LTE物理层空中接口

LTE物理层空中接口物理层空中接口 通过本节的学习，我们将了解到通过本节的学习，我们将了解到 ` LTE时频资源是如何组织，与码分系统相比，具有什么特点 ` LTE-FDD与LTE-TDD的帧结构是怎样的 下行控制信道如何 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ` 下行控制信道如何设计 ` 下行共享信道如何设计 ` 上行控制信道如何设计 ` 上行共享信道如何设计 LTE时频资源时频资源 ` RE(Reosurce Element), LTE最小的资源 ` REG(RE Group), 将4个RE组合在一起，作为更大的粒度 RB(R Bl k) 12 b i *1 l t 是LTE基本调度单元` RB(Resource Block), 12subcarrier*1slot，是LTE基本调度单元 ` RB Pair，在一个TTI中两个时间上连续的，频率相同的RB 物理层资源示意图 slotT 物理层资源示意图 DL symbN RB sc DL symb NN × R B s c N × s u b c a r r i e r s R B s c N s u b c a r r i e r s ),( lk D L R B N N 0l 1DL= Nl0=l 1symb −= Nl 1/TSYMBOL=15kHz LTE物理层帧结构(FDD) TCP ≈ 5.1/4.7 us TSYMBOL ≈ 66.7µs CP f0 f1 f2 f f f f Normal CP f0 f1 f2 1 2 3 4 5 6 7 Extended CPCP CP CP CP CP CPOFDMSymbol OFDM Symbol OFDM Symbol OFDM Symbol OFDM Symbol OFDM Symbol slot slot 1 subframe = 1ms (= min TTI)1 subframe = 2 slot, 1slot = 0.5msTCP ≈16 7 #0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 #15 #16 #17 #18 #19 slot slotslot, 1slot 0.5ms16.7 us 1 radio frame = 10 subframes = 10 TTIs = 10 ms 物理层帧结构 – Type 1(FDD)物理层帧结构 ype ( ) ™ 1 frame = 10 ms ™ 1 frame = 10 subframe ™ 1 subframe = 2 slot(0.5ms)™ 1 subframe 2 slot(0.5ms) ™Maximum FFT size (20 MHz Bandwidth) = 2048(110x12=1320 subcarrier used) ™ Subcarrier spacing = 15 kHzg ™ Subcarrier Bandwidth 2048x15kHz = 30.72 MHz 物理层帧结构 – Type 2(TDD)物理层帧结构 ype ( ) ` One radio frame = 10 ms = 2 half-frames ™ Subframes 0 and 5 always for DL ` Special subframe with various partitioning of the following 3 fields ™ D PTS DL™ DwPTS – DL ™ GP – Guard period ™ U ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt S – UL, always followed by an UL subframe ` Diagram illustrates 5 ms DL to UL switching point periodicity ™ One special subframe per half-frame ` 10 ms switching point periodicity also supported ™ One special subframe per radio frame ` Supports 7 different UL/DL configurations ™ Different numbers of UL / DL subframes partitioning TYPE2 UL/DL 配置TYPE2 UL/DL 配置 这个时间间隔表示两个相邻特殊子帧的时间间隔 TDD与FDD相比优点：TDD与FDD相比优点： ` 实现上下行非对称 ` 由于上下行同频段，可使用一套硬件Filter ` 由于上下行同频段，可共享信道测量结果 TDD与FDD相比缺点：TDD与FDD相比缺点： ` 上下行共享一个频段，总体性能低于FDD LTE物理层下行传输LTE物理层下行传输 ` DL Reference Signal ` PCFICH ` PHICH ` PDCCH ` PDSCH` PDSCH 下行参考信号下行参考信号 ` Cell-specific reference signal (RS) ` UE-specific RS ` MBSFN reference signal` MBSFN reference signal Cell-specific reference signal (RS)Cell specific reference signal (RS) ` Cell-Specific RS用于下行相干解调的信道估计 ` 使用PN(gold码)序列作为RS序列 ` 不同的参考信号用于不同的neighbor cell (cell ID有关)` 不同的参考信号用于不同的neighbor cell (cell ID有关) ` 对所有的UE来说，参考信号所用的序列是一致的 Cell-specific reference signal (RS)Cell specific reference signal (RS) ` Mapping示意图 单天线端口 Antenna port 0单天线端口 R0 R0 Antenna port 0 R0 R0 R0 R0 Freq R0 R0 TimeTime UE-Specific Reference SignalUE Specific Reference Signal ` 给Beamforming传输方式做信道估计 ` 只有使用Beamforming传输的UE才使用该参考信号 ` 使用天线端口5发送` 使用天线端口5发送 ` 与cell-specific RS不放在同一个OFDM符号 ` cell-specific RS只放在数据RB UE-Specific Reference SignalUE Specific Reference Signal Antenna port 5 R R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R R5 R R5 R5 Freq R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5 Normal CP Extended CPTime 不占用前面PDCCH占用的OFDM SYMBOL不占用前面PDCCH占用的OFDM SYMBOL MBSFN Reference Signal R4 R4 R4 Antenna port 4 MBSFN Reference Signal One Sub-frame / TTI (1.0 ms) R R4 R4 R4频率间隔缩小一半， 1 R4 R4 R R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4 180 K H RS频率分布间隔增 大 180 K H z b R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4 H z bandw bandw idth R4 R4 R4 R4 R4 R4 R R4 4 R 4 w idth 4 One Slot (0.5 ms) 4 R4 R4 R4 kHz 5.7=ΔfkHz 15=Δf R4 R4 Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) ` PCFICH用于指示该subframe有多少个OFDM symbol用于PDCCH ` 指定可用于PDCCH的符号数为1,2,3 ` PCFICH总是放在subframe的第一个symbol Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH)Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH) ` PCFICH共占4个REG ` PCFICH分布在整个带宽等距离的4个位置，以获取频率分集增益 4bit 2bits 32bits 32bits 16sy mbol 4bit Rate 1/16 block code Scrambling QPSK 4bit 4bit Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH)Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH) ` PHICH用于传输上行HARQ消息的应答（ACK/NACK） ` 使用码分的方式，将多个HARQ ACK/NACK映射到同一组REG上，这样的一 称为 对 个 包含 个组PHICH称为PHICH Group，对于normal CP，一个PHICH Group包含8个 PHICH，分别乘以一个SF=4的正交码 ` 每个PHICH GROUP对应3个REG Sequence index Orthogonal sequenceSequence index Orthogonal sequence seq PHICHn Normal cyclic prefix 4PHICHSF =N Extended cyclic prefix 2PHICHSF =N 0 [ ]1111 ++++ [ ]11 ++ [ ] [ ]1 [ ]1111 −+−+ [ ]11 −+ 2 [ ]1111 −−++ [ ]jj ++ 3 [ ]1111 +−−+ [ ]jj −+ 4 [ ]jjjj ++++ -4 [ ]jjjj ++++ 5 [ ]jjjj −+−+ - 6 [ ]jjjj −−++ - 7 [ ]jjjj +−−+ - Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel (PHICH)Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH) 1bit 3bit SF=4/2 3x repetition BPSK X 4bit Orthogonal Code 1bit 3bit SF=4/2 + X 4bit12 symbol 3x repetition BPSK X Scrambling 4bit Orthogonal Code PHICH与PUSCH传输PHICH与PUSCH传输 K n+4 n+4 n+4 P D C C H P H I C H A C K / N A C K Downlink U S C H D a t a U S C H D a t a Uplink UL Grant t=0 t=1 t=2 t=3 t=4 t=5 t=6 t=7 t=8 t=9 t=0 t=1 t=2 t=3 t=4 t=5 P U D P U D Uplink 1 frame = 10 subframes 8 HARQ processesp RTT = 8 msec PDCCH的主要功能PDCCH的主要功能 ` 下行调度控制 ` 上行调度控制 ` 功率控制 DCIDCI ` PDCCH用于承载DCI信息 ` DCI信息中携带多种物理层信息包括： DL Grant: RB分配，MCS，HARQ进程号，RV，NDI，RNTI UL Grant: Hopping Flag，RB分配，MCS,NDI,TPC,CS for DMRS, CQI req，RNTI 上行功率控制 DCI的类型DCI的类型 ` 0 – PUSCH 调度 ` 1/1a/1c – PDSCH 调度，SIMO方式 ` 2 – PDSCH， MIMO方式 ` 3/3a – 上行功控 1. Single-antenna port; port 0 2. Transmit diversity 3. Open-loop spatial multiplexing3. Open loop spatial multiplexing 4. Closed-loop spatial multiplexing 5. Multi-user MIMO 6. Closed-loop Rank=1 precoding 7. Single-antenna port; port 57. Single antenna port; port 5 RB分配方式RB分配方式 ` 有三种分配方式：Type0，Type1，Tyep2 ` RB的分配是指Virtual RB的分配，最终还要经过映射才分配到真正的物理RB 上 ` Type0，根据带宽的不同，将若干个（具体多少个由带宽大小决定）连续的 RB用一位bitmap（相当于掩码的功效）表示，这样可以减少bitmap的长度，用 位 p 功效 表示 样可 减少 p 长度 将整个bitmap告诉UE，UE就知道数据分布在哪些RB上 ` Type1，将RB划分成若干个subset（100个RB可划分4个subset），然后， 用bitmap来表示subset内分配的RB编号，这样做的目的是为了节省bitmap用 p来表示 内分配的 编号，这样做的目的是为了节省 p 的长度，使得bitmap代表的RB分辨率提高。这种方式的分配RB是不连续的， 因为subset中的RB是交错分布的。另外Type1也有左对齐和右对齐两种方式， 具体处理可参考协议 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ` Type2，指出分配RB的start和length，分配一段连续RB。Type2方式的分 布也是相当复杂的 MCS指定MCS指定 ` 用5位标识MCS类型，总共可表达32种情况，共用了29个码，有3个码保留 用作表示重传的调制方式（QPSK,16QAM,64QAM） 个 代表 种 制与编 方式的 合 由 确定每个 的编 率 这` 一个MCS代表一种调制与编码方式的组合，由MCS确定每个RB的编码率，这 样通过MCS与RB数，就可以计算能承载多大的TB size ` MCS的选择由调度器根据信道质量（对应到具体的RB上）决定 CCE（Control Channel Element）CCE（Control Channel Element） ` 所谓CCE，是PDCCH时频资源的一种组织方式，CCE在PDCCH时频资源上 的物理分布是离散的，CCE编号将这些物理上离散的资源（REGs）标识起来 承载` CCE用于承载DCI ` 1CCE=9 REGs =36 REs ` LTE定义一个DCI使用1、2、4、8个CCE来传输，称作Aggregation Level，gg g 这样定义是为了便于UE做盲检 PDCCH format Number of CCEs Number of Resource- Number of PDCCHformat of CCEs Resource Element Groups PDCCH bits 0 1 9 72 1 2 18 144 QPSK调制 2 4 36 288 3 8 72 576 CCE映射CCE映射 ` CCE以REG为单位进行映射 ` 用Frequency first的方式进行映射，避开所有RS，PCFICH，PHICH The aggregation level of CCE is selected by the eNodeB according to the RF conditions Bad RF conditions: eNodeB selects aggregation level = 4 Good RF conditions: eNodeB selects aggregation level = 1 CCE e ode se ec s agg ega o e e DCI DCI DCI Here: DCI is scrambled and spread over 4 CCEs UE搜索空间（Search Space）UE搜索空间（Search Space） ` UE搜索下行控制信道的信息要进行盲检（Blind Decoding） ` UE只能在有限的位置去搜索CCE（否则开销太大），找出是否存在发给自己 的控制信道信息 这个搜索的位 的集合称为搜索空间的控制信道信息，这个搜索的位置的集合称为搜索空间 ` 有两种Search Space：Common Search Space，Terminal-specific Search Space Common Search Space是所有UE都会去解调的（如paging，SI，群组功控 消息），但Terminal-specific Search Space只有特定UE才去解调， UE与消息 但 p p 只有特定 才去解调 与 UE之间的Terminal-specific Search Space是允许重叠的，但每个位置只会 被一个UE的控制信道占据。 Terminal-specific Search Space由C-RNTI计 算得出 UE搜索空间（Search Space）UE搜索空间（Search Space） PDCCH处理流程 DCIDCI DCI DCI CC 处理流程 CRC CRC CRC RNTI RNTI RNTI 1/3 Convolutional Coding 1/3 Convolutional Coding 1/3 Convolutional Coding 将每个PDCCH填充到相应的CCEs， PDCCH要填放到与该C-RNTI对应的 搜索空间的CCE上 Rate Matching Rate Matching Rate Matching以4个QPSK符号为单位做交织 CCE aggregation and PDCCH MUX PDCCH PDCCH PDCCH 个 符号为单 做 织 ScramblingQPSKInterleavingCell-specificcyclic shift 下行共享信道的功能下行共享信道的功能 ` 传送下行数据 ◦ 对于单天线系统，每个TTI传送一个TB size的数据 对于多天线系统 每个 传送最多2个 的数据◦ 对于多天线系统，每个TTI传送最多2个TB size的数据 PDSCH处理PDSCH处理 LTE物理层上行传输特点物理层上行传输特点 ` 上行传输使用DFTS-OFDM方式 ` 一个TTI内每个用户占用一段频率连续的带宽，多个用户在频率上是频分 的的 ` PUCCH分布在频域上下边缘的RB，这种设计是由于DFTS-OFDM为了保 持单载波特性必须保持频域是连续的 对于 个用户 在 个TTI内不能同时传输PUSCH和PUCCH` 对于一个用户，在一个TTI内不能同时传输PUSCH和PUCCH ` 上行传输的UE带宽，RB数目必须是2,3,5的整数倍 LTE物理层上行传输 Reminder: For FFT, M must be multiple of 2x物理层上行传输 根据PDCCH的指示映射 到相应的频带，其余位置 补零 Unused subcarriers 补零 LTE物理层上行传输物理层上行传输 ` UL Reference Signal ` PUCCH PUSCH` PUSCH 上行参考信号上行参考信号 ` Demodulation Reference Signal (DMRS) ` Sounding Reference Signal (SRS) DMRS ` DMRS用于eNB对上行传输作信道估计 ` DMRS放在OFDM的第四个符号位 对于某 UE来说 DMRS占满UE带宽的整个第四OFDM符号位` 对于某一UE来说，DMRS占满UE带宽的整个第四OFDM符号位 ` 每个UE有各自的DMRS符号 SRSSRS ` SRS用于探测上行信道质量 ` SRS可覆盖一个较大的频带宽度范围 ` UE可以配置成周期性发送SRS信号 周期2ms 160ms` UE可以配置成周期性发送SRS信号，周期2ms-160ms ` SRS放在subframe的最后一个OFDM symbol ` SRS占据的带宽是4个RB带宽的倍数 ` eNB会通告全网，在哪个subframe有UE要发SRS，这样所有的UE就不会用` eNB会通告全网，在哪个subframe有UE要发SRS，这样所有的UE就不会用 最后一个symbol传PUSCH SRSSRS ` UE使用SRS探测信道质量，可以探测一个大的频带，也可以选择关心的频带 探测 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)主要功能UCC ( ys ca Up Co t o C a e )主要功能 ` 对PDSCH的HARQ应答 ` 反馈下行信道估计的结果(CQI) 发送上行调度请求( h d l t SR)` 发送上行调度请求(schedule request, SR) ` 下行闭环空间复用的反馈（PMI,RI） PUCCH 分布UCC 分布 ` PUCCH分布在一个subframe的上下两端的RB，与PDCCH形成鲜明对比 ` PUCCH的这种分布是由于上行DFTS-OFDM要求UE占据的RB在频域上是 连续的 这种分布方式不会破坏UE数据通道分配RB的连续性连续的，这种分布方式不会破坏UE数据通道分配RB的连续性 ` 对于一个UE来说，不能在一个subframe内同时传输PUCCH和PUSCH， 如果在某个subframe既要传输上行控制信息，又要传输上行数据，则将 上行控制信息放到PUSCH中传输上行控制信息放到PUSCH中传输 0=m1=m 2=m3=m 1ULRBPRB −= Nn 获得最大频域diversity 0=m 1=m 2=m 3=m 0PRB =n One subframe PUCCH 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 UCC 格式 PUCCH format Bits per subframe Modulatio n Contents 1 On/Off N/A Scheduling Request (SR)g q ( ) 1a 1 BPSK ACK/NACK, ACK/NACK+SR 1b 2 QPSK ACK/NACK, ACK/NACK+SR CQI/PMI or RI (an CP)2 20 QPSK CQI/PMI or RI (any CP),(CQI/PMI or RI)+ACK/NACK (long CP only) 2a 21 QPSK+BPSK (CQI/PMI or RI)+ACK/NACK (normal CP only)SK only) 2b 22 QPSK+BPSK (CQI/PMI or RI)+ACK/NACK (normal CP only) CQI/PMI/RI的功能CQ / / 的功能 ` CQI反馈下行信道估计的报告给eNB ` eNB通过上层信令配置UE是周期性报告CQI,还是非周期性报告CQI 对于周期性报告方式 NB通过上层信令配置UE周期性的发送CQI报告` 对于周期性报告方式，eNB通过上层信令配置UE周期性的发送CQI报告， 发送周期可以是[2…160]个子帧 ` 对于非周期性报告方式，eNB通过发送PDCCH携带format0的DCI，指示 CQI R UE在4个TTI之后发送CQI报告CQI Request，UE在4个TTI之后发送CQI报告 物理层上行共享信道 PUSCH ` PUSCH的处理过程与PDSCH` PUSCH的处理过程与PDSCH 大体相似，中间多了一个 DFTS-OFDM的过程 ` PUSCH也引入了空间复用` PUSCH也引入了空间复用 （闭环天线）