Wie wird BLER in LTE berechnet?

In Long-Term-Evolution-Netzwerken (LTE) ist die Blockfehlerrate (BLER) eine entscheidende Messgröße zur Beurteilung der Qualität der Kommunikationsverbindung zwischen der Basisstation (eNodeB) und dem mobilen Gerät (UE). BLER ist ein Maß dafür, wie viele Datenblöcke fehlerhaft empfangen werden, verglichen mit der Gesamtzahl der übertragenen Blöcke. Es ist ein wesentlicher Parameter zur Bewertung und Optimierung der Leistung des LTE-Netzes. In dieser ausführlichen Erklärung werden wir näher darauf eingehen, wie BLER in LTE berechnet wird.

1. Was ist ein Block in LTE:

Bei LTE werden Daten in Form von Transportblöcken übertragen. Bei diesen Transportblöcken handelt es sich um Datenblöcke mit einer typischen Größe von 6144 Bit (oder 768 Byte). Sie werden in den höheren Schichten des LTE-Protokollstapels generiert und zur Übertragung an die physikalische Schicht weitergegeben.

2. Definition der Blockfehlerrate (BLER):

Die Blockfehlerrate (BLER) misst das Verhältnis der empfangenen fehlerhaften Blöcke zur Gesamtzahl der über einen bestimmten Zeitraum übertragenen Blöcke. Sie wird in Prozent ausgedrückt und dient häufig zur Beurteilung der Qualität der Funkverbindung. Ein niedrigerer BLER weist auf einen Link mit besserer Qualität hin, während ein höherer BLER auf einen schlechteren Link mit mehr Fehlern hindeutet.

3. Berechnung von BLER in LTE:

Die Berechnung von BLER in LTE umfasst mehrere Schritte:

A. Übertragung von Transportblöcken: Der eNodeB sendet Transportblöcke über die Luftschnittstelle an das UE unter Verwendung des Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) für den Downlink und des Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) für den Uplink.

B. HARQ-Prozess: LTE verwendet Hybrid Automatic Repeat reQuest (HARQ), um die Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu verbessern. Mit HARQ kann der Empfänger (UE) die erneute Übertragung fehlerhafter Blöcke anfordern. Es ist wichtig zu beachten, dass jeder Übertragungsblock (TB) in verschiedenen HARQ-Prozessen mehrmals erneut übertragen werden kann.

C. Bestätigung und NACK: Nach dem Empfang jedes TB prüft das UE seine Integrität. Wenn der TB fehlerfrei ist, sendet er eine Bestätigung (ACK) an den eNodeB. Wenn Fehler erkannt werden, sendet das UE eine negative Bestätigung (NACK) und fordert eine erneute Übertragung an.

D. Zählfehler: Der eNodeB verfolgt die Anzahl der übertragenen TBs und die Anzahl der empfangenen NACKs. Diese Zählungen werden zur Berechnung des BLER verwendet.

e. BLER-Berechnungsformel:

BLER (%) = (Anzahl fehlerhafter Blöcke / Gesamtzahl übertragener Blöcke) x 100

4. BLER-Berichte und Schwellenwerte:

LTE-Netzwerke nutzen BLER, um Entscheidungen über die Verbindungsqualität und die Ressourcenzuteilung zu treffen. Für verschiedene Dienste und Anwendungen sind unterschiedliche BLER-Schwellenwerte definiert. Wenn der BLER einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, kann der eNodeB Maßnahmen wie erneute Übertragungen, Anpassungen der adaptiven Modulation und Codierung (AMC) oder eine Übergabe an eine andere Zelle ergreifen.

5. Bedeutung von BLER in LTE:

BLER ist aus mehreren Gründen eine entscheidende Kennzahl bei LTE:

Qualitätsbewertung: BLER gibt Echtzeit-Feedback zur Qualität der drahtlosen Verbindung. Diese Informationen sind entscheidend für eine zuverlässige Kommunikation.
Adaptive Modulation und Codierung (AMC): Basierend auf BLER-Messungen kann LTE Modulations- und Codierungsschemata dynamisch anpassen, um ein gewünschtes Qualitätsniveau beizubehalten und gleichzeitig die Datenraten zu maximieren.
Effiziente Ressourcenzuweisung: BLER-Informationen helfen dem Netzwerk, Funkressourcen effizient zuzuweisen. Wenn eine Zelle beispielsweise einen hohen BLER aufweist, kann dies die Anzahl der Benutzer verringern oder die Datenrate verringern, um eine akzeptable Qualität aufrechtzuerhalten.
Übergabeentscheidung: BLER kann verwendet werden, um Übergaben an benachbarte Zellen mit besserer Verbindungsqualität auszulösen, wenn der BLER der aktuellen Zelle einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

6. Herausforderungen bei der BLER-Berechnung:

Die genaue Berechnung des BLER in einer dynamischen und störungsanfälligen drahtlosen Umgebung wie LTE kann eine Herausforderung sein. Zu den Faktoren, die die BLER-Messungen beeinflussen können, gehören:

Kanalbedingungen: BLER variiert je nach Kanalbedingungen und der drahtlose Kanal kann sehr dynamisch sein.
Interferenz: Interferenzen von benachbarten Zellen und anderen Geräten können sich auf BLER auswirken.
Harte Umgebungen: In städtischen oder Innenumgebungen können Signalreflexionen, Mehrwegeschwund und Schattenbildung zu Fehlern führen.
Mobilität: Wenn sich ein UE bewegt, kann sich die Verbindungsqualität schnell ändern.

7. Überwachung und Optimierung:

LTE-Betreiber und Netzwerkingenieure überwachen kontinuierlich BLER und andere Key Performance Indicators (KPIs), um die Netzwerkleistung zu optimieren. Sie nutzen Tools und Software, um BLER-Daten zu sammeln und Anpassungen vorzunehmen, um das Benutzererlebnis und die Ressourcennutzung zu verbessern.

In LTE-Netzwerken ist die Blockfehlerrate (BLER) eine grundlegende Metrik zur Beurteilung der Qualität der Kommunikationsverbindung zwischen dem eNodeB und dem UE. Sie wird berechnet, indem die Anzahl der empfangenen fehlerhaften Blöcke mit der Gesamtzahl der gesendeten Blöcke verglichen wird. BLER ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer zuverlässigen Kommunikation, die Anpassung von Modulations- und Codierungsschemata, die Optimierung der Ressourcenzuweisung und das Treffen von Übergabeentscheidungen. Eine genaue BLER-Messung ist in den dynamischen und störungsanfälligen drahtlosen Umgebungen von LTE-Netzwerken unerlässlich und spielt eine zentrale Rolle bei der Gewährleistung eines hochwertigen Benutzererlebnisses.