LTE 系统CQI上报机制及作用分析

梁晓洪

【摘要】本文从CQI定义和测量、CQI的作用机制以及CQI对性能的影响等方面入手，结合具体测试实例分析CQI的相关内容，以提供CQI相关的全面信息。

【关键词】LTECQI子带CQI宽带CQICQI报告模式

一、CQI定义与意义

CQI用以表示下行信道的质量，eNodeB根据CQI信息选择合适的调度算法和下行数据块大小，以保证UE在不同无线环境下都能获取最优的下行性能。

CQI值由UE测量并上报。LTE规范中没有明确定义CQI的测量方式，只定义了CQI的选取准则，即保证PDSCH的解码错误率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是说，UE需要根据测量结果（比如SINR）评估下行链路特性，并采用内部算法确定此SINR条件下所能获取的BLER值，并根据BLER<10%的限制，上报对应的CQI值。

LTE系统中规定CQI取值为1~15，其对应的调制方式以及码率如表 1所示。

其中，调制方式决定了调制阶数，它表示每1个符号中所传送的比特数。QPSK对应的调制阶数为2，16QAM为4，64QAM为6。码率为 传输块中信息比特数与物理信道总比特数之间的比值，即：

码率= 传输块中信息比特数/物理信道总比特数

= 信息比特数/（物理信道总符号数*调制阶数）

=效率/调制阶数

由此可见，CQI的不同取值决定了下行调制方式以及传输块大小之间的差异。CQI值越大，所采用的调制编码方式越高，效率越大，所对应的传输块也约大，因此所提供的下行峰值吞吐量越高。

二、CQI影响因素分析

UE根据所测量的SINR值来确定可用CQI并上报到eNodeB，因此CQI值主要与下行参考信号的SINR有关。除此之外，CQI还与UE接收机的灵敏度、MIMO传输模式和无线链路特性有关。具体表现为：

●相同信道质量条件下，UE接收机的灵敏度越高，所测得的SINR值越高，因此所上报的CQI值也越大。

●MIMO模式、重传次数和天线数目都会影响BLER性能。由于CQI对应于10% BLER所需的SINR值，因此，相同SINR条件下，3次重传比0次重传的CQI值更高，TM3/4比TM2的CQI更高，4天线比2天线所对应的CQI更高。

三、CQI对性能的影响

根据上述分析可知，CQI在下行调度中起着非常关键的作用。UE根据SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式进行上报，eNodeB则根据不同的CQI模式来提取出相应的宽带或者子带CQI信息，获悉UE在特定频带上的干扰情况，实现频率选择性或者非选择性调度。重要的是，eNodeB根据CQI和PRB信息来获取MCS和TBS信息，从而直接影响到下行吞吐量。

CQI与单用户下行吞吐量之间的关系举例说明如下。

假设UE上报的CQI为最大值15，其所对应的调制方式为64QAM，码率为0.926。则20MHz（对应100个PRB）下，TD-LTE系统物理层峰值最大速率计算如下：

①PRB中RE数：

（14符号/子帧）x（100 个PRBx 12 RE/符号）=16800 RE/子帧

②假定每个子帧中为3个PDCCH符号，则去除CFI所占用的RE数，得到：

16800 RE/子帧 -（3个PDCCH符号x（00 个PRBx 12 RE/符号））=13200RE/子帧

③物理层比特数与调制方式相关，64QAM所对应的调制阶数为6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子帧

④根据码率计算传输块大小：

传输块中信息比特数=物理信道总比特数 x 码率 = 79200 x 0.926= 73340

这意味着CQI=15时，20MHz带宽下所能承载的最大TBS为73340。假定上下行时隙配比是1:3，即一个5ms的TD-LTE半帧里有3个下行时隙，且根据规范要求，特殊子帧5的DwPTS中不能传送下行数据，则MIMO模式下（2个码字同时传送），下行峰值速率为：

73340（TBS） x 2（流数） x 3（下行时隙数） x 200（1s内半帧数） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，则对应的码率和调制方式有所不同，因此每个TTI中所能传送的传输块的大小也会有所区别，从而导致下行吞吐量产生差异。因此，CQI在下行调度中起着非常关键的作用。

UE和eNodeB调度算法中CQI评估和测量机制对系统性能有着直接影响。举例来讲，如果UE上报的CQI较低，但是系统却错误地发送了较大的TBS，则可能导致UE解码失败并发送ACK信息，从而产生重传，影响到系统的资源利用率。反之，如果实际无线环境较差，但是UE上报的CQI值较高，则网络根据CQI选择较大的TBS，而这也同样可能导致UE解码失败，导致系统资源利用率降低。

速度对于CQI报告准确性的影响也较大。速度越高，CQI偏差越大，因此应当减小发送周期，增加发送频率，以保证CQI信息的准确性。

四、结论

LTE系统中，CQI报告对下行调度至关重要。因此，了解CQI的基本原理、测量方式和作用方式，对LTE测试和优化工作很有帮助。本文针对MIMO的TM4模式，以CQI的不同报告方式为例，对CQI的相关特点、原理和性能影响进行了分析说明，有助于全面了解CQI相关的知识和内容。

参考文献

[1]陈书贞等. LTE关键技术与无线性能[M]. 北京：机械工业出版社（第1版），2012

[2]张新程等. 《LTE空中接口技术与性能》. 人民邮电出版社，第一版，2007年

【摘要】本文从CQI定义和测量、CQI的作用机制以及CQI对性能的影响等方面入手，结合具体测试实例分析CQI的相关内容，以提供CQI相关的全面信息。

【关键词】LTECQI子带CQI宽带CQICQI报告模式

一、CQI定义与意义

CQI用以表示下行信道的质量，eNodeB根据CQI信息选择合适的调度算法和下行数据块大小，以保证UE在不同无线环境下都能获取最优的下行性能。

CQI值由UE测量并上报。LTE规范中没有明确定义CQI的测量方式，只定义了CQI的选取准则，即保证PDSCH的解码错误率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是说，UE需要根据测量结果（比如SINR）评估下行链路特性，并采用内部算法确定此SINR条件下所能获取的BLER值，并根据BLER<10%的限制，上报对应的CQI值。

LTE系统中规定CQI取值为1~15，其对应的调制方式以及码率如表 1所示。

其中，调制方式决定了调制阶数，它表示每1个符号中所传送的比特数。QPSK对应的调制阶数为2，16QAM为4，64QAM为6。码率为 传输块中信息比特数与物理信道总比特数之间的比值，即：

码率= 传输块中信息比特数/物理信道总比特数

= 信息比特数/（物理信道总符号数*调制阶数）

=效率/调制阶数

由此可见，CQI的不同取值决定了下行调制方式以及传输块大小之间的差异。CQI值越大，所采用的调制编码方式越高，效率越大，所对应的传输块也约大，因此所提供的下行峰值吞吐量越高。

二、CQI影响因素分析

UE根据所测量的SINR值来确定可用CQI并上报到eNodeB，因此CQI值主要与下行参考信号的SINR有关。除此之外，CQI还与UE接收机的灵敏度、MIMO传输模式和无线链路特性有关。具体表现为：

●相同信道质量条件下，UE接收机的灵敏度越高，所测得的SINR值越高，因此所上报的CQI值也越大。

●MIMO模式、重传次数和天线数目都会影响BLER性能。由于CQI对应于10% BLER所需的SINR值，因此，相同SINR条件下，3次重传比0次重传的CQI值更高，TM3/4比TM2的CQI更高，4天线比2天线所对应的CQI更高。

三、CQI对性能的影响

根据上述分析可知，CQI在下行调度中起着非常关键的作用。UE根据SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式进行上报，eNodeB则根据不同的CQI模式来提取出相应的宽带或者子带CQI信息，获悉UE在特定频带上的干扰情况，实现频率选择性或者非选择性调度。重要的是，eNodeB根据CQI和PRB信息来获取MCS和TBS信息，从而直接影响到下行吞吐量。

CQI与单用户下行吞吐量之间的关系举例说明如下。

假设UE上报的CQI为最大值15，其所对应的调制方式为64QAM，码率为0.926。则20MHz（对应100个PRB）下，TD-LTE系统物理层峰值最大速率计算如下：

①PRB中RE数：

（14符号/子帧）x（100 个PRBx 12 RE/符号）=16800 RE/子帧

②假定每个子帧中为3个PDCCH符号，则去除CFI所占用的RE数，得到：

16800 RE/子帧 -（3个PDCCH符号x（00 个PRBx 12 RE/符号））=13200RE/子帧

③物理层比特数与调制方式相关，64QAM所对应的调制阶数为6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子帧

④根据码率计算传输块大小：

传输块中信息比特数=物理信道总比特数 x 码率 = 79200 x 0.926= 73340

这意味着CQI=15时，20MHz带宽下所能承载的最大TBS为73340。假定上下行时隙配比是1:3，即一个5ms的TD-LTE半帧里有3个下行时隙，且根据规范要求，特殊子帧5的DwPTS中不能传送下行数据，则MIMO模式下（2个码字同时传送），下行峰值速率为：

73340（TBS） x 2（流数） x 3（下行时隙数） x 200（1s内半帧数） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，则对应的码率和调制方式有所不同，因此每个TTI中所能传送的传输块的大小也会有所区别，从而导致下行吞吐量产生差异。因此，CQI在下行调度中起着非常关键的作用。

UE和eNodeB调度算法中CQI评估和测量机制对系统性能有着直接影响。举例来讲，如果UE上报的CQI较低，但是系统却错误地发送了较大的TBS，则可能导致UE解码失败并发送ACK信息，从而产生重传，影响到系统的资源利用率。反之，如果实际无线环境较差，但是UE上报的CQI值较高，则网络根据CQI选择较大的TBS，而这也同样可能导致UE解码失败，导致系统资源利用率降低。

速度对于CQI报告准确性的影响也较大。速度越高，CQI偏差越大，因此应当减小发送周期，增加发送频率，以保证CQI信息的准确性。

四、结论

LTE系统中，CQI报告对下行调度至关重要。因此，了解CQI的基本原理、测量方式和作用方式，对LTE测试和优化工作很有帮助。本文针对MIMO的TM4模式，以CQI的不同报告方式为例，对CQI的相关特点、原理和性能影响进行了分析说明，有助于全面了解CQI相关的知识和内容。

参考文献

[1]陈书贞等. LTE关键技术与无线性能[M]. 北京：机械工业出版社（第1版），2012

[2]张新程等. 《LTE空中接口技术与性能》. 人民邮电出版社，第一版，2007年

【摘要】本文从CQI定义和测量、CQI的作用机制以及CQI对性能的影响等方面入手，结合具体测试实例分析CQI的相关内容，以提供CQI相关的全面信息。

【关键词】LTECQI子带CQI宽带CQICQI报告模式

一、CQI定义与意义

CQI用以表示下行信道的质量，eNodeB根据CQI信息选择合适的调度算法和下行数据块大小，以保证UE在不同无线环境下都能获取最优的下行性能。

CQI值由UE测量并上报。LTE规范中没有明确定义CQI的测量方式，只定义了CQI的选取准则，即保证PDSCH的解码错误率（即BLER）小于10%所使用的CQI值。也就是说，UE需要根据测量结果（比如SINR）评估下行链路特性，并采用内部算法确定此SINR条件下所能获取的BLER值，并根据BLER<10%的限制，上报对应的CQI值。

LTE系统中规定CQI取值为1~15，其对应的调制方式以及码率如表 1所示。

其中，调制方式决定了调制阶数，它表示每1个符号中所传送的比特数。QPSK对应的调制阶数为2，16QAM为4，64QAM为6。码率为 传输块中信息比特数与物理信道总比特数之间的比值，即：

码率= 传输块中信息比特数/物理信道总比特数

= 信息比特数/（物理信道总符号数*调制阶数）

=效率/调制阶数

由此可见，CQI的不同取值决定了下行调制方式以及传输块大小之间的差异。CQI值越大，所采用的调制编码方式越高，效率越大，所对应的传输块也约大，因此所提供的下行峰值吞吐量越高。

二、CQI影响因素分析

UE根据所测量的SINR值来确定可用CQI并上报到eNodeB，因此CQI值主要与下行参考信号的SINR有关。除此之外，CQI还与UE接收机的灵敏度、MIMO传输模式和无线链路特性有关。具体表现为：

●相同信道质量条件下，UE接收机的灵敏度越高，所测得的SINR值越高，因此所上报的CQI值也越大。

●MIMO模式、重传次数和天线数目都会影响BLER性能。由于CQI对应于10% BLER所需的SINR值，因此，相同SINR条件下，3次重传比0次重传的CQI值更高，TM3/4比TM2的CQI更高，4天线比2天线所对应的CQI更高。

三、CQI对性能的影响

根据上述分析可知，CQI在下行调度中起着非常关键的作用。UE根据SINR值估算CQI并采用周期性或者非周期性方式进行上报，eNodeB则根据不同的CQI模式来提取出相应的宽带或者子带CQI信息，获悉UE在特定频带上的干扰情况，实现频率选择性或者非选择性调度。重要的是，eNodeB根据CQI和PRB信息来获取MCS和TBS信息，从而直接影响到下行吞吐量。

CQI与单用户下行吞吐量之间的关系举例说明如下。

假设UE上报的CQI为最大值15，其所对应的调制方式为64QAM，码率为0.926。则20MHz（对应100个PRB）下，TD-LTE系统物理层峰值最大速率计算如下：

①PRB中RE数：

（14符号/子帧）x（100 个PRBx 12 RE/符号）=16800 RE/子帧

②假定每个子帧中为3个PDCCH符号，则去除CFI所占用的RE数，得到：

16800 RE/子帧 -（3个PDCCH符号x（00 个PRBx 12 RE/符号））=13200RE/子帧

③物理层比特数与调制方式相关，64QAM所对应的调制阶数为6，故：

6 x 13200 = 79200 比特/子帧

④根据码率计算传输块大小：

传输块中信息比特数=物理信道总比特数 x 码率 = 79200 x 0.926= 73340

这意味着CQI=15时，20MHz带宽下所能承载的最大TBS为73340。假定上下行时隙配比是1:3，即一个5ms的TD-LTE半帧里有3个下行时隙，且根据规范要求，特殊子帧5的DwPTS中不能传送下行数据，则MIMO模式下（2个码字同时传送），下行峰值速率为：

73340（TBS） x 2（流数） x 3（下行时隙数） x 200（1s内半帧数） = 88008000 bit = 88Mbps.

上面的例子中，如果采用其他CQI值，则对应的码率和调制方式有所不同，因此每个TTI中所能传送的传输块的大小也会有所区别，从而导致下行吞吐量产生差异。因此，CQI在下行调度中起着非常关键的作用。

UE和eNodeB调度算法中CQI评估和测量机制对系统性能有着直接影响。举例来讲，如果UE上报的CQI较低，但是系统却错误地发送了较大的TBS，则可能导致UE解码失败并发送ACK信息，从而产生重传，影响到系统的资源利用率。反之，如果实际无线环境较差，但是UE上报的CQI值较高，则网络根据CQI选择较大的TBS，而这也同样可能导致UE解码失败，导致系统资源利用率降低。

速度对于CQI报告准确性的影响也较大。速度越高，CQI偏差越大，因此应当减小发送周期，增加发送频率，以保证CQI信息的准确性。

四、结论

LTE系统中，CQI报告对下行调度至关重要。因此，了解CQI的基本原理、测量方式和作用方式，对LTE测试和优化工作很有帮助。本文针对MIMO的TM4模式，以CQI的不同报告方式为例，对CQI的相关特点、原理和性能影响进行了分析说明，有助于全面了解CQI相关的知识和内容。

参考文献

[1]陈书贞等. LTE关键技术与无线性能[M]. 北京：机械工业出版社（第1版），2012

[2]张新程等. 《LTE空中接口技术与性能》. 人民邮电出版社，第一版，2007年