当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

LTE物理层协议与过程


TD-LTE

LTE物理层协议与技术

1

西安汇龙网络科技有限公司

TD-LTE

目录
LTE物理层概述
概述 信道带宽

双工方式与帧结构
物理资源概念

LTE物理层信道与信号
LTE物

理层过程
2

TD-LTE

物理层概述
LTE物理层的多址方案:下行采 用OFDM,上行采用SC-FDMA

支持频分双工(FDD)和时分双

主要特征

工(TDD)两种模式

基于分组交换思想,使用共享信 道

支持多输入多输出(MIMO)传 输
3

TD-LTE

主要功能
传输信道的错误检测,并向高层提供指示 传输信道的纠错编码/译码 HARQ软合并 编码的传输信道向物理信道映射

物理层主要 功能

物理信道功率加权
物理信道调制与解调 频率与时间同步 无线特征测量,并向高层提供指示 MIMO天线处理

射频处理( 射频相关规范)
4

TD-LTE

目录
LTE物理层概述
概述 信道带宽

双工方式与帧结构
物理资源概念

LTE物理层信道与信号
LTE物理层过程
5

TD-LTE

信道带宽

支持的信道带宽(Channel Bandwidth)
1.4MHz,3.0MHz,5MHz,10MHz,15MHz以及20MHz

LTE系统上下行的信道带宽可以不同
下行信道带宽大小通过主广播信息(MIB)进行广播 上行信道带宽大小通过系统信息(SIB)进行广播
Channel Bandwidth [MHz]

信道带宽与传输带宽配置有如下对应关系:
信道带宽 传输带宽配置( RB数目) 1.4 6 3 15 5 25 10 50 15 75 20 100
Channeledge
Resourceblock

Transmission Bandwidth Configuration [RB] Transmission Bandwidth [RB]

Channele

Active Resource Blocks

DC carrier (downlink only)

6

TD-LTE

目录
LTE物理层概述
概述 信道带宽

双工方式与帧结构
物理资源概念

LTE物理层信道与信号 LTE物理层过程
7

TD-LTE
FDD:

双工方式

上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行

TDD:
上行传输和下行传输在相同的载波频段上进行
基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送

H-FDD:
上行传输和下行传输在不同的载波频段上进行
基站/终端在不同的时间进行信道的发送/接收或者接收/发送 H-FDD与FDD的差别在于终端不允许同时进行信号的发送与接收,即H-FDD基 站与FDD基站相同,但是H-FDD终端相对FDD终端可以简化,只保留一套收发信 机并节省双工器的成本。

FDD
fDL fUL fDL fUL

half-duplex FDD
fDL/UL

TDD

8

TD-LTE

帧结构(1)

FDD帧结构 --- 帧结构类型1,适用于FDD与HD FDD
一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成; 每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成;

9

TD-LTE

帧结构(2)

TDD帧结构 --- 帧结构类型2,适用于TDD
一个长度为10ms的无线帧由2个长度为5ms的半帧构成
每个半帧由5个长度为1ms的子帧构成 常规子帧:由两个长度为0.5ms的时隙构成

特殊子帧:由DwPTS、GP以及UpPTS构成
支持5ms和10ms DL UL切换点周期

10

TD-LTE

帧结构(2)

10ms转换点周期

11

TD-LTE

帧结构(3)

TDD帧结构-上下行配置

12

TD-LTE

帧结构(4)

TDD帧结构-特殊子帧配置

13

TD-LTE

多址技术
?上行多址技术的选择

?下行多址技术的选择

OFDM vs. CDMA技术的优势:
频谱效率高; 带宽扩展性强; 抗多径衰落; 实现MIMO技术较简单; 频域调度灵活; 自适应强,可以灵活选择调制 编码方式,更好的适应信道的 频率选择性;

SC-FDMA vs. OFDM优势:
终端能力有限,发射功率受限; SC-FDMA采用单载波技术,峰 均比(PAPR)低,有效提高RF 功率放大器的效率,降低终端成 本和耗电量;

结论:下行采用OFDM,上行采用SC-FDMA

14

TD-LTE

目录
LTE物理层概述
概述 信道带宽

双工方式与帧结构
物理资源概念

LTE物理层信道与信号 LTE物理层过程
15

TD-LTE

物理资源概念(1)

子帧

无线帧

物理资源
时隙-slot

OFDM符号

基本时间 单位

天线端口

Ts =1 (15000×2048 )秒

接收机用来区分资源在 空间上的差别,包括三 类天线端口: ?CRS: 天线端口0~3 ?MBSFN:天线端口4 ?DRS: 天线端口5

16

TD-LTE
资源单元 (RE)

物理资源概念(2)

对于每一个天线端口,一个OFDM或者 SC-FDMA符号上的一个子载波对应的一个 单元叫做资源单元;

资源块 (RB)
一个时隙中,频域上连续的宽度为 180kHz的物理资源称为一个资源块;

17

TD-LTE

物理资源概念(3)

资源单元组 (REG)
控制区域中RE集合,用于映射下行控制信道

每个REG中包含4个数据RE

控制信道单元(CCE)
36RE,9REG组成
18

TD-LTE

目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号
下行物理信道 下行物理信号 上行物理信道 上行物理信号

LTE物理层过程
19

TD-LTE

下行物理信道
PBCH:物理广播信道 调制方式:QPSK

PDSCH:物理下行共享信道 调制方式:QPSK, 16QAM, 64QAM

PMCH:物理多播信道 调制方式:QPSK, 16QAM, 64QAM

下行物 理信道

PHICH:物理HARQ指示信道 调制方式:BPSK

PDCCH:物理下行控制信道 调制方式:QPSK

PCFICH:物理控制格式指示信道 调制方式:QPSK

20

TD-LTE

下行物理信道处理流程

下行物理信道一般处理流程

加扰

调制

层映射

预编码

RE映射

OFDM信 号产生

21

TD-LTE

PBCH介绍

PBCH传送的系统广播信息包括下行系统带宽(4bit)、SFN子帧号 (8bit) 、PHICH (3bit) 指示信息等
PBCH的RE映射
Slot 0 Slot 1

PBCH Ncsubcarriers 72subcarriers

常规CP

扩展CP

22

TD-LTE

PCFICH介绍

PCFICH用于指示在一个子帧中传输PDCCH所使用的OFDM个数
CFI:2bit信息

1/16编码,QPSK调制
PCFICH映射到控制区域的第一个OFDM符号上的4个REG上 第一个REG的位置取决于小区id

4个REG之间相差1/4带宽

23

TD-LTE

PHICH介绍

PHICH用于承载HARQ应答信息 多个PHICH叠加之后可以映射到同一个PHICH group,一个PHICH group 对应12个RE PHICH group的物理资源映射
PHICH长度分为两个等级,其所占用的OFDM符号个数如下表所示 一个PHICH group由3部分组成,分别映射到一个REG上
非MBSFN子帧 PHICH长度 常规 扩展 TDD中子帧1和子帧6 1 2 MBSFN子帧

所有其他情况
1 3

混合载波承载MBSFN

1
2

具体频域位置取决于 - 小区id - PHICH group序号- 所在OFDM符号中的REG数目 - 以及PHICH扩展长度的大小 24
PHICH扩展长度为2的子帧 PHICH扩展长度为3的子帧

TD-LTE

PDCCH介绍

PDCCH用于承载资源分配信息,包括功率控制信息等
逻辑映射 一个PDCCH是一个或者几个连续CCE的集合 根据PDCCH中包含CCE的个数,可以将PDCCH分为四种格式 物理映射 多个用户的PDCCH进行复用和加扰等操作,映射到没有用于传输 PCFICH和PHICH的REG上
PDCCH格式 0 1 2 CCE个数 1 2 4 REG个数 9 18 36 PDCCH比特数目 72 144 288

3

8

72

576

25

TD-LTE

PDSCH/PMCH介绍

PDSCH用于承载Unicast数据信息
没有专用导频时,按照PBCH同样的端口映射 Port 组合{0} {0,1} {0,1,2,3} 发射专用导频时,按照port 5 映射 PDSCH资源分配优先级最低,只能占用其他信道/信号不用的RB

PMCH用于承载Multicast数据信息
对于混合载波(PMCH+PDSCH)时,PMCH在MBSFN子帧传输 MBSFN子帧概念

前1 or 2 符号可以用于unicast;其他符号用于Multicast业务
26

TD-LTE

目录
LTE物理层概述

LTE物理层信道与信号
下行物理信道

下行物理信号
上行物理信道 上行物理信号

LTE物理层过程
27

TD-LTE

下行物理信号(1)

同步信号

? 主同步信号
? 辅同步信号

确定唯一的物理小区id

? 小区专用参考信号

参考信号 ? MBSFN参考信号
? 终端专用的参考信号

下行信道质量测量 下行信道估计,用于UE端的相干检测和解调 小区搜索

28

TD-LTE
同步信号

下行物理信号(2)

Ncsubcarriers 72subcarriers

FS1,常规CP

FS2,常规CP

29

TD-LTE
同步信号序列

下行物理信号(3)

主同步信号使用Zadoff-Chu序列;
N (2) ? 共有3个PSS序列,每个对应一个小区ID: ID

辅同步信号使用的序列由两个长度为31的二进制序列通过交织级联产生,并且 使用由主同步信号序列决定的加扰序列进行加扰,长度为31的二进制序列以及加 扰序列都由m序列产生; ? 共有168组SSS序列,与小区ID组序号 一一对应
主同步序列
N ID
(1)

5ms

62子载波

72子载波

两个半帧不同

m

辅同步序列

Z seq Sc ram a doff uen bling -Chu ce

hu g in ce bl f-C uen m of d seq ra m Sc Za

N

cell ID

= 3N

(1) ID

+ N

(2) ID

两个半帧相同

30

TD-LTE
小区专用参考信号
R0 R0

下行物理信号(4)
常规CP

R0 Oneantennaport R0

R0

R0

R0 l=0

R0 l=6l=0 l=6

Resource element (k,l) R1

R0

R0

R1

R0 Twoantennaports R0

R0

R1

R1

Not used for transmission on this antenna port

R0

R1

R1

Reference symbols on this antenna port

R0 l=0

R0 l=6l=0 l=6 l=0

R1 l=6l=0

R1 l=6

R0

R0

R1

R1

R2

R3

R0 Fourantennaports R0

R0

R1

R1

R2

R3

R0

R1

R1

R2

R3

R0 l=0

R0 l=6l=0

R1 l=6 l=0 l=6l=0

R1 l=6 l=0

R2 l=6l=0 l=6 l=0

R3 l=6l=0

l=6

31

even-numbered slots

odd-numbered slots

even-numbered slots

odd-numbered slots

even-numbered slots

odd-numbered slots

even-numbered slots

odd-numbered slots

TD-LTE
小区专用参考信号
R0 R0

下行物理信号(5)
扩展CP

R0 Oneantennaport R0

R0

R0

R0 l=0

R0 l=5l=0 l=5

Resource element (k,l)

R0

R0

R1

R1

R0 Twoantennaports R0

R0

R1

R1

Not used for transmission on this antenan port

R0

R1

R1

Reference symbols on this antenna port

R0 l=0

R0 l=5l=0 l=5 l=0

R1 l=5l=0

R1 l=5

R0

R0

R1

R1

R2

R3

R3

R0 Fourantennaports R0

R0

R1

R1

R2

R0

R1

R1

R2

R3

R3

R0 l=0

R0 l=5l=0 l=5 l=0

R1 l=5l=0

R1 l=5 l=0

R2 l=5l=0 l=5 l=0 l=5l=0 l=5

even-numbered slots odd-numbered slots Antenna port 0

even-numbered slots odd-numbered slots Antenna port 1

even-numbered slots odd-numbered slots Antenna port 2

even-numbered slots odd-numbered slots Antenna port 3

32

TD-LTE
MBSFN参考信号
R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4

下行物理信号(6)
R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4

R4 R4 R4 R4

R4 R4 R4

R4

R4
R4 R4 R4 l=0 l=5l=0 R4 l=5 R4

R4 R4

R4 R4

R4

R4 R4 l=0 l=2l=0 l=2

扩展CP,15kHz

扩展CP,7.5kHz

33

TD-LTE
终端专用参考信号

下行物理信号(7)

R5

R5 R5 R5 R5 R5 R5
l=0 l=6l=0

R5
R5 R5 R5

R5 R5 R5
R5 R5

R5 R5 R5 R5

R5 R5
l=6 l=0
R5

R5

l=5l=0

l=5

扩展CP

扩展CP,7.5kHz

34

TD-LTE

目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号
下行物理信道 下行物理信号 上行物理信道 上行物理信号

LTE物理层过程
35

TD-LTE

上行物理信道
PUSCH:物理上行共享信道 调制方式:QPSK, 16QAM, 64QAM

上行物 理信道

PUCCH:物理上行控制信道 调制方式:QPSK

PRACH: 物理随机接入信道 调制方式:QPSK

36

TD-LTE

PUSCH介绍

PUSCH用于承载上行业务数据
上行资源只能选择连续的PRB,并且PRB个数满足2、 3、5的倍数 在RE映射时,PUSCH映射到子帧中的数据区域上 PUSCH的基带信号产生的流程

加扰

调制

传输预 编码

RE映射

SC-FDMA 信号产生
37

TD-LTE

PUCCH介绍

上行物理控制信道PUCCH用来承载上行控制信息
PUCCH格式
PUCCH格式 1 用途 调制方式 比特数

SR
ACK/NACK ACK/NACK

N/A
BPSK QPSK

N/A
1 2

1a
1b 2 2a 2b

CQI
CQI+ACK/NACK CQI+ACK/NACK

QPSK
QPSK+BPSK QPSK+QPSK

20
21 22

38

TD-LTE
时域结构

PRACH介绍(1)

Preamble: CP + Sequence Preamble之后需要预留保护间隔(GT)

TCP

TSEQ
子帧
Preamble

传输时延

传输时延

Preamble

GT

小区中间用户发送Preamble

小区边缘用户发送Preamble

39

TD-LTE

PRACH介绍(2)

序列产生
Preamble使用Zadoff-Chu序列产生 序列长度 Preamble format 0~3:839
Preamble format 0~3

Preamble format 4:139

频域结构
一个PRACH占用6个RB

Preamble信号采用的子载波间隔与上行其它 SC-FDMA符号不同
Preamble format 0~3:1250Hz Preamble format 4: 7500Hz
Preamble format 4 40

TD-LTE

PRACH介绍(3)

PRACH 格式
根据时域结构、频域结构以及序列长度的不同,可以将Preamble分为如下 五种格式:

Preamble格式4在帧结构2中的UpPTS域中传输

41

TD-LTE

PRACH介绍(4)

根据CP的长度大小,不同类型的Preamble适用于不同半径的小区
Preamble 格式
0(常用方式) 1(长CP方式)

TCP
3168Ts 21024Ts 6240Ts 21024Ts 448Ts

TSEQ
24576Ts 24576Ts 2*24576Ts 2*24576Ts 4096Ts

适用小区范围
15km,普通常用小区 30~100km,大小区 30km 100km,大小区 2km,热点地区

2(短CP,重复RACH序列)
3(长CP,重复RACH序列) 4(只适用于TDD制式)

42

TD-LTE

目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号
下行物理信道 下行物理信号 上行物理信道 上行物理信号

LTE物理层过程
43

TD-LTE

上行物理信号

参考信号

? 解调用参考信号(DRS) ? 探测用参考信号(SRS)

上行信道估计,用于eNodeB端的相干检测和解调 上行信道质量测量

44

TD-LTE

PUSCH 解调用参考信号

常规CP

扩展CP

45

TD-LTE

PUCCH 解调用参考信号

12subcarriers

[+ 1 [+ 1 [+ 1 [+ 1

+ 1 + 1 + 1]  1 +1  1] +1  1  1]  1  1 + 1]

[1

1 1]
j 2π 3 j 4π 3

[1 e [1 e

e j 4π 3 e j 2π 3

] ]

46

TD-LTE

探测用参考信号(1)

主要作用

对上行信道质 量进行估计,用 于上行信道调度

对于TDD,可 以利用信道对称 性获得下行信道 质量

47

TD-LTE

探测用参考信号(2)

主要参数
符号位置

周期 时域参数
子帧位置

子帧偏移

持续时间

是否同时传输SRS 与ACK/NAKC

48

TD-LTE

探测用参考信号(3)
4. UE通过RRC信令获得 具体的带宽配置; SRS带宽

频域参数
1.UE通过广播信息获 得小区允许的带宽信息;

带宽配置

频域位置 2. UE通过RRC信 令获得具体的SRS 传输PRB位置; 3. UE通过RRC信令 获知其使用的Comb 信息 Comb 信息
Comb = 0

5. UE通过RRC信令获知 其是否进行RS跳频; 跳频信息

Frequency-domain Sounding BW (24×K sub-carriers, K=1 in this case) position

K>1

Comb = 1

49

TD-LTE

目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号

LTE物理层过程
小区初搜

随机接入
同步控制 功率控制
50

TD-LTE

小区搜索过程概述

为什么要进行小区搜索
完成UE与基站之间的时间和频率的同步,并识别小区id;

完成小区初搜后,UE接收基站发出系统信息;

小区搜索是UE接入系统的第一步,关系到能否 快速,准确的接入系统。 小区搜索
51

TD-LTE

小区搜索流程

主同步信号

(2) 5ms 定时,获得N ID

辅同步信号

10ms 定时,获得 N ID
cell (1)

(1)

计算得到

NID = 3NID + NID

(2)

PBCH

读取MIB

公共天线端口数目(盲检) SFN 下行系统带宽 PHICH配置信息 其他系统信息 52

PDSCH

读取SIB

TD-LTE

TD-LTE小区搜索过程(1)

? 同步信号
– 主同步信号PSS – 副同步信号SSS

? 时频位置
– 系统带宽的中间72个子载 波(实际上序列只映射在 中间的62个子载波上,两 侧各预留5个子载波的保 护带) – PSS位于DwPTS的第3个 OFDM符号位置 – SSS位于子帧0的最后一 个OFDM符号位置
FS2,常规CP
53

TD-LTE

TD-LTE小区搜索过程(2)
? 同步信号序列 – 主同步信号使用长度为62的Zadoff-Chu序列 ? 共有3个PSS序列,每个对应一个小区ID:N (2) ID – 副同步信号使用的序列由两个长度为31的二进制序列通 过交织级联产生,并且使用由主同步信号序列决定的加 扰序列进行加扰,长度为31的二进制序列以及加扰序列 都由m序列产生

? 共有168组SSS序 列,与小区ID组 (1) 序号 N ID一一对应

62子载波

72子载波

g hu in C mbl offra ad Sc Z

(1) (2) N cell ID = 3N ID + N ID

54

TD-LTE

TD-LTE小区搜索过程(3)

? 系统信息 –MIB (Master Information Block)
? 在PBCH信道上发送 –固定在每个无线帧的子帧 0中Slot 1的前4个OFDM 符号 –系统带宽中间的6个PRB –40ms TTI

–SIB (System Information Block)
? 在PDSCH信道上发送 ? 具体的物理层传输格式及物 理资源由PDCCH调度 ? 多种等级的SI:SI-1, SI2,…SI-x(传输不同重复周期 的系统信息)

常规CP

55

TD-LTE

目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号

LTE物理层过程
小区初搜

随机接入
同步控制 功率控制
56

TD-LTE

随机接入过程(1)

为什么要进行随机接入过程
UE通过随机接入与基站进行信息交互,完成后续如呼 叫,资源请求,数据传输等操作;

实现与系统的上行时间同步;

随机接入的性能直接影响到用户的体验,能够适应各 种应用场景、快速接入、容纳更多用户的方案;

随机接入
57

TD-LTE

随机接入过程(2)

随机接入过程

随机接入前导(Preamble) 的发送

随机接入响应

Preamble

eNB通过广播信息广播可用的preamble序列 UE需要接入时,从序列集中随机选择一个preamble序列发给eNB eNB根据不同的前导序列来区分不同的UE

58

TD-LTE

随机接入过程(3)

竞争的随机接入流程
适用于初始接入 1.UE端通过在特定的时频资源上发送 preamble序列,进行上行同步 2.基站端在对应的时频资源对preamble序列 进行检测,完成序列检测后,发送随机接 入响应,该随机接入响应中包含UE进行上 行传输的资源调度信息。 3.UE端在发送preamble序列后,在后续的 一段时间内检测基站发送的随机接入响 应,检测成功后在分配的上行资源上发送 上行信息。 4.基站发送冲突解决响应,UE判断是否竞 争成功

59

TD-LTE

随机接入过程(4)

无竞争的随机接入流程
适用于切换或有下行数据到达且需要重新建立上行同步时 1.基站根据此时的业务需求,给 UE分配一个特定的preamble序列。 (该序列不是基站在广播信息中广 播的随机接入序列组) 2.UE接收到信令指示后,在特 定的时频资源发送指定的preamble 序列 3.基站接收到随机接入preamble 序列后,发送随机接入响应。进行 后续的信令交互和数据传输。
60

TD-LTE

随机接入信道基本时频结构

–时域结构
? Preamble: CP + Sequence
TCP

TSEQ

? Preamble之后需要预留保护间隔(GT) – GT防止Preamble对上行数据造成干扰 – GT长度为两倍最大传播时延

61 小区中间用户发送Preamble 小区边缘用户发送Preamble

TD-LTE

随机接入信道基本时频结构
?
–序列产生
–Preamble使用Zadoff-Chu序列产生 –序列长度 –Preamble format 0~3:839 –Preamble format 0~3:139
Preamble format 0~3

–频域结构
–一个PRACH占用6个RB –内含保护带 –Preamble信号采用的子载波间隔与上行其它 SC-FDMA符号不同 –Preamble format 0~3:1250Hz –Preamble format 4: 7500Hz
Preamble format 4 62

TD-LTE

随机接入信道格式

? 不同的随机接入信道格式
–根据时域结构、频域结构以及序列长度的不同,可以将Preamble分为 如下五种格式

Preamble格式4在帧结构2中的UpPTS域中传输
63

TD-LTE

随机接入信道配置(1)
? TD-LTE的随机接入信道配置
– TD-LTE的随机接入信道配置与无线帧上下行配置密切相关
– 与LTE-FDD相比,TD-LTE制式下上行子帧数有限,为保证随机接入的时 效性,在同一个子帧中允许出现多个用于随机接入的时频资源块 – TD-LTE的随机接入信道密度为:每10ms内0.5、1、2、3、4、5、6次 – TD-LTE的随机接入信道配置通过一组向量指示:(f RA , t RA , t RA , t RA )
? 其中 f RA 指示PRACH的频域资源索引 ?
0 1 2

t

0 RA 指示PRACH出现的无线帧编号

? t
?

1 RA 2 RA

– 0:所有无线帧;1:偶数号无线帧;2:奇数号无线帧 指示PRACH出现在的半帧编号
– 0:前半帧,1:后半帧 指示PRACH出现的子帧编号

TDD prache configuration

t

64

TD-LTE

随机接入信道配置(2)

? TD-LTE的随机接入信道配置

– 所有的PRACH配置都遵从先时分后频分的原则进行时频资源映 射,目的是将PRACH平均分布在各个上行子帧中,以免某一上行 子帧PRACH资源占用过多,对PUSCH传输造成较大的影响
? 对Format0-3的PRACH其频分原则:

? RA ?f ? ?nPRB offset + 6? RA ?, if f RA mod 2 = 0 ? ? 2? RA nPRB = ? UL RA ?N RB  6 nPRB offset  RA ?, otherwise ?6?2f ? ? ? ? ?
RA PRB offset 为第一个PRACH信道的频域起始PRB编

N RB

UL

? 其中 为系统上行带宽;n 号,目前已经确定使用7bit的广播消息通知 ? 从上式可以看出:对于Format 0-3的PRACH,同一个子帧的频分的多 个PRACH依次占用频带的两端的边带。
65

TD-LTE

随机接入信道配置(3)

? TD-LTE的随机接入信道配置

– UpPTS中的PRACH配置也遵从先时分后频分的原 则进行时频资源映射,以减小对UpPTS中与 PRACH频分发送的SRS的影响
? 对Format4的PRACH其频分原则:

n

RA PRB

? if ((n f mod 2) × (2  N SP ?6 f RA , 1 ) + tRA ) mod 2 = 0 =? UL ? N 6( f RA + 1), otherwise ? RB  nf N SP
为无线帧编号; 为一个无线帧内的切换点个数 ? 其中 ? Format 4的PRACH在频域上放置在系统带宽的边缘,多个 PRACH连续放置,并在高频端和低频端两者之间跳变

66

TD-LTE

TD-LTE随机接入总流程

? 随机接入流程
? UE侧的物理层操作
1. 2.
解析传输请求,获得随机接入配置信息 选择preamble序列 1. 基于竞争的随机接入:随机选择 preamble 2. 无竞争的随机接入:由高层指定 preamble 按照指定功率发送preamble 盲检用RA-RNTI标识的PDCCH

3. 4.

– –

检测到,接收对应的PDSCH并将 信息上传 否则直接退出物理层随机接入过 程,由高层逻辑决定后续操作
67

TD-LTE

目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号

LTE物理层过程
小区初搜

随机接入
同步控制 功率控制
68

TD-LTE

TD-LTE的同步控制过程
为什么要进行同步控制过程
同步保证了各个用户信号之间到达接收机时保持正交性

在OFDMA系统中,由于CP的存在,对同步精度的要求 有所降低,理论上同步误差在CP范围内即可;

同步过程

下行同步在用户端检测和调整 上行同步在基站测进行检测,并通过闭环 反馈的方式对用户上行发送时间进行调整
69

TD-LTE

同步控制过程

上行同步控制的方法
上行同步控制方法 上行同步 上行同步TA TA的确定 的确定

控制UE采用不同的时间提前 量(TA),使各UE的信号基本同 时到达eNodeB;

当UE进行上行数据发 送,eNodeB可估计其上行接收 时钟,产生时钟控制指令; 当UE暂没有发送上行数据 时,TA的测量可根据SRS、 Preamble码等来确定;

eNodeB通过上行时钟控制 信令指示UE采用适当的TA;

70

TD-LTE
上行同步控制的流程

上行同步控制过程

■ 1. LTE的上行定时调整颗粒度为16Ts(0.52uS),上行定时调整命令通过
MAC层信令的方式发送给UE; ■ 2. UE接收到定时调整量 NTA后,需要按照此相应的下行帧定时提前

■ 3.

( N TA + N TA offset ) × Ts
N
T A o ffse t

的时刻发送相应的上行帧数据,如下图;
为基站侧上行至下行的切换保护时间,约为

? 对于TD-LTE,

614Ts,即20us
Downlink radio frame #i

Uplink radio frame #i
( N TA + N TA offset ) × Ts time units

71

TD-LTE

? 上行同步控制

TD-LTE的同步控制过程

– 上行同步初始控制
? 在随机接入响应消息的MAC PDU中携带有(必选)11bits的定时 提前命令TA,对应的绝对定时提前量为NTA = TA x 16 – 其中TA命令的范围为[0,1282] – 对应的定时调整量NTA的范围为[0, 20512]Ts,即[0,667]us

– 上行同步维护
? 在DL-SCH的MAC PDU中携带有(可选)6bits的定时提前命令 TA,该TA是针对旧的TA命令的累积调整,即 – NTA,new = NTA,old + (TA ??) ×?6 – 其中TA命令的范围为[0,63],对应的定时调整范围为[496,512]Ts

– UE在子帧n接收到的定时调整命令在子帧n+6生效 – 若由于定时调整的原因,造成上行子帧n和n+1有重合部 分,则UE需要保证子帧n的发送,并放弃发送子帧n+1 72 中与子帧n重叠的部分

TD-LTE

TD-LTE的同步控制过程

? 下行链路质量检测 – UE物理层基于小区专属参考信号测量服务小区的下行 链路质量并向高层报告测量结果 – 在非DRX模式下,在开启了链路失败检测时,UE侧的 物理层在一定周期[200ms]内的每个无线帧检测下行链 路质量。当链路质量低于门限Qout时,物理层须向高层 报告链路问题,直至链路质量高于门限Qin – 由高层开启/关闭物理层的链路失败检测 – 具体的检测门限由RAN4规定
73

TD-LTE

目录
LTE物理层概述 LTE物理层信道与信号

LTE物理层过程
小区初搜

随机接入
同步控制 功率控制
74

TD-LTE

TD-LTE功率控制过程

为什么要进行功率控制

降低功耗(上行) 降低小区间干扰(上下行)
小区内功率控制 上行功率控制决定每一个上行物理信道上的一 个SC-OFDMA符号的功率 下行功率分配决定每个资源单元(RE)上的符号 能量 小区间功率控制 通过小区之间信息交互实现 功率控制
75

TD-LTE

功率控制与功率分配

小区内
上行功率控制:决定物理 信道中一个SC-OFDMA符
号的平均功率; 下行功率分配:决定每个 资源单元(RE)上的符号能 量; 现;

小区间
通过小区之间信息交互实

交互信息指示基站调度器 分配小区边缘UE的PRB, 以及对小区间干扰敏感的 PRB;

76

TD-LTE
PUSCH功率控制

上行功率控制

对于UE,子帧i发送PUSCH时按照以下公式计算发射功率:
PPUSCH (i) = min{PMAX ,10 log10 ( M PUSCH (i)) + PO_PUSCH ( j ) + ? ? PL +  TF (i) + f (i)}
PMAX 为RAN4定义的与终端功率等级对应的最大发射功率;
M PUSCH (i为该次 ) PUSCH传输分配的PRB个数;
PO_PUSCH ( j )

为PUSCH期望接收功率,是小区专属部分 PO_NOMINAL_ PUSCH ( j )和UE专属部分

PO_UE_PUSCH ( j ) 两者之和。其中包括两套参数:j=0对应非动态调度的PUSCH传输,j=1 对应动态调度的PUSCH传输;
? {0, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1}为路径损耗补偿因子,通过选择合适的因子可以获得小区

边缘吞吐 量和小区间干扰之间的折衷 PL为UE测量的下行路径损耗  TF (i)为传输格式相关调整量 f(i)为闭环功率调整命令,通过PDCCH发送
77

TD-LTE
PUCCH功率控制

上行功率控制

对于UE,子帧i发送PUSCH时按照以下公式计算发射功率:

PP U C C H ( i ) = m in { PM A X , PO _ P U C C H + P L +  F _ P U C C H ( F ) + g ( i )}
PO_PUCCH 为PUCCH期望接收功率,它是小区专属部分 PO_NOMINAL_PUCCH 和UE专属部分

PO_UE_PUCCH 两者之和;
 F_PUCCH (F )为PUCCH格式相关的功率调整量,定义为每种PUCCH类型相对于基准PUCCH
格式(PUCCH format 1a)的功率偏置; g(i)为闭环功率调整命令,通过PDCCH发送; 计算公式中其他参数与PUSCH相同 ;

78

TD-LTE

上行功率控制

上行SRS的功率控制
对于UE,子帧i发送PUSCH时按照以下公式计算发射功率:
PSRS ( i ) = min{ PMAX , PSRS_OFFSET + 10 log 10 ( M SRS ) + PO_PUSCH ( j ) + ? ? PL + f ( i )}

PSRS_OFFSET为与PUSCH相比的SRS功率偏移量,该偏移量有两套参数,具体选择哪一
套参数中的哪个值由高层配置 ;

M SRS 为当前子帧中的SRS发送带宽;
计算公式中其他参数与PUSCH相同 ;

79

TD-LTE
上行闭环功率控制

上行功率控制

■ 上行闭环功率调整命令有两种生效方式,分别是:

f (i) = δ PUSCH (i  K PUSCH ) ? 累积值调整方式 f (i ) = f (i  1) + δ PUSCH (i  K PUSCH )
? 绝对值调整方式

■ PUSCH和SRS的功率控制可由高层信令配置采用绝对值调整方式or 累积值调整方式 ■ PUCCH只能采用累积值调整方式 ■ 闭环功率调整命令的发送方式如下表所示
? Format 3/3A中携带的TPC优先级低于其他DCI Format
DCI Format 0 PUSCH/SRS DCI Format 3/3A 仅支持累积值方式: 步长为 [-1,1] 或 [-1,0,1,3] DCI Fomat 1/1A/2 N/A

累积方式:步长 [-1, 0, 1, 3] 绝对值方式:步长[-4,-1, 1, 4]
N/A

PUCCH

仅支持累积方式,步长 为[-1, 0, 1, 3] 80

TD-LTE
随机接入功率控制

上行功率控制

随机接入Preamble的发射功率按照如下公式计算:

P_last_preamble = min(Pmax, PL + Po_pre +  _preamble+(N_pre-1)*dP_rampup
Po_pre是随机接入Preamble的发射功率初始值,其动态范围为 [-120, -90] dBm, 并以2dB为颗粒度,用4bits信令指示; dB_rampup是随机接入Preamble的发射功率调整步长,其取值可能为 [0, 2, 4, 6] dB, 用2bits信令指示;

Δ_Preamble是不同随机接入Preamble格式的特定的偏移量,随机接入Preamble长度
越短,需要的发射功率越高: ? 对于格式0和格式1的Preamble,Δ_Preamble= 0dB ? 对于格式2和格式3的Preamble ,Δ_Preamble= -3dB ? 对于格式4的Preamble ,Δ_Preamble= 8dB
81

TD-LTE

功率控制和功率分配

为什么要进行下行功率分配
基站发射总功率一定,需要将总功率分配给各个下行物理信道; 为下行公共参考信号分配合适的功率,满足小区边缘用户下 行测量性能和信道估计性能; 为下行公共信道/信号分配合适的功率,满足小区边缘用 户的接收质量; 为用户专属数据信道分配合适的功率,满足用户接收质 量的前提下,尽量降低发射功率,减少对邻小区的干扰 ; 保持OFDM符号的总功率尽量一致,保证功放效 82 率并减少功率浪费;

TD-LTE
下行功率分配
基本概念与术语 EPRE:每资源单元能量;

下行功率分配
ECRS E A

EB

ECRS :每个天线端口上CRS的EPRE ; EA:下行每个天线端口上不包含CRS的 OFDM符号上的数据EPRE ; EB:下行每个天线端口上包含CRS(或导 频空洞)的OFDM符号上的数据EPRE ;
l =0 l=6 l =

? ρA= EA/ECRS ? ρB= EB/ECRS
83

TD-LTE

下行功率分配

下行公共参考信号的功率分配 ? 下行公共参考信号的功率分配 由基站决定,决定原则为根据 小区大小,信道环境等因素, 考虑小区边缘用户的下行测量 性能和信道估计性能进行静态 或半静态配置; 下行公共参考信号EPRE通过系 统信息向小区广播,用户可依 此计算路损等。

下行公共信道/信号的功率分配
? 包括广播信道、同步信号、寻呼信 道、控制信道等; ? 这些信道/信号的功率根据各自的解 调/检测性能设置,通过链路预算的 方法按照保证小区边缘用户接收质 量进行静态或半静态配置; ? 具体的功率设置结果不需通知用户

?

84

TD-LTE

下行功率分配
分配原则
根据用户的反馈(例如 CQI),为接收质量较 差的用户分配较大的 功率。

下行用户数据的功率分配

下行用户数据的功率分配

定义
基于UE的下行数据功 率分配,具体是设置 分配给某一UE的物理 资源上数据RE的能量 ,即EA和EB

分配方法 下行用户数据 的功率分配
基站进行下行功率调 整时保持EB/EA比不 变,并通过系统参数 PB向小区内所有用户 广播该比值。

PB的取值实际是和 CRS的功率开销相 对应

PB的取值

85

TD-LTE

下行功率分配

小区间功率协调
通过基站间X2接口交互信息 的方式实现小区间的功率控制

上行方向
基站之间交互过载指示(OI)信息,向邻小区通知本小区在哪些PRB上检测到高干扰; 基站之间交互高干扰指示(HII)信息,向邻小区通知本小区使用的哪些PRB上可能对 邻小区造成高干扰; 基站根据OI和HII信息,对邻小区标记为高干扰的PRB的调度做一定的限制,例如将 其调度给低功率的用户;
86

TD-LTE

下行功率分配
小区间功率协调
通过基站间X2接口交互信息 的方式实现小区间的功率控制

下行方向
基站之间交互相对窄带发射功率(RNTP)信息,向邻小区通知本小区在哪些PRB上 发射了高功率 基站根据RNTP信息,对邻小区标记为高功率的PRB的调度做一定的限制,例如 将其调度给低功率的用户;
87


相关文章:
LTE物理过程系统框图及物理层简单介绍
陆玲辉编辑于 2010 年 4 月 10 日星期六 图 1:LTE 的一般下行过程的详细流程 图 1 是我根据 LTE 物理层协议专门画的 LTE 的一般下行过程的详细流程。旨 ...
LTE物理层协议总结二-1
LTE物理层协议总结二-1_实习总结_总结/汇报_应用文书。TD-LTE中物理层协议总结4、各子功能模块介绍 4.1 信道编码 4.1.1 信道编码综述 4.1.1.1 信道编码的作用...
LTE物理层协议总结——LTE36系列协议总结
过程(包括共享信 道分配) 物理多点传 ; 送相关过程 TS 36.214 物理层—...LTE 定位协议(LPP) 主要是对 LTE 定位协 议的描述 接口系列规范 TS 36.401...
TD-LTE系统物理层基本过程
第六章 TD-LTE系统物理层基本过程 6.1小区搜索与同步小区搜索过程是指 UE获得...根据协议规定,LTE系统中每小区可以使用的随机接入前导码数量至多为 64个,其中 ...
LTE物理层协议 物理层测量
LTE物理层协议 物理层测量_信息与通信_工程科技_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档LTE物理层协议 物理层测量_信息与通信_工程科技_专业资料。R11英文...
LTE物理层
LTE物理层_信息与通信_工程科技_专业资料。LTE物理层讲解 第16 章 LTE 物理层在上一章中,我们从总体上讨论了一下 LTE 无线接口体系,并讨论了不同的协议层的 ...
LTE物理层协议总结三
LTE物理层协议总结三_信息与通信_工程科技_专业资料。LTE物理层协议总结三,TS ...而自适应传输是指在每一次重传过程中, 发送端可以根据实际的信道状态信息改变...
第一章 LTE物理层协议解读 同步与小区搜索
第一章 LTE 物理层协议解读 同步与小区搜索作者:LTE 通信人家 1.3 同步与小区搜索 1.3.1 LTE 小区搜索过程 UE 使用小区搜索过程识别并获得小区下行同步,从而...
LTE空口物理层过程浅析
LTE空口物理层过程浅析_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。LTE air ...©2016 Baidu 使用百度前必读 | 文库协议 | 网站地图 关闭 ...
LTE中文协议-3620-物理层概述
12 I YD/T 1849—2009 前 言 YDB XXXX-XXXX 《LTE FDD数字蜂窝移动通信网...物理层过程 ─第 5 部分:物理层测量 ─第 6 部分:MAC 协议 ─第 7 部分:...
更多相关标签:
lte物理层协议 | lte物理层过程 | lte物理层过程精讲 | lte物理层处理过程 | wifi物理层协议过程 | lte物理层 | lte 物理层仿真 | lte 上行物理层 |