TD-LTE无线关键技术剖析（下） (1).ppt

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1、目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,73,LTE资源分配单位,基本资源单位：RE（资源粒子）=1个OFDM符号*1个子载波（颗粒度过细，无法使用）,共享信道资源单位：资源块（RB）,时隙长度要满足延迟要求,LTE：0.5ms,频域上取决于最小数据流,（如VoIP）的需要,LTE：12个子载波,1个RB对=2个RB（1ms）下行控制信道资源单位：,资源粒度更小1个REG=4个RE1个CCE=9个REG,74,频分系统资源分配方式,资源分配可分为2种：Localized和Distributed,Lo

2、calized：通过频域调度获得调度增益和多用户增益Distributed：通过扩展频谱获得频率分集增益,可通过从虚拟资源块（VRB）向物理资源块（PRB）的映射实现。PRB总是Localized的，VRB分为LVRB和DVRB。,75,LTE的资源分配,4种资源分配方式：,下行集中式分配（Localized）,下行分布式分配（Distributed）：上行集中式分配上行跳频,调度方式：,频率选择性调度,基于CQI反馈进行调度,半持续调度（SPS，Semi-Persistent Scheduling）,在激活SPS时，系统固定使用预定的调度资源，直至SPS去激活。主要用于VoIP业务。,类似用

3、调度实现的“电路域传输”,调度算法：,Round RobinMAX C/I,Proportional Fair,76,PDSCH资源分配方式,通过PRB（物理资源块）和VRB（虚拟资源块）2阶资源指示结构来实现。,集中式：1个VRB对映射到1个localized的PRB对,分布式：1个VRB对映射到2个distributed的PRB对,仍以RB为单位，并没有形成梳状频谱,77,PDSCH资源指示方式,三种资源指示方式,Type1：Bitmap方式，用于集中式映射Type2：分组指示方式，用于分布式映射,Type3：Compact方式，树状指示，用于2种方式,78,PUSCH资源分配方式,集中式

4、分配,跳频分配,Intra-TTI hoppingInter-TTI hopping,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,80,5个物理过程,无线系统的物理过程尤为复杂，也非常重要。因为：,适应无线信道的不断变化，调整系统参数。,针对各种自适应操作，完成各种配置的预设和调整。当终端移动时，实现切换和漫游。,在终端开机、重新激活时，和系统“握手”。,LTE定义的物理过程：,小区搜索随机接入功率控制测量,共享信道物理过程,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式

5、5个物理过程小区搜索6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,82,小区搜索和下行同步,3种目的：,下行同步：子帧时钟 帧时钟小区ID获取：504个ID=3*168BCH解调信息,2种信号：PSS和SSS,时频位置：,时域FDD和TDD的不同频域位于中央,序列设计：,PSS：频域Zadoff-Chu序列SSS：2进制M序列,83,同步信号时域位置,FDD LTE,TD-LTE,84,同步信号总是位于系统带宽的中心,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程随机接入6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,86,随机接入和上行同步,随机接入

6、的目的：,获得上行同步信息：TA,获得系统的上行传输资源分配信息,随机接入的场景：,开机,Idle Active切换,随机接入需要解决的问题：,在上行失步情况下进行上行发送，无法控制终端距离基站远近差异造成的接收窗错位。,时域采用特殊的Preamble结构,多个终端同时发起接入，造成碰撞,采用低相关性序列：ZC序列（只用于同步，不携带信息）,上行同步保持TA的周期性获取,同步随机接入：即上行资源请求,87,随机接入设计,随机接入Preamble的时频资源,频域：PUCCH内侧时域：可配置,随机接入流程,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程功

7、率控制6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,89,OFDM系统中功控的作用,功控对小区内性能贡献不大：,OFDM在小区内为正交传输，不存在CDMA系统中的远近效应功控只能用于补偿路损和阴影，因此只需采用慢功控,采用功控反而可能扰乱CQI（信道质量指示）的反馈，和频域调度有一定矛盾,LTE下行不采用功控，上行采用慢功控,OFDM系统中的功控主要用于抑制小区间干扰,适当减小在可能对相邻小区产生干扰的RB上的发射功率,或者说，避免在可能对相邻小区产生干扰的RB上随意增大功率对路损进行补偿部分功控,90,LTE系统中的功率控制,下行无功控，采用功率分配：,RS RE和数据RE的功率比,RS p

8、ower boosting,RNTP测量,上行功控：用于路损补偿和小区间干扰协调（部分功控）,通过PDCCH中的TPC信令进行功率控制PUSCH功控,UE上报功控余量,PUCCH功控,SRS功控：高层控制的半静态功控PRACH功控：开环功控,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程测量6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,测,量,基站侧：用于小区间干扰协调的测量：HII测量OI测量终端侧：和切换相关的测量：RSSI（系统带宽内场强，主要用于干扰测量）RSRP（某些RB内的接收功率，主要用于切换时判断信号强度）RSRQ（某些RB内的SIN

9、R，更精确的切换判据）同频测量、异频测量周期性上报、事件触发型上报92,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程共享信道物理过程6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,94,共享信道相关过程,共享信道过程,PDSCH相关过程PUSCH相关过程,共享信道相关的主要操作是数据的传输和自适应：,数据收发,调度频域资源分配,调度自适应MIMO配置自适应调制与编码（AMC）,HARQ,CQI/RI/PMI的反馈,95,AMC,和CDMA系统不同，OFDM系统可以在不同频带采用不同的调制编码方式（MCS）不同频带上分别测量、反馈CQI,选择一：1个用

10、户的所有RB采用均一MCS，性能差一些，但信令少选择二：1个用户的不同RB采用不同MCS，性能好一些，但信令多LTE采用选择一，因为选择二性能增益不明显,CQI是通过信道探测（Sounding，采用信道探测RS）得到的。,AMC适合调度、功控、自适应MIMO、HARQ等一起，由基站调度器同时实施的。,96,LTE采用的调制编码方式,调制：,下行：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM,上行：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM（可选）,信道编码：,数据信道：Turbo码控制信道：卷积码,97,HARQ,在LTE系统中，采用Stop-And-Wait HARQ：HARQ类型,下行采用异

11、步的自适应HARQ上行采用同步HARQ,HARQ算法：,CC（Chase Combining）：,数据重发，获得能量积累，逐渐提高解码SINR。,IR（增量冗余）：,逐步发送不同的冗余版本，逐步降低信道编码速率，逐渐提高编码增益。,98,HARQ时序控制,HARQ进程数：取决于一个HARQ进程的RTT,Multiple ACK/NACK：,由于TDD系统并非在希望反馈ACK/NACK时总能碰到合适的“时隙”，因此需要在将多个ACK/NACK一并发送。两种方式：,ACK/NACK multiplexingACK/NACK Bundling,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核

12、心技术4种资源分配方式5个物理过程6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,100,下行6个天线端口天线端口以参考信号（RS）进行区分UE可以根据RS区分不同的“天线”,天线端口0、1、2、3,天线端口5,天线端口4,根据时域和频域响应(b)化的剧烈程度不同，可参用不同的RS结构,D t,101,t,D f,f,f,t,t,D f,f,(a),(c),OFDM参考符号设计信道估计是接收机均衡、检测、解调接收信号的基础：发射机通过一组接收机已知的导频（又称参考符号，RS）对信道进行探测。接收机基于参考符号逆向解出信道响应OFDM系统需要估计信道的频域响应和时域变化为了降低开销，只能在少数RE

13、上放置RS没有放置RS的RE上的信道响应可以通过内插等拟合方法估计,变,DtTDM结构,FDM结构,离散结构,102,LTE下行参考信号设计,在典型场景下，通常信道在时域和频域上都具有一定的相干时间和相干带宽，只要到RS的间隔不小于相干时间和相干带宽，都可以通过内插获得比较准确的信道响应，因此LTE系统普遍采用离散结构RS,LTE单天线下行RS结构如下：,Power Boosting：RS RE发射功率可比数据RE高。,103,MIMO系统参考信号设计,MIMO系统中，接收机需要估计MIMO信道，因此需要对OFDM RS进行扩展，适应MIMO信道估计的需要：,发送分集、空间复用由于采用扇区全向

14、天线发送，因此通常采用公共RS（向小区内所有用户发送）用于MIMO解调。,MIMO RS设计的核心，是如何区分多个天线的RS，使接收端可以对各个天线的无线信道进行估计。,由于信道估计是信号解调的基础，因此多个天线的RS之间应该尽可能避免干扰。,多个天线的RS可以采用TDM（时分复用）、FDM（频分复用）或CDM（码分复用）方式区分，但一般采用正交性更好的TDM和FDM方式。,但是，当考虑很多数量的天线时（如8个发射天线），单纯采用TDM和FDM方式可能开销太大，也可以辅助以CDM方法。,104,天线端口0-3,天线端口0-3：用于4天线端口的空间复用,公共导频（cell-specificRS）

15、,端口0-1同时可用于,PDCCH,6个频域位移位置：最近6个小区可FDM,更大数量小区的参考符号采用扰码进一步区分。,105,天线端口0-3相邻小区之间的频域位移,小区1,小区2,106,天线端口4,天线端口4：用于MBSFN,频域上更密集用于SFN更强的频率选择性广播和单播混合系统的RS,15kHz子载波，前两列单播RS保留，用于PDCCH解调,独立载波MBMS系统的RS,7.5kHz,107,天线端口5,天线端口5：用于Beamforming,专用导频（UE-specific）,Beamformed RS：从终端侧看来，等效于单天线主要用于TDD系统，上行Sounding结果可用于下行,

16、108,上行天线端口参考符号设计,为了保证上行SC-FDMA的单载波特性，上行RS和PUSCH采用TDM复用。上行DM RS位于每个5ms时隙的第3个符号，占用所有等效子载波。,109,上行参考符号序列设计,LTE小区内用户间上行RS可采用FDM自然区分（MU-MIMO除外）上行RS序列设计主要实现小区之间的复用采用Zadoff-Chu序列,采用ZC序列规划：相邻小区采用30个ZC根序列的不同根序列ZC序列跳转：在规划基础上，采用各种跳转实现干扰随机化,序列循环跳转序列组跳转序列跳转,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程6+1个天线端口7+

17、2个传输模式8个物理信道,111,7种PDSCH发送模式,模式之间根据RRC消息进行半静态转换如根据业务和天线配置模式内由调度器进行动态转换如根据信道反馈,MIMO模式3,天线间不相关性,大CDD开环空间,eNodeB,UE,复用MIMO传输配置PDSCH传输开环发送分集SINR112,CQI/RI反馈,MIMO模式4,eNodeB,UE,CQI/RI/PMI反馈MIMO传输配置PDSCH传输113,114,MIMO模式7,SINR,移动速度开环发送分集或单天线,波束赋形,MIMO传输配置,eNodeB,UE,PDSCH传输,CQI反馈,115,2种PUSCH发送模式,MIMO Song(R1

18、-091041),Microsoft Word文档,目,录,TD-LTE无线关键技术1个架构2个帧结构3个核心技术4种资源分配方式5个物理过程共享信道物理过程6+1个天线端口7+2个传输模式8个物理信道,117,8个物理信道,下行物理信道PDSCH、PDCCH、PCFICH、PHICH、PBCH,上行物理信道PUSCH、PUCCH、PRACH,118,PDSCH下行数据传输,PDSCH数据传输,AMC,资源分配和指示UE反馈上报：,CQI：信道质量指示，用于调度、AMC等PMI：预编码矩阵指示，用于预编码闭环空间复用,RI：用于Rank,adaption,HARQ与ACK/NACK反馈（CC或

19、IR）,异步自适应HARQ,119,OFDM信道复用,和CDMA系统采用不同码道承载不同信道不同，OFDM系统通常给不同信道分配不同的时频资源，以控制信道为例：,TDM方式：可以降低延迟、减小缓存需求，并有效地支持微睡眠（MicroSleep）,FDM方式：可以实现数据和控制信令之间的功率平衡（节省部分数据发射功率，增大控制信道发射功率），获得更大的小区覆盖。LTE采用TDM方式,120,PDCCH下行控制信令传输,PDCCH长度：1个符号、2个符号或3个符号,PDCCH格式：1个PDCCH使用的资源数量,1个REG=4个连续的RE1个CCE=9个REG,121,PDCCH传输的下行信令DCI

20、,122,PDCCH传输的下行信令DCI（续）,123,PCFICHPDCCH格式指示,指示PDCCH的长度：1个符号、2个符号或3个符号,124,PHICH上行HARQ的ACK/NACK反馈,125,PBCH广播主系统信息（MIB）,物理层参数：下行系统带宽,PHICH资源指示,SFN系统帧号,CRC（天线数信息发在CRC MASK中间）,126,PUSCH,PUSCH数据传输,AMC,信道探测（sounding）发送天线选择,HARQ与ACK/NACK反馈（CC或IR）,同步HARQ,PUCCH传输上行控制信令,PUCCH时频位置,PUCCH的DM RS,PUCCH格式127,128,UCI上行控制信令,可在PUCCH上传输，也可能在PUSCH上传输。UCI类型：,资源请求UCI,ACK/NACK UCICQI/RI/PMI UCI,CQI/RI/PMI,129,LTE-R8终端等级,谢谢！,