5G 用戶設備接收器的性能對于實現高質量連接和超大數據吞吐量至關重要。其中誤塊率是衡量接收器解調精度和靈敏度的有效指標。

移動設備用戶想要體驗無縫的視頻流傳輸、網頁快速訪問和數據下載，并且不希望遇到語音通話中斷等情況。整個下行鏈路都與這些期望密切相關。在無線設備中，發射器和接收器的性能會極大地影響上述能力。接收器的性能決定了用戶設備 (UE) 的最大數據吞吐量。

靈敏度是接收器的一項關鍵指標，工程師可利用它來執行測量以表征接收器的性能。靈敏度會影響接收器在惡劣無線條件下有效解調數據的能力。根據 3GPP 規范，用戶設備 (UE) 的參考靈敏度定義為用戶設備需要的最小接收功率電平，這項參數值必須保證吞吐量不低于給定參考測量信道最大吞吐量的 95%。

如表 1 所示，對于特定的帶寬和子載波間隔 (SCS)，參考信道由給定數量已分配資源塊上的特定調制方案和編碼率（MCS 索引）組成。這張表還指定了每個代碼塊在幾個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 規范 38.101 和 38.521 中定義，可用于 UE 輸入測試。

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 調制時的參考測量信道。

更高的 MCS 深度會帶來更高的頻譜效率，進而轉化為更高的數據吞吐量。MCS 深度的選擇取決于兩個相互關聯的因素：無線信號質量和誤塊率 (BLER)。

信噪比 (SNR) 是接收信號功率與噪聲功率的比值，能夠反映出無線信號的質量。較差的無線條件或接近底噪的信號可能會造成數據損壞，導致發射器和接收器之間需要重新傳輸數據。重新傳輸數據會導致物理層吞吐量下降，并增加通信過程中的傳輸延遲。因此，更高的 MCS 可讓每個資源元素 (RE) 打包更多的數據位，這就需要更干凈的信道或更高的 SNR 無線質量。MCS 和 SNR 的關系并非看上去那樣直接。分析兩者之間的關系時，還必須考慮誤塊率。誤塊率必須低于特定閾值，才能實現有效的解調并維持下一代節點 B (gNodeB) 與 UE 之間的通信鏈路。

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什么是 BLER？

3GPP 定義了一種專門用于估計物理層錯誤的技術指標，稱為誤塊率 (BLER)，即一定數量的幀上發生接收錯誤的塊數與傳輸的總塊數之比。這項測量是用于衡量設備物理層性能的最簡單指標之一，在信道分選和解碼之后，通過評估接收的每個傳輸塊的循環冗余校驗 (CRC) 來測量誤塊率。

BLER 密切反映了射頻信道的條件和干擾電平。對于給定的調制深度，無線電信道越干凈或 SNR 越高，傳輸塊接收出錯的可能性就越小，BLER 也就越低。反之亦然，對于給定的 SNR，調制深度越高，由于干擾而出錯的可能性就越高，BLER 也相應地越高。有鑒于此，可以證明 BLER 是下列參數的關鍵指標之一：

接收器靈敏度

下載吞吐量

無線鏈路監控 (RLM) 期間的同步和不同步狀態指示

參考靈敏度：確保基站邊緣用戶體驗的關鍵

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

從 BLER 和 SNR 之間的關系可以看出，參考靈敏度可作為一項關鍵的測量指標，用于分析基站邊緣或遠離 gNodeB 的位置出現的呼叫失敗、通話掉線、ping-pong 切換、可靠性低和延遲較高等情況。例如，假設平均 SNR 為 20 dB，此時 QPSK 的 MCS 方案可能處于可接受的范圍內，但只要 MCS 稍有增大，就可能導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）導致的信號衰減。

圖 1.隨著 MCS 密集度升高（從左到右），出錯的概率開始增加，導致接收器解調越來越困難，從而降低了接收器的靈敏度。

在 5G 的目標使用模型中，對延遲高度敏感的超可靠低延遲 (URLLC) 應用的 BLER 必須介于 10-9到 10-5 之間，才能實現小于 1 ms 的延遲，而 LTE 應用的 BLER 典型值為 10-2。

吞吐量與 BLER 的關系

在執行接收器測量時，對于接收到的每個數據有效負載塊，UE 將為成功解碼的塊發送應答 (ACK) 信號，為未通過 CRC 的塊發送否定應答 (NACK) 信號。簡而言之，BLER 等于 CRC 失敗的塊數與傳輸的總塊數之比。

另一方面，吞吐量并非簡單地計算失敗塊數與成功塊數的比值，它是一種衡量在特定時間段內成功接收到的實際數據位的指標，可使用下面的數學公式描述：

本質上，吞吐量可以用 BLER 表示為：

因此，隨著 BLER 的降低，吞吐量會增大。

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 反饋的鏈路自適應算法來指示較低的 MCS 和編碼方案。這種方案會增加冗余并降低頻譜效率，從而實現可靠的數據傳輸。

無線鏈路監控 (RLM)

連續指示不同步會導致無線鏈路出現故障，從而導致通話掉線。因此，為及時檢測無線鏈路故障并加以修復，UE 會主動對主基站和輔助基站執行無線鏈路監控 (RLM)，并使用 BLER 作為指標向更高層指示不同步/同步狀態。

為評估下行鏈路的無線鏈路質量，UE 會使用專為無線鏈路監控配置的參考信號，即 RLM-RS。網絡可將同步信號塊 (SSB) 和信道狀態信息參考信號 (CSI-RS) 之一或者這兩者的組合配置為 RLM-RS 資源，以確定網絡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 會根據 rlmInSyncOutOfSyncThreshold 所配置的 QOUT 和 QIN 閾值來評估無線鏈路質量。QOUT 是無法可靠接收下行無線鏈路的功率水平，而 QIN 是遠比 Qout 接收下行無線鏈路的質量更可靠的功率電平。

通過計算 QOUT 和 QIN 各自的解碼成功和失敗嘗試次數，UE 可通過確定 BLERIN和 BLEROUT（參見表 2）來估算無線鏈路質量，并向更高層指示不同步和同步狀態。

根據 3GPP，如果 BLER 在預先指定的持續時間內高于 10%，就會引發無線鏈路故障，而 BLER ≥2% 可以防止連接釋放。

結語

盡管接收器的性能由多個參數決定，但 BLER 無疑是可用于衡量設備通話質量、吞吐量和靈敏度的一項基本指標。這種誤差估算技術使用簡便，因此不僅對研發非常有用，在制造和現場測試流程中也相當實用。

審核編輯 ：李倩