帧5、6、8/9的计算方式分别等同于子帧0、1、3/4。
1.2.1 子帧0可用资源
子帧0/5可用资源（RE）：
12*14*100（总RE数）-12*1*100（PDCCH占用RE数）-12*1*100（CRS占用RE数）-（12*3+8）*6（PBCH占用RE数）-12*1*6（SSS占用RE数）=14064
1.2.2 特殊子帧可用资源
子帧1/6可用资源：
12*10*100（总RE数）-12*1*100（PDCCH占用RE数）-8*1*100（CRS占用RE数）--12*1*6（PSS占用RE数）=9928
1.2.3 下行数据子帧可用资源
下行数据子帧可用资源相同，计算如下：
子帧3/4/8/9可用资源：
12*14*100（总RE数）-12*1*100（PDCCH占用RE数）-12*1*100（CRS占用RE数）=14400。
各子帧对应承载的Bit数如下：
子帧0：14064×6＝84384；
子帧1：9928×6＝59568；
子帧3：14400×6＝86400；
子帧4：14400×6＝86400；
4.3 Cat3能力等级终端吞吐率计算
CAT3能力等级终端下行支持的最大处理TBS能力为双流共计102048，则对应的单流每TTI可传输的单个下行子帧的最大资源块大小为102048/2 = 51024bits。
注意：因为这里是按终端双流来计算最大速率的，此时终端双流支持的TBS是102048；如果终端采用单流方式，则最大可支持TBS为75376。
实际每TTI内可传输的最大资源块大小计算如下：
4.3.1 子帧0每TTI内可传输的最大资源块大小
子帧0最大能承载的bit数为84384，查询RB数及MCS、TBS等级表（如下，参考协议36.213），100个RB下MCS=28对应的TBS为75376，虽然计算出来的CR<0.93，但是大于Cat3终端单流的最大传输能力，故要对MCS进行降阶使用，MCS=23对应的TBS=51024，满足要求。
PDSCH信道TBS表（RB=100）
| PDSCH信道TBS表（RB=100） |
|||
| MCS Index （IMCS） |
Modulation Order （Qm） |
TBS Index （ITBS） |
TBS |
| 0 |
2 |
0 |
2792 |
| 1 |
2 |
1 |
3624 |
| 2 |
2 |
2 |
4584 |
| 3 |
2 |
3 |
5736 |
| 4 |
2 |
4 |
7224 |
| 5 |
2 |
5 |
8760 |
| 6 |
2 |
6 |
10296 |
| 7 |
2 |
7 |
12216 |
| 8 |
2 |
8 |
14112 |
| 9 |
2 |
9 |
15840 |
| 10 |
4 |
9 |
15840 |
| 11 |
4 |
10 |
17568 |
| 12 |
4 |
11 |
19848 |
| 13 |
4 |
12 |
22920 |
| 14 |
4 |
13 |
25456 |
| 15 |
4 |
14 |
28336 |
| 16 |
4 |
15 |
30576 |
| 17 |
6 |
15 |
30576 |
| 18 |
6 |
16 |
32856 |
| 19 |
6 |
17 |
36696 |
| 20 |
6 |
18 |
39232 |
| 21 |
6 |
19 |
43816 |
| 22 |
6 |
20 |
46888 |
| 23 |
6 |
21 |
51024 |
| 24 |
6 |
22 |
55056 |
| 25 |
6 |
23 |
57336 |
| 26 |
6 |
24 |
61664 |
| 27 |
6 |
25 |
63776 |
| 28 |
6 |
26 |
75376 |
| 29 |
2 |
reserved |
/ |
| 30 |
4 |
/ |
|
| 31 |
6 |
/ |
|
则子帧0最大能承载的bit数为：
51024 + 向上取整（51024/6144）*24+24 = 51264；
4.3.2 子帧1每TTI内可传输的最大资源块大小
特殊子帧查表的RB数是可分配RB数的75％，即RB＝75，以对应特殊子帧可用RE数的减少。利用RB＝75查表（如下，，参考协议36.213），MCS=28对应的TBS为55056，虽然计算出的CR < 0.93，但由于大于cat3终端单流最大传输比特数的能力，故MCS降阶使用，选择MCS=27，对应TBS＝46888。
PDSCH信道TBS表（RB=75）
| PDSCH信道TBS表（RB=75） |
|||
| MCS Index （IMCS） |
Modulation Order （Qm） |
TBS Index （ITBS） |
TBS |
| 0 |
2 |
0 |
2088 |
| 1 |
2 |
1 |
2728 |
| 2 |
2 |
2 |
3368 |
| 3 |
2 |
3 |
4392 |
| 4 |
2 |
4 |
5352 |
| 5 |
2 |
5 |
6712 |
| 6 |
2 |
6 |
7736 |
| 7 |
2 |
7 |
9144 |
| 8 |
2 |
8 |
10680 |
| 9 |
2 |
9 |
11832 |
| 10 |
4 |
9 |
11832 |
| 11 |
4 |
10 |
12960 |
| 12 |
4 |
11 |
15264 |
| 13 |
4 |
12 |
16992 |
| 14 |
4 |
13 |
19080 |
| 15 |
4 |
14 |
21384 |
| 16 |
4 |
15 |
22920 |
| 17 |
6 |
15 |
22920 |
| 18 |
6 |
16 |
24496 |
| 19 |
6 |
17 |
27376 |
| 20 |
6 |
18 |
29296 |
| 21 |
6 |
19 |
32856 |
| 22 |
6 |
20 |
35160 |
| 23 |
6 |
21 |
37888 |
| 24 |
6 |
22 |
40576 |
| 25 |
6 |
23 |
43816 |
| 26 |
6 |
24 |
45352 |
| 27 |
6 |
25 |
46888 |
| 28 |
6 |
26 |
55056 |
| 29 |
2 |
reserved |
/ |
| 30 |
4 |
/ |
|
| 31 |
6 |
/ |
|
则子帧1最大能承载的bit数为：
46888 + 向上取整（46888/6144）*24+24 = 47104；
4.3.3 子帧3/4每TTI内可传输的最大资源块大小
子帧3/4最大能承载的bit数和子帧0相同，计算如下：
51024 + 向上取整（51024/6144）*24+24 = 51264；
4.3.4 各子帧可用最大TBS对应的码率CR
CR = （TBS+CRC）/可携带比特数。
协议要求如果码率大于0.93，则初次传输不解码，直接恢复NACK，进行重传，这就降低了峰值速率，因此计算峰值速率时要求码率小于0.93。
如果CR超过0.93，MCS就要降阶使用，选择较小的TBS，以满足CR（码率）不超过0.93的要求。
根据协议，物理层会把超过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。
各子帧可用最大TBS对应的码率CR计算如下：
子帧0：51264/84384=0.6075 < 0.93门限，满足要求；
子帧1：47104/59568=0.79 08< 0.93门限，满足要求；
子帧3：51264/86400=0.5933 < 0.93门限，满足要求；
子帧4：51264/86400=0.59 33< 0.93门限，满足要求。
4.3.5 吞吐率计算
子帧配比为2，特殊子帧配比为7时，每10ms可调度6个下行子帧和2个特殊子帧，单用户下行物理层理论最高吞率为：
Throughput =（51264 *6 + 47104*2）/0.01* 2 /1000000= 80.358 Mbps
按照协议的要求，特殊子帧中下行DwPTS的符号数超过9时才能用于下行数据传输，所以：
子帧配比为2，特殊子帧配比为5时，每10ms可调度6个下行子帧，单用户下行物理层理论最高吞率为：
Throughput = 51264 *6/0.01 * 2 /1000000= 61.517 Mbps
4.4 Cat5能力等级终端吞吐率计算
4.4.1 各子帧每TTI内实际可传输的最大资源块大小
CAT5等级终端下行每TTI支持的最大处理能力为299552bits，换算到单流为149776bits，远大于TBS表中最大MCS对应的资源比特数（75376），故没有传输资源块大小TBS的限制，此时下行子帧和特殊子帧均可选择最大阶数MCS28（TBS26）下的TBS，特殊子帧查表的RB数是分配RB数的75％，即RB＝75，以对应特殊子帧可用RE数的减少。利用RB＝75查表，MCS=28对应的TBS为55056。
各子帧在每TTI内实际可传输的最大资源块大小如下：
子帧0：75376 +向上取整（75376/6144）*24+24 = 75712；
子帧1：55056 +向上取整（55056/6144）*24+24 = 55296；
子帧3：75376 +向上取整（75376/6144）*24+24 = 75712；
子帧4：75376 +向上取整（75376/6144）*24+24 = 75712；
各子帧可用最大TBS对应的码率CR计算如下：
子帧0：75712/84384=0.8972 < 0.93门限
子帧1：55296/59568=0.9282 < 0.93门限；
子帧3：75712/86400=0. 8763 < 0.93门限；
子帧4：75712/86400=0. 8763 < 0.93门限；
4.4.2 吞吐率计算
子帧配比为2，特殊子帧配比为7时，每10ms可调度6个下行子帧和2个特殊子帧，单用户下行物理层理论最高吞吐率为：
Throughput =(75712 *6 + 55296*2)/0.01*2 /1000000= 112.973Mbps
子帧配比为2，特殊子帧配比为5时，每10ms可调度6个下行子帧，单用户物理层理论最高吞量为：
Throughput = 75712 *6/0.01 * 2 /1000000=90.854 Mbps