LTE网络优化-物理层

1、陕西亿兆通信技术有限公司陕西亿兆通信技术有限公司 LTE物理层过程 - LTE网络优化学习课程 课程内容 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制 物理层概述 物理层的位置（E-UTRAN无线用户面协议栈） 4 物理层概述 物理层的位置（E-UTRAN无线控制面协议栈） 5 物理层概述 物理层主要功能 a. 传输信道的错误检测，并向高层提供指示 a. 传输信道的纠错编码/译码 b. HARQ软合并 第一次缺失的和第二次完整的整合 c. 编码的传输信道向物理信道映射 d. 物理信道功率加权 e. 物理信道调制与解调 f. 频率与时间同步 g. 无线特征测量，并向高层提供指示 h.MIM

2、O天线处理 i. 射频处理（射频相关规范） 物理层概述 物理层帧结构（FDD) l共1024个无线帧； l1个无线帧由10个子帧组成； l1个子帧由2个时隙组成； l每个时隙由若干个符号构成。 物理层概述 物理层帧结构（TDD） l共1024个无线帧； l1个无线帧由2个半帧组成； l每个半帧由5个子帧组成： 常规子帧由2个时隙构成； 特殊子帧由DwPTS导频、GP保护、UpPTS时隙构成3:9:2 10:2:2 lTDD帧结构支持5ms和10ms两种上下行转换点周期 物理层概述 物理层的资源 无线帧 子帧 时隙 子载波 OFDM符号 协议规定，通常情况下子载波间隔15khz，Normal C

3、P(Cyclic Prefix)情况下，每个子载波一个slot有7 个symbol；Extend CP情况下，每个子载波一个slot有6个symbol。下图给出的是常规CP情况下的时 频结构，从竖的的来看，每一个方格对应就是频率上一个子载波。 RB(Resource Block)：频率上连续12个子载波，时域上一个slot，称为1个RB。如下图左侧橙色框内 就是一个RB。根据一个子载波带宽是15k可以得出1个RB的带宽为180kHz。 RE(Resource Element)：频率上一个子载波及时域上一个symbol，称为一个RE，如上图所示。 REG（Resource Element Gro

4、up）：）：一个REG包括4个连续未被占用的RE。REG主要针对PCFICH物理 格式指示和PHICH速率很小的控制信道资源分配，提高资源的利用效率和分配灵活性。 CCE（Control Channel Element）：）：每个CCE由9个REG组成，之所以定义相对于REG较大的CCE，是 为了用于数据量相对较大的PDCCH的资源分配。每个用户的PDCCH只能占用1，2，4，8个CCE， 称为聚合级别。 9 物理层概述 同步信号 同步信号：同步信号用于小区搜索过程中UE和E-UTRAN的时频同步。 同步信号包含两个部分： 主同步信号（PSS）：用于符号timing对准，频率同步，以及部分的小

5、区ID侦测 辅同步信号（SSS)：用于帧timing对准，CP长度侦测，以及小区组ID侦测 同步信号特点： 1. 无论系统带宽是多少，同步信号只位于系统带宽的中部，占用72个子载波1.08M 2. 同步信号只在每个10ms帧的第1个和第11个时隙传送 3. 主同步信号位于传送时隙的最后一个符号，次同步信号位于传送时隙的倒数第二个符号 主 3 次168 物理层概述 FDD与TDD同步信号位置区分 TDD中，PSS位于DWPTS（ 下行导频时隙）的第三个符号，SSS位于5ms第一个子帧的最后一 个符号； FDD中，主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号； 利用主、辅同

6、步信号相对位置的不同，终端可以在小区初搜的初始阶段识别系统是TDD还 是FDD; 物理层概述 物理信道及物理信道和物理信号的区别 物理信道：对应于一系列RE的集合，需要承载来自高层的信息称为物理信道；如PDCCH、 PDSCH等. 物理信号：对应于物理层使用的一系列RE，但这些RE不传递任何来自高层的信息。如参考 信号(RS)，同步信号。 下行物理信号：下行物理信号： RS(Reference Signal)：参考信号，通常也称为导频信号；：参考信号，通常也称为导频信号； SCH(PSCH,SSCH)：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号；：同步信号，分为主同步信号和辅同步信号； 上行物理信号

7、：上行物理信号： RS：参考信号：参考信号； 物理层概述 物理信道 下行物理信道： PDSCH: Physical Downlink Shared Channel(物理下行共享信道) 。主要用于传输业务数据，也 可以传输信令。UE之间通过频分进行调度。 （调制方式QPSK,16QAM,64QAM） PDCCH: Physical Downlink Control Channel(物理下行控制信道)。承载寻呼和用户数据的资源 分配信息，以及与用户数据相关的HARQ信息。 （调制方式QPSK） PBCH: Physical Broadcast Channel(物理广播信道)。承载小区ID等系统信息

8、，用于小区搜索过 程。 （调制方式QPSK） a PHICH: Physical Hybrid ARQ Indicator Channel(物理HARP指示信道) ，用于承载HARP的 ACK/NACK反馈。（调制方式BPSK） PCFICH: Physical control Format Indicator Channel(物理控制格式指示信道)，用于 承载控制信 息所在的OFDM符号的位置信息。 （调制方式QPSK） PMCH: Physical Multicast channel(物理多播信道)，用于承载多播信息（调制方式 QPSK,16QAM,64QAM） 物理层概述 物理信道 上行

9、物理信道： PRACH: Physical Random Access Channel(物理随机接入信道) 承载随机接入前导。（调制方式 QPSK正交相移键控） PUSCH: Physical Uplink Shared Channel(物理上行共享信道) 承载上行用户数据。 （调制方式 QPSK,16QAM，64QAM） A PUCCH: Physical Uplink Control Channel(物理上行控制信道) 承载HARQ的ACK/NACK，调度请 求，信道质量指示等信息。 （调制方式QPSK） 物理层概述 下行RS(Reference Signal)参考信号，通常也称为导频信号

10、。和3G中导频信号的作 用是一样的，主要包括： 1. 下行信道质量测量； 2. 下行信道估计，用于UE端的相干检测和解调； 3. 小区搜索； 参考信号有三种类型： 小区特定参考信号，一般不特别说明，参考信号指的都是小区特定参考信号。 MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network)参考信号，与MBSFN传 输关联MBSFN参考信号仅在分配给MBSFN传输的子帧传输。MBSFN导频序列仅用 于扩展CP的情况。 UE特殊参考信号。顾名思义，这类参考信号只针对特定UE有效。 课程内容 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制 物理层概

11、述 物理层过程-UE状态转移 小区搜索 小区搜索流程 5ms 定时，获得定时，获得 10ms 定时，获得定时，获得 计算得到计算得到PCI 读取读取MIB 读取读取SIB 小区选择小区选择 PSS SSS PBCH PDSCH SFN 下行系统带宽下行系统带宽 PHICH配置信息配置信息 (2) ID N (1) ID N 18 参考信号 上行参考 信号 下行参考 信号 DMRS SRS 小区专 用RS 用户专 用RS MBSFN 专用RS 数据解调 信道测量和估计 19 小区搜索 SubFrame0/5SubFrame0/5SubFrame1/6SubFrame1/6 TS0/10TS0/1

12、0TS1/11TS1/11 DwPTSDwPTSGPGPUpPTSUpPTS 0 01 12 23 34 45 56 60 01 12 23 34 45 56 6 72SubCarriers72SubCarriers l 主同步信号主同步信号 共3个PSS 对应 l 辅同步信号辅同步信号 共168组SSS 对应 n 同步捕获过程同步捕获过程 (2) ID N (1) ID N PCIPCI（物理小区（物理小区IDID）：）： 20 小区搜索 l 主信息块主信息块MIBMIB PBCH上发送 40msTTI l 系统信息块系统信息块SIBSIB PDSCH上发送 传输格式及资源 由PDCCH调度

13、 SubFrame0/5SubFrame0/5SubFrame1/6SubFrame1/6 TS0/10TS0/10TS1/11TS1/11 DwPTSDwPTSGPGPUpPTSUpPTS 0 01 12 23 34 45 56 60 01 12 23 34 45 56 6 72SubCarriers72SubCarriers n 系统信息读取系统信息读取 小区搜索 小区选择小区选择 l 初始小区选择 未预存E-UTRA载波信息； UE需要进行全频段搜索； 仅需搜索各个载频的最强小区； 如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区。 l 已存有信息的小区选择 存有E-UTRA载波信息； 甚至可能存有

14、小区参数； 根据存储信息进行搜索； 如果满足驻留条件，UE将驻留在该小区； 如果不满足，则进行初始小区选择。 ？ ？ ？ I know it 小区搜索 小区选择参数-在SIB1中广播 S准则： Srxlev 0 Srxlev =-97 Qrxlevmeas 手机实际测量值 (Qrxlevmin -105+ Qrxlevminoffset 0) Pcompensation 功率补偿 23-15 其中， Pcompensation = max(PEMAX_H PPowerClass, 0) 课程内容 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制 小区重选 小区重选流程 重选参数获取重选参数获

15、取 邻区启测判决邻区启测判决 小区重选判决小区重选判决 小区重选 重选参数获取 26 小区重选 重选优先级 在LTE系统中，小区重选引入了频点优先级的概念： l网络可配置不同频点的优先级； l优先级配置单位是频点，相同载频的不同小区具有相同的优先级； l合理设置该参数，可均衡网络负荷、提升资源利用率，保障UE信号质量。 27 小区重选 重选启动准则 重选优先级高于服务小区的载频，UE始终对其测量； 重选优先级等于或者低于 服务小区的载频： l同频： 当服务小区Srxlev Sintrasearch-95时，UE可以不进行同频测量；A1 当服务小区Srxlev Snonintrasearch时，

16、UE可以不进行异频测量； 当服务小区Srxlev Threshx,high ； 且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。 29 小区重选 小区重选判决 - 异频 准则准则1：优先级不同的异频小区重选判决准则：优先级不同的异频小区重选判决准则 l低优先级小区重选判决准则 UE驻留在当前小区超过1s ； 高优先级和同优先级邻区不满足重选判决准则； 服务小区Sservingcell Threshx,low ； 且保持一段时间(Treselection-EUTRA)。小区重选定时器时长 30 小区重选 小区重选判决小区重选判决 小区重选 小区重选判决小区重选判决 准则准则2：同频小区及

17、同优先级异频小区重选判决准则：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则 UE在当前小区驻留超过1s； 邻小区Srx,neighbourcell0； 满足R准则； 且保持一段时间(Treselection)。 32 小区重选 小区重选判决 准则准则2：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则：同频小区及同优先级异频小区重选判决准则 R准则： Rn Rs 其中， Rs = Qmeas,s + Qhyst； Rn = Qmeas,t Qoffset； Qoffset = Qoffsets,n + Qoffsetfrequency 。 小区重选 小区重选判决 课程内容 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机

18、接入 功率控制 随机接入过程 l 从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换，即RRC连接过程，如初始接入 和TAU更新 l 无线链路失败后的初始接入，即RRC 连接重建过程 l 在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽未 上行失步但需要通过随机接入申请上行资源 l 在RRC-CONNECTED状态，从服务小区切换到目标小区 l 在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需接收下行数据 l 在RRC-CONNECTED状态，UE位置辅助定位需要，网络利用随机接入获取时间 提前量（TA: Timing Advance） 竞争接入过程竞争

19、接入过程 非竞争接入过程非竞争接入过程 随机接入应用场景 36 随机接入过程 随机接入信道结构 Preamble: CP + Sequence Preamble之后需要预留保护间隔（GT） 随机接入过程 前导序列格式前导序列格式 Format 03适用于TDD和FDD两种模式； Format 4只适用于TDD模式，且只在长度为4384 Ts和5120 Ts的UpPTS 中进行传输。 随机接入过程 lMsg1：UE发送preamble序列，进 行上行同步； lMsg2：基站检测到preamble序列 后，发送随机接入响应。 lMsg3：UE检测到属于自己的随机 接入响应后，利用分配的资源发送高

20、层信令消息； lMsg4：基站发送冲突解决响应， UE判断是否竞争成功。 基于竞争的随机接入基于竞争的随机接入 随机接入过程 基于非竞争的随机接入基于非竞争的随机接入 lMsg0：基站根据需求，给 UE分配一个特定的preamble序 列； lMsg1：UE使用特定的资 源发送指定的preamble序列； lMsg2：基站接收到随机接 入preamble序列后，发送随机 接入响应。 随机接入过程 UEUE物理层处理流程物理层处理流程 l解析传输请求，获得随机接入配置信息 l选择preamble序列 基于竞争的随机接入：随机选择preamble 无竞争的随机接入：由高层指定preamble l按照指定功率发送preamble l盲检用RA-RNTI标识的PDCCH 检测到，接收对应的PDSCH并将信息上传 否则退出物理层随机接入过程，由高层逻 辑决定后续操作 随机接入过程 随机接入相关参数随机接入相关参数 课程内容 物理层概述 小区初搜 小区重选 随机接入 功率控制 功率控制 功率控制的作用： l 抑制小区间干扰； l 省电，减少发射功率； l 在小区内，主要用于补偿路损和阴影； l 上行采用慢功控； l 下行不进行功控，只进行功率功率分配。 功率控制