LTE物理层协议与过程ppt课件.ppt

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1、,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

2、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,Channeledge,Channeledge,Resourceblock,TD-LTE,信道带宽,支持的信道带宽（Channel Bandwidth）1.4MHz，3.0MHz，5MHz，10MHz，15MHz以及20MHzLTE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

3、输带宽配置有如下对应关系：,Transmission Bandwidth Configuration RB,Transmission,信道带宽,1.4,3,5,10,15,20,Bandwidth RB,传输带宽配置（RB数目）,6,15,25,50,75,100,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,双工方式,FDD: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

4、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,half-duplex FDD,TDD,fDL,fDL,fDL/UL,fUL,fUL,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

5、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,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

6、展性强；抗多径衰落；实现MIMO技术较简单；频域调度灵活；,上行多址技术的选择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；,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；结论：下行采用OFDM，上行采用SC-FDMA14,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,s ),TD-LTE,物理资源概念（1）,时隙-slot,子帧,物理资源,无线帧,OFDM符号,基本时间单位T =1

7、 (150002048秒,天线端口,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03MBSFN：天线端口4DRS： 天线端口516,TD-LTE,物理资源概念（2）,资源单元 (RE)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

8、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,PDSCH：物理下行共享信道调制方式：QPSK,16QAM, 64QAM,PBCH：物理广播信道调制方式：QPSK,PMCH：物理多播信道调制方式：QPSK,下行物理信道,PHICH：物理HARQ指示信道调制方式：BPSK,16QAM, 64QAM,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：QPSK20,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,2

9、1,Ncsubcarriers,72subcarriers,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,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id4个REG之间相差1/4带宽23,TD-LTE,PHICH介绍,PHIC

10、H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REPHICH 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,MBSFN子帧,PHICH长度常规扩展,TDD中子帧1和子帧612,所有其他情况13,混合载波承载MBSFN12,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

11、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0123,CCE个数1248,REG个数9183672,PDCCH比特数目72144288576,25,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

12、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RBPMCH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,下行信道质量测量,参考信号 MBSFN参考信号 终端专用

13、的参考信号,下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调小区搜索,28,Ncsubcarriers,72subcarriers,29,TD-LTE,下行物理信号（2）,同步信号,FS1，常规CP,FS2，常规CP,62子载波,72子载波,Sc,ra,m,bl,in,g,N (2),Z,bling -Chu,uen,ce,seq,d,of,TD-LTE,下行物理信号（3）,同步信号序列主同步信号使用Zadoff-Chu序列； 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

14、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,(1)N ID,5ms两个半帧不同,辅同步序列,m,seq Sc ram a doffce,m,uen,Za,huf-C,N,cellID,= 3N,(1)ID,+ N,(2)ID,两个半帧相同,30,Oneantennaport,Twoantennaports,Fourantennaports,TD-LTE,下行物理信号（4）,小区专用参考信号,R0R0l = 0,R0R0,R0R0l = 6 l = 0,R0R0,l = 6,Resource element (k,l),常规CP,R0,R

15、0,R1,R1,R0R0,R0,R0R0,R0,R1,R1R1,R1,R1R1,Not used for transmission on this antenna portReference symbols on this antenna port,l = 0,l = 6 l = 0,l = 6,l = 0,l = 6 l = 0,l = 6,R0,R0R0,R0,R0R0,R1R1,R1,R1R1,R1,R2,R2R2,R3R3,R3,R0l = 0,R0l = 6 l = 0,l = 6,l = 0,R1,l = 6 l = 0,R1,l = 6,l = 0,R2,l = 6 l = 0,

16、l = 6,l = 0,R3l = 6 l = 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,Oneantennaport,Twoantennaports,Fourantennaports,32,TD-LTE,下行物理信号（5）,小区专用参考信号,R0R0l = 0,R0R0,R0R0l = 5 l = 0,R

17、0R0,l = 5,Resource element (k,l),扩展CP,R0,R0,R1,R1,R0R0,R0,R0R0,R0,R1,R1R1,R1,R1R1,Not used for transmission on this antenan portReference symbols on this antenna port,l = 0,l = 5 l = 0,l = 5,l = 0,l = 5 l = 0,l = 5,R0R0,R0R0,R0R0,R0R0,R1R1,R1R1,R1R1,R1R1,R2R2,R2R2,R3R3,R3R3,l = 0,l = 5 l = 0,l = 5,l

18、 = 0,l = 5 l = 0,l = 5,l = 0,l = 5 l = 0,l = 5,l = 0,l = 5 l = 0,l = 5,even-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 0,even-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 1,even-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 2,even-numbered slots odd-numbered slotsAntenna port 3,R4,33,TD-LTE,下行物理

19、信号（6）,MBSFN参考信号,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,R4,l = 0,R4,R4l = 5 l = 0,R4,l = 5,R4,R4,R4,R4,R4,l = 0 l = 2 l = 0 l = 2,扩展CP，15kHz,扩展CP，7.5kHz,TD-LTE,下行物理信号（7）,终端专用参考信号R 5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,R5,l = 0,l = 6

20、 l = 0,l = 6,l = 0,l = 5 l = 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,PRACH: 物理随机接入信道,调制方式：QPSK,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

21、，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11a1b22a2b,用途SRACK/NACKACK/NACKCQICQI+ACK/NACKCQI+ACK/NACK,调制方式N/ABPSKQPSKQPSKQPSK+BPSKQPSK+QPSK,比特数N/A12202122,38,39,TD-LTE,PRACH介绍（1）,时域结构Preamble: CP + SequencePreamble之后需要预留保护间隔

22、（GT）,TCP,子帧传输时延,TSEQPreamble,传输时延,Preamble,GT,小区中间用户发送Preamble,小区边缘用户发送Preamble,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 03：839,Preamble format 4：139,Preamble format 03,频域结构一个PRACH占用6个RBPreamble信号采用的子载波间隔与上行其它SC-FDMA符号不同Preamble format 03：1250Hz,Preamble format 4: 7500Hz,Pre

23、amble 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）2（短CP，重复RACH序列）3（长CP，重复RACH序列）4（只适用于TDD制式）,TCP3168Ts21024Ts6240Ts21024Ts448Ts,TSEQ24576Ts24576Ts2*24576Ts

24、2*24576Ts4096Ts,适用小区范围15km，普通常用小区30100km，大小区30km100km，大小区2km，热点地区,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44,45,TD-LTE,PUSCH 解调用参考信号,常规CP,扩展CP,12subcarriers,TD-LTE,PUCCH 解调用参考信号,+ 1+ 1+ 1+ 1,+ 1 +

25、 1 + 1 1 + 1 1+ 1 1 1 1 1 + 1,1,1 1,11,e j 2 3e j 4 3,e j 4 3e j 2 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,子帧位置,周期持续时间,时域参数,符号位置是否同时传输SRS与ACK/NAKC,子帧偏移,48,TD-LTE,探测用参考信号（3）,频域参数,4. UE通过RRC信令获得具体的带宽配置；,1.UE通过广播信息获得小区允许的带宽信息；,带宽配置,SRS带宽,5. UE通

26、过RRC信令获知,频域位置,其是否进行RS跳频；,2. UE通过RRC信令获得具体的SRS,跳频信息,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,Frequency-domainposition,Sounding BW(24K sub-carriers, K=1 in this case),K1,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

27、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,(2),N,cell,(1),(2),TD-LTE,小区搜索流程,主同步信号辅同步信号,5ms 定时，获得N ID(1)10ms 定时，获得 ID,计算得到,NID = 3NID + NID,公共天线端口数目（盲检）,PBCHPDSCH,读取MIB读取SIB,SFN下行系统带宽PHICH配置信息其他系统信息,52,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

28、，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,53,62子载波,72子载波,(2),(1),in C,mbl off-,ra ad,cell,(1),(2),54,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 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

29、SSS序列，与小区ID组序号 N ID一一对应g huSc ZN ID = 3N ID + N ID,TD-LTE,TD-LTE小区搜索过程（3）, 系统信息MIB (Master InformationBlock) 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PRB40ms TTISIB (System InformationBlock) 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, SI-2,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L

30、TE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eNBeNB根据不同的前导序列来

31、区分不同的UE58,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

32、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

33、,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 03：839,Preamble format 03：139,Preamble format 03,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 03：1250HzPreamble format 4: 7500HzPreamble format 462,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

34、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0 1 2 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 t RA 指示PRA

35、CH出现的无线帧编号, t,1RA, 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,TDD pracheconfiguration,t,2RA, 0：前半帧，1：后半帧指示PRACH出现的子帧编号,64, RA f ,2 ,RA,UL,RA, 2 ,offset,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：nPR

36、B offset + 6 RA , if f RA mod 2 = 0nPRB = N RB 6 nPRB offset 6 f RA , otherwise ULN RBRA 其中 为系统上行带宽；nPRB 为第一个PRACH信道的频域起始PRB编号，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,=,UL,nPRB,RA, 1,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UpP

37、TS中与PRACH频分发送的SRS的影响 对Format4的PRACH其频分原则：6 f RA , if (n f mod 2) (2 N SP ) + tRA ) mod 2 = 0 N RB 6( f RA + 1), otherwise,n f 其中,N SP为无线帧编号；,为一个无线帧内的切换点个数, 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66,1.,2.,1.,2.,3.,4.,TD-LTE,TD-LTE随机接入总流程 随机接入流程 UE侧的物理层操作解析传输请求，获得随机接入配置信息选择preamble序列基

38、于竞争的随机接入：随机选择preamble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；下行同步在用户端检测和调整上行

39、同步在基站测进行检测，并通过闭环,同步过程,反馈的方式对用户上行发送时间进行调整69,上行同步TA的确定,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；eNodeB通过上行时钟控制信令指示UE采用适当的TA；,上行同步TA的确定当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；,70,N,TD-LTE,上行同步控制过程,上行同步控制的流程, 1. LTE的上行定时调整颗粒度为16Ts(0.52u

40、S)，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( N TA + N TA offset ) Ts 3. 的时刻发送相应的上行帧数据，如下图；, 对于TD-LTE，,T A o ffse t为基站侧上行至下行的切换保护时间，约为,614Ts，即20usDownlink radio frame #iUplink radio frame #i( N TA + N TA offset ) Ts time units71,TD-LTE,TD-LTE的同步控制过程 上行同步控制 上行同步初始控制 在随机接入响应消息的MAC P

41、DU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, 20512Ts，即0,667us 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 31)16 其中TA命令的范围为0,63，对应的定时调整范围为-496,512Ts 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

42、，并放弃发送子帧n+172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

43、,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；,小区间通过小区之间信息交互实现；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,PMAX,M PUSCH (i ),77,TD-LTE,上行功率控制,PUSCH

44、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) = minPMAX ,10 log10 ( M PUSCH (i) + PO_PUSCH ( j ) + PL + TF (i) + f (i)为RAN4定义的与终端功率等级对应的最大发射功率；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.

45、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,TD-LTE,上行功率控制,PUCCH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_NOMI

46、NAL_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 ),

47、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,上行功率控制,上行闭环功率控制 上行闭环功率调整命令有两种生效方式，分别是： 绝对值调整方式 f (i) = PUSCH (i K PUSCH ) 累积值调整方式 f (i ) = f (i 1) + PUSCH (i K PUSCH ) 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

48、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,DCI Format 3/3A,DCI Fomat 1/1A/2,PUSCH/SRS,累积方式：步长 -1, 0, 1, 3绝对值方式：步长-4,-1, 1, 4,仅支持累积值方式：步长为-1,1 或 -1,0,1,3,N/A,PUCCH,N/A,仅支持累积方式，步长,为-1, 0, 1, 3,80,TD-LTE,上行功率控制,随机接入功率控制随机接入Preamble的发射功率按照如下公式计算:,P_last_preamble = min(Pmax, PL + Po_pre + _

49、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；_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，_Preamble 0dB 对于格式2和格式3的Preamble ，_Preamble -3dB 对于格式4的

50、Preamble ，_Preamble 8dB81,82,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，保证功放效率并减少功率浪费；,TD-LTE,下行功率分配,下行功率分配,基本概念与术语EPRE:每资源单元能量；ECRS ：每个天线端口上CRS的EPRE