CQI

Ein Channel Quality Indicator ist eine Zahlenmessung, die ein Funkempfänger an seinen Sender zurücksendet, um zu beschreiben, wie gut das Signal angekommen ist. In LTE- und 5G-Netzen bewertet der Empfänger kontinuierlich das empfangene Signal und meldet einen CQI-Wert, typischerweise auf einer Skala von 0 bis 15, wobei 0 bedeutet, dass das Signal zu stark degradiert ist, um es zu dekodieren, und 15 nahezu perfekten Empfang bedeutet. Der Sender nutzt diese Rückmeldung, um seine Sendeleistung, sein Modulationsverfahren und seine Codierungsrate in Echtzeit anzupassen.

Die CQI-Berechnung hängt von mehreren physikalischen Messungen am Empfänger ab. Der Empfänger misst das Signal-zu-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis (SINR) des Abwärtskanals und leitet daraus ab, welches Modulations- und Codierungsschema (MCS) der Sender zuverlässig verwenden kann. Ein CQI von 1 erlaubt nur QPSK mit einer Codierungsrate von 1/5; ein CQI von 15 erlaubt 64-QAM mit einer Codierungsrate von 8/9. Verschiedene Standards ordnen SINR-Bereiche leicht unterschiedlich CQI-Ebenen zu, aber das Prinzip ist konstant: die Messung sagt dem Sender, wie viel er ausreizen kann.

CQI unterscheidet sich von anderen Kanalmessungen. Die Signalstärke allein (RSRP, empfangene Referenzsignalleistung) berücksichtigt keine Interferenz oder das Rauschen. CQI ist eine Link-Anpassungsmetrik; sie setzt voraus, dass der Empfänger weiß, welchen Durchsatz er erreichen kann. Deshalb ist CQI-Berichterstattung in Mobilfunksystemen periodisch und obligatorisch. Ein mobiles Gerät kann CQI alle 5 oder 10 Millisekunden im Aufwärts-Link melden, häufig mit komprimierter oder differenzieller Codierung, um Aufwärts-Bandbreite zu sparen.

Varianten und praktische Grenzen

Breitband-CQI meldet einen einzelnen Wert für die gesamte Träger-Bandbreite; Subband-CQI meldet pro Ressourcenblock oder pro Subträger, sodass der Sender frequenzselektive Planung einsetzen kann. In TDD-Systemen kann der Sender den Abwärtskanal aus Aufwärts-Sondierungsreferenzsignalen schätzen und CQI ableiten, ohne auf explizites Feedback zu warten, was den Overhead reduziert. In FDD ist explizite CQI-Berichterstattung notwendig, weil Aufwärts- und Abwärtskanäle unabhängig sind. Messmeldungen können verzögert sein; ein Handy, das mit Autobahngeschwindigkeit fährt, kann veraltete CQI melden, die den tatsächlichen Kanal nicht mehr widerspiegelt, was zu Wiederholungen und Durchsatzverlust führt.

CQI-Fehler treten auf, wenn der Empfänger das SINR falsch berechnet, besonders in hochfrequenten oder vielfach reflektierenden Umgebungen. Überschätzter CQI veranlasst den Sender, ein zu aggressives Verfahren zu nutzen, was zu Blockfehlquoten über 10 Prozent und Wiederholungsstürmen führt. Unterschätzter CQI verschwendet Bandbreite, indem ein robusteres Modulationsverfahren angefordert wird, als notwendig. Zellen und Nachbarzellen beeinflussen auch CQI; ein Gerät in der Überlappung zweier starker Signale kann niedriges CQI melden, weil Interferenz zwischen den Zellen vorhanden ist, obwohl das Signal der versorgenden Zelle stark ist, was den Sender zwingt, unnötig zurückzufahren.