终端等级UE Category-4G数据传输与速率分析（六）

iyangxin

本文继续介绍UE Category，介绍几个UE Category相关参数的意义（公众号关注Wisdom365回复“数据流程”查看更多文章）。

3GPP TS 36.306定义的UE Cat如下，对于同一个UE Cat，由于下载速率和上传速率不同，所以下行和上行分开表述；到了R12，下行和上行Cat干脆也分开了。

下行DL UE Category

对于下行DL Cat，共有四个参数，分别是：

• Maximum number of DL-SCH transport block bits received within a TTI ：简记为MaxRate。
• Maximum number of bits of a DL-SCH transport block received within a TTI：简记为MaxTBS。
• Total number of soft channel bits：简记为SCB。
• Maximum number of supported layers for spatial multiplexing in DL：简记为MaxLayers。
  

上行DL UE Category

对于上行UL Cat，共有三个参数，分别是：

• Maximum number of DL-SCH transport block bits received within a TTI ：简记为MaxRate。
• Maximum number of bits of a DL-SCH transport block received within a TTI：简记为MaxTBS。
• Support for UL 64QAM in UL：简记为UL64QAM。
  

下行DL Cat和上行UL Cat前两个参数一样，都与手机最高速率有关；DL Cat第三个参数与HARQ相关，第四个参数与MIMO相关，这两个参数UL Cat是没有的；UL Cat第三个参数与64QAM相关，这个参数DL Cat是没有的。至于为什么后面会讲哈。

先说下行。第一个参数简记为“MaxRate”，从起名中就能看出，是指手机最高速率（理论速率）。参数取值是指在一个TTI内（1ms），手机使出洪荒之力，最大能够处理的总比特数，据此可以算出手机的最大速率。

以Cat 6为例，参数取值为301504，说明一个TTI内，手机最大能处理301540bit数据，所以下行最高速率为301504 bits/1ms = 301.504Mbps，市面上Cat 6终端宣传的300Mbps就是这么来的；再比如Cat 9，下行最高速率为452256 bits/1ms = 452.256Mbps，水果7的450Mbps就是这个意思。

第二个参数“Maximum number of bits of a DL-SCH transport block received within a TTI”和第一个参数“Maximum number of DL-SCH transport block bits received within a TTI” 从E文字面上看，区别仅在于单词bits的位置在DL-SCH transport block前还是后，但意义却大不一样。该参数是指在一个TTI内，手机同时接收到的所有TB中，最大的TBS。

这里涉及到TB、TBS概念，以及数据传输过程中TBS的选择，在我们系列文章中的第三篇“物理层资源调度”中有讲到这些（关注微信公众号Wisdom365后台回复“数据流程”查看）。简单回顾下，在一个TTI（1ms）的时间里，手机物理层收到来自上层的数据，即TB，然后要选择一个或几个合适的筐把TB装进去，筐的大小就是TBS。选择TBS是资源调度一部分，选择的过程中要考虑数据量大小（TB大小）、层数/流数（MIMO）等等因素。

第二个参数就是指TBS，并且是指最大的TBS，所以在资源调度选择的过程中要用最高的配置，即根据TS36.213 Table7.1.7.1和Table7.1.7.2，选择最大MCS、最大PRB，对应的TBS就是该参数取值。以Cat 6为例，MCS选择最大值为28，PRB选择最大值为100（20MHz带宽），则TBS=75536。

此外，若使用双流以上MIMO传输（下行双流是默认配置），如下行四流、下行八流，还需要将上一步得到的TBS，继续查表映射到多流传输时TBS大小。TS 36.213 Table 7.1.7.2.2和Table 7.1.7.2.5分别给出采用下行四流、下行八流时TBS大小。仍以Cat 6为例，上一步中得到下行双流时最大TBS=75536，如果采用下行四流，查表TS 36.213 Table 7.1.7.2.2，得到对应TBS=149776。

这也说明实现下行Cat 6有两种方式，一种是采用默认下行双流+2载波聚合，最大TBS=75376；另一种是采用下行四流，最大TBS=149776。TBS越大，终端实现难度越大，所以各厂商的Cat 6终端无一例外都采用下行双流+2载波聚合。


第三个参数“Total number of soft channel bits”，直译为“软信道比特大小”，实际就是“终端HARQ缓存大小”。4G网络MAC层使用HARQ机制确保数据传输准确性，并且下行最多同时开启8个HARQ进程，每个HARQ进程传输经过信道编码后的数据，信道编码采用码率为1/3的Turbo码，所以HARQ缓存的数据量要远大于传输数据。

还是以Cat 6为例，1个HARQ进程，最大TBS=149776，采用1/3码率信道编码，数据量为149776*3 = 449328bit；同时进行8个HARQ进程，则最大数据量为449328*8=3594624bit，即第三个参数。

另外，本文开始提到，这个参数只在DL Cat中有，UL Cat没有，Why？

下行方向，基站向每一个手机发送数据时，需要为手机预留足够的buffer，而每个手机的缓存大小不同（反映为UE Cat不同，速率越快的手机，缓存要越大），基站的基带芯片RAM空间也有限，不可能给每一个手机都预留很大，所以手机要向基站上报自己最大HARQ缓存，这就是为什么下行UE Cat里有这个参数。而上行方向，手机只要告诉基站自己有多少数据要发就OK了，即上行数据缓存（BSR），而这个缓存和UL Cat无需绑定。


第四个参数是手机支持的最大层/流数，也就是手机在使用MIMO时，可以将数据最大映射到几层，还记得小编在系列文章中“MIMO、OFDM实现方式”（关注微信公众号Wisdom365后台回复“数据流程”查看）里提到TB数<=层/流数<=天线端口数<=物理天线数，所以这个参数暗含了手机的物理天线数。如果手机最大支持的层/流数是2，则至少要有2根物理天线，这也是目前绝大部分手机的配置；如果最大支持的层/流数是4，则至少要有4根物理天线，天线越多，手机的设计越复杂。后续我们还会提到，想要将速率提到hin快hin快的1Gbps，手机必须要有四天线。


说完了下行再说上行。上行UL Cat共三个参数，前两个和下行DL Cat的意义完全相同，就不赘述啦。第三个参数“Support for UL 64QAM in UL”，意思是手机是否必须支持上行64QAM，就这么简单... 至于为什么DL Cat没有这个参数，更简单，因为下行64QAM是默认配置，所有DL Cat 必须支持...


到这里，UE Cat就介绍完了，下一篇我们开始算速率，算算为啥4G超百兆，那时还会用到UE Cat哈。