5G 用戶(hù)設(shè)備接收器的性能對(duì)于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量連接和超大數(shù)據(jù)吞吐量至關(guān)重要。其中誤塊率是衡量接收器解調(diào)精度和靈敏度的有效指標(biāo)。

移動(dòng)設(shè)備用戶(hù)想要體驗(yàn)無(wú)縫的視頻流傳輸、網(wǎng)頁(yè)快速訪(fǎng)問(wèn)和數(shù)據(jù)下載，并且不希望遇到語(yǔ)音通話(huà)中斷等情況。整個(gè)下行鏈路都與這些期望密切相關(guān)。在無(wú)線(xiàn)設(shè)備中，發(fā)射器和接收器的性能會(huì)極大地影響上述能力。接收器的性能決定了用戶(hù)設(shè)備 (UE) 的最大數(shù)據(jù)吞吐量。

靈敏度是接收器的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，工程師可利用它來(lái)執(zhí)行測(cè)量以表征接收器的性能。靈敏度會(huì)影響接收器在惡劣無(wú)線(xiàn)條件下有效解調(diào)數(shù)據(jù)的能力。根據(jù) 3GPP 規(guī)范，用戶(hù)設(shè)備 (UE) 的參考靈敏度定義為用戶(hù)設(shè)備需要的最小接收功率電平，這項(xiàng)參數(shù)值必須保證吞吐量不低于給定參考測(cè)量信道最大吞吐量的 95%。

如表 1 所示，對(duì)于特定的帶寬和子載波間隔 (SCS)，參考信道由給定數(shù)量已分配資源塊上的特定調(diào)制方案和編碼率（MCS 索引）組成。這張表還指定了每個(gè)代碼塊在幾個(gè)子幀或幀之間的平均最大吞吐量。這些下行鏈路固定參考信道 (FRC) 的波形配置已在 3GPP 規(guī)范 38.101 和 38.521 中定義，可用于 UE 輸入測(cè)試。

表 1.3GPP 38.521 附錄 A.3.2.1.1：物理下行鏈路共享信道 (PDSCH) 采用 15 kHz SCS、FR1 和 QPSK 調(diào)制時(shí)的參考測(cè)量信道。

更高的 MCS 深度會(huì)帶來(lái)更高的頻譜效率，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為更高的數(shù)據(jù)吞吐量。MCS 深度的選擇取決于兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的因素：無(wú)線(xiàn)信號(hào)質(zhì)量和誤塊率 (BLER)。

信噪比 (SNR) 是接收信號(hào)功率與噪聲功率的比值，能夠反映出無(wú)線(xiàn)信號(hào)的質(zhì)量。較差的無(wú)線(xiàn)條件或接近底噪的信號(hào)可能會(huì)造成數(shù)據(jù)損壞，導(dǎo)致發(fā)射器和接收器之間需要重新傳輸數(shù)據(jù)。重新傳輸數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致物理層吞吐量下降，并增加通信過(guò)程中的傳輸延遲。因此，更高的 MCS 可讓每個(gè)資源元素 (RE) 打包更多的數(shù)據(jù)位，這就需要更干凈的信道或更高的 SNR 無(wú)線(xiàn)質(zhì)量。MCS 和 SNR 的關(guān)系并非看上去那樣直接。分析兩者之間的關(guān)系時(shí)，還必須考慮誤塊率。誤塊率必須低于特定閾值，才能實(shí)現(xiàn)有效的解調(diào)并維持下一代節(jié)點(diǎn) B (gNodeB) 與 UE 之間的通信鏈路。

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什么是 BLER？

3GPP 定義了一種專(zhuān)門(mén)用于估計(jì)物理層錯(cuò)誤的技術(shù)指標(biāo)，稱(chēng)為誤塊率 (BLER)，即一定數(shù)量的幀上發(fā)生接收錯(cuò)誤的塊數(shù)與傳輸?shù)目倝K數(shù)之比。這項(xiàng)測(cè)量是用于衡量設(shè)備物理層性能的最簡(jiǎn)單指標(biāo)之一，在信道分選和解碼之后，通過(guò)評(píng)估接收的每個(gè)傳輸塊的循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC) 來(lái)測(cè)量誤塊率。

BLER 密切反映了射頻信道的條件和干擾電平。對(duì)于給定的調(diào)制深度，無(wú)線(xiàn)電信道越干凈或 SNR 越高，傳輸塊接收出錯(cuò)的可能性就越小，BLER 也就越低。反之亦然，對(duì)于給定的 SNR，調(diào)制深度越高，由于干擾而出錯(cuò)的可能性就越高，BLER 也相應(yīng)地越高。有鑒于此，可以證明 BLER 是下列參數(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)之一：

接收器靈敏度

下載吞吐量

無(wú)線(xiàn)鏈路監(jiān)控 (RLM) 期間的同步和不同步狀態(tài)指示

參考靈敏度：確?；具吘売脩?hù)體驗(yàn)的關(guān)鍵

UE與基站之間的距離決定了設(shè)備接收信號(hào)的能力，因此對(duì)于處于基站傳輸范圍邊緣的設(shè)備而言，參考靈敏度尤其重要。

從 BLER 和 SNR 之間的關(guān)系可以看出，參考靈敏度可作為一項(xiàng)關(guān)鍵的測(cè)量指標(biāo)，用于分析基站邊緣或遠(yuǎn)離 gNodeB 的位置出現(xiàn)的呼叫失敗、通話(huà)掉線(xiàn)、ping-pong 切換、可靠性低和延遲較高等情況。例如，假設(shè)平均 SNR 為 20 dB，此時(shí) QPSK 的 MCS 方案可能處于可接受的范圍內(nèi)，但只要 MCS 稍有增大，就可能導(dǎo)致接收器靈敏度降低和延遲增加。圖 1 顯示了 MCS 的變化（從左到右）導(dǎo)致的信號(hào)衰減。

圖 1.隨著 MCS 密集度升高（從左到右），出錯(cuò)的概率開(kāi)始增加，導(dǎo)致接收器解調(diào)越來(lái)越困難，從而降低了接收器的靈敏度。

在 5G 的目標(biāo)使用模型中，對(duì)延遲高度敏感的超可靠低延遲 (URLLC) 應(yīng)用的 BLER 必須介于 10-9到 10-5 之間，才能實(shí)現(xiàn)小于 1 ms 的延遲，而 LTE 應(yīng)用的 BLER 典型值為 10-2。

吞吐量與 BLER 的關(guān)系

在執(zhí)行接收器測(cè)量時(shí)，對(duì)于接收到的每個(gè)數(shù)據(jù)有效負(fù)載塊，UE 將為成功解碼的塊發(fā)送應(yīng)答 (ACK) 信號(hào)，為未通過(guò) CRC 的塊發(fā)送否定應(yīng)答 (NACK) 信號(hào)。簡(jiǎn)而言之，BLER 等于 CRC 失敗的塊數(shù)與傳輸?shù)目倝K數(shù)之比。

另一方面，吞吐量并非簡(jiǎn)單地計(jì)算失敗塊數(shù)與成功塊數(shù)的比值，它是一種衡量在特定時(shí)間段內(nèi)成功接收到的實(shí)際數(shù)據(jù)位的指標(biāo)，可使用下面的數(shù)學(xué)公式描述：

本質(zhì)上，吞吐量可以用 BLER 表示為：

因此，隨著 BLER 的降低，吞吐量會(huì)增大。

在 5G 和 LTE 的物理層，典型 BLER 閾值定義為 10%。為了使 BLER 保持在此閾值以下，gNodeB 使用基于 UE 反饋的鏈路自適應(yīng)算法來(lái)指示較低的 MCS 和編碼方案。這種方案會(huì)增加冗余并降低頻譜效率，從而實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

無(wú)線(xiàn)鏈路監(jiān)控 (RLM)

連續(xù)指示不同步會(huì)導(dǎo)致無(wú)線(xiàn)鏈路出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致通話(huà)掉線(xiàn)。因此，為及時(shí)檢測(cè)無(wú)線(xiàn)鏈路故障并加以修復(fù)，UE 會(huì)主動(dòng)對(duì)主基站和輔助基站執(zhí)行無(wú)線(xiàn)鏈路監(jiān)控 (RLM)，并使用 BLER 作為指標(biāo)向更高層指示不同步/同步狀態(tài)。

為評(píng)估下行鏈路的無(wú)線(xiàn)鏈路質(zhì)量，UE 會(huì)使用專(zhuān)為無(wú)線(xiàn)鏈路監(jiān)控配置的參考信號(hào)，即 RLM-RS。網(wǎng)絡(luò)可將同步信號(hào)塊 (SSB) 和信道狀態(tài)信息參考信號(hào) (CSI-RS) 之一或者這兩者的組合配置為 RLM-RS 資源，以確定網(wǎng)絡(luò)能否可靠地解碼假定的物理下行鏈路控制信道 (PDCCH) 傳輸。

在 RLM 期間，UE 會(huì)根據(jù) rlmInSyncOutOfSyncThreshold 所配置的 QOUT 和 QIN 閾值來(lái)評(píng)估無(wú)線(xiàn)鏈路質(zhì)量。QOUT 是無(wú)法可靠接收下行無(wú)線(xiàn)鏈路的功率水平，而 QIN 是遠(yuǎn)比 Qout 接收下行無(wú)線(xiàn)鏈路的質(zhì)量更可靠的功率電平。

通過(guò)計(jì)算 QOUT 和 QIN 各自的解碼成功和失敗嘗試次數(shù)，UE 可通過(guò)確定 BLERIN和 BLEROUT（參見(jiàn)表 2）來(lái)估算無(wú)線(xiàn)鏈路質(zhì)量，并向更高層指示不同步和同步狀態(tài)。

根據(jù) 3GPP，如果 BLER 在預(yù)先指定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)高于 10%，就會(huì)引發(fā)無(wú)線(xiàn)鏈路故障，而 BLER ≥2% 可以防止連接釋放。

結(jié)語(yǔ)

盡管接收器的性能由多個(gè)參數(shù)決定，但 BLER 無(wú)疑是可用于衡量設(shè)備通話(huà)質(zhì)量、吞吐量和靈敏度的一項(xiàng)基本指標(biāo)。這種誤差估算技術(shù)使用簡(jiǎn)便，因此不僅對(duì)研發(fā)非常有用，在制造和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流程中也相當(dāng)實(shí)用。

審核編輯 ：李倩