LTE帧结构学习心得解析.docx
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LTE帧结构学习心得解析.docx
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LTE帧结构学习心得解析
LTE的设计目标
☐带宽灵活配置:
支持1.4MHz,3MHz,5MHz,10Mhz,15Mhz,20MHz
☐峰值速率(20MHz带宽):
下行100Mbps,上行50Mbps
☐控制面延时小于100ms,用户面延时小于5ms(单向)
☐能为速度>350km/h的用户提供100kbps的接入服务
☐支持增强型MBMS(E-MBMS)
☐取消CS域,CS域业务在PS域实现,如VOIP
☐系统结构简单化,低成本建网
频段划分
38
2570MHz–2620MHz
2570MHz–2620MHz
TDD
39
1880MHz–1920MHz
1880MHz–1920MHz
TDD
40
2300MHz–2400MHz
2300MHz–2400MHz
TDD
移动:
1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz
联通:
2300-2320MHz、2555-2575MHz
电信:
2370-2390MHz、2635-2655MHz
国际标准:
UTRA/TDDisdesignedtooperateinthefollowingbands
a) 1900-1920MHz:
Uplinkanddownlinktransmission
2010-2025MHz Uplinkanddownlinktransmission
b) 1850-1910MHz Uplinkanddownlinktransmission
1930-1990MHz Uplinkanddownlinktransmission
c) 1910-1930MHz Uplinkanddownlinktransmission
d) 2570-2620MHz Uplinkanddownlinktransmission
e) 2300-2400MHz Uplinkanddownlinktransmission
f) 1880-1920MHz:
Uplinkanddownlinktransmission
Note1:
Deploymentinexistingandotherfrequencybandsisnotprecluded.
Note2:
InChina,Bandaonlyincludes2010-2025MHzfor1.28McpsTDDoption.
中国:
工信部规划给移动的频段
A频段:
2010M~2025M;
D频段:
2570M~2620M
F频段:
1880M~1920M
E频段2320M~2370M
LTE关键技术:
1、LTE调制技术:
QPSK,16QAM,64QAM。
(高阶调制增益受信道条件影响较大)提高吞吐量。
64QAM相比于前2个可以提高系统误码率
2、自适应调制和编码(AMC):
UE测量信道质量,并报告给eNODEB(每1ms或更长周期),eNODEB基于信道质量的信息反馈(channelQualityIndicator)CQI来选择调制方式,数据块的大小和数据速率。
3、HARQ(HybridAutomaticRepeatRequest)混合自动重传请求。
显著提升低信噪比的性能,对改善小区边缘覆盖率是有好处的。
LTE采用的信息传输方式:
AMC+HARQ
3、OFDM(正交频率复用)技术,多载波调制技术,自适应调制和编码技术,MIMO和智能天线技术,
OFDM(正交频率复用)技术,实际上OFDM是MCMMulti-CarrierModulation,多载波调制的一种。
其主要思想是:
将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开:
频率利用率高,能有效抵抗多径干扰,能有效抵抗频率选择性衰落
由于OFDM系统中只预留少部分保护子载波,不象传统的多载波系统那样需要较大的保护频带,因而频谱利用率有一定程度的提高
OFDM系统中各个子载波之间是彼此重叠、相互正交的,每个子载波的频谱均为SINC函数,该函数以子载波间隔为周期周期性地出现零值,这样恰好在其他子载波的峰值位置处贡献为零,从而极大提高了频谱利用率。
在传输速率一定的前提下,通过并行传输使每个码元的传输周期延长为原来的N倍,这样每个码元在传输过程中受多径干扰影响的部分大大减小。
OFDM系统中可以通过动态子载波分配技术来抵抗频率选择性衰落,在衰落子载波上不传数据或者采用较低阶调制(每个厂商的测量/调度算法优劣性)。
LTE网络中eNB之间通过X2接口互相连接,形成了所谓Mesh型网络,这是LTE相对原来的传统移动通信网的重大变化,产生这种变化的原因在于网络结构中没有了RNC,原有的树型分支结构被扁平化,使得基站承担更多的无线资源管理责任,需要更多地和其相邻的基站直接对话,从而保证用户在整个网络中的无缝切换。
LTE中的切换类型包括eNB内的切换和eNB间的切换,其中eNB间切换又分为S1切换和X2切换。
要实现X2接口切换,除了必要的邻区关系,还要求完成X2接口的配置。
在实际规划中,X2口规划是基于邻区关系的,只要把邻区关系中属于不同eNB的关系找出来,就是X2关系了。
在eRAN1.0版本中每个eNB最多只能配置16个X2,但实际经常会出现多于16个X2的情况,此时可以按距离排序,删除多余的,在eRAN1.1及eRAN2.0版本都扩展到可以支持32个,一般来说就不会出现此类问题了。
同时ANR功能也可以自动对X2口进行维护,这样也可以解决一些X2口漏配或配置错误的问题。
扁平化:
接入网演进结构变化最大的是取消了RNC网元,将其功能放入eNB中实现
Ø网络只传输PS业务,语音使用VoIP进行传输(当然可以通过系统互操作,比如CSFB)
ØS1接口:
eNodeB和SAEGateway/MME之间的接口,包括控制面接口和用户面接口。
ØX2接口:
eNodeB之间的接口,包括控制面和用户面接口,实现移动性及部分无线资源管理功能。
ØLTE-Uu接口:
eNodeB和UE之间的空中接口,包括控制面和用户面接口。
ØItf-S接口:
eNodeB和EMS之间的网管接口。
Ø控制面和用户面分离,MME单独为一个节点,GW划分为一个ServingGW,一个PDNGW,作为一种优化架构,两个GW可以合一部署。
ØS1接口用户面采用GTP-U,QoS架构保持不变,即不同承载使用不同的隧道(LTE的QOS是端到端的)
ØMME和ServingGW的接口标准化,并且MME和ServingGW可以在实现中,部署于同一个物理节点或者分开的物理节点中。
ØS5存在GTP和PMIP协议两种可能选择。
ØS3、S4、S11接口明确采用GTP。
ØFDD帧结构---帧结构类型1,适用于FDD与H-FDD
Ø一个长度为10ms的无线帧由10个长度为1ms的子帧构成;
Ø每个子帧由两个长度为0.5ms的时隙构成;
常规CP7个符号,扩展CP6个符号。
●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10msDLUL切换点周期
LTE的帧结构:
最小的资源单元(RE)
●1RE=1symbol*1sub-carrier;(和OFDM对应起来)
●1PRB=1slot*12sub-carrier;
☐从上面的PRB定义来看,一个PRB在时域上占用0.5ms;
☐通常情况下,我们常见的定义是1RB=2slot*12sub-carrier。
因为不考虑跳频的情况下,一般Slot0和Slot1都是一起分配的,一般意义上的1RB=1PRBpair(很多时候,不刻意去区分PRB和RB在时域上的区别);
●1slot有多少个symbol由下表给出(与CP的长度相关,由高层配置)。
LTETDD子帧配比可调
主要是上下行1:
32:
3
●为节省网络开销,DwPTS可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等信道;UpPTS可用于传输SoundingRS和PRACHPremble
特殊子帧时隙配比主要是10:
2:
23:
9:
2
调度数计算(TDD):
FDD类似,为10*100=1000
物理信道分为上行物理信道和下行物理信道
☐下行物理信道包含:
☐PDSCH:
PhysicalDownlinkSharedChannel(物理下行共享信道)
☐PDCCH:
PhysicalDownlinkControlChannel(物理下行控制信道)
☐PBCH:
PhysicalBroadcastChannel(物理广播信道)
☐PHICH:
PhysicalHybridARQIndicatorChannel(物理HARQ指示信道)
☐PCFICH:
PhysicalControlFormatIndicatorChannel(物理控制格式指示信道)
☐上行物理信道包含:
☐PRACH:
PhysicalRandomAccessChannel(物理随机接入信道)
☐PUSCH:
PhysicalUplinkSharedChannel(物理上行共享信道)
☐PUCCH:
PhysicalUplinkControlChannel(物理上行控制信道)
逻辑信道指的是:
被传输的东西的类型;
传输信道指的是:
描述物理层应以怎样的典型配置在空口上提供传输服务;
物理信道:
信号的物理特征是怎么样的:
比如编码、调制等;
☐下行物理信道包含:
☐PDSCH:
物理下行共享信道,用来传用户数据的
☐PDCCH:
物理下行控制信道,用来指示用户调度信息的(上行调度和下行调度指示)
⏹用户何时调度、分配的RB资源、调度的调制编码方式(MCS)等信息是ENB控制的
⏹ENB通过PDCCH控制信道告诉UE上述信息
☐PBCH:
物理广播信道,广播系统消息
⏹位置是协议规定的,UE和ENB都知道
☐PHICH:
物理HARQ指示信道,用来指示上行数据信道的解调情况(ACK/NACK反馈)
⏹上行数据是UE发送,ENB解调,如果数据发送错误,需要ENB告诉UE,便于UE进行重传
⏹UE知道了数据解调ACK/NACK情况,UE利用这些后验信息,对信道质量进行更加准确的估计
⏹ENB通过PHICH信道告诉UE上行数据的ACK/NACK情况
☐PCFICH:
物理控制格式指示信道,用来指示PDCCH资源在时域上占几个符号
⏹指示PDCCH信道占用资源,PDCCH信道在频域上占用所有资源,这里主要指示时域符号数
⏹PCFICH总在时域的第一个符号上,占用第一个符号的部分RE资源
☐上行物理信道包含:
☐PRACH:
物理随机接入信道,用来发送上行随机接入前导
☐PUSCH:
物理上行共享信道,用来传用户数据的
☐PUCCH:
物理上行控制信道,用来指示下行数据的解调情况(ACK/NACK反馈),信道质量测量上报,以及上行调度请求指示;
PUCCH在频率的两边,采用跳频分配的;PUCCH和小区用户数相关(用户数越多,需要反馈的信息越多),动态扩张的,但是最大的PUCCH个数可以认为受产品规格限制。
PRACH位置协议没有明确规定,但是目前HW按照最大PUCCH的进行偏置错开,防止频域干扰;PRACH可通过MML配置,但是不可以和PUCCH冲突。
剩余的资源都可以用作共享数据信道PUSCH:
PUSCH传输上行数据,在UE侧进行数据调制,需要满足单载波的要求,即分配给某个用户的PUSCH的RB必须在频域上是连续的(这样PRACH两边的RB不能分给同一个用户,但可以分配给不同的用户);同时分配的RB个数必须是2x3y5z(快速傅里叶变换FFT效率的考虑,2/3/5为基的FFT速度最快)。
同步信道:
小区搜索和下行同步
●P-SCH和S-SCH(主同步信道和辅同步信道)
☐频域:
中间6个RB,不管小区带宽,实际映射的序列长度为63,多余子载波用于保护
☐时域:
周期5毫秒
•P-SCH.主同步信号映射到时隙0和10的最后一个OFDM符号
•S-SCH.从同步信号映射到时隙0和10的倒数第二个OFDM符号
☐504个物理小区ID分成168组,每组3个PCI.
☐从同步信号和每个PCI组有一一映射关系,主同步信号和PCI组中的每个PCI有一一映射关系.
☐通过检测同步信道,UE和网络取得时域和频域的同步,并获得小区的PCI(groupid*3+cellidingroup)
●ReferenceSignal
☐UE测量小区下行参考信号获得小区RSRP质量
系统消息的内容
☐MIB:
SFN(8bits),小区带宽、PHICH配置参数;
☐SIB1:
PLMNID,CellID,TAC,Cellbarred,小区选择参数,SI调度信息;
☐SIB2:
接入类,UE定时器,公共信道参数配置(RACH,PRACH,BCCH,PCCH,PDSCH,PUCCH,PUSCH,SRS…)
☐SIB3:
小区重选信息;
☐SIB4:
同频邻区信息;
☐SIB5:
异频邻区信息;
☐SIB6:
UMTS邻区信息;
☐SIB7:
GSM邻区信息;
☐SIB8:
CDMA邻区信息;
广播信道:
PBCH和系统消息的获取
☐系统消息调度
☐MIB:
调度周期固定为40ms,每10毫秒重发一次,在0号子帧.
☐SIB1:
调度周期固定为80ms,每20毫秒重发一次,在5号子帧.
☐SIB:
调度周期取决于SibxPeriod(x=2,3…8),在SIB1中广播.
☐相同调度周期的SIB可以在同一个SI下发,每个SI窗口只能下发一个SI,为提高可靠性,在SI窗口内可以对SI重发多次
在LTE中,PCI用来区分每一个小区,类似于WCDMA中的扰码和CDMA2000中的PN。
LTE协议规定,PCI一共有504个,其组成分为两部分:
PhysicalLayerCellIdentity=(3×NID1)+NID2
NID1:
物理层小区标识组,范围从0到167共168组(决定了辅同步序列)
NID2:
组内ID,范围从0到2(决定了主同步序列)
从以上的组成来看,似乎504个PCI可以独立分配,其数量虽然比cdma系统的PN512个少,但由于cdma系统(cdma2000和wcdma)是通过检测PN偏置来确定PN,由于传播时延,两个连续的PN码之间可能存在PN混淆,所以cdma系统的PN码(扰码)都需要分组,当PN-inc=2时,只有一半的PN码可使用,其数量反而没有PCI多。
然而,PCI也不是504个可以随意分配,它必须避免同一个小区覆盖范围内PCImod3不相等,其原因是因为不同的PCI决定了小区特定参考信号(CRS)的位置。
CRS用于终端辅助信道估计,其在子帧中的时频位置如下图所示:
下行物理信号包括:
同步信号和参考信号,同步信号又分为主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS),用来做小区的同步,确定唯一的物理小区ID;参考信号分为小区专用参考信号(CRS)和终端专用参考信号(DRS),CRS用来做下行信道估计和测量,DRS还可以用来做UE端的相干检测和解调。
当天线端口数为1时,CRS出现在每个RB的每个时隙的第0和第4个OFDM符号上,一个OFDM符号的12个子载波上出现两次CRS,所以在频域上有6个位置可以选择。
当天线端口为2时,CRS在时间上的位置不变,但由于CRS在两个天线端口上频域上不能重叠,且一个天线端口在发射CRS时,另外一个天线端口什么信号都不能发射,这样在每个RB上CRS在频域上只有3个位置可以选择。
当有更多的天线端口时,CRS可以在其他的OFDM符号上发射,CRS在频域上依然有3个位置可以选择。
由于CRS是用于小区信道估计,如果在同一时间在同一个频率位置出现2个或以上的CRS信号,则他们之间将互相干扰,对两天线端口的系统而言,不会干扰的CRS信号只有3个,就是在频域上可以选择的3个位置。
当然,对一个天线端口而言,不会干扰的CRS信号有6个。
据某运营商规模试验网实际网络测试也表面,无mod3冲突的测试结果要优于有mod3冲突的场景,而有mod3冲突无mod6冲突的测试结果要优于mod6冲突的场景。
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